滑动主轴承及其组装方法、风电机组传动系统与流程

1.本发明涉及风电机组传动系统中的轴承领域，更具体地说，涉及一种滑动主轴承及其组装方法、一种风电机组传动系统。


背景技术：

2.风电机组传动系统在采用滚动轴承时存在功率密度低、径向尺寸大、成本高、滚动轴承故障失效率高且不易维护、对制造工艺要求高等问题和技术瓶颈。相比之下，滑动轴承具有径向尺寸小、承载能力强、成本低等优点，可替代滚动轴承应用于风电机组传动系统。风电机组传动系统的风电机组主轴装设在滑动主轴承中，但是风电机组传动系统中的主轴同时受到轴向和径向载荷，并且载荷工况复杂多变，因此套设在主轴外的滑动主轴承需要承受复杂多变的载荷工况，并需要频繁启停。现有滑动主轴承难以满足风电机组传动系统中主轴的使用要求。


技术实现要素：

3.本发明的目的是设计一种滑动主轴承以满足风电机组传动系统中主轴的使用要求。为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
4.一种滑动主轴承，所述滑动主轴承包括轴承体和推力瓦，所述轴承体具有锥形内腔，所述推力瓦设置在所述锥形内腔中，且所述推力瓦可活动地连接于所述锥形内腔的腔壁上，所述推力瓦的靠近所述锥形内腔的大径端的一端相对于远离所述锥形内腔的大径端的一端沿所述锥形内腔的径向向外倾斜；
5.所述推力瓦为多个，多个所述推力瓦环绕所述轴承体的轴线布置，且多个所述推力瓦围成锥形轴腔，该锥形轴腔与主轴适配。
6.优选地，从所述锥形内腔的大径端到小径端，所述推力瓦在所述轴承体的周向上的两侧的侧壁之间的距离逐渐缩小。
7.优选地，所述锥形内腔的腔壁上设置有卡凸，所述推力瓦上设置有卡槽，所述卡槽与所述卡凸配合以防止所述推力瓦脱离所述轴承体，所述卡槽与所述卡凸之间具有安装间隙。
8.优选地，所述卡凸包括第一卡凸和第二卡凸，所述第一卡凸设置在相邻的两个所述推力瓦之间，所述第二卡凸自所述锥形内腔的大径端的腔壁沿着径向向内凸出；
9.所述推力瓦的与所述锥形内腔的大径端对应的一端受到所述第二卡凸的阻挡；
10.所述卡槽包括侧卡槽，所述侧卡槽设置在所述推力瓦的侧壁上，所述第一卡凸的至少一部分卡入到所述侧卡槽中，所述侧卡槽的靠近所述锥形内腔的大径端的一端具有槽端壁，所述侧卡槽的与所述槽端壁相邻的壁为槽侧壁，所述槽端壁和所述槽侧壁均可受到所述第一卡凸的阻挡。
11.优选地，所述第一卡凸为限位螺钉，所述限位螺钉旋紧在所述锥形腔体的腔壁上，所述限位螺钉的螺帽的一侧卡入到所述侧卡槽中。
12.优选地，所述卡槽还包括端卡槽，所述端卡槽设置在所述推力瓦的靠近所述锥形内腔的大径端的端部，所述端卡槽对所述第二卡凸形成半包围，所述端卡槽的一个槽壁与所述第二卡凸的端壁配合形成阻挡，所述端卡槽的另一个槽壁沿着所述轴承体的轴向覆盖所述第二卡凸的内环壁。
13.优选地，所述锥形内腔的腔壁上沿径向向外凹陷形成第一安装槽，所述第一安装槽内设置有内平衡块，所述内平衡块的内侧面与所述推力瓦接触，所述内平衡块为多个，多个所述内平衡块环绕所述轴承体的轴线设置，每一个所述内平衡块与一个所述推力瓦接触；
14.所述轴承体上设置有第二安装槽，所述第二安装槽相对于所述第一安装槽远离所述轴承体的轴线，且所述第二安装槽与所述第一安装槽相通，所述第二安装槽内设置有外平衡块，所述外平衡块为沿着所述轴承体的周向设置的多个，任意相邻的两个所述内平衡块的外侧面与一个所述外平衡块接触。
15.优选地，所述第一安装槽为围绕所述轴承体的轴线间隔布置的多个，每个所述第一安装槽内设置有一个所述内平衡块；
16.所述第二安装槽为环绕所述轴承体的轴线形成的环形槽，多个所述外平衡块间隔布置于所述第二安装槽内。
17.优选地，所述第二安装槽的远离所述锥形内腔的大径端的槽环壁上连接有定位螺栓，所述外平衡块内设置有与所述定位螺栓的螺杆间隙配合的杆孔。
18.优选地，所述第二安装槽具有沿着所述轴承体的径向向外的槽口，所述第二安装槽的槽口被调整垫封堵，所述调整垫连接在所述轴承体上。
19.优选地，所述推力瓦与所述内平衡块之间通过凸起接触，所述凸起为球状或者为半球状。
20.优选地，所述凸起成型于所述推力外或者所述内平衡块上。
21.本发明还提供了一种风电机组传动系统，包括上述任意一种滑动主轴承，所述滑动主轴承成对设置，且成对的两个所述滑动主轴承对向安装，或者背向安装。
22.本发明还提供了一种滑动主轴承的组装方法，包括：轴承体包括上半轴承体和下半轴承体，所述轴承体内共安装2+2n个推力瓦，n≥1；
23.沿着所述轴承体的一个周向，按照先一个限位螺钉后一个推力瓦的方式进行安装，在安装时沿着所述下半轴承体或者所述上半轴承体的周向将所述推力瓦滑入到位，同时确保所述限位螺钉的螺帽卡入到所述推力瓦的侧卡槽中；
24.在所述下半轴承体或者上半轴承体安装完第n个推力瓦后，再安装第n+1个限位螺钉，之后将主轴安装到所述下半轴承体中，之后沿着所述下半轴承体的周向从所述下半轴承体的两侧分别推入两个推力瓦，并确保该两个推力瓦的侧卡槽分别卡入到第1个限位螺钉和第n+1个限位螺钉的螺帽中，之后将上半轴承体扣合在所述下半轴承体上。
25.从上述技术方案可以看出，在本发明中推力瓦与轴承体的锥形内腔的腔壁之间为活动连接，因此推力瓦能够根据主轴的运动状态摆动，以实现最优承载状态调节。并且，倾斜布置的推力瓦可同时提供轴向承载和径向承载，因此本发明中的滑动主轴承适应载荷复杂多变的工况，满足风电机组传动系统中主轴的使用要求。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例中的方案，下面将对实施例中描述所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明一具体实施例提供的滑动主轴承的爆炸图；
28.图2为本发明一具体实施例提供的滑动主轴承的整体结构示意图；
29.图3为本发明一具体实施例提供的推力瓦与轴承体的装配示意图；
30.图4为图3另一个角度的示意图；
31.图5为本发明一具体实施例提供的内平衡块和外平衡块的装配示意图；
32.图6为本发明一具体实施例提供的背向安装的滑动主轴承的整体结构示意图；
33.图7为图6的剖视图；
34.图8为本发明一具体实施例提供的对向安装的滑动主轴承的整体结构示意图；
35.图9为图8的剖视图。
36.其中，1为限位螺钉、2为推力瓦、3为内平衡块、4为轴承体、5为外平衡块、6为定位螺栓、7为调整垫、8为锁紧螺钉、9为滑动主轴承、10为背向组合用主轴、11为背向组合用轴承盖、12为背向组合用轴承座、13为对向组合用主轴、14为对向组合用轴承盖、15为对向组合用轴承座、16为固定螺栓、17为锥形内腔、18为侧卡槽、19为第二卡凸、20为端卡槽。
具体实施方式
37.本发明公开了一种滑动主轴承，该滑动主轴承能够满足风电机组传动系统中主轴的使用要求。本发明还公开了一种滑动主轴承的组装方法、一种风电机组传动系统。
38.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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
39.请参考附图1、附图2、附图7、附图9，本发明公开了一种滑动主轴承9，该滑动主轴承9包括轴承座和滑动主轴承9，滑动主轴承9设置在轴承座内。滑动主轴承9具体包括轴承体4和推力瓦2。轴承体4具有锥形内腔17，推力瓦2设置在锥形内腔17中，且推力瓦2可活动地连接在锥形内腔17的腔壁上。推力瓦2的另一个特征是推力瓦2的靠近锥形内腔17的大径端的一端相对于远离锥形内腔17的大径端的一端沿锥形内腔17的径向向外倾斜，并且推力瓦2为多个，多个推力瓦2环绕轴承体4的轴线围成锥形轴腔，该锥形轴腔与风电机组传动系统中的主轴适配。
40.在本发明中推力瓦2与轴承体4的锥形内腔17的腔壁之间为活动连接，因此推力瓦2能够根据主轴的运动状态摆动，以实现最优承载状态调节。并且，倾斜布置的推力瓦2可同时提供轴向承载和径向承载，因此本发明中的滑动主轴承9适应载荷复杂多变的工况，满足风电机组传动系统中主轴的使用要求。
41.为了均衡受载，本发明限定从锥形内腔17的大径端到小径端，推力瓦2的两侧的侧壁之间的距离逐渐缩小，所述推力瓦2的两侧是指推力瓦2在轴承体4的周向上的两侧。如此设计，在轴承体4的周向上相邻的两个推力瓦2之间的间隙能够确保一致，如此便确保了推
力瓦2均衡受载。
42.由上文描述可知推力瓦2与轴承体4之间为活动连接，在本发明一具体实施例中，推力瓦2通过卡接的方式与锥形内腔17的腔壁之间形成活动连接。具体地，在锥形内腔17的腔壁上设置卡凸，在推力瓦2上设置卡槽，卡槽与卡凸配合以防止推力瓦2脱离轴承体4。为了实现推力瓦2能够相对于锥形内腔17的腔壁活动，该实施例限定锥形内腔17的腔壁上的卡凸与推力瓦2上的卡槽之间具有一定的安装间隙。
43.关于推力瓦2与锥形内腔17的腔壁的可活动卡接方式，可以采用万向球节来实现，即在推力瓦2面对锥形内腔17的腔壁的表面上加工球孔，在锥形内腔17的腔壁上设置万向球节，该万向球节配合于球孔中，如此既确保了推力瓦2与锥形内腔17的腔壁之间相互连接，同时确保了推力瓦2能够相对于锥形内腔17的腔壁在任意方向发生摆动，以自平衡适应主轴的偏载。
44.请参考附图3和附图4，在本发明一具体实施方式中按照如下方式设计推力瓦2与和锥形内腔17的腔壁之间的卡接：卡凸包括第一卡凸和第二卡凸19，第一卡凸设置在推力瓦2的侧部，且位于相邻的两个推力瓦2之间。第二卡凸19自锥形内腔17的大径端的腔壁沿着径向向内，或者说向锥形内腔17的中心凸出，第二卡凸19为环形结构。
45.推力瓦2的与锥形内腔17的大径端对应的大端受到第二卡凸19的阻挡作用，因此推力瓦2不能够从第二卡凸19处脱离轴承体4。
46.本实施例中的卡槽包括侧卡槽18，侧卡槽18设置在推力瓦2的侧壁上，该推力瓦2的侧壁是在轴承体4的周向上的侧壁。位于侧卡槽18一侧的第一卡凸的至少一部分卡入到侧卡槽18中。侧卡槽18的靠近锥形内腔17的大径端的一端具有槽端壁，侧卡槽18的与槽端壁相邻的壁为槽侧壁。槽端壁和第一卡凸形成阻挡作用，如此推力瓦2不能够朝着远离锥形内腔17的大径端的方向脱离轴承体4。侧卡槽18的槽侧壁与第一卡凸之间形成阻挡，并且一个推力瓦2的两侧均设置有侧卡槽18，该两个侧卡槽18的槽侧壁分别受到两个第一卡凸的阻挡作用，如此推力瓦2在轴承体4的径向上不能够推力轴承体4。第一卡凸与侧卡槽18的槽端壁和槽侧壁之间具有安装间隙，因此推力瓦2能够在一定范围内摆动。
47.本发明将第一卡凸优选为限位螺钉1，限位螺钉1旋紧在锥形腔体的腔壁上。在两个推力瓦2之间设置有一个限位螺钉1，该限位螺钉1的螺帽的两侧分别卡入到两个推力瓦2的两个侧卡槽18中。
48.本发明具体实施例中的卡槽除了包括侧卡槽18外还包括端卡槽20，端卡槽20设置在推力瓦2的靠近锥形内腔17的大径端的端部。端卡槽20大体为l型，对第二卡凸19形成半包围。端卡槽20的一个槽壁与第二卡凸19的端壁配合形成阻挡，以防止推力瓦2越过第二卡凸19。端卡槽20的另一个槽壁沿着轴承体4的轴向覆盖第二卡凸19的内环壁，如此设置能够确保主轴与推力瓦2接触而不直接与轴承体4上的第二卡凸19接触。同样道理，在锥形内腔17的小径端，推力瓦2伸出在锥形内腔17外，以防止主轴直接与锥形内腔17的腔壁接触。
49.为了防止锥形内腔17的腔壁阻碍推力瓦2自平衡时摆动，本发明具体实施例中限定推力瓦2与锥形内腔17的腔壁之间通过凸起接触，该凸起为球状或者半球状，或者为类球状。如此确保推力瓦2与锥形内腔17的腔壁之间大体成点接触，以确保推力瓦2在任意方向上的摆动。
50.凸起可以设置在推力瓦2的面对锥形内腔17的瓦面上，还可以设置在锥形内腔17
的腔壁上。
51.请参考按附图4、附图5、附图7、附图8，接下来介绍推力瓦2的均载特征：在锥形内腔17的腔壁上设置有第一安装槽，该第一安装槽是沿着锥形内腔17的径向向外凹陷形成的。第一安装槽内设置有内平衡块3，内平衡块3的内侧面，或者说内平衡块3的面对推力瓦2的侧面与推力瓦2接触。内平衡块3为多个，多个内平衡块3环绕轴承体4的轴线均匀布置，每一个内平衡块3与一个推力瓦2接触。
52.轴承体4上还设置有第二安装槽，第二安装槽相对于第一安装槽远离轴承体4的轴线，或者可以理解为第二安装槽所在的圆环的直径大于第一安装槽所在的圆环的直径。第二安装槽与第一安装槽相通。第二安装槽内设置有外平衡块5，外平衡块5为沿着轴承体4的周向均匀设置的多个。任意相邻的两个内平衡块3的外侧面与一个外平衡块5接触。
53.如附图5所示，两个推力瓦2分别由两个内平衡块3支撑，两个内平衡块3由一个外平衡块5支撑。当左侧的推力瓦2的载荷增加后，左侧的推力瓦2上的载荷能够依次通过左侧的内平衡块3、外平衡块5以及右侧的内平衡块3传递给右侧的推力瓦2，从而使右侧的推力瓦2均衡左侧的推力瓦2的载荷。由于任意一个内平衡块3与左右相邻的内平衡块3分别由两个外平衡块5支撑，因此任意一个推力瓦2的载荷能够分别沿着逆时针和顺时针传递给其他推力瓦2，从而使其他的推力瓦2均衡任意一个推力瓦2。如此便避免了其中一个推力瓦2过载，提高了推力瓦2的使用寿命。
54.第一安装槽为围绕轴承体4的轴线间隔布置的多个，每一个第一安装槽内设置有一个内平衡块3，如此设置能够将内平衡块3限制在各自的第一安装槽中，从而保持推力瓦2和内平衡块3一一对应的关系。
55.第二安装槽为环绕轴承体4的轴线形成的环形凹槽，或者可以理解为在周向上第二安装槽为通槽。多个外平衡块5间隔布置于第二安装槽内。通槽结构的第二安装槽相对于间隔布置的多个第二安装槽，能够极大地简化结构，从而降低加工难度。另外，通槽结构的第二安装槽允许外平衡块5发生较大幅度的摆动，从而利于传递负载。
56.为了避免外平衡块5发生较大的位移从而破坏一个外平衡块5对应两个内平衡块3的关系，本发明还设置了定位螺栓6。第二安装槽具有相对的两个槽环壁，定位螺栓6设置在远离锥形内腔17的大径端的一个槽环壁上，外平衡块5内设置有与定位螺栓6的螺杆间隙配合的杆孔。请参考附图4，外平衡块5能够围绕定位螺栓6的轴线左右摆动，以向内平衡块3传递载荷，同时定位螺栓6限制了外平衡块5沿着锥形内腔17的周向滑移。
57.由上文描述可知推力瓦2为倾斜布置，那么内平衡块3、第一安装槽、外平衡块5、第二安装槽也均为倾斜布置。
58.基于便于装配考虑，本发明在第二安装槽上设置了槽口，该槽口沿着轴承体4的径向向外开口。在安装外平衡块5时，通过槽口将外平衡放入到第二安装槽中。之后在第二安装槽的槽口覆盖上调整垫7，调整垫7可通过锁紧螺钉8锁紧在轴承体4上。
59.由上文描述可知推力瓦2与锥形内腔17的腔壁之间通过凸起形成点接触，在本发明具体实施例中，推力瓦2与内平衡块3通过凸起形成点接触，内平衡块3可以看作锥形内腔17的腔壁的一部分。凸起成型于内平衡块3或者成型于推力瓦2。
60.本发明还公开了一种风电机组传动系统，包括滑动主轴承9，该滑动主轴承9为上述任意一种滑动主轴承9，上述滑动主轴承9具有上述效果，具有上述滑动主轴承9的风电机
组传动系统同样具有上述效果，故本文不再赘述。
61.在本发明具体实施例中滑动主轴承9成对设置，成对的两个滑动主轴承9可以所示采用对向安装，如附图8和附图9所示，还可以所示采用背向安装，如附图6和附图7所示。采用对向安装时对向布置的两个滑动主轴承9安装在对向组合用轴承座15内，对向组合用轴承盖14扣合在对向组合轴承座15上，并通过固定螺栓16锁紧，与对向布置的滑动主轴承9配合的主轴为对向组合用主轴13。采用背向安装时背向布置的两个滑动主轴承9安装在背向组合用轴承座12内，背向组合用轴承盖11扣合在背向组合轴承座12上，并通过固定螺栓16锁紧，与背向布置的滑动主轴承9配合的主轴为背向组合用主轴13。
62.本发明还公开了一种滑动主轴承9的组装方法，包括：轴承体4包括上半轴承体和下半轴承体，轴承体4内共安装2+2n个推力瓦2，n≥1。
63.沿着轴承体4的一个周向，按照先一个限位螺钉1后一个推力瓦2的方式进行安装，在安装时沿着所述下半轴承体或者所述上半轴承体的周向将所述推力瓦2滑入到位，同时确保所述限位螺钉1的螺帽卡入到所述推力瓦2的侧卡槽18中。
64.在下半轴承体或者上半轴承体安装完第n个推力瓦2后，再安装第n+1个限位螺钉1，之后将主轴安装到下半轴承体中，之后沿着下半轴承体的周向从下半轴承体的两侧分别推入两个推力瓦2，并确保该两个推力瓦2的侧卡槽18分别卡入到第1个限位螺钉1和第n+1个限位螺钉1的螺帽中，之后将上半轴承体扣合在下半轴承体上。
65.请参考附图4，在本发明具体实施例中轴承体4内设置有8个推力瓦2，在进行组装时按照先一个限位螺钉1后一个推力瓦2的方式将推力瓦2和限位螺钉1安装到上半轴承体或者下半轴承体中。以附图4中的下半轴承体为例，从右到左依次安装，先将第一个限位螺钉1旋紧到下半轴承体的腔壁中，之后沿着周向从第一个限位螺钉1左侧滑入第一个推力瓦2，确保第一限位螺钉1的螺帽的左侧卡入到第一个推力瓦2的右侧的侧卡槽18中，之后将第二个限位螺钉1旋紧到下半轴承体的腔壁中，同时确保第二个限位螺钉1的右侧卡入到第一个推力瓦2的左侧的侧卡槽18中。之后从第二个限位螺钉1的左侧滑入第二个推力瓦2，确保第二个限位螺钉1的左侧进入到第二个推力瓦2的右侧的侧卡槽18中。安装第三个限位螺钉1，确保第三个限位螺钉1的螺帽的右侧进入到第二个推力瓦2的左侧的侧卡槽18中。从第三个限位螺钉1的左侧滑入第三个推力瓦2，确保第三个限位螺钉1的螺帽的左侧卡入到第三个推力瓦2的右侧的侧卡槽18中。安装第四个限位螺钉1，确保第四个限位螺钉1的螺帽的右侧卡入第三个推力瓦2的左侧的侧卡槽18中。之后在下半轴承体内安装上主轴，之后从下半轴承体的两侧分别滑入两个推力瓦2，并确保两个推力瓦2的侧卡槽18分别与第一个限位螺钉1的螺帽的右侧和第四个限位螺钉1的螺帽的左侧卡接。上半轴承体上安装了另外三个推力瓦2，将上半轴承体扣合到下半轴承体上，从而组装成完整的滑动主轴承9。滑动主轴承9于轴承座上，在轴承座上扣合上轴承盖，并通过固定螺栓16锁紧，从而形成完整的滑动主轴承9。
66.最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
67.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
68.所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。