[發明專利]風力發電機用耐磨變槳軸承

在審

• 申請號: 201410177615.1
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103939474A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 石夏君
• 申請（專利權）人: 諸暨雷諾汽車部件有限公司
• 主分類號: F16C33/24
• 分類號: F16C33/24;F03D11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種自潤滑軸承，尤其涉及風力發電機用耐磨變槳軸承。

背景技術

變槳軸承是安裝于風力發電機葉片和輪轂之間，內、外圈通過螺栓分別與葉片和輪轂聯結，使葉片可以相對其軸線旋轉以達到變槳的目的。變槳軸承主要承受徑向載荷、軸向載荷和傾覆力矩。由于風力發電機變槳軸承的受力情況復雜，而且軸承承受的沖擊和振動比較大，因此，要求軸承既能承受沖擊，又能承受較大載荷、以及優良的耐磨性能。

目前變槳軸承其制造材料為金屬基自潤滑材料。金屬基自潤滑復合材料具有優良的摩擦學特性。固體潤滑劑作為組元被加入到金屬中而形成的復合材料，其摩擦學特性則取決于在摩擦過程中，固體潤滑劑的析出和彌散分布。由于固體潤滑劑在摩擦表面間的轉換和遷移而形成潤滑薄膜，從而使材料的耐磨性能明顯改善。目前的固體潤滑劑大多為石墨材料，但根據研究原始石墨顆粒表面出現凹坑，其原始紋路清晰可見，四周有明顯的棱角使得固體潤滑劑顆粒之間不僅浸潤性差，接觸角大都在90°以上，而且它們的密度往往也差別較大，容易產生偏析而致使金屬基自潤滑復合材料中顆粒分布不均勻，而影響變槳軸承的耐磨性能。

另外現有的軸承耐磨主要基于材料改進，但是一味改進材料提出新的合金材料已經遇到了技術瓶頸，即耐磨材料越做越硬，成本越來越高，而一些正真高硬度材料又無法應用于軸承上，使得軸承的使用壽命無法得到進一步的提高。

發明內容

本發明提供了一種承壓、受載性能佳、耐磨性能好、使用壽命長適應溫度范圍廣的風力發電機用耐磨變槳軸承。

一種風力發電機用耐磨變槳軸承，包括相互配合連接的內圈和外圈，內圈為圓環結構，圓環體上設有軸向均勻密布的螺栓安裝孔，外圈為內徑大于內圈外徑的圓環結構，圓環體上設有軸向均勻密布的螺栓定位孔，所述的內圈圓環體內部的徑向設有第一石墨碳管，第一石墨碳管均勻分布于兩個螺栓安裝孔之間；所述的外圈圓環體內部的徑向設有第二石墨碳管，第二石墨碳管均勻分布于兩個螺栓定位孔之間。該種結構的變槳軸承在內圈和外圈磨合的過程中，由于在圓環體上分別設有徑向的第一石墨碳管和第二石墨碳管，也就是內圈和外圈的磨合轉變為第一石墨碳管和第二石墨碳管之間的磨合，由于第一石墨碳管和第二石墨碳管均是高耐磨材料，大大延長了變槳軸承的使用壽命，而且這種間隔設置的第一石墨碳管和第二石墨碳管結構也大大降低了軸承的制造成本。

所述第一石墨碳管內部接近外圈一端設有金剛石片，金剛石片后側的第一石墨碳管內部設有石墨和納米碳管混合層，再后側為石墨、納米碳管、銅的混合層。該種分層設置的第一石墨碳管結構利用嵌入式的金剛石片作為耐磨材料，通過局部提高硬度的方法，解決了傳統結構中軸承硬度無法突破的技術問題，延長了軸承的使用壽命，而石墨和納米碳管混合層，石墨、納米碳管、銅的混合層，均是良好的耐磨材料在考慮制造成本的基礎上，進一步提高軸承的使用壽命。

所述第二石墨碳管內部接近內圈一端設有金剛石片，金剛石片后側的第二石墨碳管內部設有石墨和納米碳管混合層，再后側為石墨、納米碳管、銅的混合層。該種分層設置的第二石墨碳管結構利用嵌入式的金剛石片作為耐磨材料，通過局部提高硬度的方法，解決了傳統結構中軸承硬度無法突破的技術問題，延長了軸承的使用壽命，而石墨和納米碳管混合層，石墨、納米碳管、銅的混合層，均是良好的耐磨材料在考慮制造成本的基礎上，進一步提高軸承的使用壽命。

石墨和納米碳管混合層各成分的重量百分比含量為：60-80％石墨，20-40％納米碳管；所述石墨、納米碳管、銅的混合層各成分的重量百分比含量為：2-6％石墨，2-4％納米碳管余量為銅。由于石墨和納米碳管在第一石墨碳管和第二石墨碳管內的濃度比例可以得到大幅提升，極大的增加了耐磨系數，延長了使用壽命。

作為結構優選第一石墨碳管、第二石墨碳管以外的內圈、外圈均由銅基復合材料制造，銅基復合材料各成分的重量百分比含量為：2-6％石墨，2-4％納米碳管，1-3％二硫化鉬，余量為銅。

石墨不僅具有良好的導熱性和耐高溫性能，更具有層狀結構，層與層之間的滑移能產生良好的自潤滑效果。

碳納米管因其管狀結構和獨特的長徑比，不僅可起到增強增韌的作用，更使其具有獨特的潤滑機制。摩擦過程中，一方面碳納米管能夠在摩擦副之間發生滾動，起到支承負荷的“滾動軸承”作用，從而有減摩抗磨的效果；另一方面，多壁碳納米管在室溫下層間很容易發生滑動，也能夠起到自潤滑的作用，從而提高減摩抗磨性能。