一种风力发电机圆锥滚子轴承拆卸装置及其拆卸方法

技术领域

本发明属于风电机轴承拆卸技术领域，具体涉及一种风力发电机圆锥滚子轴承拆卸装置及其拆卸方法。

背景技术

众所周知，按照主传动链结构来划分，常见的风力发电机组可以分为双馈式风力发电机组、直驱式风力发电机组、半直驱式风力发电机组三大类产品。与双馈风力发电机组相比，半直驱风力发电机组的结构相似，均采用齿轮箱，但后者一般采用中低速比齿轮箱，传动比较低；前者一般采用异步发电机，而后者采用同步发电机，轮箱输出轴直接与发电机主轴相连。与直驱风力发电机组相比，半直驱风力发电机组同样采用同步发电机，但发电机的转速较高；同样简化了传动链结构，提高了可靠性。也就是说，半直驱风力发电机兼具双馈风力发电机与直驱风力发电机两者的特点，具有可靠性高、传动效率高、使用寿命长、布局形式多样、可满足不同风场需求等优点，因此半直驱风力发电机逐渐成为风电主机企业降本增效、提高竞争力的主要技术路线。

基于上述原因，我司加大了对半直驱永磁风力发电机的结构研发，并将单列圆锥滚子轴承背对背配对的轴系结构应用到直驱永磁风力发电机上，具体如图1～3所示，在空心轴1与轴承套2之间的上下端分别安装有可以是内径不同的两个圆锥滚子轴承(第一圆锥滚子轴承3和第二圆锥滚子轴承4，并分别通过第一压环5和第二压环6实现轴向固定)，且该两个圆锥滚子轴承均与空心轴1过盈配合，同时该空心轴1外圈设置有将两个圆锥滚子轴承隔档台14，同时第一圆锥滚子轴承4紧贴档台14固定设置，第二圆锥滚子轴承3远离档台14设置。该结构刚性好，具有良好的导向精度，同时可以承受倾覆力矩，适用于兆瓦级风机。为了使该结构广泛应用于风力发电机中，并能够长时间稳定运行，需要对试运行一段时间的进行拆解验证，即对已安装好的轴系进行拆解，以便依据损害状况分辨轴承的常见故障及毁坏缘故。但现有技术缺乏拆卸的专门装置，一致拆卸过程中往往会损害轴承的结构，不利于研究分析及轴承的二次使用。

有鉴于此，本发明人提供一种风力发电机圆锥滚子轴承拆卸装置及其拆卸方法，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种风力发电机圆锥滚子轴承拆卸装置及其拆卸方法，该拆卸装置根据单列圆锥滚子轴承与空心轴及轴承套装配结构关系专门设计，保证在轴承无损伤情况下完成轴系拆解和两种不同内径的圆锥滚子轴承和空心轴的分离。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一方面，本发明提供一种风力发电机圆锥滚子轴承拆卸装置，所述风力发电机包括空心轴和轴承套以及间距安装在两者之间的第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承，所述轴承套一端外径大于另一端，所述第一圆锥滚子轴承通过第一压环安装于轴承套大端一侧，所述第二圆锥滚子轴承通过第二压环安装于轴承套小端一侧，所述拆卸装置包括主拉盘、辅助拉盘、连接组件以及升降驱动机构；

其中，所述主拉盘与轴承套或辅助拉盘均通过连接组件实现可拆卸连接，所述升降驱动机构为多个、且环形均布在主拉盘与空心轴之间，通过所述升降驱动机构使主拉盘与空心轴轴向产生相对运动，用于拆卸安装在空心轴与轴承套之间的第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承或拆卸仅安装在空心轴上的第一圆锥滚子轴承。

进一步地，所述连接组件为螺栓组件，其包括螺栓和与所述螺栓螺纹连接的紧固螺母；

所述主拉盘上环形阵列设置有多个供螺栓穿过的第一通孔，相应的在所述轴承套大端一侧开设有与第一通孔位置一一对应的第一螺纹孔，通过所述螺栓和第一螺纹孔的螺纹配合将主拉盘与轴承套连接为一体；

所述辅助拉盘上开设有与第一通孔位置一一对应的第二通孔，所述主拉盘与辅助拉盘通过螺栓穿过第一通孔和第二通孔后、并通过紧固螺母连接为一体。

进一步地，所述拆卸装置还包括防护套，所述防护套采用尼龙材质制作，所述防护套套设在螺栓上，用于保护拆卸过程中的第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承的表面质量。

进一步地，所述升降驱动机构包括设置于主拉盘底面与空心轴端面之间的液压千斤顶以及控制所述液压千斤顶工作的液压油泵。

进一步地，所述空心轴的上下端分别开设有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔用于配合吊装设备实现空心轴的翻转。

进一步地，所述空心轴的上下端分别开设有L型的油孔，且在所述空心轴的圆周面上、位于第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承处分别开设有与相应油孔连通的环形油槽，所述油孔与高压注油泵连接，通过所述高压注油泵进行高压注油辅助拆卸第一圆锥滚子轴承和第二圆锥滚子轴承。

进一步地，所述拆卸装置在拆卸第一圆锥滚子轴承或第二圆锥滚子轴承时，在所述空心轴内、位于第一圆锥滚子轴承或第二圆锥滚子轴承处设置有干冰，通过所述干冰产生的温差降低空心轴与第一圆锥滚子轴承)或第二圆锥滚子轴承装配时的过盈量。

进一步地，所述辅助拉盘为套设在空心轴上内圈具有凸的圆环结构，且所述辅助拉盘内圈的凸台正好设置于第一圆锥滚子轴承/或第二圆锥滚子轴承内圈底面的正下方，所述辅助拉盘为两种形式；

其中一种是整体式结构，用于拆解固定在空心轴档台上第二圆锥滚子轴承；另一种是由至少两个圆弧可拆卸连接组成的分体式结构，用于拆卸仅安装在空心轴上的第一圆锥滚子轴承。

进一步地，所述主拉盘中心处开设有第三螺纹孔，所述第三螺纹孔用于配合吊装设备将主拉盘移至目标位置。

另一方面，本发明提供一种基于上述风力发电机圆锥滚子轴承拆卸装置的拆卸方法，所述拆卸方法包括以下步骤：

S1、先将所述风力发电机竖直放置，并使轴承套大端一侧朝上，然后将固定第一圆锥滚子轴承轴向移动的第一压环拆除；

S2、再先通过吊装设备将主拉盘置于轴承套大端一侧的正上方，并在所述主拉盘与空心轴之间环形均布多个升降驱动机构，同时调整所述主拉盘的位置、以使主拉盘与轴承套通过多个连接组件连接；连接完成后，启动升降驱动机构，所述主拉盘在升降驱动机构的推力下携带着轴承套与空心轴轴向产生相对运动，进而完成对卡在轴承套轴肩上的第一圆锥滚子轴承的拆卸程序；

S3、当第一圆锥滚子轴承拆卸后，将带有第二圆锥滚子轴承的空心轴通过吊装设备翻转180°，同时在空心轴圆周面上、位于第二圆锥滚子轴承的下方套设辅助拉盘，并拆除固定第二圆锥滚子轴承轴向移动的第二压环；

S4、再通过吊装设备将主拉盘置于辅助拉盘的正上方，并在所述主拉盘与空心轴之间环形均布多个升降驱动机构，同时调整所述主拉盘的位置、以使主拉盘与辅助拉盘通过多个连接组件连接；连接完成后，启动升降驱动机构，所述主拉盘在升降驱动机构的驱动下携带着辅助拉盘与空心轴轴向产生相对运动，进而完成对卡在辅助拉盘上的第二圆锥滚子轴承的拆卸程序。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的拆卸装置主要由主拉盘、辅助拉盘、连接组件以及升降驱动机构等组成，其充分利用风力发电机自身组成的结构特征，通过升降驱动机构施加的推力，迫使位于空心轴上的第一圆锥滚子轴承或第二圆锥滚子轴承与空心轴轴向产生相对运动，且在第一圆锥滚子轴承或第二圆锥滚子轴承的内圈底部相应的设有轴承套/辅助拉盘，使该推力通过轴承套的轴肩/辅助拉盘的凸台均匀的作用于第一圆锥滚子轴承或第二圆锥滚子轴承内圈上，最大化的利用该推力克服两者之间的摩擦力，因而能有效的防止拆解过程因推力不均匀而对两个轴承造成损伤，通过该拆卸装置不仅可以实现两种不同内径的圆锥滚子轴承与空心轴的分离，而且拆卸的轴承可以重复使用，具有较高的实用价值。

2、本发明提供的拆卸装置在连接组件上设置有软质防护套，避免拆卸过程中轴承与连接组件直接接触而损伤轴承表面质量。

3、本发明提供的基于拆卸装置的拆卸方法操作简单，配合吊装设备能够实现两种不同内径的圆锥滚子轴承的快速拆卸。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明待拆卸风力发电机轴承装配整体结构示意图；

图2为本发明待拆卸风力发电机中空心轴结构示意图；

图3为本发明待拆卸风力发电机中轴承套结构示意图；

图4为本发明拆卸装置在拆卸轴承套大端侧轴承(第一圆锥滚子轴承)时使用状态示意图；

图5为本发明拆卸装置在拆卸轴承套小端侧轴承(第二圆锥滚子轴承)时使用状态示意图；

图6为本发明拆卸装置中主拉盘结构示意图；

图7为本发明拆卸装置中辅助拉盘(整体式)结构示意图；

图8为本发明拆卸装置在拆卸两个轴承时采取的注油以及设置干冰时的结构示意图；

图9为本发明拆卸装置拆卸第二个实施例(拆卸仅安装在空心轴上的第一圆锥滚子轴承)结构示意图；

图10为本发明拆卸装置拆卸的第二个实施例时采取的注油以及设置干冰时的结构示意图。

其中：1为空心轴；2为轴承套；3为第一圆锥滚子轴承；4为第二圆锥滚子轴承；5为第一压环；6为第二压环；7为拆卸装置；8为高压注油泵；9为干冰；11为油孔；12为环形油槽；13为第二螺纹孔；14为档台；21为第一螺纹孔；71为主拉盘；72为辅助拉盘；73为连接组件；74为升降驱动机构；75为防护套；76为固定件；711为第一通孔；712为第三螺纹孔；721为第二通孔；722为凸台；723为第四螺纹孔；731为螺栓；732为紧固螺母；741为液压千斤顶；742为液压油泵。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。

实施例1

请参阅图1～8，本发明实施例提供一种风力发电机圆锥滚子轴承拆卸装置，该风力发电机包括空心轴1和具有大小端的轴承套2以及间距安装在两者之间的第一圆锥滚子轴承3和第二圆锥滚子轴承4，该第一圆锥滚子轴承3通过第一压环5与轴承套2的轴肩安装于轴承套2大端一侧，第二圆锥滚子轴承4通过第二压环6与档台14安装于轴承套2小端一侧，两个轴承的轴向两侧分别通过第一压环5与轴承套2以及第二压环6与档台14限定，防止第一圆锥滚子轴承3和第二圆锥滚子轴承4沿轴向移动，本发明拆卸的两个轴承可以是内径不同的两种圆锥滚子轴承。

为了保证在轴承无损伤情况下完成轴系拆解和两种不同内径的圆锥滚子轴承(第一圆锥滚子轴承3和第二圆锥滚子轴承4)与空心轴1的分离，本发明根据风力发电机自身组成的结构特征专门设计了该拆卸装置7，其主要包括主拉盘71、辅助拉盘72、连接组件73以及升降驱动机构74；其中，主拉盘71与轴承套2或主拉盘71与辅助拉盘72均通过连接组件73连接为一体，同时能够实现可拆卸连接，以便重复使用，升降驱动机构74为多个、且环形均布在主拉盘71底面与空心轴1端面之间。通过以上设置可知，当要拆卸任一轴承时，先拆除阻挡该轴承轴向移动的压环，然后通过升降驱动机构74提供推力，由于该推力直接作用于主拉盘71与空心轴1上，进而使得两者在轴向上产生相对运动，即主拉盘71逐渐远离空心轴1，加之主拉盘71通过连接组件73与轴承套2或者辅助拉盘72连接为一体，进而能够使该推力通过轴承套2的轴肩或者辅助拉盘72均匀分散并作用于相应轴承内圈底部上，避免推力过于集中损伤轴承，同时能够最大化的利用该推力克服两者之间结合摩擦力，时两者分离，因而能有效的防止拆解过程因推力不均匀而对两个轴承造成损伤。

具体的，本发明实施例采用的连接组件73为市场上易购的螺栓组件，其包括螺栓731和与螺栓731螺纹连接的紧固螺母732，优选的，该螺栓731和紧固螺母732采用高强度螺栓螺母，且螺栓731根据实际需要选择相应长度的。该主拉盘71上环形阵列设置有多个供螺栓731穿过的第一通孔711，相应的在轴承套2大端一侧开设有与第一通孔711位置和数量一一对应的第一螺纹孔21，通过螺栓731和第一螺纹孔21的螺纹配合将主拉盘71与轴承套2连接为一体；该辅助拉盘72上开设有与第一通孔711位置一一对应的第二通孔721，主拉盘71与辅助拉盘72通过螺栓731穿过第一通孔711和第二通孔721后、并通过紧固螺母732连接为一体；或者也可以不使用第一通孔711，在主拉盘71和辅助拉盘72上、以中心轴线为圆心环形配钻有多个等距的其他通孔，该通孔应尽量靠近轴承设置，再通过连接组件73穿过该通孔后连接也可以，不再详细赘述。

由于本发明拆卸装置中主拉盘71和辅助拉盘72均作为直接受力承载件，因此需要保证一定的强度，为此本发明实施例中主拉盘71和辅助拉盘72均采用一定厚度的钢板制作，故两者的整体质量较重，实际应用中为了方便移动主拉盘71或者辅助拉盘72以及调整两者与连接组件73与被连接件安装时的位置，如图6、7所示，本发明实施例分别在主拉盘71中心处开设有第三螺纹孔712以及在辅助拉盘72上开设有第四螺纹孔724，开设第三螺纹孔712和第四螺纹孔724的目的是用于配合吊装设备方便将主拉盘71或者辅助拉盘72移至目标位置，另外在主拉盘71上开设有多个工艺孔，以便在不影响主拉盘71整体结构强度的同时降低自重。

本发明实施例拆卸装置还包括防护套75，该防护套75可采用软质材料制作，优选尼龙材质制作，拆卸时将该防护套75套设在螺栓731上，用于保护拆卸过程中的第一圆锥滚子轴承3和第二圆锥滚子轴承4的表面质量，以避免拆卸过程中轴承与螺栓731直接接触，而划伤轴承表面，影响二次使用。

本发明实施例选用的升降驱动机构74为液压升降机构，其包括设置于主拉盘71底面与空心轴1端面之间的液压千斤顶741以及控制该液压千斤顶741工作的液压油泵742，液压油泵742可以为手动控制或者自动控制，且具体使用时多个升降驱动机构74提供推力时应该同步操作，以保证推力均匀一致。选择液压升降是因为其具备以下优点：一是结构优良，液压系统和柱体结合在一起，液压驱动的方式升降柱速度快，使用寿命长、可靠性高；二是运行可靠；三是升降速度快，柱体承压能力高，性能相较于气动驱动方式来讲，具有更加稳定的特点。

本发明实施例的辅助拉盘72为内圈带凸台722圆环结构，该辅助拉盘72套设在空心轴1的外圈上，且该辅助拉盘72内圈的凸台722设置于第一圆锥滚子轴承3/或第二圆锥滚子轴承4内圈的正下方，即使升降驱动机构71提供的推力通过辅助拉盘72的凸台722均匀作用在轴承4内圈上，以更好的实现轴承与空心轴1的分离。

本发明实施例在空心轴1的上下端分别开设有第二螺纹孔13，两个第二螺纹孔13用于配合吊装设备实现空心轴1的翻转，以便在一端轴承拆卸后对另一端的轴承实施拆卸。

优选的，为了便于该拆卸装置更容易的拆卸第一圆锥滚子轴承3和第二圆锥滚子轴承4。如图8所示，本发明还采取了以下两方面的措施：一是在空心轴1的上下端分别开设有L型的油孔11，且在空心轴1的圆周面上、位于第一圆锥滚子轴承3和第二圆锥滚子轴承4内圈接触面处分别开设有与相应油孔11连通的环形油槽12，油孔11与高压注油泵8(优选为超高压注油泵)连接，通过该高压注油泵8进行高压注油以减少第一圆锥滚子轴承3和第二圆锥滚子轴承4与空心轴1之间的摩擦力；二是在拆卸第一圆锥滚子轴承3或第二圆锥滚子轴承4时，在空心轴1内、位于第一圆锥滚子轴承3或第二圆锥滚子轴承4内圈处设置有干冰9，通过干冰9产生的温差降低空心轴1与第一圆锥滚子轴承3或第二圆锥滚子轴承4装配时的过盈量。

本发明实施例拆卸装置的拆卸方法包括以下步骤：

1)先将该风力发电机竖直放置，并使轴承套2大端一侧朝上，然后将固定第一圆锥滚子轴承3轴向移动的第一压环5拆除；

2)再通过吊装设备将主拉盘71置于轴承套2大端一侧的正上方，并在主拉盘71与空心轴1之间环形均布多个升降驱动机构74，同时调整主拉盘71的位置、以使主拉盘71与轴承套2通过多个螺栓731连接，如图4所示；连接完成后，启动升降驱动机构74，该主拉盘71在升降驱动机构74中液压千斤顶741的推力下携带着轴承套2与空心轴1轴向产生相对运动，与此同时位于轴承套2轴肩上的第一圆锥滚子轴承3在该推力的作用下逐渐脱离空心轴1，最后拆除相关部件，进而完成对第一圆锥滚子轴承3的拆卸程序；

3)当第一圆锥滚子轴承3拆卸后，将带有第二圆锥滚子轴承4的空心轴1通过吊装设备翻转180°，同时在空心轴1圆周面上、位于第二圆锥滚子轴承4的下方套设辅助拉盘72，并拆除固定第二圆锥滚子轴承4轴向移动的第二压环6；

4)再通过吊装设备将主拉盘71置于辅助拉盘72的正上方，并在主拉盘71与空心轴1之间环形均布多个升降驱动机构74，同时调整该主拉盘71的位置、以使主拉盘71与辅助拉盘72通过多个连接组件73连接，同时要求辅助拉盘72内圈的凸台722的顶面与第二圆锥滚子轴承4内圈底部接触，如图5所示；连接完成后，启动升降驱动机构74，主拉盘71在升降驱动机构74的驱动下携带着辅助拉盘72与空心轴1轴向产生相对运动，进而完成对卡在辅助拉盘72上的第二圆锥滚子轴承4的拆卸程序。

实施例2

本实施例拆卸的对象仅为安装在空心轴1上的第一圆锥滚子轴承3，如图9所示，由于空心轴1上设置有档台14，而挡台14的外径大于第一圆锥滚子轴承3内圈内径，如若继续采用实施例1的整体式辅助拉盘72则无法穿过空心轴1挡台14，假使穿过挡台14辅助拉盘72内圈的凸台722也无法全部吻合卡在第一圆锥滚子轴承3内圈的底面。因此，本实施例将辅助拉盘72设置为由两个半圆环(或者多个圆弧)可拆卸连接组成的分体结构，使用时，先将两个半圆环组成的辅助拉盘7套在空心轴1上、且位于第一圆锥滚子轴承3与挡台14之间，然后再通过固定件76将分体式辅助拉盘7固定为一体。

具体的拆卸时，通过吊装设备将主拉盘71空心轴2的正上方，并在主拉盘71与空心轴1之间环形均布多个升降驱动机构74，同时调整主拉盘71的位置、以使主拉盘71与固定连接为整圆结构的辅助拉盘72通过螺栓741以及紧固螺母742连接，并使辅助拉盘72内圈的凸台722的顶面与第一圆锥滚子轴承3内圈底部接触；连接完成后，启动升降驱动机构74，该主拉盘71在升降驱动机构74液压千斤顶的推力下携带着辅助拉盘72与空心轴1轴向产生相对运动，进而完成对卡在辅助拉盘72凸台722上的第一圆锥滚子轴承3的拆卸程序。

优选的，为了更加方便的拆卸第一圆锥滚子轴承3，本发明实施例与实施例1同样可以在第一圆锥滚子轴承3与空心轴1接触的表面实施高压注油以及在空心轴1内、位于第一圆锥滚子轴承3处设置干冰，具体如图10所示，不再详细赘述。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。

应当理解的是，本发明并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。