CN217582875U - 一种滚道带凸度的大功率风力发电机圆锥滚子轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种滚道带凸度的大功率风力发电机圆锥滚子轴承，其特征在于，包括内圈和外圈，内圈和外圈之间设置有保持架，圆锥滚子通过环形的保持架设置在滚道内，内圈和外圈的滚道均设置为带凸度的曲线；将轴承内圈和外圈的滚道由直线改为带凸度的曲线，能有效地改善滚子与滚道接触区的应力分布，既可在较大程度上减少或消除滚子的边缘应力集中，有利于形成液体润滑，从而降低轴承的振动和噪声，又可改善由于滚子加工和安装误差等原因而产生的不同心度及主轴旋转产生的挠曲度而导致的滚子偏载现象，可使轴承寿命提高2～3倍。

Description

一种滚道带凸度的大功率风力发电机圆锥滚子轴承

技术领域

本实用新型属于轴承技术领域，具体涉及一种滚道带凸度的大功率风力发电机圆锥滚子轴承。

背景技术

风力发电机组功率的不断增大带来风电机组体积和载荷的增加，这对风电机组的可靠性和安全性提出了更高的要求，风电机组主轴轴承是吸收风力作用载荷和传递载荷的主要部件，其性能好坏不仅对传递效率有影响，也决定了主传动链的维护成本。风电机组主轴轴承尽可能地吸收来自作用于风电机组上的大部分载荷，包括径向力、轴向力和弯矩等，只将有利的转矩传递给风电机组的高速端，对主轴轴承的使用寿命提出了更高的要求。

大功率风力发电机圆锥滚子轴承在承载状态下，滚子发生弹性变形和塑性变形，对于直母线滚子轴承，滚子和内、外滚道母线的两侧端部均存在高度应力集中，接触应力分布存在“边缘效应”，在滚道两端产生较大的变形量而造成应力集中，由这种应力所导致的疲劳破坏、剥落由滚道两端边缘处在圆周方向呈对称位置环带样剥落向中间发展，常导致整个轴承失效，这是造成轴承寿命和旋转精度下降的重要原因。目前，避免应力集中的通常做法为加工轴承滚子凸度，滚子凸度设计已能明显缓解应力集中现象，滚道产生弹性变形，当受力变形后使滚子与滚道的接触长度变长，解决受力变形后，避免滚子两端与滚道接触部位出现边缘处应力集中而损坏。但大功率风力发电机圆锥滚子主轴承的滚子数量有200多粒，在滚子加工凸度的过程中存在加工公差，虽然是在公差范围内装配，但滚子加工尺寸难统一、滚子凸度大小和形状难统一，由于加工误差和安装等因素所引起的偏心而造成滚子偏载等问题，也造成受力后套圈变形受力不均匀，降低轴承的使用性能和寿命。

发明内容

本实用新型为了解决上述技术问题，提供一种滚道带凸度的大功率风力发电机圆锥滚子轴承，将轴承滚道由直线改为带凸度的曲线，在内圈和外圈均设置合理的滚道凸度，减少滚子两端与滚道接触部位出现的边缘应力集中，降低轴承的温升，避免因应力集中严重而产生滚道烧伤甚至出现微裂纹、疲劳剥落等引起轴承失效，从而提高轴承的使用性能和寿命。

本实用新型所采用的技术方案是：一种滚道带凸度的大功率风力发电机圆锥滚子轴承，包括内圈和外圈，内圈和外圈之间设置有保持架，圆锥滚子通过环形的保持架设置在滚道内，内圈和外圈的滚道均设置为带凸度的曲线。

所述滚道凸度的凸度量为4～10μm，且凸度最高点在滚道中部的15%范围内。

所述滚道凸度的形状为对数曲线，滚道凸度曲线两端骤升部分的宽度各占滚道宽度的16%，沿滚道的凸起方向，凸度曲线的平缓段高度占总凸度量的1/4。

所述内圈和外圈的滚道均设置为带凸度的曲线，滚道凸度的凸度量为4～10μm，且凸度最高点在滚道中部的15%范围内；这样设置的目的是：在载荷作用下，滚子与滚道接触区域两端呈现出复杂的变形状态，并出现严重的应力集中，在内外圈滚道圆周方向上呈对称位置发生环带状剥落，产生失效。根据不同用户、不同工况的轴承，来设置滚道的凸度，凸度量为4～10μm；滚子不带凸度或微凸，不同规格轴承的滚道凸度量，取决于轴承载荷及滚道长度，当凸度量过大时，滚子只能部分进入接触状态，其有效长度不能充分利用；当凸度量过小时，滚子两端往往会出现应力峰值，造成应力集中。

所述滚道凸度的形状为对数曲线，滚道凸度曲线两端骤升部分的宽度各占滚道宽度的16%，沿滚道的凸起方向，凸度曲线的平缓段高度占总凸度量的1/4；这样设置的目的是：将轴承滚道由直线改为带凸度的对数曲线，能有效地改善滚子与滚道接触区的应力分布，既可在较大程度上减少或消除滚子的边缘应力集中，有利于液体润滑，又可改善由于滚子安装和加工误差等原因而产生的不同心度及主轴旋转产生的挠曲度而导致的滚子偏载现象，采用带凸度的滚道，可使轴承寿命提高2～3倍。沿滚道的凸起方向，曲线的平缓段高度占总凸度量的1/4，可减少或消除在凸度的最高点附近存在的应力集中现象。

本实用新型的有益效果：将轴承内圈和外圈的滚道由直线改为带凸度的曲线，能有效地改善滚子与滚道接触区的应力分布，既可在较大程度上减少或消除滚子的边缘应力集中，有利于形成液体润滑，从而降低轴承的振动和噪声，又可改善由于滚子加工和安装误差等原因而产生的不同心度及主轴旋转产生的挠曲度而导致的滚子偏载现象，可使轴承寿命提高2～3倍。

附图说明

图1为本实用新型圆锥滚子轴承内圈滚道的结构示意图；

图2为本实用新型圆锥滚子轴承外圈滚道的结构示意图。

图中标记：1、内圈；2、外圈；3、滚道；4、凸度。

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1-2所示，一种滚道带凸度的大功率风力发电机圆锥滚子轴承，包括内圈1和外圈2，内圈1和外圈2之间设置有保持架，圆锥滚子通过环形的保持架设置在滚道3内，内圈1和外圈2的滚道3均设置为带凸度4的曲线。

所述滚道3凸度4的凸度量为4～10μm，且凸度4最高点在滚道2中部的15%范围内。根据不同用户、不同工况的轴承，来设置滚道3的凸度4，凸度量为4～10μm；滚子不带凸度或微凸，不同规格轴承的滚道3凸度量大小，取决于轴承载荷及滚道3长度，当凸度量过大时，滚子只能部分进入接触状态，其有效长度不能充分利用；当凸度量过小时，滚子两端往往会出现应力峰值，造成应力集中。

所述滚道3凸度4的形状为对数曲线，滚道3凸度4曲线两端骤升部分的宽度各占滚道3宽度的16%，沿滚道3的凸起方向，凸度4曲线的平缓段高度占总凸度量的1/4。将轴承滚道3由直线改为带凸度4的对数曲线，能有效地改善滚子与滚道3接触区的应力分布，既可在较大程度上减少或消除滚子的边缘应力集中，有利于液体润滑，又可改善由于滚子安装和加工误差等原因而产生的不同心度及主轴旋转产生的挠曲度而导致的滚子偏载现象，采用带凸度4的滚道3，可使轴承寿命提高2～3倍。沿滚道3的凸起方向，凸度4曲线的平缓段高度占总凸度量的1/4，可减少或消除在凸度的最高点附近存在的应力集中现象。

Claims (2)

1.一种滚道带凸度的大功率风力发电机圆锥滚子轴承，其特征在于，包括内圈和外圈，内圈和外圈之间设置有保持架，圆锥滚子通过环形的保持架设置在滚道内，内圈和外圈的滚道均设置为带凸度的曲线，滚道凸度的凸度量为4～10μm，且凸度最高点在滚道中部的15%范围内。

2.根据权利要求1所述的一种滚道带凸度的大功率风力发电机圆锥滚子轴承，其特征在于：滚道凸度的形状为对数曲线，滚道凸度曲线两端骤升部分的宽度各占滚道宽度的16%，沿滚道的凸起方向，凸度曲线的平缓段高度占总凸度量的1/4。

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