[實(shí)用新型]高可靠性的兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電用交叉滾柱轉(zhuǎn)盤軸承

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820061616.X
• 申請(qǐng)日: 2008-01-02
• 公開（公告）號(hào): CN201187527Y
• 公開（公告）日: 2009-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 文鑒恒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 文鑒恒
• 主分類號(hào): F16C19/50
• 分類號(hào): F16C19/50;F16C33/58;F16C33/78;F16C33/34;F03D11/00;F03D7/02
• 代理公司: 成都市輔君專利代理有限公司
• 代理人: 劉冰心

(一)技術(shù)領(lǐng)域：

本實(shí)用新型涉及用于大容量風(fēng)力發(fā)電設(shè)備變槳、偏航用的大型軸承。

(二)背景技術(shù)：

作為可再生能源的我國(guó)風(fēng)能可開發(fā)儲(chǔ)量超過(guò)10億KW，從十一.五起，國(guó)家已將快速發(fā)展風(fēng)力發(fā)電設(shè)備(以下簡(jiǎn)述為風(fēng)力發(fā)電)列為國(guó)策。現(xiàn)有兆瓦級(jí)以上的風(fēng)力發(fā)電軸承的風(fēng)葉長(zhǎng)30米以上，重6噸以上，葉片11(見圖1)裝在變漿軸承上，并根據(jù)風(fēng)力大小，以改變漿葉的迎風(fēng)面積，使主軸的轉(zhuǎn)速保持相對(duì)穩(wěn)定。偏航用轉(zhuǎn)盤軸承則承載著幾十噸至上百噸的發(fā)電裝置緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，使槳葉一直處于與風(fēng)成垂直的迎風(fēng)狀態(tài)，以獲得最大的風(fēng)力。

長(zhǎng)期以來(lái)，現(xiàn)有的兆瓦級(jí)以上風(fēng)力發(fā)電變漿，偏航軸承，都采用推力向心雙排球轉(zhuǎn)盤軸承結(jié)構(gòu)，與普通轉(zhuǎn)盤軸承結(jié)構(gòu)不同其工作狀態(tài)是雙滾道同時(shí)受力，其原因是因?yàn)閭鹘y(tǒng)技術(shù)觀念認(rèn)為雙排球轉(zhuǎn)盤軸承的摩擦力矩小。見圖4，雙排球轉(zhuǎn)盤軸承結(jié)構(gòu)：具有一個(gè)外圈1n，一個(gè)內(nèi)圈3n，在內(nèi)圈內(nèi)圓開有內(nèi)直齒4n；在內(nèi)圈和外圈上均開有軸向通孔6n和7n；在內(nèi)圈和外圈間設(shè)有相同的雙溝道5n；雙溝道之間裝有雙列鋼球2n；兩列鋼球處設(shè)保持架8n。

本實(shí)用新型在對(duì)風(fēng)力發(fā)電變漿偏航軸承選型和研發(fā)時(shí)，發(fā)現(xiàn)推力向心雙排球轉(zhuǎn)盤軸承用于兆瓦級(jí)以上風(fēng)力發(fā)電變漿、偏航軸承，存在如下問(wèn)題：

1)因鋼球2n與雙溝道5n的接觸面積小，計(jì)算所得額定靜載荷不大。當(dāng)風(fēng)力超過(guò)風(fēng)機(jī)要求剎車時(shí)，傳遞到軸承上的傾覆力矩及軸向、徑向載荷比工作狀況高出1～2倍，此時(shí)，當(dāng)量載荷將超過(guò)一列鋼球的額定靜荷值，造成鋼球及溝道發(fā)生永久變形的小平面和凹坑，軸承的摩擦系數(shù)及摩擦力矩成倍增加，使帶動(dòng)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)的伺服電機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，形成卡死。

2)為保證兩溝道受力均勻，以提高軸承承載能力，軸承制造廠家不得不大幅度壓縮溝形、溝位的形位誤差，將本屬P0級(jí)精度的軸承提高到P5級(jí)(有的甚至超過(guò)P₅級(jí))以上，大大增加了軸承的制造難度和成本。

3)即使保證了兩列溝道能夠同時(shí)受力，但因球軸承的承載能力儲(chǔ)備有限(≤0.5)，耐沖擊性能差，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)遭遇颶風(fēng)襲擊時(shí)，將出現(xiàn)相當(dāng)部分軸承被卡死，其可靠性的儲(chǔ)備不足。

4)因風(fēng)電變漿軸承裝在塔高70米以上高空，裝拆很難，故提出20年不更換軸承的高可靠性要求。軸承一旦卡死，必須花費(fèi)上百萬(wàn)費(fèi)用，將幾十、上百噸重船體吊下才能更換。由本實(shí)用新型研發(fā)結(jié)果認(rèn)為大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(兆瓦級(jí))所處的特殊環(huán)境，采用現(xiàn)有的推力向心雙排球轉(zhuǎn)盤軸承結(jié)構(gòu)并不是理想選擇，而是存在很大的缺陷和隱患，必須重新設(shè)計(jì)選擇高可靠性軸承用于大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

(三)發(fā)明內(nèi)容：

本實(shí)用新型提出的高可靠性的兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電用交叉滾柱轉(zhuǎn)盤軸承，就是解決傳統(tǒng)大容量風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(兆瓦級(jí))采用推力向心雙排球轉(zhuǎn)盤軸承結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生伺服電機(jī)和軸承被卡死，可靠性的儲(chǔ)備不足、制造難度極大等問(wèn)題。

本實(shí)用新型技術(shù)方案之一：確定的兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電變槳，偏航軸承的型式和結(jié)構(gòu)如下：

高可靠性的兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電用交叉滾柱轉(zhuǎn)盤軸承，其特征是

A.設(shè)有一個(gè)外圈1和一個(gè)內(nèi)圈3，在內(nèi)圈3內(nèi)圓開有內(nèi)直齒4；在內(nèi)圈和外圈內(nèi)各有一組緊固用軸向通孔6和7；在軸承兩端裝密封件8；B.在外圈和內(nèi)圈間設(shè)置周向均布的圓柱滾子2、2′，周向相鄰兩圓柱滾子2和2′軸線交叉布置；外圈和內(nèi)圈上開有與圓柱滾子外圓周相配合的滾道5和5′，滾道內(nèi)表面與圓柱滾子外徑圓柱面接觸，滾子長(zhǎng)度L₂數(shù)值比滾子直徑D₂數(shù)值小0.2～1.0mm。

本實(shí)用新型技術(shù)方案之二：對(duì)兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電變槳，偏航軸承選擇的交叉滾柱軸承，用本專利發(fā)明人獨(dú)創(chuàng)的轉(zhuǎn)盤軸承極限設(shè)計(jì)專有技術(shù)對(duì)風(fēng)電變槳，偏航交叉滾柱重新設(shè)計(jì)，在不改變軸承外形尺寸的前提下，所獲得的優(yōu)化的主參數(shù)的風(fēng)電軸承如下：

高可靠性的兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電用交叉滾柱轉(zhuǎn)盤軸承，其特征是

A.設(shè)有一個(gè)外圈1和一個(gè)內(nèi)圈3，在內(nèi)圈3內(nèi)圓開有內(nèi)直齒4；在內(nèi)圈和外圈內(nèi)各有一組緊固用軸向通孔6和7；在軸承兩端裝密封件8；

B.在外圈和內(nèi)圈間設(shè)置周向均布的圓柱滾子2、2′，周向相鄰兩圓柱滾子2、2′軸線交叉布置；外圈和內(nèi)圈上開有與圓柱滾子外圓周相配合的滾道5和5′，滾道內(nèi)表面與圓柱滾子外徑圓柱面接觸，滾子長(zhǎng)度L₂數(shù)值比滾子直徑D₂數(shù)值小0.2～1.0mm。