CN109058300B - 一种偏航、变桨轴承结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种偏航、变桨轴承结构及方法，它解决了现有技术需要停机更换轴承，提高成本的问题，具有有效缩短施工周期、有效降低更换成本的有益效果，其方案如下：一种偏航、变桨轴承结构，包括从外向内依次设置的轴承外圈、轴承中圈和带有轮齿的轴承内圈，轴承内圈与驱动齿啮合，轴承外圈连接轮毂或者塔筒，轴承中圈连接主机架或者叶片，轴承中圈与轴承外圈通过滚动轴承连接以使轴承中圈相对于轴承外圈旋转，轴承内圈与轴承中圈可拆卸连接。

Description

一种偏航、变桨轴承结构及方法

技术领域

本发明涉及风电设备领域，特别是涉及一种偏航、变桨轴承结构及方法。

背景技术

兆瓦级风电机组中，偏航、变桨轴承作为机组的核心零部件，越来越受到各整机厂家的重视，随着装机量的急剧攀升，偏航、变桨轴承的齿面磨损问题也日益凸显，怎样解决齿面磨损问题成为摆在各整机厂家面前的一大难题。

偏航、变桨轴承直接影响到偏航、变桨动作的连贯性、稳定性以及精准度，然而轴承的齿面磨损现象却难以避免，而且愈发严重，通常情况下3-5年就磨损严重，部分磨损严重的需要进行更换，目前行业内更换轴承因为内部结构的限制，无法单独对某个部件进行更换，均需整机进行拆卸，具体体现在如下三个方面的不足：

1)一旦整机拆卸，就导致停机，停机时间长，导致整机不能应用于生产，因为轴承质量大，体积大，更换通常需要一个星期，从而造成巨大的经济损失，经常更换对企业形象产生较大的负面影响，不利于企业的长远发展；

2)一台整机有3个变桨轴承和1个偏航轴承，更换每台轴承本身费用需要6w-8w，那么若更换所有的轴承的话，经济成本可想而知，从而造成整体更换成本非常高，无形增加了企业负担；

3)由于更换轴承需要整机进行吊装，整机的重量在80-100t，需要较大吨数的吊装机进行拆卸和安装，而且拆换安装都需要较多的人力，导致人力成本和吊装机租借成本大大提高，考虑到整机高昂的拆卸成本，解决轴承齿面磨损问题已刻不容缓。

4)更换风机需要的人力物力较多，吊机设备大，存在一定的安全隐患。

5)现有其他更换轴承的方式，结构设置复杂，更换同样费时费力。

因此，需要对一种改善轮齿回转支承齿面磨损的方法进行研究。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种偏航、变桨轴承结构，可有效解决齿面磨损对风机整体的影响，在轴承齿面发生磨损后，无需整机拆卸，便可快速、高效完成轴承轮齿的更换。

一种偏航、变桨轴承结构的具体方案如下：

一种偏航、变桨轴承结构，包括从外向内依次设置的轴承外圈、轴承中圈和带有轮齿的轴承内圈，轴承内圈与驱动齿啮合，轴承外圈连接轮毂或者塔筒，轴承中圈连接主机架或者叶片，轴承中圈与轴承外圈通过滚动轴承连接以使轴承中圈相对于轴承外圈旋转，轴承内圈与轴承中圈可拆卸连接。

当进行机舱或者叶片转动时，驱动齿啮合轴承内圈，轴承内圈带动轴承中圈转动，进而实现机舱或者叶片转动。由于已将轴承内圈轮齿部分独立出来，当轮齿齿面磨损严重时，尤其是变桨轴承初始啮合部位磨损严重时，可将轴承内圈连接螺栓拆除，并转动轴承内圈，将磨损严重的齿面转动至非啮合区域，重新紧固轴承内圈，便可方便、快捷的实现磨损齿替换，由于可以重复、多次进行转动，轴承内圈的轮齿完全可以满足整机全寿命周期的磨损要求，进而彻底解决变桨轴承齿面磨损的行业难题。当轴承内圈轮齿部分发生整体磨损或者损坏严重时，也可将轴承内圈进行拆除、替换。

进一步地，所述轴承内圈通过连接螺栓与所述的轴承中圈连接，轴承中圈内圆周方向均匀设置多个螺纹孔，轴承内圈设有多个与连接螺栓配合的通孔；

其中，沿着轴承内圈的直径方向设置两排连接螺栓，连接螺栓设于轴承内圈轮齿的两侧，保证连接的可靠性。

所述轴承内圈为一整体结构或者包括多段能拼接的分段，分段端部设置凹槽或与凹槽配合的凸部，将分段拼装为轴承内圈，多段拼装的结构方便安装，而且对偏航轴承，分段结构更加方便了更换。

所述轴承内圈连接螺栓处设置垫圈，垫圈为U型垫圈，且垫圈与轴承内圈的内圈圆弧相适应。

进一步地，所述滚动轴承为多个滚动体，相邻的滚动体间隔设定距离设置。

进一步地，所述轴承内圈为带有轮齿的部件，轮齿均匀布置于轴承内圈的内端面，轴承内圈轮齿的两侧留边设置。

进一步地，所述轴承中圈与轴承外圈连接处的两侧分别设置密封圈，这样在轴承外圈与轴承中圈之间构成密闭的润滑空间。

进一步地，所述轮齿设于所述轴承内圈内端面的中心。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种便于维护偏航、变桨轴承结构的方法，采用所述的一种偏航、变桨轴承结构；针对偏航轴承结构，轴承内圈齿轮磨损严重，直接更换带轮齿的轴承内圈；对变桨轴承结构，轴承啮合区域为0-90°范围，初始啮合位置磨损较为严重，而且磨损的通常只有2-3个齿，当磨损严重时，本申请采用的轴承结构仅需转动轴承内圈，将磨损严重的齿面转动至非啮合区域，重新紧固轴承内圈，这样维修速度快，可多次维修，更换成本较低，或者，对分段的轴承内圈，将分段重新更换即可。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种偏航、变桨轴承结构，包括从内向外依次设置的轴承内圈、轴承中圈和带有轮齿的轴承外圈，轴承外圈与驱动齿啮合，轴承内圈连接轮毂或者塔筒，轴承中圈连接主机架或者叶片，轴承中圈与轴承内圈通过滚动轴承连接以使轴承中圈相对于轴承内圈旋转，轴承外圈与轴承中圈可拆卸连接。

进一步地，所述轴承外圈通过连接螺栓与所述的轴承中圈连接，轴承中圈内圆周方向均匀设置多个螺纹孔，轴承外圈设有多个与连接螺栓配合的通孔；

或者，沿着轴承外圈的直径方向设置两排连接螺栓。

进一步地，所述轴承外圈为一整体结构或者包括多段能拼接的分段。

进一步地，所述轴承外圈连接螺栓处设置垫圈，垫圈为U型垫圈，且垫圈与轴承外圈的外圈圆弧相适应。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种便于维护偏航、变桨轴承结构的方法，采用所述的一种偏航、变桨轴承结构，针对初始啮合部位磨损严重的变桨轴承结构，将轴承外圈拆除，转动轴承外圈，将磨损严重的齿面转动至非啮合区域，重新紧固轴承外圈；针对偏航轴承结构，轴承外圈齿轮磨损严重，直接更换带轮齿的轴承外圈；

或者，对分段式变桨轴承结构，可直接更换磨损严重的轴承外圈分段。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明通过整体结构的设置，适用范围广，无论转动轴承内圈或是轴承外圈，还是更换轴承内圈或轴承内圈，均方便、快捷，而且大大缩短了整个施工周期，避免了因整机拆卸而带来的巨额成本以及长时间停机，很好的解决了齿面磨损后无法更换的行业难题，切实保障轴承的安全、可靠运行。

2)本发明通过将轴承内圈与轴承中圈可拆卸连接，更换轴承内圈或轴承外圈较为方便，无需整体更换原始的整体轴承，无需停机较长时间，有效节约经济成本。

3)本发明通过新型轴承结构的设置，不仅方便与轴承中圈的连接，方便拆卸，而且保证方便拆装，保证轴承内圈与驱动齿啮合的可靠性。

4)本发明可针对不同情况选择对轴承内圈或轴承外圈不同的更换方式，不仅更换速度快，而且对分段式的轴承内圈或轴承外圈，更换更加方便。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明轴承结构示意图；

图2为本发明图1中A-A剖面示意图；

图3为本发明实施例2中轴承结构的剖面示意图；

其中，1.轴承外圈，2.滚动体，3.密封圈，4.轴承中圈，5.轴承内圈，6.连接螺栓，7.U型垫圈。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种偏航、变桨轴承结构。

实施例1

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种偏航、变桨轴承结构，包括从外向内依次设置的轴承外圈1、轴承中圈4和带有轮齿的轴承内圈5，轴承内圈5与驱动齿啮合，轴承外圈1连接轮毂或者塔筒，轴承中圈4连接主机架或者叶片，轴承中圈4与轴承外圈1通过滚动轴承连接以使轴承中圈4相对于轴承外圈1旋转，轴承外圈1和轴承中圈4通过滚动体2构成轴承的回转机构，轴承内圈5与轴承中圈4可拆卸连接，轴承内圈4为一整体结构或者包括多段能拼接的分段，分段端部设置凹槽或与凹槽配合的凸部，将分段拼装为轴承内圈，多段拼装的结构方便安装。

当进行机舱或者叶片转动时，驱动齿啮合轴承内圈5，轴承内圈5带动轴承中圈4转动，进而实现机舱或者叶片转动。由于已将轴承内圈5轮齿部分独立出来，当轮齿齿面磨损严重时，尤其是变桨轴承初始啮合部位磨损严重时，可将轴承内圈连接螺栓拆除，并转动轴承内圈，将磨损严重的齿面转动至非啮合区域，重新紧固轴承内圈，便可方便、快捷的实现磨损齿替换，由于可以重复、多次进行转动，轴承内圈的轮齿完全可以满足整机全寿命周期的磨损要求，进而彻底解决变桨轴承齿面磨损的行业难题。当轴承内圈轮齿部分发生整体磨损或者损坏严重时，也可将轴承内圈进行拆除、替换。

其中，滚动轴承为多个滚动体2，相邻的滚动体2间隔设定距离设置，滚动体2嵌入轴承中圈外部和轴承外圈内部。

轴承内圈5为带有轮齿的部件，轮齿均匀布置于轴承内圈5的内端面，轴承内圈5轮齿的两侧留边设置。轴承中圈4与轴承外圈1连接处的两侧分别设置密封圈3，这样在轴承外圈1与轴承中圈4之间构成密闭的润滑空间。

轴承内圈5通过连接螺栓6与所述的轴承中圈4连接，轴承内圈通过连接螺栓与所述的轴承中圈连接，轴承中圈内圆周方向均匀设置多个螺纹孔，轴承内圈设有多个与连接螺栓配合的通孔；沿着轴承内圈的直径方向设置两排连接螺栓，连接螺栓设于轴承内圈轮齿的两侧，保证连接的可靠性，连接螺栓的规格和数量根据具体载荷计算确定。

轴承内圈连接螺栓处设置垫圈，垫圈为U型垫圈，该垫圈根据轴承内圈5的内圈圆弧进行定制。

实施例2

为了克服现有技术的不足，如图3所示，本发明还提供了一种偏航、变桨轴承结构，该结构为外啮合式轴承结构，包括从内向外依次设置的轴承内圈5、轴承中圈4和带有轮齿的轴承外圈1，轴承外圈1与驱动齿啮合，轴承内圈4连接轮毂或者塔筒，轴承中圈4连接主机架或者叶片，轴承中圈4与轴承内圈5通过滚动轴承连接以使轴承中圈4相对于轴承内圈5旋转，轴承外圈1与轴承中圈4可拆卸连接。

轴承外圈1通过连接螺栓6与所述的轴承中圈4连接，轴承中圈4内圆周方向均匀设置多个螺纹孔，轴承外圈1设有多个与连接螺栓6配合的通孔；

或者，沿着轴承外圈1的直径方向设置两排连接螺栓6。轴承外圈1为一整体结构或者包括多段能拼接的分段。轴承外圈1连接螺栓处设置垫圈，垫圈为U型垫圈7，且垫圈与轴承外圈的外圈圆弧相适应。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种便于维护偏航、变桨轴承结构的方法，采用所述的一种偏航、变桨轴承结构，针对初始啮合部位磨损严重的变桨轴承结构，将轴承外圈拆除，转动轴承外圈，将磨损严重的齿面转动至非啮合区域，重新紧固轴承外圈；针对偏航轴承结构，轴承外圈齿轮磨损严重，直接更换带轮齿的轴承外圈；

或者，对分段式变桨轴承结构，可直接更换磨损严重的轴承外圈分段。

综上，本发明提供的轴承结构，通过将轴承分为外圈、中圈和内圈三部分，很好的解决了轮齿更换的问题，不仅减少了整套轴承的更换成本，而且省去了整机拆卸的吊装、运输、人工成本，更加安全、可靠，并大大缩短了更换周期，保障了整机的正常运行。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种偏航、变桨轴承结构，其特征在于，包括从外向内依次设置的轴承外圈、轴承中圈和带有轮齿的轴承内圈，轴承内圈与驱动齿啮合，轴承外圈连接轮毂或者塔筒，轴承中圈连接主机架或者叶片，轴承中圈与轴承外圈通过滚动轴承连接以使轴承中圈相对于轴承外圈旋转，轴承中圈与轴承外圈连接处的两侧分别设置密封圈；轴承内圈与轴承中圈可拆卸连接；

所述轴承内圈通过连接螺栓与所述的轴承中圈连接，轴承中圈内圆周方向均匀设置多个螺纹孔，轴承内圈设有多个与连接螺栓配合的通孔；

或者，轴承内圈轮齿的两侧留边设置；沿着轴承内圈的直径方向设置两排连接螺栓；连接螺栓设于轴承内圈轮齿的两侧；轴承内圈的连接螺栓拆除可转动轴承内圈；

所述轴承内圈为一整体结构，或者包括多段能拼接的分段，分段端部设置凹槽或与凹槽配合的凸部，将分段拼装为轴承内圈。

2.根据权利要求1所述的一种偏航、变桨轴承结构，其特征在于，所述轴承内圈连接螺栓处设置垫圈，垫圈为U型垫圈，且垫圈与轴承内圈的内圈圆弧相适应。

3.一种便于维护偏航、变桨轴承结构的方法，其特征在于，采用根据权利要求1-2中任一项所述的一种偏航、变桨轴承结构，针对初始啮合部位磨损严重的变桨轴承结构，将轴承内圈拆除，转动轴承内圈，将磨损严重的齿面转动至非啮合区域，重新紧固轴承内圈；针对偏航轴承结构，轴承内圈齿轮磨损严重，直接更换带轮齿的轴承内圈。

4.一种偏航、变桨轴承结构，其特征在于，包括从内向外依次设置的轴承内圈、轴承中圈和带有轮齿的轴承外圈，轴承外圈与驱动齿啮合，轴承内圈连接轮毂或者塔筒，轴承中圈连接主机架或者叶片，轴承中圈与轴承内圈通过滚动轴承连接以使轴承中圈相对于轴承内圈旋转，轴承外圈与轴承中圈可拆卸连接；

所述轴承外圈通过连接螺栓与所述的轴承中圈连接，轴承中圈内圆周方向均匀设置多个螺纹孔，轴承外圈设有多个与连接螺栓配合的通孔；

或者，沿着轴承外圈的直径方向设置两排连接螺栓；轴承外圈的连接螺栓拆除可转动轴承外圈；

所述轴承外圈为一整体结构或者包括多段能拼接的分段；分段端部设置凹槽或与凹槽配合的凸部，将分段拼装为轴承外圈。

5.根据权利要求4所述的一种偏航、变桨轴承结构，其特征在于，所述轴承外圈连接螺栓处设置垫圈，垫圈为U型垫圈，且垫圈与轴承外圈的外圈圆弧相适应。

6.一种便于维护偏航、变桨轴承结构的方法，其特征在于，采用根据权利要求4-5中任一项所述的一种偏航、变桨轴承结构，针对初始啮合部位磨损严重的变桨轴承结构，将轴承外圈拆除，转动轴承外圈，将磨损严重的齿面转动至非啮合区域，重新紧固轴承外圈；针对偏航轴承结构，轴承外圈齿轮磨损严重，直接更换带轮齿的轴承外圈。

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