CN207033994U - 球柱式滚子轴承及具有其的风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种球柱式滚子轴承及具有其的风力发电机组。球柱式滚子轴承包括：第一圈和第二圈，彼此配合而形成球柱式滚子轴承的外圈和内圈中的一个；第三圈，形成所述球柱式滚子轴承的外圈和内圈中的另一个，与第一圈和第二圈配合，以形成容纳空间；两排轴向滚子，分别容纳在由第一圈和第三圈形成的空间以及由第二圈和第三圈形成的空间中；一排径向球形滚子，容纳在由第一圈和第二圈与第三圈形成的空间中，其中，第一圈形成有第一凹部，第二圈形成有第二凹部，第三圈形成有第三凹部，第一凹部、第二凹部和第三凹部一起形成用于容纳一排径向球形滚子的空间。根据本实用新型的球柱式滚子轴承满足球柱式滚子轴承的设计寿命要求，且成本降低。

Description

球柱式滚子轴承及具有其的风力发电机组

技术领域

本实用新型涉及风力发电领域，特别涉及一种球柱式滚子轴承及具有其的风力发电机组。

背景技术

目前，在承受高轴向力、高径向力、高倾覆力矩的工况中，以及在结构尺寸受限、成本控制、装配控制等具有较高要求的设计环境下，通常使用三排圆柱滚子轴承作为旋转支撑部件。例如，三排滚子轴承可用作大型风力发电机组的主轴承、偏航轴承、变桨轴承等，三排滚子轴承的使用率越来越高，是未来大兆瓦风力发电机组的重要发展趋势之一。

常规的三排圆柱滚子轴承通常包括两排用于承受轴向力的轴向圆柱滚子以及一排用于承受径向力的径向圆柱滚子，三排圆柱滚子还可同时承受外载中的倾覆力矩。在设计校核时，三排滚子轴承的设计寿命通常是建立在滚子与滚道之间具有精确可控间隙的前提下，保证滚子与滚道处于良好的接触状态，使得滚子与滚道不会过紧也不会松弛，并且滚子无偏斜、无偏载、无倒伏等。然而，在实际使用过程中，由于加工制造误差、轴承内外圈温差变化、装配限制等影响，均易使滚子与滚道之间难以保持设计时的精确间隙，导致滚子与滚道过紧或松弛，加剧磨损及裂纹的产生，显著影响轴承的寿命。相比而言，承受径向力载荷的圆柱滚子寿命减小尤为显著，往往最先发生失效，要保证轴承具有设计时的寿命，需要减小上述因素的影响，这往往需要付出高昂的成本代价。

实用新型内容

为了解决现有三排圆柱滚子轴承存在的寿命短的技术问题，本实用新型提供一种球柱滚子结合的球柱式滚子轴承，根据本实用新型的球柱式滚子轴承在确保较强的轴向、径向、倾覆力矩承载能力的情况下，能够满足球柱式滚子轴承的设计寿命要求，且成本降低。

本实用新型的一方面提供一种球柱式滚子轴承，所述球柱式滚子轴承包括：第一圈和第二圈，彼此配合而形成所述球柱式滚子轴承的外圈；第三圈，与所述第一圈和所述第二圈配合，以形成容纳空间；两排轴向滚子，分别容纳在由所述第一圈和所述第三圈形成的空间以及由所述第二圈和所述第三圈形成的空间中；一排径向球形滚子，容纳在由所述第一圈和所述第二圈与所述第三圈形成的空间中，其中，所述第一圈形成有第一凹部，第二圈形成有第二凹部，所述第三圈形成有第三凹部，所述第一凹部、所述第二凹部和所述第三凹部一起形成用于容纳所述一排径向球形滚子的空间。

根据本实用新型，所述第三圈的一部分可介于所述两排轴向滚子之间。

根据本实用新型，所述第三圈还可形成有用于容纳所述两排轴向滚子的第四凹部。

根据本实用新型，所述球柱式滚子轴承还可包括位于所述第一圈和所述第二圈与所述第三圈之间的动态密封部。

根据本实用新型，所述两排轴向滚子可以为圆柱滚子。

根据本实用新型，所述两排轴向滚子可以为圆锥滚子。

根据本实用新型，在所述第三凹部上可形成有凹槽。

本实用新型的另一方面提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括至少一个旋转部件和至少一个静止部件，所述至少一个旋转部件和所述至少一个静止部件通过球柱式滚子轴承彼此可旋转地连接。

根据本实用新型，所述至少一个旋转部件可包括轮毂和/或主轴和/或发电机转子。

根据本实用新型，所述至少一个静止部件可包括发电机定子。

根据本实用新型的球柱式滚子轴承可以减小轴承滚子对游隙变化的敏感性，提高轴承寿命。

根据本实用新型的球柱式滚子轴承，降低对球柱式滚子轴承游隙的要求，减小球柱式滚子轴承发生过紧、过松或偏载的可能，从而保证球柱式滚子轴承满足设计寿命要求，降低成本。

附图说明

图1是根据本实用新型的第一示例性实施例的球柱式滚子轴承的剖视图；

图2是根据本实用新型的第一示例性实施例的球柱式滚子轴承处于第一游隙时径向球形滚子与第一圈、第二圈和第三圈之间的接触效果图；

图3是根据本实用新型的第一示例性实施例的球柱式滚子轴承处于大于第一游隙的第二游隙时径向球形滚子与第一圈、第二圈和第三圈之间的接触效果图；

图4是根据本实用新型的第二示例性实施例的球柱式滚子轴承的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的示例性实施例进行详细的描述。在整个说明书中，相同的标号始终指示相同的部件。

图1是根据本实用新型的第一示例性实施例的球柱式滚子轴承的剖视图。

如图1所示，根据本实用新型的第一示例性实施例的球柱式滚子轴承包括：第一圈1和第二圈2，彼此配合而形成球柱式滚子轴承的外圈和内圈中的一个；第三圈6，形成所述球柱式滚子轴承的外圈和内圈中的另一个，与第一圈1和第二圈2配合，以形成容纳空间；两排轴向滚子4，分别容纳在由第一圈1和第三圈6形成的空间以及由第二圈2和第三圈6形成的空间中；一排径向球形滚子3，容纳在由第一圈1和第二圈2与第三圈6形成的空间中，其中，第一圈1形成有第一凹部10，第二圈2形成有第二凹部20，第三圈6形成有第三凹部30，第一凹部10、第二凹部20和第三凹部30一起形成用于容纳所述一排径向球形滚子3的空间。其中，所述两排轴向滚子4主要用于承受轴向载荷；所述一排径向球形滚子3主要用于承受径向载荷。

在根据本实用新型的实施例中，第三圈6可介于所述两排轴向滚子4之间。第三圈6还可形成有用于容纳所述两排轴向滚子4的第四凹部60。

在根据本实用新型的实施例中，球柱式滚子轴承还可包括位于第一圈1和第二圈2与第三圈6之间的动态密封部5。所述动态密封件5起到轴承密封的作用，防止润滑油泄漏到球柱式滚子轴承的外部。

可选地，第一圈1和第二圈2可具有紧固件连接孔，在装配时，可通过紧固件与所需装配件连接。类似地，第三圈6可具有紧固件连接孔，在装配时，可通过紧固件与所需装配件连接。例如，紧固件可以是螺栓、螺钉、销钉、铆钉等连接件。

如图1所述，两排轴向滚子4可水平地放置，主要承受轴向载荷。一排径向球形滚子3与第一圈1、第二圈2和第三圈6均接触，主要承受径向载荷。所述两排轴向滚子4与所述一排径向球形滚子3共同承担倾覆力矩载荷。

可选地，在第三凹部30上可形成有凹槽，所述凹槽用于储存润滑油，以确保径向球形滚子3与第三圈6顺滑接触。所述凹槽的大小和位置不受限制，只要能够使得径向球形滚子3与第三圈6之间顺滑接触即可。另外，在第三凹部30上形成有凹槽的情况下，还可以减少径向球形滚子3与第三圈6之间硬化接触的接触长度，从而节约成本。虽然在图中示出凹槽为半圆形，但是根据本实用新型的凹槽的形状不限于此，其可以是弧形、矩形或者其他合适的形状。

图2是示出根据本实用新型的第一示例性实施例的球柱式滚子轴承处于第一游隙时径向球形滚子3与第一圈1、第二圈2和第三圈6之间的接触效果图；图3是示出根据本实用新型的第一示例性实施例的球柱式滚子轴承处于大于第一游隙的第二游隙时径向球形滚子3与第一圈1、第二圈2和第三圈6之间的接触效果图。

下面参照图2和图3来描述根据本实用新型的第一示例性实施例的球柱式滚子轴承处于不同游隙时，径向球形滚子3与第一圈1、第二圈2和第三圈6之间的接触情况。

如图2所示，当球柱式滚子轴承处于第一游隙(小于正常的设计游隙，正常的设计游隙指球柱式滚子轴承的径向球形滚子3与第一圈1、第二圈2和第三圈6处于最佳接触状态时的游隙，径向球形滚子3与第一圈1上的一个点、第二圈2上的一个点以及第三圈6上的两个点总共四个点接触，此时，各个接触点与径向球形滚子3的球心之间的连线与水平线的夹角，即，接触角为α)时，径向球形滚子3与第一圈1、第二圈2和第三圈6虽然不能处于最佳接触状态，但是仍然能够保持接触，且此时接触角α轻微变大，由α变为了α₁，而接触角α的轻微变化对于球柱式滚子轴承的性能影响很小。不会像采用圆柱滚子那样，由于圆柱滚子与第一圈1、第二圈2和第三圈6之间接触过紧而导致圆柱滚子受载偏大，造成圆柱滚子压溃而降低轴承寿命。

如图3所示，当球柱式滚子轴承处于第二游隙(大于正常的设计游隙)时，径向球形滚子3与第一圈1、第二圈2和第三圈6虽然不能处于最佳接触状态，但是仍然能够保持接触，且此时接触角α轻微变小，由α变为了α₂，而接触角α的轻微变化对于球柱式滚子轴承的性能影响很小。不会像采用圆柱滚子那样，由于圆柱滚子与第一圈1、第二圈2和第三圈6之间接触过松而导致圆柱滚子在受载时受载不均或产生偏载，致使承载能力下降，而降低轴承寿命。

由此可见，虽然根据本实用新型的球柱式滚子轴承在工作过程中，会由于加工制造误差、球柱式滚子轴承的第一圈1、第二圈2和第三圈6温差变化、装配限制等影响第一圈1、第二圈2和第三圈6与径向球形滚子3之间的间隙，但由于采用上述四点接触的径向球形滚子3，所以第一圈1、第二圈2和第三圈6与径向球形滚子3之间的间隙不同只是使得球柱式滚子轴承受载时四点接触径向球形滚子3与第一圈1、第二圈2和第三圈6之间的接触角发生变化，此时径向球形滚子3仍然能较好地起到承载的作用而不至于提前损坏。

如图1所示，根据本实用新型的第一示例性实施例的球柱式滚子轴承的两排轴向滚子4为圆柱滚子。

可选地，如图4所示，根据本实用新型的第二示例性实施例的球柱式滚子轴承的两排轴向滚子40为圆锥滚子。除了轴向滚子的形状以及与轴向滚子配合的第一圈1的部分和第二圈2的部分的形状之外，根据本实用新型的第二示例性实施例的球柱式滚子轴承与根据本实用新型的第一示例性实施例的球柱式滚子轴承的结构相同。根据本实用新型的第二示例性实施例的球柱式滚子轴承由于采用了圆锥滚子40的形式，所以轴向游隙变化引起的圆锥滚子40过紧或过松现象便可以得到缓解，从而减小了在轴向上由于游隙变化导致球柱式滚子轴承提前损坏的可能，进一步提高了球柱式滚子轴承的寿命。圆锥滚子40可按照传统的圆锥滚子的安装方式安装在由第一圈1和第三圈6形成的空间以及由第二圈2和第三圈6形成的空间中。如图4所示，可在第一圈1和第二圈2上形成有凹部，以用于容纳圆锥滚子40。但是本实用新型不限于此，凹部也可形成在第三圈6上，以用于容纳圆锥滚子40。

如图1和4所示，根据本实用新型的球柱式滚子轴承的圆柱滚子4或圆锥滚子40以及四点接触的径向球形滚子3的滚子廓形以及第一圈1、第二圈2和第三圈6的廓形可以根据实际需求进行相应修形。圆柱滚子4或圆锥滚子40以及四点接触的径向球形滚子3采用非严格意义上的圆柱形或非严格意义上的球形轮廓。例如，圆柱滚子3与圆柱滚子3的第一圈1、第二圈2和第三圈6的截面可采用近似直线的圆弧形轮廓，径向球形滚子3的第一圈1、第二圈2和第三圈6的截面可以采用近似圆的形状、抛物线或椭圆等轮廓。

本实用新型的球柱式滚子轴承可用于风力发电机组，所述风力发电机组包括旋转部件和静止部件，旋转部件和静止部件通过所述球柱式滚子轴承彼此可旋转地连接。旋转部件可以是例如轮毂、主轴、发电机转子等。静止部件例如可以是发电机定子等。

根据本实用新型的球柱式滚子轴承，使得球柱式滚子轴承在具有较强的轴向、径向、倾覆力矩承载能力的前提下，降低对轴承游隙的要求，减小了轴承发生过紧、过松或偏载的可能，从而保证轴承设计寿命，降低成本。

根据本实用新型的球柱式滚子轴承可以减小轴承滚子对游隙变化的敏感性，提高轴承寿命。

虽然上面已经详细描述了本实用新型的示例性实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下，可对本实用新型的实施例做出各种修改和变型。但是应当理解，在本领域技术人员看来，这些修改和变型仍将落入权利要求所限定的本实用新型的范围内。

Claims (10)

1.一种球柱式滚子轴承，其特征在于，所述球柱式滚子轴承包括：

第一圈(1)和第二圈(2)，彼此配合而形成所述球柱式滚子轴承的外圈和内圈中的一个；

第三圈(6)，形成所述球柱式滚子轴承的外圈和内圈中的另一个，与所述第一圈(1)和所述第二圈(2)配合，以形成容纳空间；

两排轴向滚子(4，40)，分别容纳在由所述第一圈(1)和所述第三圈(6)形成的空间以及由所述第二圈(2)和所述第三圈(6)形成的空间中；

一排径向球形滚子(3)，容纳在由所述第一圈(1)和所述第二圈(2)与所述第三圈(6)形成的空间中，

其中，所述第一圈(1)形成有第一凹部(10)，第二圈(2)形成有第二凹部(20)，所述第三圈(6)形成有第三凹部(30)，所述第一凹部(10)、所述第二凹部(20)和所述第三凹部(30)一起形成用于容纳所述一排径向球形滚子(3)的空间。

2.根据权利要求1所述的球柱式滚子轴承，其特征在于，所述第三圈(6)的一部分介于所述两排轴向滚子(4，40)之间。

3.根据权利要求2所述的球柱式滚子轴承，其特征在于，所述第三圈(6)还形成有用于容纳所述两排轴向滚子(4，40)的第四凹部(60)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的球柱式滚子轴承，其特征在于，所述球柱式滚子轴承还包括位于所述第一圈(1)和所述第二圈(2)与所述第三圈(6)之间的动态密封部(5)。

5.根据权利要求1所述的球柱式滚子轴承，其特征在于，所述两排轴向滚子(4，40)为圆柱滚子。

6.根据权利要求1所述的球柱式滚子轴承，其特征在于，所述两排轴向滚子(4，40)为圆锥滚子。

7.根据权利要求1所述的球柱式滚子轴承，其特征在于，在所述第三凹部(30)上形成有凹槽。

8.一种风力发电机组，所述风力发电机组包括至少一个旋转部件和至少一个静止部件，其特征在于，所述至少一个旋转部件和所述至少一个静止部件通过如权利要求1-7中任一项所述的球柱式滚子轴承彼此可旋转地连接。

9.根据权利要求8所述的风力发电机组，其特征在于，所述至少一个旋转部件包括轮毂和/或主轴和/或发电机转子。

10.根据权利要求8所述的风力发电机组，其特征在于，所述至少一个静止部件包括发电机定子。