轴向游隙测量装置及风力发电机组的制作方法

本实用新型涉及风力发电辅助设备领域，尤其涉及一种轴向游隙测量装置及风力发电机组。

背景技术：

在工件生产、定位或安装的过程中，通常需要精确保证工件内部或工件之间单个平面或多个平面之间的高度差，根据高度差来判断工件是否符合要求或实现精确定位及安装。在风力发电机中，尤其在直驱风力发电机中，轴承的精确定位及安装对轴承运转性能、载荷分布及寿命等具有显著影响，进而影响了风力发电机性能及寿命。

如图1所示为永磁直驱风力发电机的动轴轴承安装结构示意图，其包括发电机定轴1、轴承外圈2、轴承滚动体3、轴承内圈4、动轴5和锁紧轴承的结构6。其中，定轴1固定安装。轴承为圆锥滚子轴承。动轴5与发电机转子连接。端面A为轴承内圈4的左端面。端面C为动轴5右端面，为基准面。

锁紧轴承的结构6可以是螺母拧紧的结构，也可以是锁紧环螺栓打紧结构。此结构在运转工作时，载荷力通过定轴1向动轴5传递，中间经过轴承外圈2、轴承滚动体3、轴承内圈4传递载荷到动轴5；或者结构载荷传递方向反向，由动轴5向定轴1传递，中间经过轴承内圈4、轴承滚动体3、轴承外圈2，然后传递到定轴1。

当结构受力时，轴承内圈4和轴承外圈2会产生相对的移动，而轴承内圈4相对动轴5的相对移动量即为要测量的轴向游隙变化量。

当前针对轴承游隙测量的技术方案很少，主要是轴承结构的限制，轴承安装后结构几乎是一个封闭的腔体，安装监测设备的空间受限，另外轴承或轴系的轴向游隙的幅度范围很小，且受到周边结构变形、温度、测量设备本身多方面的影响。因此准确测量轴向游隙的变化量也是非常困难的。

技术实现要素：

本实用新型的实施例提供一种轴向游隙测量装置，以解决现有无法测量轴承的轴向游隙变化量的问题。

为达到上述目的，本实用新型的实施例提供一种轴向游隙测量装置，其包括：底座；支架，支架可移动地设置在底座上；非接触传感器，非接触传感器设置在支架上；处理显示单元，处理显示单元与非接触传感器连接，接收并处理非接触传感器发送的数据，并显示处理结果。

进一步地，支架包括：滑块，滑块可移动地设置在底座上；支撑杆，支撑杆固定设置在滑块上，非接触传感器设置在支撑杆的远离滑块的一端。

进一步地，底座上设置有滑槽，滑块设置在滑槽内，底座上还设置有驱动件，驱动件与滑块连接并驱动滑块在滑槽内移动。

进一步地，驱动件可转动地设置在底座上，且与滑块螺纹连接，转动驱动件使滑块往复移动。

进一步地，滑槽的侧壁上设置有导向槽，滑块上设置有导向凸起，导向凸起伸入导向槽内。

进一步地，支撑杆上设置有安装槽，非接触传感器的传输线设置在安装槽内。

进一步地，支架还包括密封板，密封板设置在支架上，且密封板上设置有伸入安装槽内的定位凸起。

根据本实用新型的另一方面，提供一种风力发电机组，其包括动轴、定轴和设置在动轴和定轴之间的轴承，动轴上设置有上述的轴向游隙测量装置。

进一步地，动轴上设置有径向延伸的通孔，轴向游隙测量装置的底座固定设置在动轴的内壁上，且支架伸出通孔，且非接触传感器朝向轴承的内圈的端面。

本实用新型的实施例的轴向游隙测量装置底座用于与被测物固定，实现可靠连接，支架用于连接非接触传感器和底座，以支撑非接触传感器，非接触传感器用于进行距离测量，实现对轴向游隙的测量，处理显示单元与非接触传感器连接，接收并显示测量结果，以便工作人员查看。

附图说明

图1为现有技术中风力发电机的轴承处的剖视结构图；

图2为本实用新型的实施例的具有轴向游隙测量装置的风力发电机组的局部剖视图；

图3为图2中B处的局部放大图；

图4为图2中F处的局部放大图；

图5为本实用新型的实施例的轴向游隙测量装置的立体结构示意图。

附图标记说明：

1、现有技术中的定轴；2、现有技术中的轴承外圈；3、现有技术中的轴承滚动体；4、现有技术中的轴承内圈；5、现有技术中的动轴；6、现有技术中的锁紧轴承的结构；10、底座；11、导向槽；12、连接螺栓；13、侧板；20、支架；21、滑块；211、导向凸起；22、支撑杆；221、安装槽；23、驱动件；25、密封板；30、非接触传感器；31、传输线；40、处理显示单元；50、动轴；60、定轴；71、内圈。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例的轴向游隙测量装置及风力发电机组进行详细描述。

如图2所示，根据本实用新型的实施例，轴向游隙测量装置包括底座10、支架20和非接触传感器30。支架20可移动地设置在底座10上。非接触传感器30设置在支架20上；处理显示单元40，处理显示单元40与非接触传感器30连接，接收并处理非接触传感器30发送的数据，并显示处理结果。

该轴向游隙测量装置通过底座10与被测物进行可靠连接固定。支架20用于支撑非接触传感器30。采用非接触传感器30能够在不与被测物接触的情况下进行实时距离测量，使得其可以适用于对风力发电机的轴承进行轴向游隙测量，同时能够确保测量精度。为了便于工作人员观察，处理显示单元40与非接触传感器30连接，接收并处理非接触传感器30发送的数据，并显示处理结果。

处理显示单元40也可以通过无线传输方式或通过传输线31与非接触传感器30连接。

处理显示单元40接收非接触传感器30传输的数据后，可以对数据进行分析、存储并输出显示，以便于工作人员查看数据。

该轴向游隙测量装置用于对风力发电机的轴承进行测量，测量轴承的内圈71相对动轴50的轴向移动量。在本实施例中，轴向游隙测量装置设置在动轴50上，随动轴50转动，并可以实时对内圈71的轴向游隙进行测量。当然，在轴承安装时，轴向游隙测量装置可以测量并确定轴承是否安装到预定位置，确保安装精度。

如图5所示，底座10上设置有四个支腿，用于与动轴50连接。每个支腿上均设置有一个连接螺栓12，用于与动轴50连接固定。当然，在其他实施例中，底座10可以为其它结构并通过其它结构与动轴50连接。如通过卡接或磁吸的方式。

底座10上还设置有用于配合支架20的滑槽。支架20包括滑块21和支撑杆22。滑块21与滑槽配合，并在滑槽内移动。滑块21沿被测距离方向(即动轴50的轴向)往复移动。支撑杆22设置在滑块21上，用于支撑非接触传感器30。

结合参见图3所示，底座10上还设置有驱动件23，驱动件23与滑块21连接并驱动滑块21在滑槽内移动。

具体地，底座10上设置有两个侧板13，驱动件23为驱动螺栓，其通过两个侧板13可转动地设置在底座10上。驱动件23与滑块21螺纹连接，转动驱动件23使滑块21沿需测量距离(即动轴50的轴向)方向往复移动。

需要说明的是，滑块21与驱动件23的运动传递方式并不限于此，其可以为任何能将回转运动转化为直线运动的机构形式，如滚珠丝杆。

优选地，为了确保移动顺畅，滑槽的侧壁上设置有导向槽11，滑块21上设置有导向凸起211，导向凸起211伸入导向槽11内，以为滑块21进行导向。在本实施例中，导向凸起211为固定设置在滑块21上的螺栓。该螺栓可以为多个，且沿导向槽11的长度方向依次设置。

支撑杆22固定设置在滑块21上，非接触传感器30设置在支撑杆22的远离滑块21的一端。支撑杆22可以使非接触传感器伸出动轴50，对轴承的内圈71进行测量。

支撑杆22上设置有安装槽221，非接触传感器30的传输线31设置在安装槽221内，通过安装槽221走线可以有效保护传输线31，避免运动过程中损坏。

优选地，支架20还包括密封板25，密封板25设置在支架20的支撑杆22上，且密封板25上设置有伸入安装槽221内的定位凸起，以限定密封板25，防止密封板25相对支撑杆22转动。

密封板25上也设置有导线槽，该导线槽与支撑杆22上的安装槽221连通，以方便固定传输线31，同时使传输线31转向(由竖直走线转为水平走线)。

非接触传感器30为电涡流传感器。如图4所示，支撑杆22的远离底座10的一端设置有固定孔，电涡流传感器从固定孔中伸出。其探测头朝下轴承内圈71的端面A。电涡流传感器用于检测端面D(端面D为电涡流传感器朝向端面A的端面)与端面A之间的距离。传输线31与电涡流传感器连接，并将测量输出传输出去。

以应用在风力发电机的轴承为例，在轴承安装时，将该轴向游隙测量装置安装到风力发电机的动轴内，采用电涡流传感器进行测量，在轴承安装和预紧的过程中，能动态地、非接触地、高线性度地、高分辨率地测量被测金属导体距探头表面的距离，进而确定轴承内圈71的位置，使得轴承的安装精度高。

在风力发电机组运行时，该轴向游隙测量装置安装在动轴上，与风力发电机的动轴一起运行，可以实时监测内圈端面的运行动态变化值，数据可以作为后续考虑轴承运行状态的参考。

当然，在其他实施例中，非接触传感器30可以是其他的传感器，例如，激光位移传感器、电容传感器等。

根据本实用新型的另一方面，提供一种风力发电机组，其包括动轴50、定轴60和设置在动轴50和定轴60之间的轴承，动轴50上设置有上述的轴向游隙测量装置。通过该轴向游隙测量装置能够对轴承的内圈71的轴向游隙进行测量。由于该轴向游隙测量装置设置在动轴50上，在风力发电机工作过程中，随动轴50一起运动，使得其能够实时地对内圈71的轴向游隙进行测量，更有利于监测轴承数据，了解轴承工作状态。

在本实施例中，动轴50上设置有径向延伸的通孔，轴向游隙测量装置的底座10固定设置在动轴50的内壁上，且支架20伸出通孔，且非接触传感器30朝向轴承的内圈71的端面。

底座10上的四个连接螺栓12与动轴50的内壁连接并精确定位。密封板25封闭动轴50上的通孔。滑块21可以在底座10的滑槽内沿动轴50的轴线方向移动。滑块21中心孔为螺纹孔，与驱动件23螺纹配合。底座10上固定的两块侧板13带有螺纹孔，与驱动件23为螺纹连接。

轻微转动驱动件23，带动滑块21在底座10的滑槽上移动，从而带动非接触传感器30移动，以调节非接触传感器的端面D到轴承内圈71的端面A的距离，当非接触传感器30测量的这一距离在一定的范围内时，确定非接触传感器30的测量准确。进行实时监测时，只要得到端面D与端面A之间的距离的变化量就可以了。

该测量装置设计灵活合理，结构简单，易于实现。能动态非接触的测量距离，灵敏度和精度都很高，一次安装完成后，即可实时测量显示，减少测量次数，能大幅度的提高工作效率。因为只有一次测量，降低人为读数等因素的影响，提高数据准确度。

轴向游隙测量装置可以监测风力发电机的轴承游隙的变化量，针对风力发电机轴承对轴向游隙的精度需求，基于非接触式距离传感器实现轴向距离实时动态测量。能够实现实时动态测量，实时获得轴承的内圈71的精确位置且实时显示，为获取零游隙位置及精确控制轴承游隙提供依据。轴向游隙测量装置还可以在轴系安装时测量安装位置，提高轴系装配过程中游隙安装精度。

本实用新型的轴向游隙测量装置具有如下效果：设计合理灵活，结构简单，易于实现。

动态非接触测量、灵敏度和精度高。

实时测量显示，提高工作效率。

降低人为因素的影响，提高数据准确度。

以上，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。