一种风力发电机用整体式锥体主轴承结构

：本发明涉及一种应用于风力发电机中的整体式锥体的主轴承结构，属于轴承。

背景技术：

0、技术背景：

1、轴承是机械设备传动系统的关键部件之一，其运行状态的好坏将直接影响到系统的可靠性和安全性。在风力发电机组中，主轴轴承的质量直接影响着风力发电机组的工作性能、工作寿命和整机的运行稳定性及可靠性。目前，风电机组上主轴通常采用滚动轴承作为支撑件，而滚动轴承常不能达到计算寿命，但受到风电场的复杂风况影响，使得轴承不免面对主轴弯曲和振荡的情况，传统的滚动轴承很难再满足工况要求。

2、随着近些年“以滑代滚”的提出，为主轴轴承设计开拓了新的思路，然而，现有的主轴承滑动轴承技术中仍蕴含着瓶颈问题，主要有以下几点：

3、1、无论是在陆上风电场或是陆上风电场中，整机的庞大尺寸和偏远地域环境都加大了拆卸成本，需要提出新型轴承结构设计方案，在不拆卸传动系统和转子的情况下更换轴承。

4、2、风电主轴由于受倾覆力矩和自身重量的耦合作业，多产生强弯曲变形行为，为使得主轴在弯曲时保证正常旋转工作，对支撑件的自调心性能提出了要求。

5、针对问题1，本发明提出多瓦块主轴承结构。针对问题2，本发明提出了一种多层的弹性阻尼器结构，并通过阻尼器挤压块来吸收弹性变形，起到阻尼作用，减少结构振动幅度，从而解决现有的痛点问题。

6、
技术实现要素：

7、本发明为了解决传统的主动轴滚动轴承磨损大，使用寿命短，停机时间长的问题。不再用传统的滚动轴承，而提出了一种风力发电机用整体式锥体主轴承结构。

8、本发明的结构特点是，利用滑动轴承的承载能力强、使用寿命长等优势，同时利用分块式的瓦块结合多层的弹性阻尼器来吸收弹性变形，减少结构振动幅度；整体式锥体的主轴承结构承载力更大，使得新型的风电主轴承在多方向风载的工况下更具结构的合理性。

9、风力发电机用整体式锥体主轴承结构，其特征是该结构由下底座，上端盖，整体式锥体块，两组六个沿周向均布的弹性阻尼器，两组六个沿轴向均布的瓦块，径向主轴，圆形锁紧螺母以及六边形锁紧螺母来组成。

10、阻尼器外盖、阻尼器挤压板、阻尼器套筒以及阻尼器内盖，通过阻尼器柱塞、密封圈的弹性紧固及长螺钉的螺纹配合，形成弹性阻尼器。

11、弹性阻尼器和整体式锥体块以及瓦块通过长螺钉进行螺纹连接后套在径向主轴上，形成了主轴承的核心承载结构。

12、阻尼器挤压板是阻尼器中起到弹性支撑作用的核心部分，其中心部分被柱塞穿过。同一个柱塞连有4个阻尼器弹性密封圈，它在结构上最大的特点是拥有轴向两个方向的柔性，使得弹性阻尼器各内部结构之间形成弹性连接。

13、整体式锥体块一侧的圆形锁紧螺母以及另一侧的六边形锁紧螺母均起到径向定位以及固定的作用。

14、弹性阻尼器以及瓦块的弧形角度加上轴向间隔角度后均为60°，圆周上均布6个，在主轴承结构上起到均匀承载的作用。弹性阻尼器的主要材料是聚醚醚酮，阻尼器弹性密封圈的材料是橡胶，它和阻尼器挤压板的弹性连接使其具有轴向拉和压两个方向的柔性。

15、上端盖和下底座通过螺纹连接，分别位于外部弹性阻尼器的两侧，作用是对整体式锥体块以及整个发明结构进行径向支撑保护。

技术实现思路

0、
技术实现要素：
适合应用于大型齿轮箱增速风力发电机中，这类风力发电机主要由叶片、轮毂、机舱、塔架和基底等组成。风力发电机通过风力带动叶片旋转，进而在轮毂处将风轮的力和力矩进行传递，叶片和轮毂两者构成了叶轮，这直接关联风机功率的大小。机舱由塔架支撑，与水平线成小角度，该设计可防止叶片撞击塔架。基底则根据陆上和海上两种不同的环境特征，具备不同的搭建方式。

技术特征：

1.风力发电机用整体式锥体主轴承结构，其特征是：该主轴承结构主要由：(1)下底座(2)上端盖(3)阻尼器外盖(4)阻尼器挤压板(5)阻尼器内盖(6)瓦块(7)六边形锁紧螺母(8)径向主轴(9)圆形锁紧螺母(10)整体式锥体块(5-1)长螺钉(5-2)阻尼器密封圈(5-3)阻尼器柱塞(5-4)阻尼器套筒组成。

2.根据权利要求1所述的风力发电机用分块式主轴承结构，其特征是阻尼器外盖(3)、阻尼器挤压板(4)、阻尼器套筒(5-4)以及阻尼器内盖(5)，通过阻尼器柱塞(5-3)、阻尼器密封圈(5-2)的弹性紧固以及长螺钉(5-1)的螺纹连接配合，形成本发明中的核心结构——弹性阻尼器，在风力工况下为主轴承结构起到减振吸能的作用。

3.根据权利要求1所述的风力发电机用整体式锥体主轴承结构，其特征是，弹性阻尼器和整体式锥体块(10)以及瓦块(6)通过螺纹连接后套在径向主轴(8)上，形成了主轴承的核心承载结构。

4.权利要求2中，起到弹性阻尼作用的核心结构是阻尼器挤压板，中心部分被阻尼器柱塞(5-3)穿过。同一个柱塞连有4个阻尼器密封圈(5-2)，密封圈和柱塞紧密连接，使得阻尼器挤压板具有轴向两个方向的柔性。

5.根据权利要求1所述的风力发电机用整体式锥体主轴承结构，其特征是，径向主轴(8)两端的圆形锁紧螺母(9)以及六边形锁紧螺母(7)起到定位以及固定的作用。

6.根据权利要求1所述的风力发电机用整体式锥体主轴承结构，其特征是，单个瓦块(6)以及整体式弹性阻尼器的弧形角度均为56°，周向间隔为4°，在圆周上均布6个，起到使主轴承的承载更加均匀的作用。

7.权利要求6所描述的结构，在本发明所示结构中有两组，在整体式锥体块(10)的左右两端对称分布，进一步满足本发明的整体式锥体主轴承结构承受任意方向风载的工况需求。

8.根据权利要求1所述的风力发电机用整体式锥体主轴承结构，其特征是，整体式弹性阻尼器的上下两侧分别是上端盖(2)以及下底座(1)，它们通过螺纹连接。起到定位及固定整体式弹性阻尼器的作用，同时对整个主轴承结构进行径向的支撑保护。

技术总结
风力发电机用整体式锥体主轴承结构，属于轴承技术领域。为了解决风力发电机塔上建设、装配、维护困难的问题，大幅降低检修经济成本。该分块式主轴承结构主要由径向主轴，整体式锥体块，瓦块，弹性阻尼器，上端盖，下底座，锁紧螺母等等组成。目前，传统的风电机组主轴通常采用滚动轴承作为支撑件，但滚动轴承通常不能达到计算寿命，且高故障率提升了拆卸更换的成本。本发明采用了“以滑代滚”的优化思路，并将滑动轴承和多层式弹性阻尼器结构相结合，其中滑动轴承的承载力大，使用寿命长；多层式弹性阻尼器结构起到了减振吸能的作用。相对于传统的风力发电机主轴承结构，本发明所述的整体式锥体主轴承结构更容易实现工程推广。

技术研发人员：冯凯,唐添翼,张浩熙
受保护的技术使用者：湖南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31