CN217632780U - 风力发电机组轴系结构 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种风力发电机组轴系结构。所述轴系结构包括：主轴，包括密封接触区段和非密封接触区段；轴承座；以及密封结构，安装在所述轴承座上，套设在所述密封接触区段处并且设置在所述主轴与轴承座之间以对润滑介质进行密封，其中，所述密封接触区段具有位于其圆周表面的超音速喷涂层。该风力发电机组轴系结构具有零件制造和装配环节少、主轴整体重量小和制造成本低等优点。

Description

风力发电机组轴系结构

技术领域

本公开涉及风力发电技术领域，更具体地，涉及一种风力发电机组轴系结构。

背景技术

风力发电机组主轴系的接触密封设计一般采用橡胶密封件密封。对于这种密封方式，密封件与被密封的构件的接触面需要一定的正压力，以保证密封效果；同时，由于轴系不断的工作旋转，为了避免主要构件因磨损而失效(一般指主轴、端盖或其上装配的密封接触环)，设计中需要接触面具有较低的粗糙度和一定的硬度。

常见的风机主轴一般使用球磨铸铁材质，这种材质由于其本身特点而难以达到上述粗糙度和硬度要求，所以目前常见设计方案是在风机主轴上设计密封接触环，以提高密封接触部位的硬度、降低粗糙度，但密封接触环需要单独加工，成本较高，并且主轴需要设计相应的轴肩以适应密封接触环形状，造成主轴重量增加且更容易应力集中，给设计计算带来了难度。

实用新型内容

本公开的一个目的在于提供一种可减少零件数量并降低零件加工成本和装配成本的风力发电机组轴系结构。

本公开的另一目的在于提供一种可改善主轴的应力分布状态并降低其整体重量的风力发电机组轴系结构。

针对上述目的，本公开至少提供如下技术方案：

根据本公开的一方面，提供一种风力发电机组轴系结构，所述轴系结构包括：主轴，包括密封接触区段和非密封接触区段；轴承座；以及密封结构，安装在所述轴承座上，套设在所述密封接触区段处并且设置在所述主轴与轴承座之间以对润滑介质进行密封，其中，所述密封接触区段具有位于其圆周表面上的超音速喷涂层。

可选地，所述密封结构可包括：第一密封件，可拆卸地套设在所述圆周表面上并与所述超音速喷涂层接触；以及限位件，套设在所述密封接触区段上并使所述第一密封件位于所述超音速喷涂层与所述限位件之间，以在所述主轴的径向方向上将所述第一密封件压紧到所述超音速喷涂层上并限制所述第一密封件在所述主轴的轴向方向上的移动。

可选地，所述限位件可包括：第一结构件，沿所述主轴的所述轴向方向开设有槽以容纳所述第一密封件，并且在所述主轴的所述径向方向上将所述第一密封件压紧到所述超音速喷涂层上并限制所述第一密封件在所述主轴的所述轴向方向上的移动；以及第二结构件，沿着所述主轴的所述轴向方向接触所述第一结构件的开设有所述槽的端部和所述第一密封件，以限制所述第一密封件在所述主轴的所述轴向方向上的移动。

可选地，所述密封结构还可包括：第二密封件，可拆卸地套设在所述圆周表面上并与所述超音速喷涂层接触，并且设置在所述槽中且接触所述槽的底表面；以及分隔件，可拆卸地套设在所述圆周表面上并与所述超音速喷涂层间隔开，并且在所述主轴的所述轴向方向上位于所述第一密封件与所述第二密封件之间。

可选地，所述超音速喷涂层可采用超音速火焰喷涂法、超音速等离子喷涂法或冷喷涂法形成。

可选地，所述超音速喷涂层的厚度可以是100μm-500μm。

可选地，所述超音速喷涂层的厚度可以是300μm。

可选地，所述超音速喷涂层的材料可以是碳化钨、碳化铬、铝青铜、镍基合金或氧化钇。

可选地，所述超音速喷涂层的表面粗糙度可小于或等于1.6μm。

可选地，所述超音速喷涂层的洛氏硬度HRC可大于或等于45且小于或等于55。

可选地，所述超音速喷涂层的孔隙率可大于或等于0.5％且小于或等于1.5％。

本公开提供的风力发电机组轴系结构至少具有如下有益效果：通过利用超音速喷涂方法形成的超音速喷涂层代替密封接触环，减少了零件制造、装配环节；应用超音速喷涂技术的主轴在密封位置没有轴径的突变，无轴肩的设计减少了主轴的应力集中点，有利于降低主轴整体重量，从而降低成本。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本公开的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：

图1是根据本公开的示例性实施例的轴系结构的一部分的截面图。

附图标记说明：

1-主轴，11-密封接触区段，111-超音速喷涂层，112-圆周表面，12-非密封接触区段，2-密封结构，21-第一密封件，22-第二密封件，23-限位件，231-第一结构件，2311-环形凹槽，232-第二结构件，24-分隔件，3-轴承座。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，不应被理解为本公开的实施形态限于在此阐述的实施方式。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

为了方便描述，在下面的附图中，以X表示主轴1的轴向方向，以R表示主轴1的径向方向。

图1是根据本公开的示例性实施例的轴系结构的一部分的截面图。

如图1所示，根据本公开的示例性实施例的轴系结构可包括主轴1、轴承座3和设置在主轴1与轴承座3之间的密封结构2。

主轴1可包括密封接触区段11和非密封接触区段12。密封接触区段11可包括套设有密封结构2的圆周区段，并且该圆周区段可具有位于其圆周表面112上的超音速喷涂层111。另外，密封接触区段11和非密封接触区段12可沿X方向平滑过渡，即它们之间的连接区段没有沿R方向的凸起。此外，主轴1可以是用于传递动力的结构，并且可具有圆形或圆环形的横截面且沿X方向延伸以具有预定长度，但不限于此。

密封结构2可安装在轴承座3上，套设在密封接触区段11(例如，包括圆周表面112的圆周区段)上并且设置在主轴1与轴承座3之间以对用于润滑主轴1和轴承座3的介质进行密封。另外，密封结构2可具有中空的形状，以套设在主轴1上，并且具有沿X方向延伸以至少覆盖密封接触区段11的预定长度。

轴承座3可转动地套设在主轴1上以用于转动地支撑主轴1。另外，轴承座3可具有本领域通常使用的轴承座的任意结构形式。

因此，根据本公开的示例性实施例的轴系结构由于具有超音速喷涂层而不需要设置额外的密封接触环，使得零件数量减少，降低了零件加工成本和装配成本；同时，由于省去了用于适应密封接触环的形状的轴肩结构，减少了主轴的应力集中点，从而改善了主轴的应力分布状态，并且降低了主轴的重量，从而降低了制造成本。

根据本实用新型的一些实施例，密封结构2可包括第一密封件21和限位件23。限位件23连接到轴承座3上，与主轴1的外周保持间隙并且在限位件23和密封接触区段11之间形成用于容纳第一密封件21的容纳空间。第一密封件21可以可拆卸地套设在圆周表面112上并与超音速喷涂层111接触。另外，第一密封件21可以是利用具有密封性能的材料形成的环形零件，例如密封圈等，但不限于此。限位件23可套设在密封接触区段11(例如，包括圆周表面112的圆周区段)上并使第一密封件21位于超音速喷涂层111与限位件23之间，以在R方向上将第一密封件21压紧到超音速喷涂层111上并限制第一密封件21在X方向上的移动。另外，限位件23可以是本领域通常使用的例如通过压紧密封件以保持其位置的环形刚性零件，但不限于此。

根据本实用新型的一些实施例，限位件23可包括第一结构件231和第二结构件232。第一结构件231的内周表面可形成有环形凹槽2311，从而形成用于容纳第一密封件21的容纳空间。该环形凹槽2311可沿X方向在背离轴承座3的一侧形成有轴向开口，第一密封件21可通过该开口嵌入环形凹槽2311中。环形凹槽2311在R方向上将第一密封件21压紧到超音速喷涂层111上。第二结构件232连接到第一结构件231上，位于第一结构件231的背离轴承座3的一侧，并且能够封堵环形凹槽2311的轴向开口以限制第一密封件21在X方向上的移动。第一结构件231可以是本领域通常使用的例如通过压紧密封件以保持其位置的密封保持零件，例如环形刚性零件等，但不限于此。另外，第二结构件232可以是本领域通常使用的例如通过压紧密封件以保持其位置的环形刚性零件，例如密封圈压板等，但不限于此。

根据本实用新型的一些实施例，密封结构2还可包括第二密封件22和分隔件24。第二密封件22可以可拆卸地套设在圆周表面112上并与超音速喷涂层111间隔开，并且设置在环形凹槽2311中且接触环形凹槽2311的底表面。第二密封件22可以是利用具有密封性能的材料形成的环形零件，例如密封圈等，但不限于此。另外，第二密封件22可利用与第一密封件21的材料相同或不同的材料形成。分隔件24可以可拆卸地套设在圆周表面112上并与超音速喷涂层111间隔开，并且在X方向上位于第一密封件21与第二密封件22之间。另外，分隔件24可以是本领域通常使用的用于分隔密封件的密封分隔零件，例如环形刚性零件等，但不限于此。通过第一密封件21、第二密封件22以及分隔件24，能够在密封接触区段11与密封结构2之间形成多级密封(例如，迷宫式密封)，以提高密封效果。

根据本实用新型的一些实施例，超音速喷涂层111可根据需要采用本领域通常使用的超音速喷涂法形成，例如超音速火焰喷涂法、超音速等离子喷涂法或冷喷涂法等，但不限于此。

根据本实用新型的一些实施例，超音速喷涂层111的厚度没有特别限制，并且可根据轴系结构所需的硬度、耐磨程度以及设计使用寿命等来确定，例如，超音速喷涂层111的厚度可以是100μm-500μm，特别地，可以是300μm，但不限于此。一般地，具有大的厚度的超音速喷涂层可使其耐磨特性优异，从而延长主要构件(例如主轴等)的使用寿命。

根据本实用新型的一些实施例，超音速喷涂层111的材料没有特别限制，并且可根据工艺条件和工艺要求等来确定，例如，超音速喷涂层111的材料可以是碳化钨、碳化铬、铝青铜、镍基合金或氧化钇等，但不限于此。

根据本实用新型的一些实施例，超音速喷涂层111的表面粗糙度没有特别限制，并且可根据轴系结构所需的耐磨程度等确定，例如，超音速喷涂层111的表面粗糙度可小于或等于1.6μm，但不限于此。另外，具有较低粗糙度的超音速喷涂层可避免主要构件(例如主轴等)因磨损而失效，从而延长其使用寿命。

根据本实用新型的一些实施例，超音速喷涂层111的硬度没有特别限制，并且可根据工艺条件和工艺要求等来确定，例如，超音速喷涂层111的洛氏硬度HRC可大于或等于45且小于或等于55，但不限于此。具有特定硬度的超音速喷涂层可避免主要构件(例如主轴等)因磨损而失效，从而延长其使用寿命。

根据本实用新型的一些实施例，超音速喷涂层111的孔隙率没有特别限制，并且可根据轴系结构所需的强度来确定，例如，超音速喷涂层111的孔隙率可大于或等于0.5％且小于或等于1.5％。具有小的孔隙率的超音速喷涂层可增大主要构件(例如主轴等)的表面强度，从而延长其使用寿命。

根据本公开的上述示例性实施例的轴系结构中的超音速喷涂层111可位于主轴1的外表面上且设置在主轴1与轴承座3之间，但不限于此，例如，在根据本公开的另一示例性实施例的轴系结构中，轴承座3可转动地套设在具有内部腔的主轴(例如外轴等)的内表面上，并且超音速喷涂层111可位于该主轴的内表面上且设置在主轴与轴承座之间。根据本公开的另一示例性实施例的轴系结构的其他结构及它们之间的连接关系可与参考图1描述的轴系结构相同，因此省略相关描述。

本公开的示例性实施例的轴系结构中的超音速喷涂层可实现密封件接触密封所需的粗糙度和硬度，从而能够保持接触密封的可靠性和有效性，避免系统的润滑介质泄漏。

本公开的示例性实施例的轴系结构可提供一种可减少零件数量并降低零件加工成本和装配成本的风力发电机组轴系结构。

另外，本公开的示例性实施例的轴系结构可提供一种可改善主轴的应力分布状态并降低其整体重量的风力发电机组轴系结构。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

在本公开中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

本公开所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其他的方法、组件、材料等。在其他情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的各方面。

Claims (11)

1.一种风力发电机组轴系结构，其特征在于，所述轴系结构包括：

主轴(1)，包括密封接触区段(11)和非密封接触区段(12)；

轴承座(3)；以及

密封结构(2)，安装在所述轴承座(3)上，套设在所述密封接触区段(11)处并且设置在所述主轴(1)与轴承座(3)之间以对润滑介质进行密封，

其中，所述密封接触区段(11)具有位于其圆周表面(112)上的超音速喷涂层(111)。

2.如权利要求1所述的轴系结构，其特征在于，所述密封结构(2)包括：

第一密封件(21)，可拆卸地套设在所述圆周表面(112)上并与所述超音速喷涂层(111)接触；以及

限位件(23)，套设在所述密封接触区段(11)上并使所述第一密封件(21)位于所述超音速喷涂层(111)与所述限位件(23)之间，以在所述主轴(1)的径向方向上将所述第一密封件(21)压紧到所述超音速喷涂层(111)上并限制所述第一密封件(21)在所述主轴(1)的轴向方向上的移动。

3.如权利要求2所述的轴系结构，其特征在于，所述限位件(23)包括：

第一结构件(231)，沿所述主轴(1)的所述轴向方向开设有环形凹槽(2311)以容纳所述第一密封件(21)，并且在所述主轴(1)的所述径向方向上将所述第一密封件(21)压紧到所述超音速喷涂层(111)上并限制所述第一密封件(21)在所述主轴(1)的所述轴向方向上的移动；以及

第二结构件(232)，沿着所述主轴(1)的所述轴向方向接触所述第一结构件(231)的开设有所述环形凹槽(2311)的端部和所述第一密封件(21)，以限制所述第一密封件(21)在所述主轴(1)的所述轴向方向上的移动。

4.如权利要求3所述的轴系结构，其特征在于，所述密封结构(2)还包括：

第二密封件(22)，可拆卸地套设在所述圆周表面(112)上并与所述超音速喷涂层(111)接触，并且设置在所述环形凹槽(2311)中且接触所述环形凹槽(2311)的底表面；以及

分隔件(24)，可拆卸地套设在所述圆周表面(112)上并与所述超音速喷涂层(111)间隔开，并且在所述主轴(1)的所述轴向方向上位于所述第一密封件(21)与所述第二密封件(22)之间。

5.如权利要求1所述的轴系结构，其特征在于，所述超音速喷涂层(111)采用超音速火焰喷涂法、超音速等离子喷涂法或冷喷涂法形成。

6.如权利要求1所述的轴系结构，其特征在于，所述超音速喷涂层(111)的厚度为100μm-500μm。

7.如权利要求6所述的轴系结构，其特征在于，所述超音速喷涂层(111)的厚度为300μm。

8.如权利要求1所述的轴系结构，其特征在于，所述超音速喷涂层(111)的材料为碳化钨、碳化铬、铝青铜、镍基合金或氧化钇。

9.如权利要求1所述的轴系结构，其特征在于，所述超音速喷涂层(111)的表面粗糙度小于或等于1.6μm。

10.如权利要求1所述的轴系结构，其特征在于，所述超音速喷涂层(111)的洛氏硬度HRC大于或等于45且小于或等于55。

11.如权利要求1所述的轴系结构，其特征在于，所述超音速喷涂层(111)的孔隙率大于或等于0.5％且小于或等于1.5％。

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