CN103769796B - 一种兆瓦级风电机组主轴承内、外圈同时加热方法 - Google Patents

一种兆瓦级风电机组主轴承内、外圈同时加热方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种兆瓦级风电机组主轴承内、外圈同时加热方法，采用新型的感应加热、磁感应线加热技术；主轴承外圈感应线直接缠绕在外圈上，通过其在主轴承外圈内产生的涡流为外圈加热膨胀；主轴承内圈感应线先缠绕在一个工装上，然后将工装安装在主轴承内圈里面，通过其在主轴承内圈内产生的涡流为内圈加热膨胀；外圈磁感应缠绕线密度是内圈的1.5～2倍，保证了同时刻主轴承外圈的膨胀量一直大于内圈；安装好后，主轴承内、外圈同时加热，同时膨胀，加热效率高，且主轴承滚子不受任何风险。

Description

一种兆瓦级风电机组主轴承内、外圈同时加热方法
技术领域
本发明涉及一种兆瓦级风电机组主轴承内、外圈同时加热方法。
背景技术
兆瓦级风电机组主轴承是风电机组中核心部件，其内孔与主轴设计为过盈配合。在安装过程中一般都将主轴承加热，使其膨胀，能够与轴间隙配合后才安装。常用的主轴承加热方式有油液加热、加热炉加热和感应加热；其中，油液加热及加热炉加热操作复杂、加热速度慢、对现场环境要求高，适用于密闭环境的小轴承加热；而兆瓦级风电机组主轴承尺寸偏大，且一般整机厂均无单独加热室，所以最好的方法就是使用感应加热器进行感应加热。但是同时，基于感应加热器感应原理，对于内、外圈整体式主轴承加热时势必会造成主轴承内、外圈温差过大，例如，实测容量为100KVA感应加热器内、外圈温差可达到100℃，这样就导致主轴承内圈膨胀量大于外圈，主轴承游隙变成负数，对主轴承滚子造成不良的挤压，影响主轴承的整体使用效果。利用感应加热器采用阶梯式加热，虽然能够保证主轴承特性不受影响，但其速度慢，效率低，不适于大批量生产。
发明内容
发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种兆瓦级风电机组主轴承内、外圈同时加热方法，采用新型的感应加热、磁感应线加热技术。主轴承外圈感应线直接缠绕在外圈上，通过其在主轴承外圈内产生的涡流为外圈加热膨胀。主轴承内圈感应线先缠绕在一个工装上，然后将工装安装在主轴承内圈里面，通过其在主轴承内圈内产生的涡流为内圈加热膨胀；外圈磁感应缠绕线密度是内圈的（1.5～2）倍，保证了同时刻主轴承外圈的膨胀量一直大于内圈。安装好后，主轴承内、外圈同时加热，同时膨胀，加热效率高，且主轴承滚子不受任何风险。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种兆瓦级风电机组主轴承内、外圈同时加热方法，包括以下步骤：
（1）确定主轴承内圈加热温度：通过测量主轴承的内外径，根据主轴承的材质、尺寸，计算出主轴承内圈加热的最终温度；
（2）计算测感应线长度：根据待加热主轴承内外圈直径、宽度大小及磁感应密度，考虑一定的余量系数后确定磁感应线的长度：
l内=1.2×π×B×d/50；l外=1.2×π×B×D1/30（3）
其中，l内、l外为内、外圈加热所需磁感线最小长度，单位mm；
1.2为余量系数；
B为轴承宽度，一般轴承内外圈一样，单位mm；
d为轴承内径，D1为轴承外径，单位mm；
（3）缠绕磁感应线：主轴承内、外圈工装上均匀缠绕磁感应线；
（4）将内圈工装安放至主轴承内圈中；
（5）启动感应加热器对主轴承内、外圈同时加热，一次达到主轴承所需温度T1；
（6）加热完后开始装配。
所述步骤（1），具体包括以下步骤：
（1-1）测量、计算：测量主轴承的内、外径，确定主轴承与主轴实际配合公差△T=d－D；
其中，d为主轴承内径，D为主轴外径，单位均为mm；
（1-2）根据GB/T19568-2004《风力发电机组装配和安装规范》，计算主轴承与主轴安装所需最小间隙L：
L=（0.001～0.0015）×d（1）
其中，d为主轴承内径，单位为mm；
（1-3）计算主轴承内圈需要的膨胀量：根据L及△T计算出主轴承内圈需要的膨胀量△L=L-△T；
（1-4）计算主轴承内圈膨胀量：确定待加热主轴承内圈直径、材料，及计算主轴承内圈加热膨胀量公式，加热膨胀公式如下：
△=a×d×（T－t）（2）
其中，△为膨胀量，单位为mm；a为材料线膨胀系数，单位为10-6/℃；T为需要加热的目标温度，单位为℃；t为环境温度，即加热时环境的实测温度，单位为℃；
（1-5）计算主轴承内圈加热的最终温度：将主轴承内圈需要的膨胀量△L代入公式（2），可以计算出主轴承内圈需加热到的最终温度T1=△L÷（a*d）+t。
所述步骤（3）中，将磁感应线分别缠绕在主轴承外圈及内圈工装上，外圈磁感线间距25-35mm，内圈磁感线间距45-55mm；
所述步骤（5）中，T1需小于120℃。
本发明的工作原理为：采用磁感应缠绕方式，主轴承内、外圈同时加热，且主轴承滚子加热过程中始终不受外力挤压；分步计算，保证每次加热主轴承膨胀量均符合安装要求。
本发明的有益效果为：
1、采用磁感应缠绕方式，主轴承内、外圈同时加热，且主轴承滚子加热过程中始终不受外力挤压；
2、分步计算，保证每次加热主轴承膨胀量均符合安装要求；
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
一种兆瓦级风电机组主轴承内、外圈同时加热方法，包括以下步骤：
（1）测量、计算：测量主轴承的内、外径，确定主轴承与主轴实际配合公差△T=d－D；
其中，d为主轴承内径，D为主轴外径，单位均为mm；
（2）根据GB/T19568-2004《风力发电机组装配和安装规范》，计算主轴承与主轴安装所需最小间隙L：
L=（0.001～0.0015）×d（1）
其中，d为主轴承内径，单位为mm；
（3）计算主轴承内圈需要的膨胀量：根据L及△T计算出主轴承内圈需要的膨胀量△L=L-△T；
（4）计算主轴承内圈膨胀量：确定待加热主轴承内圈直径、材料，及计算主轴承内圈加热膨胀量公式，加热膨胀公式如下：
△=a×d×（T－t）（2）
其中，△为膨胀量，单位为mm；a为材料线膨胀系数，单位为10-6/℃；T为需要加热的目标温度，单位为℃；t为环境温度，即加热时环境的实测温度，单位为℃；
（5）计算主轴承内圈加热的最终温度：将主轴承内圈需要的膨胀量△L代入公式（2），可以计算出主轴承内圈需加热到的最终温度T1=△L÷（a*d）+t；
（6）计算测感应线长度：根据待加热主轴承内外圈直径、宽度大小及磁感应密度，考虑一定的余量系数后确定磁感应线的长度：
l内=1.2×π×B×d/50；l外=1.2×π×B×D1/30（3）
l内、l外为内、外圈加热所需磁感线最小长度，单位mm；
1.2为余量系数；
B为轴承宽度，一般轴承内外圈一样，单位mm；
d为轴承内径，D1为轴承外径，单位mm；
（7）缠绕磁感应线：将磁感应线分别缠绕在主轴承外圈及内圈工装上，外圈磁感线间距25-35mm，内圈磁感线间距45-55mm；
（8）将内圈工装安放至主轴承内圈中；
（9）启动感应加热器加热，一次达到主轴承所需温度T1；
（10）加热完后开始装配。
步骤（5）中，T1需小于120℃。
实例说明：某主轴安装轴承位置尺寸为D=Φ600+0.1mm；主轴承内径d=Φ600-0.1mm，主轴承外径D1=Φ780-0.2mm，主轴承宽度B=275mm，主轴承游隙数值△轴承=0.3，主轴承材料线膨胀系数a=11×10-6/℃；加热时实测环境温度t=20℃。
根据上述步骤，计算如下：
（1）测量、计算：主轴承与主轴实际配合公差△T=d－D=-0.2mm；
（2）计算主轴承与主轴安装所需最小间隙L=（0.001～0.0015）×d=0.6～0.9；此处取L=0.6mm；
（3）主轴承内圈需要的膨胀量△L=L-△T=0.6－(－0.2)=0.8mm；
（4）计算主轴承内圈需加热到的最终温度T1=△L÷（a*d）+t==0.8÷（11×10-6*600）+20=141℃，由于T1需小于120℃，此处取T1=118℃；
（5）计算测感应线长度：
l内=1.2×π×B×d/50=1.2×π×275×600/50=12434mm；
l外=1.2×π×B×D1/30=1.2×π×275×780/30=26941mm；
（6）缠绕磁感应线：将磁感应线分别缠绕在主轴承外圈及内圈工装上，外圈磁感线间距25-35mm，内圈磁感线间距45-55mm；
（7）将内圈工装安放至主轴承内圈中；
（8）启动感应加热器加热，一次达到主轴承所需温度T1=118℃；
（9）加热完后开始装配。
上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种兆瓦级风电机组主轴承内、外圈同时加热方法，其特征是：包括以下步骤：
(1)确定主轴承内圈加热温度：通过测量主轴承的内外径，根据主轴承的材质、尺寸，计算出主轴承内圈加热的最终温度；
(2)计算磁感应线长度：根据待加热主轴承内外圈直径、宽度大小及磁感应密度，考虑一定的余量系数后确定磁感应线的长度：
l内＝1.2×π×B×d/50；l外＝1.2×π×B×D1/30(3)
其中，l内、l外为内、外圈加热所需磁感线最小长度，单位mm；
1.2为余量系数；
B为轴承宽度，轴承内外圈一样，单位mm；
d为轴承内径，D1为轴承外径，单位mm；
(3)缠绕磁感应线：将磁感应线分别缠绕在主轴承外圈及内圈工装上；
(4)将内圈工装安放至主轴承内圈中；
(5)启动感应加热器对主轴承内、外圈同时加热，一次达到主轴承所需温度T1；
(6)加热完后开始装配。
2.如权利要求1所述的一种兆瓦级风电机组主轴承内、外圈同时加热方法，其特征是：所述步骤(1)，具体包括以下步骤：
(1-1)测量、计算：测量主轴承的内、外径，确定主轴承与主轴实际配合公差△T＝d－D；
其中，d为主轴承内径，D为主轴外径，单位均为mm；
(1-2)根据GB/T19568-2004《风力发电机组装配和安装规范》，计算主轴承与主轴安装所需最小间隙L：
L＝(0.001～0.0015)×d(1)
其中，d为主轴承内径，单位为mm；
(1-3)计算主轴承内圈需要的膨胀量：根据L及△T计算出主轴承内圈需要的膨胀量△L＝L-△T；
(1-4)计算主轴承内圈膨胀量：确定待加热主轴承内圈直径、材料，及计算主轴承内圈加热膨胀量公式，加热膨胀公式如下：
△＝a×d×(T－t)(2)
其中，△为膨胀量，单位为mm；a为材料线膨胀系数，单位为10-6/℃；T为需要加热的目标温度，单位为℃；t为环境温度，即加热时环境的实测温度，单位为℃；
(1-5)计算主轴承内圈加热的最终温度：将主轴承内圈需要的膨胀量△L代入公式(2)，可以计算出主轴承内圈需加热到的最终温度T1＝△L÷(a*d)+t。
3.如权利要求1所述的一种兆瓦级风电机组主轴承内、外圈同时加热方法，其特征是：所述步骤(3)中，将磁感应线分别缠绕在主轴承外圈及内圈工装上，外圈磁感线间距25-35mm，内圈磁感线间距45-55mm。
4.如权利要求1所述的一种兆瓦级风电机组主轴承内、外圈同时加热方法，其特征是：所述步骤(5)中，T1需小于120℃。
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