自调心变桨轴承的制作方法

1.本发明属于轴承装备制造技术领域，具体涉及一种自调心变桨轴承。


背景技术：

2.近年来随着人们对清洁能源的逐渐认可，使得我们对风力发电的认知也也来也深入，风电机组的占比也越来越大。风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。风力发电已在全球范围内迅速发展，甚至成为一些国家的主要电力来源。随着风电产业的持续发展，小功率小兆瓦风电机组已渐渐失去了竞争优势，国内外整机制造企业急切发展3.0mw及3.0mw以上大功率大叶轮直径风电机组。
3.变桨轴承是整个风机设计中不可或缺的关键零部件，在工作中同时承受轴向载荷、径向载荷及倾覆力矩的影响，具有工况载荷情况复杂、工况环境差及整体刚度较低等特征，因此，变桨轴承的强度不仅影响轴承整体的寿命，对风力发电机组的整体稳定性及高效安全运行也有着重要影响。传统变桨轴承容易偏载，使轴承的整个滚道上载荷分布不均，造成提前失效等问题。


技术实现要素：

4.根据上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种高承载，紧结构的轴承，主要应用于大兆瓦大桨叶风力发电机组变桨轴承，用于解决传统的三排圆柱滚子变桨轴承在运行的过程载荷分布不均的问题。
5.为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：自调心变桨轴承，包括第一外圈、第二外圈、内圈和滚子，所述内圈外径设置有环形凸台，环形凸台的两侧分别设置有第一外圈和第二外圈，环形凸台的两个侧面形成第一滚道和第二滚道，两排圆锥滚子分别安装在第一滚道和第二滚道内，环形凸台的外圆面形成第三滚道，调心滚子安装在第三滚道内。
6.进一步地，所述两排圆锥滚子为承受轴向载荷的轴向圆锥滚子。
7.进一步地，所述调心滚子为承受径向载荷的径向调心滚子，第三滚道为弧形滚道。
8.进一步地，所述第三滚道设置在环形凸台外圆面的中部。
9.进一步地，所述第一外圈和第二外圈通过梯形台配合定位，共同形成变桨轴承的外圈。
10.进一步地，所述两排圆锥滚子的大端侧靠近滚子接触应力较大的一端。
11.进一步地，所述变桨轴承的内圈或外圈联结桨叶结构，两排圆锥滚子的大端侧靠近桨叶结构。
12.进一步地，所述第一滚道和第二滚道为不等长结构。
13.进一步地，变桨轴承的两侧通过内圈或外圈联结轮毂结构，靠近轮毂侧的轴向滚道长于另一侧的轴向滚道。
14.进一步地，所述第一外圈和内圈之间设置密封圈，第二外圈和内圈之间设置密封圈。
15.本发明的有益效果为：本发明的变桨轴承在持续提高轴承承载能力下，改善了载荷分布不均的问题。
附图说明
16.图1为变桨轴承结构示意图；图2 为轴向圆锥滚子放大图；图3为径向调心滚子放大图；图4为桨叶侧滚子最大接触力下接触应力；图5为轮毂侧滚子最大接触力下接触应力；图中：1、第一外圈， 2、第二外圈， 3、内圈， 4、轴向圆锥滚子， 5、径向调心滚子， 6、密封圈。
具体实施方式
17.为了使本发明的结构和功能更加清晰，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
18.参见附图1
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3，自调心变桨轴承，包括第一外圈1、第二外圈2、内圈3和滚子，所述内圈3外径设置有环形凸台，环形凸台的两侧分别设置有第一外圈1和第二外圈2，环形凸台的两个侧面形成第一滚道和第二滚道，两排圆锥滚子4分别安装在第一滚道和第二滚道内，所述两排圆锥滚子为承受轴向载荷的轴向圆锥滚子；环形凸台的外圆面形成第三滚道，第三滚道为弧形滚道，调心滚子5安装在第三滚道内，调心滚子为承受径向载荷的径向调心滚子。
19.进一步地，所述第三滚道设置在环形凸台外圆面的中部，便于均衡受力。
20.进一步地，所述第一外圈1和第二外圈2通过梯形台配合定位，共同形成变桨轴承的外圈。
21.进一步地，所述变桨轴承的内圈3或外圈联结桨叶结构，另一侧联结轮毂结构，两排圆锥滚子4的大端侧靠近桨叶结构。本实施例附图1
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3以内圈联结桨叶结构，外圈侧连接轮毂结构为例，即两排圆锥滚子的大端侧靠近内圈。
22.进一步地，所述第一滚道和第二滚道为不等长结构。变桨轴承的两侧通过内圈或外圈联结轮毂结构，靠近轮毂侧的轴向滚道长于另一侧的轴向滚道。
23.进一步地，所述第一外圈1和内圈3之间设置密封圈，第二外圈2和内圈3之间设置密封圈6。
24.下面结合具体的数据对本发明的变桨轴承的结构和优势进行分析说明。
25.1）改变传统变桨轴承四点接触球的结构，改为三排圆柱滚子结构，两排轴向滚子+一排径向滚子，相比于传统四点接触球的结构，同样的尺寸可以承受更大的载荷，应用于更大的机型；相同的载荷可以选择尺寸较小的轴承，在成本上占有很大的优势。
26.2）传统的三排滚子轴承三排滚子都是圆柱滚子结构，这种结构承载能力高，但在轴承运行的过程中，容易偏载，使轴承的整个滚道上载荷分布不均，造成提前失效，以某机型三排圆柱滚子变桨轴承有限元计算结果为例，两排轴向滚道的接触应力分布结果参见图4和图5。
27.为了改善这种现象，本次做了如下几方面的调整：a.保留三排滚子结构，但是两排轴向滚子设置为圆锥滚子结构，径向滚子设置为调心滚子结构。
28.基于目前的有限的分析结果，对于两排轴向滚道，在接触应力比较大的一端设置圆锥滚子大端，另一侧放置小端，从而改善应力分布不均的问题，达到整个滚道长度上应力匹配的效果，提高整个滚道的强度和寿命。
29.三排滚子轴承结构中，相比于轴向两排滚子的承载的大小和复杂性来说，径向滚子受力比较小，把该位置的滚子设置成调心结构，可以在轴承运行过程中偏载时自动调心，始终维持最优的状态承受载荷。
30.b.分析了变桨轴承常用的联结形式，内圈联结桨叶结构和外圈联结桨叶结构，共同的趋势是靠近桨叶侧放置滚子大端，远离桨叶侧放置滚子小端。
31.c.基于b项的分析结果，两排轴向滚道设计成不等长结构，可以提高悬臂梁的强度，避免在较大载荷下造成滚道根切现象。两个轴向滚道的长度根据两个滚道的应力分布确定，目前的结构是靠近轮毂侧的滚动体比较长，这样可以使两排滚道的应力分布更均匀，也可以提高轴承整体的安全裕度。
32.以上列举的仅是本发明的最佳实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。


技术特征：
1.自调心变桨轴承，其特征在于：包括第一外圈、第二外圈、内圈和滚子，所述内圈外径设置有环形凸台，环形凸台的两侧分别设置有第一外圈和第二外圈，环形凸台的两个侧面形成第一滚道和第二滚道，两排圆锥滚子分别安装在第一滚道和第二滚道内，环形凸台的外圆面形成第三滚道，调心滚子安装在第三滚道内。2.根据权利要求1所述的自调心变桨轴承，其特征在于：所述两排圆锥滚子为承受轴向载荷的轴向圆锥滚子。3.根据权利要求1所述的自调心变桨轴承，其特征在于：所述调心滚子为承受径向载荷的径向调心滚子，第三滚道为弧形滚道。4.根据权利要求1所述的自调心变桨轴承，其特征在于：所述第三滚道设置在环形凸台外圆面的中部。5.根据权利要求1所述的自调心变桨轴承，其特征在于：所述第一外圈和第二外圈通过梯形台配合定位，共同形成变桨轴承的外圈。6.根据权利要求5所述的自调心变桨轴承，其特征在于：所述两排圆锥滚子的大端侧靠近滚子接触应力较大的一端。7.根据权利要求6所述的自调心变桨轴承，其特征在于：所述变桨轴承的内圈或外圈联结桨叶结构，两排圆锥滚子的大端侧靠近桨叶结构。8.根据权利要求1所述的自调心变桨轴承，其特征在于：所述第一滚道和第二滚道为不等长结构。9.根据权利要求8所述的自调心变桨轴承，其特征在于：变桨轴承的两侧通过内圈或外圈联结轮毂结构，靠近轮毂侧的轴向滚道长于另一侧的轴向滚道。10.根据权利要求1所述的自调心变桨轴承，其特征在于：所述第一外圈和内圈之间设置密封圈，第二外圈和内圈之间设置密封圈。

技术总结
本发明属于轴承装备制造技术领域，具体涉及一种自调心变桨轴承，包括第一外圈、第二外圈、内圈和滚子，所述内圈外径设置有环形凸台，环形凸台的两侧分别设置有第一外圈和第二外圈，环形凸台的两个侧面形成第一滚道和第二滚道，两排圆锥滚子分别安装在第一滚道和第二滚道内，环形凸台的外圆面形成第三滚道，调心滚子安装在第三滚道内。本发明的变桨轴承在持续提高轴承承载能力下，改善了载荷分布不均的问题。题。题。


技术研发人员：郭玉飞 徐猛 张丽娜 杜姗珊 孙晓旭 肖长春 杨金雷 田琳 王迪 吕宝 武广富
受保护的技术使用者：瓦房店轴承集团国家轴承工程技术研究中心有限公司
技术研发日：2021.11.05
技术公布日：2021/12/30