轴承限位装置及风力发电机的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种轴承限位装置及风力发电机。该轴承限位装置包括：卡环，其固定设置在轴的外周上，卡环上设置有第一螺纹结构；止挡套，其套设在卡环上，并止挡在轴承的内圈或外圈的一侧，止挡套上设置有第二螺纹结构，止挡套通过第一螺纹结构和第二螺纹结构与卡环螺纹连接。此轴承限位装置能够使轴承上受力更加均匀。
【专利说明】
轴承限位装置及风力发电机
技术领域
[0001]本实用新型涉及风力发电设备领域，尤其涉及一种轴承限位装置及风力发电机。
【背景技术】
[0002]如图1所示，直驱主轴承传动系统主要包括:动轴7、定轴、主轴承、轴承端盖6以及螺栓5等，以双列圆锥滚子轴承的轴系为参考。
[0003]轴承系统在受到载荷时，动轴7的载荷通过动轴7传递给轴承内圈8，通过滚子9传递到轴承外圈15，轴承内圈8受到力会分解成为一个径向力和一个轴向力，径向力由动轴7来承受，轴向力则由轴承端盖6和螺栓5来承受。轴承系统中的力的传递路径是内圈传到外圈，还是外圈传给外圈，最终要看轴系设计采用内圈转动还是外圈转动来确定。
[0004]传统的固定形式主要采用轴承端盖6和螺栓5固定，这种固定方式安装比较简单，通过计算确定轴承端盖6应该需要的预紧力，然后通过控制螺栓5的预紧力，达到固定轴承内圈的作用。端盖螺栓固定轴承内外圈在其它领域和风力机组的轴承固定方式是比较常见的固定形式。
[0005]此方法有几点不足:
[0006]首先，轴承的预紧力和螺栓的预紧力计算得到后，在螺栓预紧时，由于结构、螺栓以及拧紧工具的因素，造成螺栓预紧力不能够很准确的控制，预紧力有较大的离散性。
[0007]其次，因为螺栓预紧的离散性，会使得轴承端盖6周向上预紧力不均匀。
[0008]再次，螺栓在很多情况下，周向数量都是按照确定的轴承尺寸关系布置的，在很多极限工况载荷下，轴承受到很大的轴向和弯曲载荷，螺栓的计算很难通过强度计算。螺栓受到轴向力和径向弯矩的综合影响，使得在强度计算时不满足要求，轴系设计时受到很大困扰。
[0009]最后，通常此类方案都需要考虑轴承端盖的压紧力，更多情况下需要配做轴承端至
ΠΠ O
【实用新型内容】
[0010]本实用新型的实施例提供一种轴承限位装置及风力发电机，以解决现有的主轴承采用端盖通过螺栓固定对内圈或外圈进行止挡造成的受力不均的问题。
[0011 ]为达到上述目的，本实用新型的实施例提供一种轴承限位装置，其包括:卡环，其固定设置在轴的外周上，卡环上设置有第一螺纹结构;止挡套，其套设在卡环上，并止挡在轴承的内圈或外圈的一侧，止挡套上设置有第二螺纹结构，止挡套通过第一螺纹结构和第二螺纹结构与卡环螺纹连接。
[0012]进一步地，轴上设置有卡槽，卡环包括嵌入卡槽内的凸缘和与凸缘固定连接的环体，环体远离凸缘的一侧设置有第一螺纹结构。
[0013]进一步地，卡环由至少两个相互独立的弧形段组成。
[0014]进一步地，止挡套与内圈或外圈之间设置有保护垫。
[0015]进一步地，轴承限位装置还包括止挡端盖，止挡端盖通过紧固件固定连接在轴上，且与止挡套的远离轴承的一端抵接。
[0016]进一步地，轴承限位装置还包括调节件，调节件沿轴的轴向可移动地设置在卡环上。
[0017]进一步地，轴承限位装置还包括调节垫，调节垫位于调节件与轴承之间。
[0018]进一步地，调节件为调节螺栓，卡环上设置有安装孔，安装孔设置有与调节螺栓相配合的螺纹段。
[0019]根据本实用新型的另一方面，提供一种风力发电机，包括外轴、内轴、设置在外轴与内轴之间的主轴承，风力发电机还包括上述的轴承限位装置。
[0020]进一步地，轴承限位装置的卡环固定设置在内轴上，止挡套止挡主轴承的内圈。
[0021]本实用新型的实施例的轴承限位装置采用止挡套与卡环螺纹连接的方式实现对轴承的内圈或外圈的止挡，由于止挡套与卡环螺纹连接，因此避免了预紧力离散的问题，使得止挡套上的受力更加均匀，卡环固定设置在轴上，可以确保止挡可靠。
【附图说明】
[0022]图1为现有技术中的风力发电机的动轴与定轴的剖视图；
[0023]图2为本实用新型的实施例的轴承限位装置的结构示意图；
[0024]图3为本实用新型的实施例的轴承限位装置的俯视图；
[0025]图4为本实用新型的实施例的带有保护垫的轴承限位装置的结构示意图；
[0026]图5为本实用新型的实施例的带有止挡端盖的轴承限位装置的结构示意图；
[0027]图6为本实用新型的实施例的带有调节件的轴承限位装置的结构示意图；
[0028]附图标记说明:
[0029]现有技术中:
[0030]6、轴承端盖;7、动轴；15、轴承外圈;9、滚子;8、轴承内圈；5、锁紧螺栓。
[0031]本申请:
[0032]1、轴;21、卡环;211、弧形段;212、第一端面;213、第二端面;214、底面;22、止挡套；23、保护垫;24、止挡端盖;25、紧固件;27、调节件;28、调节垫;31、内圈；32、外圈。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图对本实用新型实施例的轴承限位装置及风力发电机进行详细描述。
[0034]如图2所示，根据本实用新型的实施例提供一种轴承限位装置，其包括卡环21和止挡套22，卡环21固定设置在轴I的外周上，其上设置有第一螺纹结构。止挡套22套设在卡环21上，并止挡在轴承的内圈31或外圈32的一侧，止挡套22上设置有第二螺纹结构，止挡套22通过第一螺纹结构和第二螺纹结构与卡环21螺纹连接。止挡套22止挡轴承的内圈31或外圈32，也即止挡套22用于承受轴承所受的轴向力。卡环21与止挡套22通过螺纹配合实现连接，使得止挡套22上的力可以传递至卡环21，由于卡环21固定设置在轴I上，因此，该轴向力最终传递至轴承上。利用卡环21与止挡套22螺纹配合实现对止挡套22的固定，相较于采用螺栓在几个点对其固定而言，止挡套22周向受力更加均匀，解决了多个螺栓紧固预紧力离散的问题，使得其施加在轴承上的力的更加均匀。
[0035]具体地，在本实施例中，轴I上设置有卡槽，该卡槽用于容纳卡环21。卡环21包括嵌入卡槽内的凸缘和与凸缘固定连接的环体，环体远离凸缘的一侧设置有该第一螺纹结构。采用嵌合的方式实现卡环21与轴I的固定连接，安装方便快捷，加工简单方便。
[0036]如图3所示，为了便于安装卡环21，卡环21由至少两个相互独立的弧形段211组成。弧形段211的数量可以根据需求确定，其可以为2个、3个、4个或8个等。当然，卡环21也可以为沿周向不均匀分配的情况。由于卡环21是由至少两个具有外置螺纹的弧形段211拼合而成的环体，因此，卡环21可以很方便地嵌装到轴I的卡槽里。相邻两个弧形段211的端面之间的配合关系为间隙配合，此间隙可以通过计算，或FEM仿真计算，评估此间隙的大小，以达到在外部止挡套22安装后能够消除此间隙的设计。
[0037]轴承的内圈31通过过盈配合安装在轴I上。轴承的外圈32通过过盈配合安装在另外一个轴上，内圈31和外圈32之间通过滚子来传递载荷。止挡套22是一个整圆的螺纹套，通过第二螺纹结构与卡环21的第一螺纹结构螺纹连接，可以对轴承的内圈31实现很好地止挡。
[0038]在结构受载时，轴I把载荷传递给轴承的内圈31，其受到的载荷传给滚子，再到轴承的外圈32。轴承的内圈31在传递载荷时，由于滚子和内圈31接触成一定角度，因此产生一个轴向负载，此轴向负载通过止挡套22压住轴承的内圈31端面抵消，实现了防止轴承内圈31轴向移动的目的。止挡套22通过螺纹把受到的力传递到卡环21上，然后通过与卡槽的作用抵住轴承的内圈31传递过来的轴向力。
[0039]该轴承限位装置需要说明的是:轴承的内圈31与止挡套22之间为紧配合，此紧配合的压紧量或压力通过轴承设计游隙来确定。止挡套22和两个半圆的具有外置螺纹的弧形段之间为螺纹配合。卡环21的环体与轴I的外周面之间的配合保持接触状态，无间隙即可。卡环21的凸缘的第一端面212与轴I的卡槽的相应端面的配合关系为紧配合，无间隙。卡环21的第二端面213与轴I的卡槽的另一端面的配合关系为间隙配合，保证卡环21可以较容易地放置到卡槽内。卡环21的凸缘的底面214与轴I的卡槽底部的配合为间隙配合，可保持微小间隙，通过考虑卡环21的环体与轴I的外周面的有效接触面积确定间隙量。
[0040]优选地，如图4所示，为了保护轴承的内圈31或外圈32，防止其损坏，止挡套22与内圈31或外圈32之间设置有保护垫23。保护垫23可以防止止挡套22拧紧时，磨损轴承端面。
[0041]优选地，如图5所示，为了提高止挡效果，提高承载轴向力能力，轴承限位装置还包括止挡端盖24，止挡端盖24通过紧固件25固定连接在轴I上，且与止挡套22的远离轴承的一端抵接。在本实施例中，紧固件25为螺栓，其固定在轴I上。该止挡端盖24可以增加止挡套22的刚度，减少止挡套22的受力变形，此外还可以防止止挡套22长期承受载荷、振动的影响产生松弛，具有防松功能。
[0042]优选地，如图6所示，为了使轴承安装更加方便，定位更加准确，轴承限位装置还包括调节件27，调节件27沿轴I的轴向可移动地设置在卡环21上。安装时，可以通过调节件27调节轴承的内圈31或外圈32的位置。
[0043]在本实施例中，调节件27为调节螺栓，卡环21上设置有安装孔，安装孔设置有与调节螺栓相配合的螺纹段。这样通过旋拧调节螺栓即可调节其伸出长度，实现对轴承的内圈31或外圈32的位置调节。
[0044]优选地，由于调节件27在调节时需要顶紧轴承的内圈31或外圈32，为了防止其伤害轴承，轴承限位装置还包括调节垫28，调节垫28位于调节件27与轴承之间。
[0045]在安装整个轴承限位装置时，可以先把所有部件安装到位，然后通过预先安装在卡环21的调节件27把轴承的内圈31逐渐推到预定位置。调节垫28可以保护轴承端面不受螺栓挤压破坏。当轴承的内圈31到位时，拧紧止挡套22，拧紧到承受一定预紧力时为止。然后逐渐松弛螺栓，让止挡套22承担主要载荷。通过旋转轴承组件，可以使轴承的载荷趋于均匀。采用该结构可以减少额外压紧工装。
[0046]该轴承限位装置应用在下风向风力发电机组中，对其主轴承的内圈进行固定，使其具有更好的刚度和稳定性。该轴承限位装置无需配做轴承端盖，成本更低，生产效率更高。此外，其可以更好地防止轴承的内圈倾斜。其能使预紧力更好控制，调整在一定范围，通过控制公差的精度即可实现。另外，该轴承限位装置减少了部件偏心位移和受载，运行一段时间后就会自动调整同心度，适应性更好。该轴承限位装置可以减少重量，降低机加工花费。
[0047]根据本实用新型的另一方面，提供一种风力发电机，其包括外轴、内轴、设置在外轴与内轴之间的主轴承，风力发电机还包括上述的轴承限位装置。采用该轴承限位装置可以很好地限定轴承的内圈31或外圈32，使其受力均匀。
[0048]具体地，在本实施例中，轴承限位装置的卡环21固定设置在内轴上，止挡套22止挡主轴承的内圈31。当然，在其他实施例中，该轴承限位装置可以用来止挡轴承的外圈32。采用该轴承限位装置的直驱风力发电机组的下风向轴承可以有效限制内圈31或外圈32的位置。
[0049]本实用新型的轴承限位装置和风力发电机具有如下效果:
[0050]该轴承限位装置解决了多个螺栓紧固预紧力离散，导致轴承受力不均的问题。
[0051]从根本上解决了因为受螺栓分度圆限制，螺栓数量不足抵抗轴向载荷，螺栓校核计算无法通过的问题。
[0052]解决了轴承端盖需要考虑压紧量，且需要配做加工端盖的问题。
[0053]省去了固定用螺栓，并且达到理论计算的设计要求。
[0054]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种轴承限位装置，其特征在于，包括: 卡环(21)，其固定设置在轴(I)的外周上，所述卡环(21)上设置有第一螺纹结构； 止挡套(22)，其套设在所述卡环(21)上，并止挡在轴承的内圈(31)或外圈(32)的一侧，所述止挡套(22)上设置有第二螺纹结构，所述止挡套(22)通过所述第一螺纹结构和所述第二螺纹结构与所述卡环(21)螺纹连接。2.根据权利要求1所述的轴承限位装置，其特征在于，所述轴(I)上设置有卡槽，所述卡环(21)包括嵌入所述卡槽内的凸缘和与所述凸缘固定连接的环体，所述环体远离所述凸缘的一侧设置有所述第一螺纹结构。3.根据权利要求1或2所述的轴承限位装置，其特征在于，所述卡环(21)由至少两个相互独立的弧形段组成。4.根据权利要求1所述的轴承限位装置，其特征在于，所述止挡套(22)与所述内圈(31)或所述外圈(32)之间设置有保护垫(23)。5.根据权利要求1所述的轴承限位装置，其特征在于，所述轴承限位装置还包括止挡端盖(24)，所述止挡端盖(24)通过紧固件(25)固定连接在所述轴(I)上，且与所述止挡套(22)的远离所述轴承的一端抵接。6.根据权利要求1所述的轴承限位装置，其特征在于，所述轴承限位装置还包括调节件(27)，所述调节件(27)沿所述轴(I)的轴向可移动地设置在所述卡环(21)上。7.根据权利要求6所述的轴承限位装置，其特征在于，所述轴承限位装置还包括调节垫(28)，所述调节垫(28)位于所述调节件(27)与所述轴承之间。8.根据权利要求6所述的轴承限位装置，其特征在于，所述调节件(27)为调节螺栓，所述卡环(21)上设置有安装孔，所述安装孔设置有与所述调节螺栓相配合的螺纹段。9.一种风力发电机，包括外轴、内轴、设置在所述外轴与所述内轴之间的主轴承，其特征在于，所述风力发电机还包括如权利要求1至8中任一项所述的轴承限位装置。10.根据权利要求9所述的风力发电机，其特征在于，所述轴承限位装置的卡环(21)固定设置在所述内轴上，所述止挡套(22)止挡所述主轴承的内圈(31)。
【文档编号】F16C35/063GK205423570SQ201620199878
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月15日
【发明人】郭拥军, 孙涛
【申请人】北京金风科创风电设备有限公司