专利名称：一种风力发电机主轴支撑用滚子轴承的制作方法
技术领域：
本发明风力发电机技术领域，特别是涉及一种风力发电机主轴支撑用滚子轴承。
背景技术：
当今社会，随着全球能源短缺和环境污染等问题日益严峻，寻找可再生能源已成为世界各国面临的重大课题。而自然界风能与其它能源相比，不仅蕴藏量大，分布广泛，永不枯竭，而且还具有上马快、建设周期短、比水电站建设的基础投入少、灵活性强，并能有效遏制温室效应和沙尘暴灾害，绿色环保等特点，因此风力发电日益成为研究的重点。作为用于传动的装置，风力发电机主轴是风力发电机的重要组成部件，支撑该风力发电机主轴的滚子轴承则是保证风力发电机主轴稳定安全工作的核心。目前，用于风力发电机主轴的圆锥滚子轴承的圆锥滚子两端很有很大面积的受力集中，这样圆锥滚子很容易发热，与内外圈在受到压力的时发热滚动，圆锥滚子很容易粘结烧伤，产生破坏，减低了轴承的使用寿命。为了提高圆锥滚子轴承的使用寿命，一般都需要从设计和制造材料两方面入手，但是目前无论是轴承设计还是轴承材料都存在着不足。
例如，图3为现有圆锥滚子轴承的结构。在该圆锥滚子结构中，其直接采用在大端上圆弧面与圆锥面相交或倒一个45°倒角，致使轴承在实际使用中存在一些缺点由于轴向载荷接近额定载荷，圆锥滚子两端的直角部位产生相对其他部位较大的应力和塑性形变，摩擦力矩显著增加，不利于实际工作。由于圆锥滚子其形状有较大的锥度为9°，当受到轴向力时，整个圆锥滚子有向大端滑动的倾向，产生摩擦力矩，大端面产生摩擦力矩及对大端面的直角部位增加附加轴向载荷。由于锥角较大，使得圆锥滚子的小端受到的应力应变较大，容易破坏。同时，由于目前国产钢材质量欠佳，加工工艺落后等原因，造成所制成的圆锥滚子轴承的使用寿命不高，需要经常更换，这导致了风力发电设备的成本上升。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明提出了一种风力发电主轴支撑用滚子轴承，通过采用新配比的钢材，并且采用新颖的结构，从而克服现有技术的上述不足。本发明提出的滚子轴承，首先，在结构上将圆锥滚子两端面的直角部分用圆弧面来过渡。轴承内外圈与滚子接触的部位也用相应圆弧来形成核形沟道，从而能够增大接触角和接触区域，提高轴向承载能力；并有效避免了现有滚子轴承应力集中明显，发热量较大的问题。其次，在材料上，本发明提出的滚子轴承采用新配比的钢材，该钢材可以提高滚子轴承的耐受力，延长其工作寿命。本发明风力发电机主轴支撑用滚子轴承，其采用高强度合金钢材来制作，该高强度合金钢材的化学成分配比为碳0. 25 0. 60wt%、硅0. 35 0. 50wt%、锰1. 2 I. 70wt 磷0. 015 0. 025wt 硫0. 012 0. 02wt %、铬0. 30 0. 80wt %、钥0. 10 0. 30、钒0. 15 0. 30wt%、镍0. 30 0. 50wt%、铜0. 15 0. 3wt%、氮0. 015 0. 05wt%、钛≤0. 2wt%、铌≤0. 06wt%，余量为铁；所述的风力发电机主轴支撑用滚子轴承为单列圆锥滚子轴承，其包括外圈、内圈、圆锥滚子、收容圆锥滚子的位于外圈的上凹槽、收容圆锥滚子的位于内圈的下凹槽、保持圆锥滚子的保持器、以及为圆锥滚子提供润滑油的位于外圈的上油槽和位于内圈的下油槽；其中，圆锥滚子的四角为圆弧形，并且所述收容圆锥滚子的位于外圈的上凹槽以及位于内圈的下凹槽组合成为收容圆锥滚子的收容凹槽，该收容凹槽的四角为圆弧形，并且所述收容凹槽的四角的曲率半径与所述圆锥滚子四角的曲率半径相同；其中，圆锥滚子、上凹槽以及下凹槽的表面粗糙度都应不大于0.08 Pm，优选为0. 06 u m。其中，所述外圈还具有上油槽，所述内圈还具有下油槽，所述上油槽和下油槽分别存储润滑油，从而为圆锥滚子在工作过程中提供润滑。
图I为本发明实施例的滚子轴承的结构示意图；图2为图I中圆锥滚子结构的放大示意图；图3为现有技术中滚子轴承的结构示意图。
具体实施例方式为了更加清楚地说明本发明的技术方案，下面通过结合附图来描述本发明的实施例。实施例本发明的风力发电机主轴支撑用滚子轴承采用高强度合金钢材作为原料来制成，其中该高强度合金钢材的化学成分配比为，碳0. 25 0. 60wt%、硅0. 35 0. 50wt %,锰1. 2 I. 70wt%、磷0. 015 0. 025wt%jt :0. 012 0. 02wt%、铬0. 30 0. 80wt%,钥0. 10 0. 30、钒0. 15 0. 30wt %、镍0. 30 0. 50wt %、铜0. 15 0. 3wt %、氮0. 015 0. 05wt%、钛≤ 0. 2wt%、铌≤ 0. 06wt%，余量为铁；本发明的风力发电机主轴制成用滚子轴承的结构为单列结构，如图I所示，滚子轴承包括外圈101、内圈102、圆锥滚子103以及保持圆锥滚子的保持器110;正如前文所述，圆锥滚子轴承采用高强度合金钢材来制作，也就说是，在本发明中，包括外圈101、内圈102、圆锥滚子103以及保持器110都采用前文所述的高强度合金钢材来制成。下面请参见图2，该图2为图I中圆锥滚子轴承结构的放大示意图。由图2可见，本发明的风力发电机主轴用滚子轴承的滚子结构中，外圈101具有上凹槽，内圈102具有下凹槽，该外圈101和内圈102组合在一起后，上凹槽和下凹槽共同形成收容圆锥滚子103的收容凹槽。由于现有技术中，圆锥滚子两端的直角部位产生相对其他部位较大的应力和塑性形变，摩擦力矩显著增加，并且当受到轴向力时，整个圆锥滚子有向大端滑动的倾向，产生摩擦力矩，大端面产生摩擦力矩及对大端面的直角部位增加附加轴向载荷；因此，为了克服上述缺陷，本发明将圆锥滚子103的四角设计成圆弧形(请参见图2)，而为了与该圆弧形的圆锥滚子相匹配,所述收容凹槽的四角同样设计成圆弧形，即图2中的圆弧105、106、107和108，并且，收容凹槽的圆弧105、106、107和108的曲率半径与相对应的圆锥滚子四角圆弧的曲率半径相同；通过采用上述设计，轴承外圈101、内圈102与圆锥滚子103接触的部位由于采用相应圆弧来形成核形沟道，因此其可以增大接触角，增大接触区域，改善轴向承载能力；避免现有技术中圆锥滚子轴承结构两端的应力集中明显，发热量大的缺陷，从可以提高圆锥滚子轴承的使用寿命。同时，为了能够使圆锥滚子轴承在实际使用过程中尽量减小摩擦力，从而降低工作发热量以提高轴承的使用寿命，本发明的风力发电机主轴支撑用滚子轴承中圆锥滚子103以及与圆锥滚子103接触的外圈101、内圈102还特别经过了细致的打磨，S卩，将圆锥滚子103的表面、外圈101与该圆锥滚子103接触的上凹槽的表面以及内圈102与该圆锥滚子103接触的下凹槽的表面进行细致地打磨，使其尽可能的光滑。在本发明中，圆锥滚子103、上凹槽以及下凹槽的表面粗糙度都应不大于0. 08 u m,优选为0. 06 u m。 此外，本发明还特别在外圈101上设置有上油槽104，在内圈102上设置有下油槽105，通过将润滑油存储在上油槽104和下油槽105中，从而使得圆锥滚子轴承在工作中随时得到润滑油的润滑，从而降低摩擦力。虽然已经描述了本发明的一些具体实施例，但是其并非用于限定本发明，本发明的保护范围由所附的权利要求来限定，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求保护范围的情况下，可以对本发明做出各种修改。
权利要求
1.一种风力发电机主轴支撑用滚子轴承，其特征在于，所述风力发电机主轴支撑用滚子轴承采用高强度合金钢材来制作；该滚子轴承为单列圆锥滚子轴承结构，包括 外圈、内圈、圆锥滚子、收容圆锥滚子的位于外圈的上凹槽、收容圆锥滚子的位于内圈的下凹槽、保持圆锥滚子的保持器、以及为圆锥滚子提供润滑油的位于外圈的上油槽和位于内圈的下油槽；其中，圆锥滚子的四角为圆弧形，并且所述收容圆锥滚子的位于外圈的上凹槽以及位于内圈的下凹槽组合成为收容圆锥滚子的收容凹槽，该收容凹槽的四角为圆弧形。
2.如权利要求I所述的风力发电机主轴支撑用滚子轴承，其特征在于 所述高强度合金钢材的化学成分配比为碳0. 25 0. 60wt%、硅0. 35 0. 50wt%,锰1. 2 I. 70wt%、磷0. 015 0. 025wt%jt :0. 012 0. 02wt%、铬0. 30 0. 80wt%,钥0. 10 0. 30、钒0. 15 0. 30wt %、镍0. 30 0. 50wt %、铜0. 15 0. 3wt %、氮0. 015 0. 05wt%、钛彡 0. 2wt%、铌彡 0. 06wt%，余量为铁。
3.如权利要求2所述的风力发电机主轴支撑用滚子轴承，其特征在于 所述收容凹槽的四角为圆弧形，并且所述收容凹槽的四角的曲率半径与相对应的所述圆锥滚子四角的曲率半径相同。
4.如权利要求I所述的风力发电机主轴支撑用滚子轴承，其特征在于 所述圆锥滚子、上凹槽以及下凹槽的表面粗糙度都不大于0. 08 u m,优选为0. 06 u m。
5.如权利要求I所述的风力发电机主轴支撑用滚子轴承，其特征在于 所述外圈还具有上油槽，所述内圈还具有下油槽，所述上油槽和下油槽分别存储润滑油，从而为圆锥滚子在工作过程中提供润滑。
全文摘要
本发明公开了一种风力发电机主轴支撑用滚子轴承，所述风力发电机主轴支撑用滚子轴承采用高强度合金钢材来制作；该滚子轴承为单列圆锥滚子轴承结构，包括外圈、内圈、圆锥滚子、收容圆锥滚子的位于外圈的上凹槽、收容圆锥滚子的位于内圈的下凹槽、保持圆锥滚子的保持器、以及为圆锥滚子提供润滑油的位于外圈的上油槽和位于内圈的下油槽；其中，圆锥滚子的四角为圆弧形，并且所述收容圆锥滚子的位于外圈的上凹槽以及位于内圈的下凹槽组合成为收容圆锥滚子的收容凹槽，该收容凹槽的四角为圆弧形。
文档编号F16C19/36GK102748382SQ20121021544
公开日2012年10月24日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者张德库, 杨志华, 葛艳明, 袁志伟 申请人:江苏金源锻造股份有限公司