风力发电机主轴承机构的制作方法

本实用新型涉及风力发电机技术领域，尤其是一种用于大功率风力发电机的主轴承机构。

背景技术：

当今社会，随着全球能源短缺和环境污染等问题日益严峻，寻找可再生能源已成为世界各国面临的重大课题。而自然界风能与其它能源相比，不仅蕴藏量大，分布广泛，永不枯竭，而且还具有上马快、建设周期短、比水电站建设的基础投入少、灵活性强，并能有效遏制温室效应和沙尘暴灾害，绿色环保等特点，风力发电日益成为研究的重点。风力发电作为一种清洁的可再生能源，日益受到世界各国的重视。

作为用于传动的装置，风力发电机主轴是风力发电机的重要组成部件，支撑该风力发电机主轴的滚子轴承则是保证风力发电机主轴稳定安全工作的核心。目前，风力发电机主轴采用的主轴承为圆锥滚子轴承，该轴承的圆锥滚子两端很有很大面积的受力集中，这样圆锥滚子很容易发热，与内外圈在受到压力的时发热滚动，圆锥滚子很容易粘结烧伤，产生破坏，减低了轴承的使用寿命。另外，风力发电机的叶片直径增加后，发电机功率会提高，但是转轴需要承受更大的水平推力，对于大功率风力发电机的主轴承，采用的是球面圆锥滚子轴承，这种结构能承载的水平轴向推力有限，现有的轴承结构，所能承受的水平推力达不到大功率发电机的要求，致使风力发电机的叶片直径无法增加。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种风力发电机主轴承机构，该机构能够承载较大轴向推力，从而增大风力发电机叶片直径，提高风力发电机功率。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种风力发电机主轴承机构，包括风力发电机的主轴，其特征在于：所述的主轴外侧设有环形的轴承座，轴承座与主轴之间通过右轴承和左轴承支撑，轴承座为弯曲的弓形结构，轴承座中间部分为与主轴外部围成的环形空腔，轴承座左右两端设有与右轴承和左轴承配合的环形卡槽。

在上述方案中，对轴承座的结构进行了改进，形成类似弓形结构的支撑，这样把两个轴承分开一定距离，并在中部形成环形空腔，该结构一方面提高主轴轴向的推力，并能够承载一定的径向弯矩的作用，在增大叶片直径或重量时，该机构具有较大的承载性能，从而延长轴承的使用寿命。

对上述方案作进一步优选，所述的右轴承和左轴承均为单列圆锥滚子轴承，右轴承位于轴承座的右端，其滚动体轴线汇集并指向左端，左轴承位于轴承座左端，其滚动体轴线汇集并指向右端。

对上述方案作进一步优选，所述的右轴承和左轴承分别通过环形的右轴承盖和左轴承盖约束，其中右轴承盖套设于主轴外表面，并通过螺钉与轴承座右端面固定，左轴承盖套设于主轴外表面，并通过螺钉与轴承座左端面固定。

对上述方案作进一步优选，所述的环形空腔与主轴接触的部位设有密封圈。

对上述方案作进一步优选，所述的轴承座的外表面、靠近主轴(1)左端设有用于固定轴承座的法兰盘。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

(1)本实用新型中的风力发电机主轴承机构，对轴承座的结构进行改进，并采用两个相对设置的单列圆锥滚子轴承，一方面提高径向弯矩的承载性能，另一方面增加了轴向推力，从而可以实现增大风力发电机叶片直径，保证轴承不被损坏，最终实现风力发电机功率的大幅提高，因此该机构适用于大功率风力发电机；

(2)本实用新型中的两个轴承座上的环形卡槽配合轴承盖，实现对两个轴承的限位，很好的限制了轴承的轴线运动，同时实现了轴承内圈和外圈分别与主轴和轴承座的配合，能够抵消主轴轴向力，满足使用要求；

(3)本实用新型中的轴承座，为了方便其固定，在轴承座外表面增加的环向法兰，该法兰与风力发电机的机头内支撑架固定，实现了主轴的支撑和定位，而且也便于主轴和轴承座的整体安装与配合。

附图说明

图1是现有技术中风力发电机主轴承的结构示意图；

图2是本实用新型的结构示意图；

图3是图2中Ⅰ处局部放大图；

图4是图2中Ⅱ处局部放大图；

图中：1、主轴，2、轴承座，3、右轴承，4、左轴承，8、左轴承盖，9、密封圈，10、右轴承盖。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例一：

如附图2所示，为一种风力发电机主轴承机构，该机构用于大功率风力发电机的主轴支撑，具体包括主轴1、轴承座2以及左轴承4、右轴承3。主轴1支撑方面，是通过轴承座2配合轴承实现的。其中轴承座2主体为环形结构，主轴1为空心轴，轴承座2套设于主轴1的外侧，并且轴承座2左端与主轴1的左端对齐。轴承座2的结构为弯曲的弓形结构，其中轴承座2中部与主轴1外表面不接触，在主轴1外表面与轴承座2内表面之间围成的一个环形空腔。在轴承座2的左右两端内表面均设有环形卡槽，环形卡槽内放置两个轴承，即右轴承3和左轴承4，右轴承3位于轴承座2的右端，左轴承4位于轴承座2的左端，两个轴承之间通过环形空腔隔开，保持一定的轴向距离。这样，轴承座2与主轴1之间通过右轴承3和左轴承4支撑，形成本实用新型中的风力发电机主轴承机构。

在该主轴承机构中，与传统的轴承支撑方式不同，对轴承座的结构进行改进，一方面提高主轴轴向的推力，并能够承载一定的径向弯矩的作用，在增大叶片直径或重量时，该机构具有较大的承载性能，从而延长轴承的使用寿命。

实施例二：

在实施例一的基础上，对右轴承3和左轴承4的类型及布置方式进行了优化，右轴承3和左轴承4均采用单列圆锥滚子轴承，右轴承3位于轴承座2的右端，其滚动体轴线汇集并指向左侧，左轴承4位于轴承座2左端，其滚动体轴线汇集并指向右侧。

上述结构的设置，保证两个单列圆锥滚子轴承的滚动体轴线的方向，一方面提高径向弯矩的承载性能，另一方面增加了轴向推力，从而可以实现增大风力发电机叶片直径，保证轴承不被损坏，最终实现风力发电机功率的大幅提高，因此该机构适用于大功率风力发电机。

实施例三：

在实施例二的基础上，为了对两个轴承进行约束，避免其轴向上的晃动，同时实现轴承内圈和外圈分别与主轴1和轴承座2的配合，能够抵消主轴1轴向力，满足使用要求，轴承的固定方式做了进一步改进。其具体措施如附图3和4所示，右轴承3和左轴承4分别通过环形的右轴承盖10和左轴承盖8约束，其中右轴承盖10套设于主轴1外表面，并通过螺钉与轴承座2右端面固定，左轴承盖8套设于主轴1外表面，并通过螺钉与轴承座2左端面固定。两个轴承座上的环形卡槽配合轴承盖，实现对两个轴承的限位，很好的限制了轴承的轴线运动，

实施例四：

在上述实施例的基础上，为了方便轴承座2的固定，在轴承座2的外表面、靠近左端设有用于固定轴承座2的法兰盘，法兰盘为环向法兰，该法兰与风力发电机的机头内支撑架固定，实现了主轴1的支撑和定位，而且也便于主轴1和轴承座2的整体安装与配合。

另外，还在轴承与环形空腔的隔断上，环形空腔与主轴1接触的部位设有密封圈9，保证轴承的密封。

本机构中的轴承采用ISO76:2006滚动轴承——额定静载荷和SO281:2007滚动轴承——额定动载荷和额定寿命两个标准进行校核。

其中右轴承3采用306/1730单列圆锥滚子轴承，其额定负荷：Cr＝5560KN Cor＝18900KN；滚子与垫圈间的轴向间隙为1.5。其结构参数如下：

D_we＝61.049，α＝19°，i＝1，Z＝82，L_we＝92.3。

左轴承4采用306/1600单列圆锥滚子轴承，额定负荷：Cr＝5450KN Cor＝18600KN；滚子与垫圈间的轴向间隙为1.5mm。其结构参数如下：

D_we＝64.409，α＝20°，i＝1，Z＝84，L_we＝87.6。

依据GL Wind-2010和ISO 76:2006，通过载荷强度校核，本轴承的设计在轴向、径向、倾覆力矩的作用下满足标准要求，通过对主轴306/1600/306/1730的强度校核及疲劳寿命的验算，本轴承的设计能够满足FC120-3000机组的使用要求，本设计合理。

本实用新型在使用时，主轴1、轴承座2以及左轴承4、右轴承3，在地面上进行装配，形成一个整体组件，然后起吊至风力发电机机仓内的固定架进行固定，完成本机构与风力机的安装。该机构在使用时，能够承载较大轴向推力，从而增大风力发电机叶片直径，提高风力发电机功率。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。