专利名称：直驱式风电机组主轴组合轴承的制作方法
技术领域：
本发明属于轴承技术在风力发电设备上的应用，主要涉及一种直驱式风电机组主
轴组合轴承。
背景技术：
目前，直驱式风力发电机主轴上采用的三排圆柱滚子组合轴承。该结构轴承能同
时承受较大的径向、轴向负荷和倾覆力矩。由于风力发电设备安装使用环境的特殊性，要求
轴承具有高可靠性、良好的密封性能、运转灵活，并且寿命超过20年等。 三排圆柱滚子组合轴承适用于水平放置、重载、低转速的工况，而直驱式风力发电
机主轴轴承是垂直的安装方式，使用工况为重载、高速运转。致使轴承提前失效，不得不
频繁的检修和更换新轴承，縮短了设备的维护周期，增加了设备的维修费用，提高了发电成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种直驱式风电机组主轴组合轴承，该轴承具有良好的密封 性能、可靠性高、使用寿命长、结构紧凑、表面防腐处理、润滑性能好、旋转灵活、运转平稳的 特点，能同时承受较高的轴向和径向的联合负荷，以及较大的倾覆力矩。 本发明的目的可采用如下技术方案来实现所述的轴承零件包括外圈、第一内圈、
第二内圈、钢球、轴向保持架、滚子、径向保持架、密封组件，第一内圈和第二内圈通过螺栓
连接固定，外圈和第一内圈、第二内圈的外表面设置防腐层，轴承接触角为15° ，滚动体引
导；所述的外圈为T型的结构形式，外圈内侧轴向上下面分别设置有一排沟道、及锁点，外
圈内径面设置有滚道和两个挡边，其中一个挡边上设置有装滚子缺口 ，在外圈的端面上设
置有吊装孔安装孔以及密封槽在外圈外径面上下各有两排注油孔和出油孔；第一内圈横向
设置有与外圈轴向下面滚道、锁点相对应的轴向沟道及锁点，第一内圈径向设置有与外圈
径向滚道相对应的滚道，其大端面上有吊装孔、密封槽以及安装孔，小端面上设置有和螺栓
连接的联接孔，内径面上下各有两排注油孔与出油孔；第二内圈轴向设置有与外圈轴向上
面沟道、锁点相对应的轴向沟道及锁点，其大端面上有螺栓联接孔、吊装孔和密封槽，小端
面上设置有与第一内圈安装孔相对应的安装孔，内径面上下各有两排注油孔与出油孔。 所述的轴向保持架为整体保持架。 所述的径向保持架为整体保持架。 所述的滚子的滚动面为具有凸出量的全凸球面结构。 所述的密封组件为夹布橡胶与弹簧圈组合的结构形式。 所述的轴向保持架的兜孔为上下轮番兜孔的结构形式。，保持架兜孔为球台体与 圆柱体相切的结构形式 所述的径向保持架整体呈S形曲线的结构形式，保持架兜孔为圆柱体的结构形 式。
由上结构可以看出，本发明设计的轴承为一个外圈，一个第一内圈，一个第二内
圈，轴向上下两排钢球、两个实体保持架，径向一列滚子、一个实体保持架，两个密封组件及
联接第一内圈与第二内圈螺栓的组合形式；轴向接触角a、al为15。，该角度的设计是为
了使轴承能承受较高的轴向负荷及较大的倾覆力矩；径向滚子的设计是为了使轴承能承受
较高的径向负荷；滚动体引导方式的设计，既减少了摩擦发热，降低了摩擦系数，又可使轴
承旋转灵活；轴承除密封处，其余外表面防腐处理，可延长轴承的使用寿命。 外圈T型结构的设计形式可以充分地利用各工作表面；在外圈轴向上下各有一排
沟道及锁点，与第一内圈和第二内圈相对应的沟道及锁点内装入两排钢球，既使轴承能承
受较高的轴向负荷及较大的倾覆力矩，又保证了轴承的装配要求，同时解决了轴承的散套
问题；内径面有滚道和两个限制滚子轴向撺动的挡边，其中一个挡边上有方便滚子装入的
缺口 ；上下密封槽的设计，既方便密封组件的装入，又可防止润滑脂的外泄；外圈上的安装
孔与桨叶上的螺栓可方便联接，吊装孔便于轴承加工、安装时的起吊；在外径面上下各有两
排注油孔和出油孔，注油孔为轴承提供新鲜的油脂，以利于轴承的润滑，出油孔方便费油的排出。 第一内圈轴向沟道及锁点与外圈的沟道及锁点之间可方便钢球的装入，该设计既 保证了轴承的装配要求，同时又解决了轴承的散套问题；径向滚道与外圈滚道之间可方便 滚子与径向保持架的装入，使轴承能承受较高的径向负荷；大端面上的吊装孔便于轴承加 工、安装时的起吊；密封槽与外圈的密封槽配合可方便密封组件的装入；第一内圈上的安 装孔与发电机定子上的螺栓可方便联接，小端面上有联接孔与第二内圈的联接孔起联接作 用；内径面上下各有两排注油孔与出油孔，注油孔为轴承提供新鲜的油脂，以利于轴承的润 滑，出油孔方便费油的排出。 第二内圈轴向沟道及锁点与外圈的沟道及锁点之间可方便钢球的装入，该设计既 保证了轴承的装配要求，同时又解决了轴承的散套问题；大端面上的联接孔与第一内圈的 联接孔起联接作用；吊装孔便于轴承加工、安装时的起吊；密封槽与外圈的密封槽配合可 方便密封组件的装入；小端面上有与第一内圈上的安装孔相对应的安装孔；内径面上下各 有两排注油孔与出油孔，注油孔为轴承提供新鲜的油脂，以利于轴承的润滑，出油孔方便费 油的排出。 滚子的滚动面为全凸的SR，凸出量为S ，在重载条件下，它能充分地利用滚子的
长度，使应力分布达到最佳，避免滚子边缘产生应力集中现象，提高轴承的使用寿命。
轴向保持架为整体上下轮番兜孔的结构形式，保持架兜孔设计成圆柱体与球台体 相切的结构；兜孔上部为圆柱体，在轴承装配时方便钢球的装入，兜孔下部为球台体与钢球 的滚动面为弧线接触，既控制了保持架的下垂量，又保证轴承旋转灵活的要求，使轴承的运 转更加平稳。 径向保持架整体呈S形曲线结构形式，该结构设计方便滚子的装入，降低了保持 架加工工艺和装配工艺的难度；圆柱形兜孔，可最大面积包容滚子的滚动面，从而实现轴承 安全、平稳地运转；兜孔内、外径上的锁点，可上下锁住装入保持架兜孔内的滚子，且轴承旋 转灵活，同时又控制了保持架的下垂量，使保持架不和套圈挡边接触产生摩擦，降低了摩擦 发热和噪音。 密封组件为夹布橡胶与弹簧圈组合的结构形式，其上部采用夹布橡胶以加强密封的强度，下部的唇口采用柔软的橡胶与第一内圈、第二内圈的密封槽配合，弹簧圈起加强密 封性能的作用。 综上所述，本发明具有良好的密封性能、可靠性高、使用寿命长、结构紧凑、表面防 腐处理、润滑性能好、旋转灵活、运转平稳的特点，能同时承受较高的轴向和径向的联合负 荷，以及较大的倾覆力矩。
附图l为本发明的结构示意图。附图2为外圈结构示意图。附图3为图2挡边缺口示意图。附图4为第一内圈结构示意图。附图5为第二内圈结构示意图。附图6为滚子结构示意图。附图7为轴向保持架结构示意图。附图8为图7兜孔结构示意图。附图9为径向保持架结构示意图。附图10为图9的A-A视图。附图11为密封组件结构示意图。图中1、外圈，2、第一内圈，3、第二内圈，4、钢球，5、轴向保持架，6、滚子，7、径向保
持架，8、密封组件，9、螺栓，10、防腐层，ll、lla、沟道，12、12a、锁点，13、13a滚道，14、挡边， 15、缺口 ， 16、安装孔，17、吊装孔，18、18a、联接孔，19、19a、密封槽，20、20a、20b、注油孔，21、 21a、21b、出油孔，22、22a沟道，23、23a锁点，24、24a、大端面，25、25a、小端面，26、26a、吊装 孔，27、27a、密封槽，28、28a、安装孔，29、29a、兜孔，30、兜孔上部，31、兜孔下部，32、33、锁 点，34、夹布橡胶，35 、弹簧圈，36 、唇口 。
具体实施例方式
结合附图，说明本发明的具体实施例。 如附图l所示本发明轴承其零件包括外圈1、第一内圈2、第二内圈3、钢球4、轴 向保持架5、滚子6、径向保持架7、密封组件8、螺栓9、及防腐层10。 轴承的钢球4接触角a 、 a 1设计为15° ，该角度的设计是为了使轴承能同时承 受较高的轴向负荷和倾覆力矩；径向滚子6的设计是为了使轴承能承受较高的径向负荷； 轴承除密封处，其余外表面防腐层10的处理，可延长轴承的使用寿命。 如附图2、图3所示外圈1的T型结构设计形式可以充分地利用各工作表面；在 外圈l轴向上下各有一排沟道ll、lla及锁点12、12a，与第一内圈2和第二内圈3相对应的 沟道22、22a及锁点23、23a内装入两排钢球4。外圈1内径面设置有滚道13和两个限制滚 子6轴向撺动的挡边14，其中一个挡边14上有方便滚子6装入的缺口 15 ;上下密封槽19、 19a的设计，既方便密封组件8的装入，又可防止润滑脂的外泄；外圈1上的安装孔16与桨 叶上的螺栓可方便联接，吊装孔17便于轴承加工、安装时的起吊；在外径面上下各有两排 注油孔20和出油孔21，注油孔20为轴承提供新鲜的油脂，以利于轴承的润滑，出油孔21方便废油的排出。 如附图4所示第一内圈2轴向沟道22及锁点23与外圈1的沟道11及锁点12 之间可方便钢球4的装入，该设计既保证了轴承的装配要求，同时又解决了轴承的散套问 题；径向滚道13a与外圈1滚道13之间可方便滚子6与径向保持架7的装入，使轴承能承 受较高的径向负荷；大端面24上的吊装孔26便于轴承加工、安装时的起吊；密封槽27与外 圈1的密封槽19配合可方便密封组件8的装入；内圈2上的安装孔28与发电机定子上的 螺栓可方便联接，小端面25上有联接孔18与第二内圈3的联接孔18a起联接作用；内径面 上下各有两排注油孔20a与出油孔21a，注油孔20a为轴承提供新鲜的油脂，以利于轴承的 润滑，出油孔2la方便废油的排出。 如附图5所示第二内圈3轴向沟道22a及锁点23a与外圈1的沟道lla及锁点 12a之间可方便钢球4的装入，该设计既保证了轴承的装配要求，同时又解决了轴承的散套 问题；大端面24a上的联接孔18a与内圈2的联接孔18起联接作用；吊装孔26a便于轴承 加工、安装时的起吊；密封槽27a与外圈1的密封槽19a配合可方便密封组件的装入；小端 面25a上有与内圈2上的安装孔28相对应的安装孔28a ;内径面上下各有两排注油孔20b 与出油孔21b，注油孔20b为轴承提供新鲜的油脂，以利于轴承的润滑，出油孔21b方便费油 的排出。 如附图6所示滚子6的滚动面具有凸出量S 、半径为SR全凸的球面结构，在重 载条件下，它能充分地利用滚子6的长度，使应力分布达到最佳，避免滚子6边缘产生应力 集中现象，提高轴承的使用寿命。 如附图7、图8所示轴向保持架5为整体上下轮番兜孔29的结构形式，保持架5 兜孔29设计成圆柱体与球台体相切的结构，兜孔上部30为圆柱体，在轴承装配时方便钢球 3的装入，兜孔下部31为球台体与钢球4的滚动面为弧线接触，既控制了保持架5的下垂 量，又保证轴承旋转灵活的要求，使轴承的运转更加平稳。 如附图9、图10所示径向保持架7为整体呈S形曲线的结构形式，该结构设计方 便滚子6的装入，降低了保持架7加工工艺和装配工艺的难度；圆柱形兜孔29a，可最大面 积包容滚子的滚动面，从而实现轴承安全、平稳地运转；兜孔29a内、外径上的锁点32、33， 可上下锁住装入保持架7兜孔29a内的滚子6，且轴承旋转灵活，同时又控制了保持架7的 下垂量，使保持架7不和套圈挡边14接触产生摩擦，降低了摩擦发热和噪音。
如附图11所示密封组件8为夹布橡胶34与弹簧圈35组合的结构形式，其上部 采用夹布橡胶34以加强密封的强度，下部的唇口 36采用柔软的橡胶与内圈2、第二内圈3 的密封槽27、27a配合，弹簧圈起加强密封性能的作用。
权利要求
一种直驱式风电机组主轴组合轴承，其零件包括外圈(1)、第一内圈(2)、第二内圈(3)、钢球(4)、轴向保持架(5)、滚子(6)、径向保持架(7)、密封组件(8)，第一内圈(2)和第二内圈(3)通过螺栓(9)连接固定，外圈(1)和第一内圈(2)、第二内圈(3)的外表面设置防腐层(10)，其特征是轴承接触角(α)、(α1)为15°，滚动体引导；所述的外圈(1)为T型的结构形式，外圈(1)内侧轴向上下面分别设置有一排沟道(11a)(11)、及锁点(12a)(12)，外圈(1)内径面设置有滚道(13)和两个挡边(14)，其中一个挡边上设置有装滚子缺口(15)，在外圈(1)的端面上设置有吊装孔(17)、安装孔(16)以及密封槽(19)、(19a)在外圈外径面上下各有两排注油孔(20)和出油孔(21)；第一内圈(2)横向设置有与外圈(1)轴向下面滚道(11)、锁点(12)相对应的轴向沟道(22)及锁点(23)，第一内圈(2)径向设置有滚道(13a)，其大端面(24)上有吊装孔(26)、密封槽(27)以及安装孔(28)，小端面(25)上设置有和螺栓(9)连接的联接孔(18)，内径面上下各有两排注油孔(20a)与出油孔(21a)；第二内圈(3)轴向设置有与外圈(1)轴向上面沟道(11a)、锁点(12a)相对应的轴向沟道(22a)及锁点(23a)，其大端面(24a)上有螺栓(9)联接孔(18a)、吊装孔(26a)和密封槽(27a)，小端面(25a)上设置有与第一内圈(2)安装孔(28)相对应的安装孔(28a)，内径面上下各有两排注油孔(20b)与出油孔(21b)；所述的轴向保持架(5)为整体保持架(5)；所述的径向保持架(7)为整体保持架(7)。
2. 根据权利要求1所述的一种直驱式风电机组主轴组合轴承，其特征是所述的滚子(6) 的滚动面为具有凸出量(S)的全凸球面结构。
3. 根据权利要求1所述的一种直驱式风电机组主轴组合轴承，其特征是所述的轴向保持架(5)的兜孔为上下轮番兜孔(29)的结构形式。
4. 根据权利要求1所述的一种直驱式风电机组主轴组合轴承，其特征是所述的径向径向保持架(7)整体呈S形曲线的结构形式。
5. 根据权利要求l所述的一种直驱式风电机组主轴组合轴承，其特征是密封组件(8)为夹布橡胶(34)与弹簧圈(35)组合的结构形式。
6. 根据权利要求3所述的一种直驱式风电机组主轴组合轴承，其特征是所述的轴向保持架(5)兜孔(29)为球台体与圆柱体相切的结构形式。
7. 根据权利要求4所述的一种直驱式风电机组主轴组合轴承，其特征是所述的径向保持架(7)兜孔(29a)为圆柱体的结构形式。
全文摘要
本发明公开了一种直驱式风电机组主轴组合轴承，轴承零件包括外圈、第一内圈、第二内圈、钢球、轴向保持架、滚子、径向保持架、密封组件，外圈和第一内圈、第二内圈的外表面设置防腐层，轴承接触角为15°，滚动体引导；所述的外圈为T型结构，外圈内侧轴向上下面分别设置有一排沟道、及锁点，第一内圈横向设置有与外圈轴向下面滚道、锁点相对应的轴向沟道及锁点，第二内圈轴向设置有与外圈轴向上面沟道、锁点相对应的轴向沟道及锁点；轴向保持架和径向保持架为整体保持架。本发明具有良好的密封性能、可靠性高、使用寿命长、结构紧凑、润滑性能好、旋转灵活、运转平稳的特点，能同时承受较高的轴向和径向的联合负荷，以及较大的倾覆力矩。
文档编号F16C33/40GK101709742SQ200910066098
公开日2010年5月19日 申请日期2009年9月1日 优先权日2009年9月1日
发明者丁承楼, 吴朝阳, 王景夏 申请人:常州光洋轴承有限公司