[發明專利]滾動軸承裝置

在審

• 申請號: 201880078800.1
• 申請日: 2018-12-04
• 公開（公告）號: CN111448399A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 斯蒂芬·弗羅寧;簡-彼得·博赫特
• 申請（專利權）人: 蒂森克虜伯羅特艾德有限公司;蒂森克虜伯股份公司
• 主分類號: F16C19/28
• 分類號: F16C19/28;F16C19/36;F16C19/38;F16C33/64;F16C19/54;F16C33/52;F16C33/48;F03D80/70
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 張凱;張杰

本發明涉及一種用于風力發電設備的轉子軸的軸承裝置，其中，轉子軸將設有轉子葉片的輪轂的轉動傳遞到發電機上，其中，軸承裝置包括輪轂側滾動軸承和發電機側滾動軸承，其中，輪轂側滾動軸承(3)設計為多列的徑向滾子軸承，發電機側滾動軸承(4)設計為圓錐滾子軸承。

技術領域

本發明涉及一種用于風力發電設備的轉子軸的軸承裝置，其中，轉子軸將具有轉子葉片的輪轂的轉動傳遞到發電機上，其中，軸承裝置包括輪轂側滾動軸承和發電機側滾動軸承。

背景技術

風力發電設備的轉子軸在運行期間將轉子葉片的轉動傳遞到發電機上，在那里將由流動的空氣驅動的轉子的轉動轉換成電能。轉子軸在此可以以不同的方式支承在風力發電設備的機艙中。根據第一支承方案，設置兩個在轉子軸的軸向方向上彼此間隔開的支承部位，其中，在一個支承部位上設置浮動軸承并且在另一支承部位上設置固定軸承(固定/浮動支承)。根據第二支承方案，輪轂與行星齒輪傳動裝置的齒圈擰緊或者在無傳動裝置的設備的情況下直接與發電機的轉子擰緊。在第二支承方案的兩種情況下僅需要唯一的轉矩軸承來支承轉子軸，其以較小的構造高度來承受軸向力、徑向力和傾覆力矩并引入風力發電設備的機艙中。本發明涉及前述的第一支承方案，其中，設置有兩個在轉子軸的軸向方向上彼此間隔開的滾動軸承，其中一個滾動軸承構造為浮動軸承，另一個滾動軸承構造為固定軸承。

在從現有技術中已知的固定/浮動支承中，轉子軸基本上水平地布置并且可轉動地支承在兩個軸向間隔開的支承部位處。以下根據它們的位置將兩個相關軸承稱為輪轂側軸承和發電機側軸承。在此，軸的可轉動的支承必須一方面承受軸本身的自重和輪轂的以及轉子葉片的自重，另一方面還承受由風引起的負載。兩個負載在軸承中產生徑向和軸向方向上的傾覆力矩和力，其中，輪轂側軸承在此由于轉子葉片的大的重量必須承載明顯更大的負載。此外，這些力還導致轉子軸的彈性變形。在此，滾動軸承可以這樣設計，即，轉子軸的這種彈性變形通過軸承來補償。

轉子軸的這種支承的技術實現由現有技術已知。為此，文獻EP 2 871 376 B1描述了一種用于流體機械、例如風力發電設備的支承裝置，其中軸借助于固定軸承和浮動軸承可轉動地支承。固定軸承在此由兩個自對準的接觸軸承構成，其中分別設置多個相對于旋轉軸線傾斜的桶形滾動體并且在兩個彎曲的滾動面之間滾動。與固定軸承軸向間隔地布置浮動軸承，其中另一組滾動元件在兩個彎曲的滾動面之間滾動。通過自對準圓環滾子軸承，產生了一種軸承裝置，其在很大程度上容許軸的撓曲和軸心差。然而，這種布置的缺點反過來在于，這種撓性的支承結構僅以很小的阻力抵抗軸的由負載引起的變形。因此軸的變形必須由發電機承受。此外，使用圓環滾子軸承作為浮動軸承導致僅能有限地承受例如由于熱膨脹產生的軸的軸向運動。另一個缺點在于，在圓環滾子軸承中，凸球形滾動體的曲率半徑小于滾道的曲率半徑，因此這種軸承具有提高的易滑動性，這種易滑動性尤其在高負載下導致嚴重磨損。

發明內容

本發明的目的在于，通過軸承的合適的設計來承受輪轂側軸承和發電機側軸承上的多變的負載分布，并且將軸的軸向伸長保持得小。技術上的邊界條件在于，軸承在超過20年的使用時間內運行可靠地設計并且為此目的將滾動體與滾道之間的接觸的壓力保持得小(尤其對于運行負載保持小于1500MPa)。經濟和物流的邊界條件在于，限制軸承的尺寸和重量。

該目的通過一種用于風力發電設備的轉子軸的軸承裝置來實現，其中，轉子軸將設有轉子葉片的輪轂的轉動傳遞到發電機上，其中，軸承裝置包括輪轂側滾動軸承和發電機側滾動軸承，其中，輪轂側滾動軸承設計為多列的徑向滾子軸承，并且發電機側滾動軸承設計為圓錐滾子軸承。