一种低发热风电主轴轴承制造技术

一种低发热风电主轴轴承，包括内圈和外圈，在内圈和外圈之间安装有两排承受轴向载荷的推力滚子和一排承受径向载荷的径向滚子，推力滚子均为锥形，每排推力滚子满足：推力滚子的中心线、推力滚子与相应推力内圈滚道的接触线以及推力滚子与相应推力外圈滚道的接触线共同交汇于轴承回转轴线上的同一点。可实现推力滚子与推力滚道之间的纯滚动，避免了推力滚子与推力滚道之间在高负荷作用下产生滑动运动所导致的大量摩擦发热。进一步优选方案中采用具有凸度的推力滚道，滚子与保持架安装的特有结构可进一步降低轴承在工作过程中的发热，保证轴承工作的可靠性。保证轴承工作的可靠性。保证轴承工作的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种低发热风电主轴轴承


[0001]本技术属于风电轴承
，具体地说，是一种低发热风电主轴轴承。

技术介绍

[0002]风力发电是清洁环保可再生能源开发利用的重要途径。近几年，风电装备技术快速发展，装机容量持续增长。
[0003]在直驱风力发电机组中，主轴轴承为风电机组中关键机械（主轴系统）的受载支承部件，由于风电机组的吊装维护难度大，因此主轴轴承在20年寿命期内的可靠性要求极高，风电机组主轴轴承的运转性能日益受到重视。在现有不同类型的风电机组中，支承主轴系统的轴承结构类型有多种，由于三排滚子轴承具有承载性能和加工工艺性方面的优势，因此其在直驱风力发电机的风电机组中，是十分具有应用潜力的主轴轴承结构形式。
[0004]现有技术中的三排滚子轴承，结构如图1所示：其主要包括外圈4a、设置在外圈内部的主推力内圈1a和副推力内圈9a、在外圈4a与两个内圈之间设置有主推力滚子3a、副推力滚子8a、径向滚子5a以及与各排滚子对应设置维持滚子沿轴承圆周均布的主推力保持架2a、副推力保持架7a和径向保持架6a。其中的主推力滚子3a和副推力滚子8a与轴承回转中心轴线垂直设置，是三排滚子轴承当中重要的承载滚动元件，在三排滚子轴承的使用回转过程中抵抗着来自风轮的轴向载荷和力矩载荷的作用。
[0005]现有技术中，三排滚子轴承中的主推力滚子3a、副推力滚子8a以及径向滚子5a均采用圆柱滚子，对于主推力滚子3a和副推力滚子8a来说，由于滚子两端所在位置的滚道圆周半径不同，所对应的滚道圆周周长也不同，从而，在滚子的公转过程中，滚子的外侧端部滞后于内侧端部，导致滚子产生歪斜的趋势。
[0006]现有技术中，为了对推力滚子进行约束，滚子外表面与对应保持架兜孔内表面的装配都是接触限定状态，因此，保持架会通过强制滚子两端相对于滚道的滑动来维持滚子的正确姿态。在风力载荷的作用下，仅单个滚子与滚道之间的接触负荷已达到数百千牛，当轴承在风电机组主机中连续不停的回转时，滚子与滚道之间在高负荷作用下的连续滑动运动导致大量的摩擦发热，致使轴承温升过高。
[0007]另外，在现有的三排滚子风电主轴轴承中，保持架兜孔表面与滚子的外圆柱面相接触，通过约束滚子的外圆柱面来维持滚子在轴承圆周方向的均匀分布。具体来说，滚子被装配在相应保持架的兜孔中，在轴承的回转过程中，滚子的外圆柱面与兜孔内表面之间存在大面积的滑动摩擦接触，也会导致轴承发热。
[0008]再者，现有技术中的三排滚子轴承中，为实现保持架在滚道型腔中的定位，保持架与滚道之间的大量滑动摩擦也会导致轴承的发热和温升。
[0009]总之，现有技术中的三排滚子风电主轴轴承中的大量滑动接触摩擦是导致轴承温升过高的根源，温升热胀进一步带来轴承配合状态的改变和力学性能的恶化、轴承寿命的缩短，甚至轴承烧损。因此亟需一种改进的三排滚子轴承结构能够解决上述问题。

技术实现思路

[0010]本技术的目的是提供一种低发热风电主轴轴承。
[0011]为了实现上述目的，本技术所采用的技术方案是：一种低发热风电主轴轴承，包括内圈和外圈，在内圈和外圈之间安装有两排承受轴向载荷的推力滚子和一排承受径向载荷的径向滚子，其特征在于：所述的推力滚子均为锥形，每排推力滚子满足：推力滚子的中心线、推力滚子与相应推力内圈滚道的接触线以及推力滚子与相应推力外圈滚道的接触线共同交汇于轴承回转轴线上的同一点。
[0012]优选地，与每排推力滚子对应的推力内圈的滚道面为外锥面，与每排推力滚子对应的推力外圈滚道面为平面。
[0013]进一步地，与每排推力滚子对应的推力内圈滚道与推力外圈滚道的母线均设计有凸度，在径向上呈中部高、两端低的凸状。
[0014]进一步地，每排推力滚子均通过自己的推力保持架安装在内圈与外圈之间，所述的推力保持架包括内环和外环，在内环和外环之间连接有沿圆周均匀分布的过梁柱，在相邻两个过梁柱之间形成推力滚子安装窗孔，推力滚子设在推力滚子安装窗孔中，推力滚子的两端分别设有一个推力滚子定位销，推力滚子定位销的一端设有球形面，其与推力滚子端部设置的球窝形沉孔配装，推力滚子定位销的另一端设有螺纹段，位于内侧的推力滚子内定位销通过螺纹段与内环的螺纹孔相连接，位于外侧的推力滚子外定位销通过螺纹段与外环的螺纹孔相连接。
[0015]进一步地，推力滚子内定位销的螺纹段牙底直径大于相邻光轴段的直径，
[0016]在该螺纹段的末端设置有台阶头部；推力滚子外定位销螺纹段的牙顶直径比相邻光轴段的直径小，从而在推力滚子外定位销的螺纹段与相邻光轴段之间形成装配压紧定位台阶。
[0017]进一步地，所述的过梁柱一端设置有与外环上光孔配装的光轴段，另一端设置有与内环上相应螺纹孔配装的螺纹段，在该螺纹段的末端设置有直径大于该螺纹段牙顶直径的限位头部。
[0018]进一步地，与每排推力滚子对应的推力内圈滚道两侧设置有挡边，实现对推力滚子沿轴承径向的定位。
[0019]优选地，用于安装径向滚子的径向保持架包括上环和下环，在上环和下环之间连接有沿圆周均匀分布的径向过梁柱，在相邻两个径向过梁柱之间形成径向滚子安装窗孔，径向滚子设在径向滚子安装窗孔中，径向滚子的两端分别设有一个径向滚子定位销，径向滚子定位销的一端设有球形面，其与径向滚子端部设置的球窝形沉孔配装，径向滚子定位销的另一端设有螺纹段，位于上方的径向滚子安装上定位销通过螺纹段与上环的螺纹孔相连接，位于下方的径向滚子安装下定位销通过螺纹段与下环的螺纹孔相连接。
[0020]有益效果：
[0021]（1）本技术中，推力滚子采用锥形，且推力滚子的中心线、推力滚子与推力内圈滚道的接触线、推力滚子与推力外圈滚道的接触线共同交汇于轴承回转轴线上的一点，由此可实现推力滚子与推力滚道之间的纯滚动，避免了推力滚子与推力滚道之间在高负荷作用下产生滑动运动所导致的大量摩擦发热。
[0022]（2）将推力内圈滚道的滚道面设置为外锥面，推力外圈滚道的滚道面设置为垂直
于轴承回转轴线的平面，从而不仅推力外圈滚道对径向载荷作用下内圈、外圈之间的相对径向位移无任何限制，避免推力滚子对径向滚子承受径向载荷的干涉；而且这种结构更便于加工制造，具有极大的工艺方便性。
[0023]（3）进一步优选方案中，将推力内圈滚道与推力外圈滚道的母线设计为具有凸度的结构，避免了推力滚子两端与滚道接触，从而可避免端部接触部位滚道面的应力集中和早期疲劳失效，减少了推力滚子接触线长度和循环弹性接触的形变发热。
[0024]（4）对滚子与保持架安装组件的设计中，通过滚子端部球窝形沉孔与滚子定位销球面形工作端之间的装配结构，并在滚道两侧设置挡边，不仅实现了保持架对滚子进行圆周均布约束的功能、保持架在滚道型腔中的定位，而且避免了保持架与滚子的滚动面之间、保持架与滚道的挡边面之间的摩擦，最大限度减小了保持架与滚子之间的滑动摩擦接触面的面积，降低了轴承工作过程中的发热。另外保持架中过梁柱均采用圆柱形结构，也十分有利于润本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低发热风电主轴轴承，包括内圈和外圈，在内圈和外圈之间安装有两排承受轴向载荷的推力滚子和一排承受径向载荷的径向滚子，其特征在于：所述的推力滚子均为锥形，每排推力滚子满足：推力滚子的中心线、推力滚子与相应推力内圈滚道的接触线以及推力滚子与相应推力外圈滚道的接触线共同交汇于轴承回转轴线上的同一点。2.根据权利要求1所述的一种低发热风电主轴轴承，其特征在于：与每排推力滚子对应的推力内圈的滚道面为外锥面，与每排推力滚子对应的推力外圈滚道面为平面。3.根据权利要求1或2所述的一种低发热风电主轴轴承，其特征在于：与每排推力滚子对应的推力内圈滚道与推力外圈滚道的母线均设计有凸度，在径向上呈中部高、两端低的凸状。4.根据权利要求1或2所述的一种低发热风电主轴轴承，其特征在于：每排推力滚子均通过自己的推力保持架安装在内圈与外圈之间，所述的推力保持架包括内环（21）和外环（22），在内环和外环之间连接有沿圆周均匀分布的过梁柱（25），在相邻两个过梁柱之间形成推力滚子安装窗孔，推力滚子设在推力滚子安装窗孔中，推力滚子的两端分别设有一个推力滚子定位销，推力滚子定位销的一端设有球形面，其与推力滚子端部设置的球窝形沉孔配装，推力滚子定位销的另一端设有螺纹段，位于内侧的推力滚子内定位销（23）通过螺纹段与内环（21）的螺纹孔相连接，位于外侧的推力滚子外定位销（24）通过螺纹段与外环（22）的螺纹孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：李云峰，李金成，张科林，丁文豪，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：新型
国别省市：