CN213808478U - 一种风力发电机组独立变桨的三排圆柱滚子变桨轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风力发电机组独立变桨的三排圆柱滚子变桨轴承，包括内圈和外圈，内圈和外圈之间设有两排承受轴向力的轴向滚子以及一排承受径向力的径向滚子，轴向滚子与径向滚子均以过盈配合安装在内圈和外圈之间，且轴向滚子的过盈量大于径向滚子的过盈量，本实用新型设计结构简单、使用便捷，采用三排圆柱滚子作为滚动体，具有承载能力大、刚性强的优点，并且风力发电机的三个变桨轴承在工作时可以实现独立变桨，有利于风机结构的平衡，可避免风叶受力过载的问题，提高发电的效率。

Description

一种风力发电机组独立变桨的三排圆柱滚子变桨轴承

技术领域

本实用新型属于风电轴承设计技术领域，具体涉及一种风力发电机组独立变桨的三排圆柱滚子变桨轴承。

背景技术

随着我国经济建设的快速发展，电能对经济建设和人们生活的影响越来越大，而风力发电作为多种发电方式中的一种也越来越受到人们的重视。风力发电就是把风的动能转变成机械能，再把机械能转化为电能的一种发电方式，为了提高发电效率，风力发电场一般建在风力资源比较丰富的室外，并利用风力发电装置和风力发电机组实现风能向电能的转换。

在风力发电机工作的过程中，由于自然界风的风速是在不断地变化的，如果风力发电机组的叶片的状态始终不变，必然会使输入的转速不断变化，进而影响所发电能的质量；为了保证风作用到叶片上的作用力基本不变，进而保证输入的转速基本恒定，就需要根据风速的大小改变风力发电机组的叶片的迎风角，然而，由于叶片数量为三个，在叶片迎风角改变时，现有的工作方式采用同步变桨，即三个叶片同步旋转，实现迎风角的改变，这种工作方式也存在一定的缺陷，主要体现为每个叶片上的受到湍流、风向以及风叶位置的影响，导致受到的风力大小不同，即使在同步变桨之后，也会导致风机整体的受力不平衡、受力过载的问题，达不到最大的发电效率。

此外，现有风力发电机的叶片在进行旋转时，主要通过变桨轴承的作用实现转动，而现有变桨轴承的滚动体为钢球，钢球位于轴承内外圈之间的圆弧沟道内，但是，钢球与内外圈所形成的圆弧沟道之间有一定的间隙，该间隙会使得轴承在工作时产生一定程度的晃动，并且钢球作为滚动体，在工作时会出现刚性不足、承载能力小的缺点，导致变桨轴承使用寿命的降低。

发明内容

本实用新型为了解决上述技术问题，提供一种风力发电机组独立变桨的三排圆柱滚子变桨轴承，采用三排圆柱滚子作为滚动体，具有承载能力大、刚性强的优点，并且风力发电机的三个变桨轴承在工作时可以实现独立变桨，有利于风机结构的平衡，可避免风叶受力过载的问题，提高发电的效率。

本实用新型所采用的技术方案是：一种风力发电机组独立变桨的三排圆柱滚子变桨轴承，包括内圈和外圈，内圈和外圈之间设有两排承受轴向力的轴向滚子以及一排承受径向力的径向滚子，轴向滚子与径向滚子均以过盈配合安装在内圈和外圈之间，且轴向滚子的过盈量大于径向滚子的过盈量。

所述轴向滚子的轴向游隙值为-0.1～-0.15mm，径向滚子的径向游隙值为-0.06～-0.1mm。

所述外圈包括第一外圈和第二外圈，第一外圈与第二外圈通过连接螺栓相连。

所述径向滚子所在的空腔内设有径向保持架，径向保持架的圆周方向开设有绕其中心均匀分布的、且用以安装径向滚子的若干兜孔一，径向保持架周向位置的每个兜孔一均包括两个相互平行的端内壁一和两个对应的侧内壁一，每个侧内壁一包括直通段一和圆弧段一，单个兜孔一的两个直通段一之间的距离大于两个圆弧段一之间的最小距离，侧内壁一的直通段一与圆弧段一的交界处设有便于径向滚子安装后进行限位的缩量部一，相邻的两个兜孔一的侧内壁一的位置相反。

所述轴向滚子所在的空腔内设有轴向保持架，轴向保持架在其厚度方向上开设有绕其中心均匀分布的、且用以安装轴向滚子的若干兜孔二，兜孔二均包括两个相互平行的端内壁二、两个对应的侧内壁二，每个侧内壁二包括直通段二和圆弧段二，单个兜孔二的两个直通段二之间的距离大于两个圆弧段二之间的最小距离，侧内壁二的直通段二与圆弧段二的交界处设有便于轴向滚子安装后进行限位的缩量部二，相邻的两个兜孔二的侧内壁二位置相反。

所述内圈与外圈的连接处上下两个位置安装有密封圈。

所述轴向滚子与径向滚子均为圆柱滚子。

这种风力发电机组独立变桨的三排圆柱滚子变桨轴承，利用三排圆柱滚子轴承替代传统的球形轴承，作为变桨轴承进行使用，增加了变桨轴承的承载能力，将轴向滚子与径向滚子的安装游隙设定为负值，且轴向负游隙值的绝对值大于径向负游隙值的绝对值，能够在变桨轴承工作时，使两排轴向滚子承受倾覆力矩，防止径向滚子承受倾覆力矩而造成损坏，具有承载能力大、刚性高、使用寿命长的优点；此外，在进行工作时，变桨轴承安装到风机叶片位置，在进行风叶旋转时，采用三台电机和控制系统分别对三个叶片进行控制，使传统的同步变桨变为独立变桨，可以使得风机在不同的工况条件下运行平稳，避免风叶受力过载的现象出现，有利于提高风机的发电效率。

所述轴向滚子与径向滚子均以过盈配合安装在内圈和外圈之间，且轴向滚子的过盈量大于径向滚子的过盈量；这样设置的目的是：将传统变桨轴承采用钢球的结构改为三排圆柱滚子式结构，并将传统的正游隙改为负游隙，有利于增加变桨轴承的刚性及承载能力，并且轴向滚子过盈量大于径向滚子的过硬量，用以在承受倾覆力矩时，两排轴向滚子作为承载件，从而防止径向滚子受到倾覆力矩而产生轴承的损坏，有利于轴承使用寿命的延长。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型设计结构简单、使用便捷，采用三排圆柱滚子作为滚动体，具有承载能力大、刚性强的优点，并且风力发电机的三个变桨轴承在工作时可以实现独立变桨，有利于风机结构的平衡，可避免风叶受力过载的问题，提高发电的效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型径向保持架的立体图；

图3为本实用新型径向保持架的兜孔一立体结构图

图4为本实用新型径向保持架的截面视图；

图5为本实用新型径向保持架的局部放大视图；

图6为本实用新型轴向保持架的平面图；

图7为本实用新型轴向保持架的局部放大视图；

图8为本实用新型轴向保持架的截面图；

图9为本实用新型轴向保持架横截面的局部放大视图。

图中标记：1、内圈；2、密封圈；3、轴向滚子；4、轴向保持架；41、兜孔二；411、端内壁二；412、侧内壁二；4121、直通段二；4122、圆弧段二；4123、缩量部二；5、第一外圈；6、径向滚子；7、径向保持架；71、兜孔一；711、端内壁一；712、侧内壁一；7121、直通段一；7122、圆弧段一；7123、缩量部一；8、第二外圈；9、连接螺栓。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的详细说明。

如图所示，一种风力发电机组独立变桨的三排圆柱滚子变桨轴承，包括内圈1和外圈，内圈1和外圈之间设有两排承受轴向力的轴向滚子3以及一排承受径向力的径向滚子6，轴向滚子3与径向滚子6均以过盈配合安装在内圈1和外圈之间，且轴向滚子3的过盈量大于径向滚子6的过盈量。

所述轴向滚子3的轴向游隙值为-0.1～-0.15mm，径向滚子6的径向游隙值为-0.06～-0.1mm，将二者游隙值设置在该范围内，目的一是采用负游隙进行轴承滚子的装配，可避免滚子在轴承内部产生一定程度的晃动，提高轴承的刚性和承载能力；目的二是为了使轴向游隙值的绝对值大于径向游隙值的绝对值，确保在变桨轴承受到倾覆力矩时，径向滚子6不会受到倾覆力矩而产生损坏，有利于延长轴承的使用寿命；目的三是因为游隙值设置在上述范围内，能够更好的有利于轴承的运转，当游隙值大于上述范围时，即过盈量太大，滚子在轴承内部无法转动，当游隙值小于上述范围时，滚子以及轴承的刚性则达不到使用的需求，都会造成轴承使用寿命的下降；设置在上述范围的三排圆柱滚子变桨轴承，其使用寿命超过20年。

所述外圈包括第一外圈5和第二外圈8，第一外圈5与第二外圈8通过连接螺栓9相连，这样设置用以便于轴承的装配，具体装配时，将第二外圈8置于水平工作台或地面上，将下方的轴向滚子3和轴向保持架4放置在第二外圈8的台阶上，然后将内圈1放置在轴向滚子3上方，并将径向滚子6、径向保持架7、以及轴向滚子3和轴向保持架4分别放置在台阶上，最后，将第一外圈5加热70-80℃，并保温两小时后，将第二外圈8与第一外圈5进行连接，待冷却后完成整个装配过程。

所述径向滚子6所在的空腔内设有径向保持架7，径向保持架7的圆周方向开设有绕其中心均匀分布的、且用以安装径向滚子6的若干兜孔一71，径向保持架7周向位置的每个兜孔一71均包括两个相互平行的端内壁一711和两个对应的侧内壁一712，每个侧内壁一712包括直通段一7121和圆弧段一7122，单个兜孔一71的两个直通段一7121之间的距离大于两个圆弧段一7122之间的最小距离，侧内壁一712的直通段一7121与圆弧段一7122的交界处设有便于径向滚子6安装后进行限位的缩量部一7123，相邻的两个兜孔一71的侧内壁一712的位置相反。

具体的，将直通段一7121作为径向滚子6安装的初始端，而圆弧段一7122作为限位端，即当径向滚子6安装到兜孔一71内后，侧内壁一712的圆弧段一7122与径向滚子6外壁接触，并限制径向滚子6掉落，达到限位的目的，另外兜孔一71呈交错分布式结构，这样可以使得径向保持架7在装配到轴承内时，实现悬空的目的，避免了径向保持架7与内齿圈、外圈发生接触，造成摩擦。

在径向滚子6安装到径向保持架7内的初期，可以通过缩量部一7123限制径向滚子6朝着兜孔一71的直通段一7121方向掉落，起到了限位的目的，另外由于兜孔一71的圆弧段一7122限制了径向滚子6另外一个运动方向，从而使得径向滚子6稳定的安装在径向保持架7内，形成整体式结构，便于进行轴承的装配。

所述轴向滚子3所在的空腔内设有轴向保持架4，轴向保持架4在其厚度方向上开设有绕其中心均匀分布的、且用以安装轴向滚子3的若干兜孔二41，兜孔二41均包括两个相互平行的端内壁二411、两个对应的侧内壁二412，每个侧内壁二412包括直通段二4121和圆弧段二4122，单个兜孔二41的两个直通段二4121之间的距离大于两个圆弧段二4122之间的最小距离，侧内壁二412的直通段二4121与圆弧段二4122的交界处设有便于轴向滚子3安装后进行限位的缩量部二4123，相邻的两个兜孔二41的侧内壁二412位置相反。

具体的，将直通段二4121作为推力滚子安装的初始端，而圆弧段二4122作为限位端，即推力滚子安装到兜孔二41内后，侧内壁二412的圆弧段二4122与推力滚子外壁接触，并限制推力滚子掉落，达到限位的目的，另外兜孔二41呈交错分布式结构，这样可以使得推力保持架在装配到轴承内时，实现悬空的目的，避免了推力保持架与内齿圈、外圈发生接触，造成摩擦。

在推力滚子安装到推力保持架内的初期，可以通过缩量部二4123限制推力滚子朝着兜孔二41的直通段二4121方向掉落，起到了限位的目的，另外由于兜孔二41的圆弧段二4122限制了推力滚子另外一个运动方向，从而使得推力滚子稳定的安装在推力保持架内，形成整体式结构，便于进行轴承的装配。

所述内圈1与外圈的连接处上下两个位置安装有密封圈2。

所述轴向滚子3与径向滚子6均为圆柱滚子。

这种风力发电机组独立变桨的三排圆柱滚子变桨轴承，利用三排圆柱滚子轴承替代传统的球形轴承，作为变桨轴承进行使用，增加了变桨轴承的承载能力，将轴向滚子3与径向滚子6的安装游隙设定为负值，且轴向负游隙值的绝对值大于径向负游隙值的绝对值，能够在变桨轴承工作时，使两排轴向滚子3承受倾覆力矩，防止径向滚子6承受倾覆力矩而造成损坏，具有承载能力大、刚性高、使用寿命长的优点；此外，在进行工作时，变桨轴承安装到风机叶片位置，在进行风叶旋转时，采用三台电机和控制系统分别对三个叶片进行控制，使传统的同步变桨变为独立变桨，可以使得风机在不同的工况条件下运行平稳，避免风叶受力过载的现象出现，有利于提高风机的发电效率。

Claims (6)

1.一种风力发电机组独立变桨的三排圆柱滚子变桨轴承，其特征在于：包括内圈和外圈，内圈和外圈之间设有两排承受轴向力的轴向滚子以及一排承受径向力的径向滚子，轴向滚子与径向滚子均以过盈配合安装在内圈和外圈之间，且轴向滚子的过盈量大于径向滚子的过盈量；外圈包括第一外圈和第二外圈，第一外圈与第二外圈通过连接螺栓相连。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组独立变桨的三排圆柱滚子变桨轴承，其特征在于：轴向滚子的轴向游隙值为-0.1～-0.15mm，径向滚子的径向游隙值为-0.06～-0.1mm。

3.根据权利要求1所述的一种风力发电机组独立变桨的三排圆柱滚子变桨轴承，其特征在于：径向滚子所在的空腔内设有径向保持架，径向保持架的圆周方向开设有绕其中心均匀分布的、且用以安装径向滚子的若干兜孔一，径向保持架周向位置的每个兜孔一均包括两个相互平行的端内壁一和两个对应的侧内壁一，每个侧内壁一包括直通段一和圆弧段一，单个兜孔一的两个直通段一之间的距离大于两个圆弧段一之间的最小距离，侧内壁一的直通段一与圆弧段一的交界处设有便于径向滚子安装后进行限位的缩量部一，相邻的两个兜孔一的侧内壁一的位置相反。

4.根据权利要求1所述的一种风力发电机组独立变桨的三排圆柱滚子变桨轴承，其特征在于：轴向滚子所在的空腔内设有轴向保持架，轴向保持架在其厚度方向上开设有绕其中心均匀分布的、且用以安装轴向滚子的若干兜孔二，兜孔二均包括两个相互平行的端内壁二、两个对应的侧内壁二，每个侧内壁二包括直通段二和圆弧段二，单个兜孔二的两个直通段二之间的距离大于两个圆弧段二之间的最小距离，侧内壁二的直通段二与圆弧段二的交界处设有便于轴向滚子安装后进行限位的缩量部二，相邻的两个兜孔二的侧内壁二位置相反。

5.根据权利要求1所述的一种风力发电机组独立变桨的三排圆柱滚子变桨轴承，其特征在于：内圈与外圈的连接处上下两个位置安装有密封圈。

6.根据权利要求1所述的一种风力发电机组独立变桨的三排圆柱滚子变桨轴承，其特征在于：轴向滚子与径向滚子均为圆柱滚子。

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