一种风力发电机组齿轮箱高速轴轴承自动更换装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种风力发电机组齿轮箱轴承更换设施；具体来讲是一种风力发电机组齿轮箱高速轴轴承自动更换装置。


背景技术：

2.在风电机组长期运行的过程中，存在着变速箱齿轮高速轴轴承损坏的问题，若不及时进行更换，将会对机组齿轮箱造成更大损害，到目前为止，还缺乏快速更换齿轮高速轴轴承的方案。
3.目前，风力发电机组机舱内更换高速轴轴承自动化水平低，对轴承自动更换装置研究相对较少。在风电机组齿轮箱维修保养领域，由于设备笨重及高额的吊装费用，总是希望可以找到一种在机舱现场更换高速轴或轴承方法。现在常用电动葫芦与在高速轴轴端安装的悬臂吊配合实现高速轴及轴承的拆装。在拆装过程中一般需要5～6个工作人员，并对操作人员技术要求较高，劳动强度大。在风电机组齿轮箱维修保养过程中，需要根据现有的拆装工艺提高维修的自动化水平。
4.目前，对于风力发电系统来讲，风机在更换高速轴轴承时需先把齿轮箱顶部观察窗口拆下，将装置的悬臂吊底座安装到齿轮箱顶部观察窗口处，再将悬臂吊立柱安装到悬臂吊底座上，然后把滑轨安装到悬臂吊立柱上。再将手拉葫芦和轨道小车安装到滑轨上，将手拉葫芦的吊钩挂到高速轴专用工装上，用手拉葫芦将高速轴固定，再用喷灯给轴承均匀加热，紧接着用液压千斤顶配合顶丝等工装把轴承拔出。
5.现有方式存在以下的缺点：由于风力发电机齿轮箱部件体积大、质量大，机舱空间有限，对齿轮箱进行检修维护工作往往需要5个人进行一天方可完成，操作人员往往在齿轮箱的拆解与安装方面，消耗大量的劳动力。故，需要一种风力发电机组齿轮箱高速轴轴承自动更换装置来解决此类问题。


技术实现要素：

6.因此，为解决现有方案中存在的技术问题，例如：风力发电机齿轮箱部件体积大、质量大，机舱空间有限，操作人员难以移动齿轮箱部件，本实用新型在此提供一种风力发电机组齿轮箱高速轴轴承自动更换装置；本装置通过液压系统的控制，满足轴承拆装过程的工艺要求，实现高速轴轴承自动拆装，且能够满足机舱空间结构需求，提高拆装轴承的工作效率，使机舱的工作人员从5人减少为1～2人，提高安全性能和经济效益，降低操作人员的劳动强度。此装置具有系统功率质量比大、系统刚度大、结构稳定性好、安装使用方便等特点。
7.本实用新型是这样实现的，构造一种风力发电机组齿轮箱高速轴轴承自动更换装置，该装置由油箱、电机油泵总成、移出轴承的吊钩、框架立柱、举升液压缸、剪叉臂钢板升降平台、固定高速轴的固定液压缸、执行液压缸、安装执行丝杆的执行圆盘组成；油箱和电机油泵总成所构成的整体安装在框架立柱内，举升液压缸设置在剪叉臂钢板升降平台中能
够控制剪叉臂钢板升降平台升降，固定液压缸安装在剪叉臂钢板升降平台的顶部，框架立柱的顶部设置有导轨，吊钩位于导轨中滑动。
8.优化的，电机油泵总成对应的液压回路包括工作泵，先导溢流阀，电磁换向阀，先导减压阀，单向阀，先导顺序阀a、先导顺序阀b组成；工作泵通过溢流阀和管路与举升液压缸、固定液压缸、执行液压缸连通，通过先导减压阀连通举升液压缸，通过电磁换向阀接通先导顺序阀a、先导顺序阀b，举升液压缸的管路上设置单向阀。
9.本实用新型具有如下优点：本专利在此提供一种自动更换轴承的装置，这种电动液压轴承自动更换装置通过液压系统的控制，满足轴承拆装过程的工艺要求，实现高速轴轴承自动拆装，且能够满足机舱空间结构需求，提高拆装轴承的工作效率，使机舱的工作人员从5人减少为1～2人，提高安全性能和经济效益，降低操作人员的劳动强度。此装置具有系统功率质量比大、系统刚度大、结构稳定性好、安装使用方便等特点。另外，此装置可在机舱实现轴承的自动拆卸，一般1～2人操作可实现对轴承的拆装，满足设计的需求。齿轮箱高速轴轴承自动更换装置优势明显，彻底打破人工拆卸方式，采用全自动式更换系统，降低危险系数。
附图说明
10.图1是本专利结构原理示意图；
11.图2是本专利电机油泵总成部分示意图；
12.图3是本专利受力平面图；
13.图4是本专利齿轮箱各级传动轴间的几何关系及受力；
14.图5是本专利整体结构示意图。
15.其中：油箱1，电机油泵总成2，移出轴承的吊钩3，框架立柱4，举升液压缸5，剪叉臂钢板升降平台6，固定高速轴的固定液压缸7，执行液压缸8，安装执行丝杆的执行圆盘9，工作泵21，先导溢流阀22，电磁换向阀23，先导减压阀24，单向阀25，先导顺序阀a26、先导顺序阀b27。
具体实施方式
16.下面将结合附图1-图2对本实用新型进行详细说明，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
17.本实用新型通过改进在此提供一种风力发电机组齿轮箱高速轴轴承自动更换装置，如图所示，可以按照如下方式予以实施；该装置由油箱1、电机油泵总成2、移出轴承的吊钩3、框架立柱4、举升液压缸5、剪叉臂钢板升降平台6、固定高速轴的固定液压缸7、执行液压缸8、安装执行丝杆的执行圆盘9组成；油箱1和电机油泵总成2所构成的整体安装在框架立柱4内，举升液压缸5设置在剪叉臂钢板升降平台6中能够控制剪叉臂钢板升降平台6升降，固定液压缸7安装在剪叉臂钢板升降平台6的顶部，固定液压缸7的前端安装有执行液压缸8，执行液压缸8的前端安装有执行圆盘9；框架立柱4的顶部设置有导轨，吊钩3位于导轨中滑动。
18.本专利所述风力发电机组齿轮箱高速轴轴承自动更换装置中，电机油泵总成2对应的液压回路包括工作泵21，先导溢流阀22，电磁换向阀23，先导减压阀24，单向阀25，先导顺序阀a26、先导顺序阀b27组成，工作泵21通过溢流阀22和管路与举升液压缸5、固定液压缸7、执行液压缸8连通，通过先导减压阀24连通举升液压缸5，通过电磁换向阀23接通先导顺序阀a26、先导顺序阀b27，举升液压缸5的管路上设置单向阀25。
19.为解决现有方案中存在的技术问题，例如：风力发电机齿轮箱部件体积大、质量大，机舱空间有限，操作人员难以移动齿轮箱部件，因此需要针对高速轴轴承更换工艺，提出轴承更换的总体设计改造方案和设计参数。
20.技术参数：高速轴外径高速轴外径130mm、高速轴轴端长度320mm、高速轴质量107kg、轴承外径280mm、轴承内径58mm、轴承质量16．7kg机舱可用空间长、宽、高分别为800mm、1600mm、1600mm。
21.本专利对应的结构原理为：根据系统的工作要求和风机拆轴承的工艺分析，该装置拟定由执行圆盘、执行液压缸、丝杆(为执行机构)、固定液压缸(为高速轴的固定装置)、钢板平台、剪叉臂、举升液压缸(为升降机构)、立柱、导轨、吊钩(为移出轴承机构)组成，其结构原理图如图1所示。
22.在更换高速轴轴承时，启动电机油泵总成2，举升液压缸5工作，将升降平台6举高，使固定液压缸7与高速轴对齐，此时固定液压缸7的活塞杆顶出，将高速轴稍微抬高一定角度并固定高速轴，与此同时将安装丝杆的工作圆盘9顶入高速轴轴承外圈与执行液压缸8配合慢慢拔下高速轴轴承，执行液压缸8的活塞杆缩回，固定液压缸的活塞杆缩回，将吊钩3通过导轨移动到轴承处，将轴承吊出完成轴承的更换工作。该设计采用电动液压作为驱动，通过对液压缸的控制，可产生沿水平和竖直方向的运动，实现高速轴固定和轴承拆装;通过对三相异步电机的控制，使导轨滑块沿导轨移动，可将拆卸的轴承从该装置中取出，从而完成拆卸轴承过程中的不同工艺要求。采用电动液压驱动提高了拆装轴承的自动化水平，很大程度上降低了操作人员的劳动强度。
23.拆轴承执行机构采用液压驱动，油缸可以使液压能转换为机械能也就是需要的拆卸力。
24.固定机构：风力发电机组齿轮箱受力情况复杂，机组齿轮箱主要承受扭矩，可在受力分析时不考虑其他力矩的影响，齿轮箱齿轮中受力如图3所示。在拔出1.5mw风力发电机组齿轮箱高速轴轴承时需将高速轴固定，齿轮箱高速轴轴承承受的支撑力为设计固定机构所需的力如图4所示。
25.对于平台升降机构来讲：机舱空间有限，要求设计的装置可以满足机舱的空间需求，平台升降机构是用来实现工作平台升降的装置，由平台、剪叉臂、横杆、液压缸、机座组成，当液压缸使活塞伸缩时，带动横杆在机座导槽内滑动和剪叉臂运动，使得平台在铅垂方向升降。单层剪叉式液压升降平台常见结构是液压缸倾斜放置，平台获得的升降行程是液压缸行程的2倍，活塞杆的受力比较均匀；液压传动体积小、质量轻，能够满足需求。
26.对于液压回路来讲：工作泵通过溢流阀将压力油输送到工作缸（举升缸、固定缸、执行缸），通过减压阀让举升缸先工作，压力油通过顺序阀使固定缸的活塞杆伸出固定高速轴，电液换向阀接通，执行缸的活塞杆伸出拔出轴承，轴承拔出后执行缸活塞杆收缩，换向阀工作，固定缸活塞杆收缩，完成轴承的更换。
27.液压泵是能量转换装置，液压泵向系统提供具有一定压力和流量的液体，把机械能转换成液体的压力能。根据回路简单可靠需要，选择结构紧凑、密封性能好的类型。根据压力级别选择cy14-1b型柱塞泵，额定压力为30mpa，额定转速n=1500r/min。
28.风力发电机组工作环境恶劣，存在油气混合场所，选择yb系列隔爆型异步电机。液压泵输入功率1.9kw，额定转速1500r/min，选择yb2-100l1-4隔爆型三相异步电机，额定功率2.2kw，额定转速：1420r/min。
29.由于风力发电机组齿轮箱零部件比较笨重，机舱空间有限，拆齿轮箱高速轴轴承时影响因素较多，设计过程复杂。国内企业在提高拆卸轴承自动化水平这方面研究不足，这些因素影响了我国风电机组自动化水平的发展。国内在风机齿轮箱领域自动更换的工程样机较少，通常借鉴其领域维修产品进行查表设计。根据汽轮机凸轮专用拆卸机设计一种电动液压轴承自动拆卸装置，具有结构简单、安全性能高的特点。
30.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。