轴承装置及风力发电设备

技术领域

本申请涉及风力发电机领域，具体涉及一种轴承装置及风力发电设备。

背景技术

随着人们对于风能作为可再生的、无污染的能源得到了人们越来越多的重视，风力发电设备的应用也日益广泛。目前，风力发电设备的轴承装置中多采用在轴承座上设置滑动轴承的方式支撑转轴。轴承装置在运行中，不同位置的滑动轴承所受到的载荷不同。然而，现有的轴承装置中，无法根据滑动轴承的实际受力情况对其载荷进行调整，多个滑动轴承中所受到的载荷无法被平均分配，导致受到载荷较大的滑动轴承容易发生损坏。

发明内容

本申请提供一种轴承装置及风力发电设备，以解决现有的轴承装置中滑动轴承所受的载荷之间无法分配的问题。

为解决上述技术问题，本申请所提供的技术方案为：

第一方面，本申请提供了一种轴承装置，所述轴承装置包括轴承座和转轴，所述轴承座具有安装孔，所述转轴安装在所述安装孔内，所述轴承座上设置有至少一个轴承组件，所述轴承组件包括压力平衡结构及沿所述安装孔的周向依次分布的多个轴瓦，所述多个轴瓦与所述转轴滑动抵接，所述压力平衡结构对所述多个轴瓦进行支撑并调节所述多个轴瓦与所述转轴之间的压力。

可选地，所述压力平衡结构包括与所述轴承座连接的轴承机座和多个支撑件，所述轴承机座对应各所述支撑件的位置设置有压力腔，所述压力腔内设置有流体，所述压力腔的开口朝向与其对应的所述轴瓦，各所述压力腔之间相互连通，所述支撑件与所述轴承机座连接并密封对应压力腔的开口；所述多个支撑件与所述多个轴瓦的数量相等且一一对应，所述支撑件背离所述压力腔的一侧与对应的所述轴瓦连接；

所述压力腔内的流体用于对所述支撑件施加压力并推动所述支撑件朝向所述开口外变形或移动，或者，所述压力腔内的流体用于对所述压力腔的内壁施加压力，使所述压力腔的内壁变形并推动所述支撑件朝向所述开口外移动。

可选地，所述支撑件为活塞，所述活塞设置在所述压力腔内，并与所述压力腔的侧壁滑动连接。

可选地，所述轴承机座上设有限位板，所述限位板位于所述支撑件背离所述压力腔的一侧，所述限位板用于与所述支撑件抵接以限制所述支撑件朝所述压力腔的开口外移动的距离。

可选地，所述支撑件为板状结构，所述支撑件的边缘与所述开口的边缘连接以密封所述开口；

所述支撑件具有弹性；或者，

所述压力腔的侧壁具有弹性，所述压力腔的侧壁包括自所述开口朝向所述压力腔的底面逐渐凹陷的弧形面。

可选地，所述压力腔内设有限位块，所述限位块用于与所述支撑件面向所述压力腔的一侧表面抵接，以限制所述支撑件朝向所述压力腔的变形量。

可选地，所述支撑件朝向所述压力腔的一侧具有凹曲面，所述限位块与所述支撑件相对的一侧具有与所述凹曲面适配的凸曲面。

可选地，所述轴承装置中包括多个所述轴承组件，多个所述轴承组件沿所述安装孔的周向依次分布。

可选地，所述轴承座沿所述安装孔的周向两端均设置有多个所述轴承组件，位于所述轴承座的两端且分布在所述轴承座相对两侧的两个所述轴承组件的压力腔互相连通。

可选地，所述压力腔的底面开设有贯穿的通孔，所述通孔内设置有压力传感器，以检测所述压力腔内的压力。

第二方面，本申请提供一种风力发电设备，包括：

安装座；

轴承装置，所述轴承装置为本申请实施方案中所提供的轴承装置，所述轴承装置的轴承座安装在所述安装座上；

叶片，所述叶片与所述轴承装置的转轴连接；

发电机，包括定子和转子，所述定子与所述轴承座连接，所述转子与所述转轴连接。

本申请提供一种轴承装置和风力发电设备，轴承装置包括轴承座和转轴，轴承座具有安装孔，转轴安装在安装孔内，轴承座上设置有至少一个轴承组件，轴承组件包括压力平衡结构及沿安装孔的周向依次分布的多个轴瓦，多个轴瓦与转轴滑动抵接，压力平衡结构对多个轴瓦进行支撑并调节多个轴瓦与转轴之间的压力。通过用压力平衡装置支撑多个轴瓦并形成轴承组件，多个轴瓦与转轴之间的压力可以被分配和调节，避免了受到较大载荷的轴瓦容易发生损坏的问题。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其他有益效果显而易见。

图1为本申请一个实施例的轴承装置的结构示意图；

图2为本申请实施例的轴承装置中压力平衡结构的第一种结构示意图；

图3为本申请实施例的轴承装置中压力平衡结构的第二种结构示意图；

图4为本申请实施例的轴承装置中压力平衡结构的第三种结构示意图；

图5为本申请一个实施例的轴承组件分布示意图；

图6为本申请另一个实施例的轴承组件分布示意图；

图7为本申请一个实施例的不同轴承组件之间的连通示意图；

图8为本申请另一个实施例的不同轴承组件之间的连通示意图；

图9为本申请一个实施例的轴承装置和发电机定子、转子的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

本申请提供一种轴承装置及风力发电设备，以下分别进行详细说明。

第一方面，本申请提供了一种轴承装置。结合图1和图2，该轴承装置包括轴承座1和转轴2，轴承座1上具有安装孔10，转轴2安装在安装孔10内，轴承座1上设置有至少一个轴承组件11；轴承组件11包括压力平衡结构111及多个轴瓦112，多个轴瓦112沿安装孔10的周向依次分布，多个轴瓦112与转轴2滑动抵接，压力平衡结构对多个轴瓦112进行支撑并调节多个轴瓦112与转轴2之间的压力。

在轴承装置中，处于不同位置的轴瓦112所受到的转轴2施加的载荷不同。通过设置压力平衡结构111，轴承组件11中的多个轴瓦112之间可以通过压力平衡结构111传递载荷，以实现多个轴瓦112之间载荷的调节和分配，减小了受到较大载荷的轴瓦112发生损坏的风险。

图2为本申请第一实施例所提供的压力平衡结构111的结构示意图，结合图1和图2，压力平衡结构111包括与轴承座1连接的轴承机座1111和多个支撑件1112，轴承机座1111对应各支撑件1112的位置设置有压力腔1113，压力腔1113内设置有流体1114，压力腔1113的开口1113a朝向与其对应的轴瓦112，各压力腔1113之间相互连通，支撑件1112与轴承机座1111连接并密封对应压力腔1113的开口1113a；多个支撑件1112与多个轴瓦112的数量相等且一一对应，支撑件1112背离压力腔1113的一侧与对应的轴瓦连接112。

如图2所示，在本申请所提供的实施例中，各压力腔1113之间通过流体通道1115连通，支撑件1112背离压力腔1113的一侧、即图中支撑件1112的上侧与轴瓦112(图2中未示出)连接，支撑件1112设置在压力腔1113。

在轴承组件11中，当某一轴瓦112受到较大的载荷时，轴瓦112推动与其对应的支撑件1112靠近轴承机座1111移动，支撑件1112压缩与其对应的压力腔1113内的流体1114，流体1114被压缩后流向相邻的压力腔1113内，并推动相邻的压力腔1113所对应的支撑件1112朝向开口1113a外移动、即推动支撑件1112靠近轴承机座1111移动，使相邻的支撑件1112推动与其对应的轴瓦112靠近转轴2移动。

由此，受到较大载荷的某一轴瓦112朝远离转轴2的方向移动，其所受到的载荷减小，与其相邻的轴瓦112靠近转轴2移动，所受到的载荷增大，以实现轴承组件11中不同轴瓦112载荷的分配。

需要说明的是，轴承机座1111可以与轴承座1一体成型，也可以是固定连接在轴承座1上；压力腔1113内所设的流体1114可以为常规液压油，也可以是剪切增稠的非牛顿流体或者是剪切变稀的非牛顿流体，具体此处不做限定。

在本申请第一实施例所提供的压力平衡结构111中，支撑件1112为活塞并设置在压力腔1113内，支撑件1112与压力腔1113的侧壁1113f滑动连接，支撑件1112的底壁1113g受到流体1114的压力后朝压力腔1113的开口1113a外移动。通过将支撑件1112设置为活塞，其结构较为简单，加工较为容易。

在本申请的实施例中，如图2所示，支撑件1112的底壁1113g具有突起的抵接部1112b，抵接部1112b与压力腔1113的底壁1113g抵接。通过在支撑件1112底部设置抵接部1112b，支撑件1112与压力腔1113的底壁1113g能保证具有一定间隙，以使流体1114能更容易地推动支撑件1112朝压力腔1113的开口1113a外移动。

如图2所示，优选的，在本申请所提供的实施例中，轴承机座1111上设有限位板1118，限位板1118位于支撑件1112背离压力腔的1113一侧，即限位板1118位于支撑件1112的上方；限位板1118用于与支撑件1112抵接以限制支撑件1112朝压力腔1113的开口1113a外移动的距离，以防止支撑件1112向外移动的距离过大造成与其对应的轴瓦112所受的载荷过大，保证了轴承装置的正常运行。

图3为本申请第二实施例所提供的压力平衡结构111的结构示意图，如图所示，支撑件1112为板状结构，支撑件1112的边缘与压力腔1113的开口1113a的边缘连接以密封开口1113a，支撑件1112具有弹性，即支撑件1112采用弹性材料。

在轴承组件11中，当某一轴瓦112受到较大的载荷时，轴瓦112推动与其对应的支撑件1112靠近轴承机座1111变形，支撑件1112挤压压力腔1113中的流体1114，使其通过流体通道1115流向相邻的压力腔1113，相邻的压力腔1113中流体1114增多，挤压并推动与其对应的支撑件1112向开口1113a外变形，以使与支撑件1112连接的轴瓦112(图3中未示出)靠近转轴2移动。

由此，受到较大载荷的某一轴瓦112朝远离转轴2的方向移动，其所受到的载荷减小，与其相邻的轴瓦112靠近转轴2移动，所受到的载荷增大，以实现轴承组件11中不同轴瓦112载荷的分配。

通过将支撑件1112设置为具有弹性的板状结构，利用支撑件1112的变形实现支撑件1112所连接的轴瓦112所受载荷的调节，避免了支撑件1112与压力腔1113滑动连接时发生的滑动磨损，提高了轴承装置的耐用性。支撑件1112与轴承机座1111之间可以通过焊接固定连接，也可以通过其他的方式例如螺栓固定，支撑件1112与轴承机座1111之间的连接方式可以根据实际情况进行确定，具体此处不做限定。

在本申请所提供的实施例中，如图3所示，压力腔1113内设有限位块1116，限位块1116用于与支撑件1112面向压力腔1113的一侧表面抵接，以限制支撑件1112朝向压力腔1113的变形量；即当支撑件1112向下变形较大时，限位块1116抵接支撑件1112的下表面以防止其继续变形。

通过在压力腔1113内设置限位块1116，避免了支撑件1112变形过大压缩过多的流体1114至相邻的压力腔1113后、造成相邻的压力腔1113所对应的轴瓦112所受的载荷过大，使轴承组件11中各轴瓦112的载荷能得到较为平均的分配。同时也避免了支撑件1112变形过大时发生塑性形变，使支撑件1112发生损坏。

如图3所示，在本申请所提供的实施例中，支撑件1112朝向压力腔1113的一侧具有凹曲面1112a，即图中支撑件1112的下侧为凹曲面1112a；限位块1116与支撑件1112相对的一侧具有与凹曲面1112a适配的凸曲面1116a，即图中限位块1116的上侧为凸曲面1116a。

在支撑件1112上设置凹曲面1112a，能使支撑件1112在受到压力腔1113中流体1114的挤压后更容易变形，有利与多个轴瓦112之间载荷的分配；在限位块1116的上侧设置凸曲面1116a，能使限位块1116能更好地对支撑件1112进行限位。优选地，凸曲面1116a的曲率半径等于凹曲面1112a的曲率半径。

需要说明的是，支撑件1112上凹曲面1112a的曲率半径影响着支撑件1112的变形，其大小可以根据实际情况进行确定，具体此处不做限定。

图4为本申请第三实施例所提供的压力平衡结构111的结构示意图，如图所示，支撑件1112为板状结构，其与轴承机器座1111固定连接；压力腔1113的侧壁1113f具有弹性，压力腔1113的侧壁1113f包括自开口1113a朝向压力腔1113的底面逐渐凹陷的弧形面1113d。

如图4所示，在轴承组件11中，当某一轴瓦112受到较大的载荷时，轴瓦112推动与其对应的支撑件1112朝远离转轴2的方向移动，支撑件1112带动与其连接的压力腔1113的侧壁1113f向下变形，挤压压力腔1113中的流体1114流向与其相邻的压力腔1113；与其相邻的压力腔1113中流体变多，对其侧壁1113f施加压力，使其变形并推动与其对应的支撑件1112朝向压力腔1113的开口1113a外移动。

由此，受到较大载荷的某一轴瓦112朝远离转轴2的方向移动，其所受到的载荷减小，与其相邻的轴瓦112靠近转轴2移动，所受到的载荷增大，以实现轴承组件11中不同轴瓦112载荷的分配。弧形面1113d的半径大小影响侧壁1113f的变形，其半径大小可以根据实际情况进行确定，具体此处不做限定。

结合图1和图5，在本申请所提供的实施例中，轴承装置中包括多个轴承组件11，多个轴承组件11沿安装孔10的周向依次分布。

可以理解的是，轴承装置中轴承组件11的数量可以是一个，也可以是多个。轴承组件11的数量越多，能分配载荷的轴瓦112的数量就越多，轴瓦112之间就更容易实现载荷的平均分配。

在本申请的一些实施例中，轴瓦112包括导瓦112a，根据导瓦112a所受的径向力方向的不同，可以分为瓦间承载方式和瓦上承载方式。

如图5所示，当采用瓦间承载方式时，即转轴2对多个导瓦112a所施加的径向力作用点位于多个导瓦112a之间，将偶数个导瓦112a通过压力平衡结构111连接，以使多个导瓦112a上的载荷能够被平均分配。

如图6所示，当采用瓦上承载方式时，即转轴2对多个导瓦112a所施加的径向力作用点位于某个导瓦112a之上，将径向力作用点所对应的导瓦112a与和其相邻的导瓦112a通过轴承组件11连接，以使受到较大径向力的导瓦112a能将载荷分配到与其相邻的导瓦112a上。

需要说明的是，轴承组件11中所包含的轴瓦112的数量越多，能够实现载荷分配的轴瓦112就越多。如图5所示，每个轴承组件11中包括两个轴瓦112，即两个轴瓦112一组通过压力平衡结构111连接；如图6所示，每个轴承组件11中包括三个轴瓦112，即三个轴瓦112一组通过压力平衡结构111连接；轴承组件11中所包含的轴瓦112的数量可以根据实际情况进行确定，此处不做限定。

另外，当某个区域所受的载荷较大时，可以在该区域内连接数量较多的轴瓦112形成轴承组件11，在所受载荷较少的区域连接数量较少的轴瓦112形成轴承组件11；轴承装置中每个轴承组件11所包括的轴瓦112数量可以不同，轴瓦112的组合方式和轴承组件11的布置方式可以根据实际情况进行灵活调整，具体此处不做限定。

在本申请的一些实施例中，轴瓦112包括推力瓦112b，轴承座1沿安装孔10的周向两端均设置有多个轴承组件11，位于轴承座1的两端且分布在轴承座1相对两侧的两个轴承组件11的压力腔1113通过连通通道1119连通。

结合图1、图7和图8，推力瓦112b沿安装孔10的周向分布在轴承座1的上端和下端，每一端的推力瓦112b沿转轴2的轴向分布在左侧和右侧。每一个区域中的多个推力瓦112b连接形成轴承组件11，例如位于上端左侧的多个推力瓦连接形成轴承组件11。

结合图7和图8，位于上端左侧的轴承组件11和位于下端右侧的轴承组件11之间通过连通通道1119连通，即两轴承组件11的压力腔1113之间通过连通通道1119连通；位于下端左侧的轴承组件11和位于上端右侧的轴承组件11之间通过连通通道1119连通。

将位于轴承座1的两端且分布在轴承座1相对两侧的两个轴承组件11连通后，两个轴承组件11中的推力瓦112b之间可以传递载荷。通过将左侧和右侧承受相反方向载荷、且分别位于上端和下端的推力瓦112b连接、使其能传递载荷，左侧上端的推力瓦112b施加给转轴2的支反力、与右侧下端的推力瓦112b施加给转轴2的支反力在转轴2的轴向上可以相互抵消，且支反力所产生的力偶与转轴2所承受的弯矩方向相反，这样可以减小转轴2所承受的弯矩，以减小导瓦112a上的径向偏载。

需要说明的是，图7和图8中的连通通道1119仅为示意图，目的在于表示将位于轴承座1的两端且分布在相对两侧的两个轴承组件11连通，连通通道1119的结构和形状需要根据实际情况进行确定。

在本申请的实施例中，结合图2、图3和图4，压力腔1113的底面开设有贯穿的通孔1113e，通孔1113e内设置有压力传感器1117，以检测压力腔1113内的压力。通过设置压力传感器1117，可以通过测出压力腔1113内从而计算出轴瓦112所受的力，以对整个轴承装置的运行情况实现检测；当压力平衡结构111采用图3或图4中的结构时，可以根据轴瓦112的受力情况确定凹曲面1112a或者弧形面1113d的半径大小，使其设计更加合理。

第二方面，本申请实施例还提供了一种风力发电设备，该风力发电设备包括轴承装置，该轴承装置的具体结构参照上述实施例，由于本风力发电设备也采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此也不再一一赘述。

具体的，如图5所示，该风力发电设备E包括安装座(图中未示出)、轴承装置4、叶片(图中未示出)和发电机3，其中轴承装置的轴承座安装在安装座上，叶片与轴承装置4的转轴2连接，发电机3包括定子31和转子32，且定子31与轴承座1连接，转子32与转轴2连接。

风力推动叶片时，带动转轴2转动，转轴2带动发电机3中的转子32相对于定子31转动，以产生电力，从而实现风能到电能的转化。

以上对本申请提供的一种轴承装置及风力发电设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。