轴承布置结构、风电齿轮箱及风力发电机

技术领域

本发明属于风电齿轮箱技术领域，尤其涉及一种轴承布置结构、风电齿轮箱及风力发电机。

背景技术

在风力发电设备中，风电齿轮箱是必不可少的部件，而轴承又是风电齿轮箱的关键零部件。由于风电齿轮箱内行星轮的轴承失效案例逐渐爆发，并呈增长趋势，如何合理布置行星轮的轴承就显得尤为关键。

目前，行星轮轴承的布置结构如图1所示，行星轮1’通过两个轴承安装于行星销轴2’上，两个轴承分别为第一轴承3’与第二轴承4’，第一轴承3’与第二轴承4’关于行星轮1’沿齿宽方向的中心面A-A对称布置，且第一轴承3’位于风机的叶片侧，第二轴承4’位于风机的电机侧。定距环5’位于第一轴承3’与第二轴承4’之间，用于调节两个轴承的间距。

在风力发电机的实际运转过程中，载荷多偏向于电机侧的第二轴承4’，导致电机侧的第二轴承4’的受载量明显大于叶片侧的第一轴承3’的受载量，从而使两个轴承的受力不均匀，第二轴承4’较早进入失效状态，降低了风电齿轮箱的寿命。

因此，需要一种轴承布置结构、风电齿轮箱及风力发电机使得位于电机侧与叶片侧的轴承实现均载，从而提高行星轮轴承乃至整个齿轮箱的使用寿命。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种轴承布置结构，以使行星轮上电机侧与叶片侧的轴承受力均匀，提高行星轮轴承的使用寿命。

本发明的另一个目的在于提供一种风电齿轮箱，以使行星轮上电机侧与叶片侧的轴承受力均匀，提高行星轮轴承以及风电齿轮箱的使用寿命。

本发明的又一个目的在于提供一种风力发电机，以使行星轮上电机侧与叶片侧的轴承受力均匀，提高行星轮轴承以及风电齿轮箱的使用寿命。

为达此目的，本发明所采用的技术方案是：

一种轴承布置结构，包括：

行星轮；

行星销轴，所述行星销轴设置于风电齿轮箱内的行星架，所述风电齿轮箱位于风机叶片与电机之间；

轴承组，所述轴承组至少包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承的内圈均套接于所述行星销轴，所述行星轮的内周套接于所述第一轴承与所述第二轴承的外圈；

所述第一轴承靠近所述风机叶片，所述第二轴承靠近所述电机，所述第一轴承与所述第二轴承之间的对称面位于所述行星轮沿其齿宽方向的中心面的靠近所述电机的一侧。

进一步地，在所述行星轮的齿宽方向上，所述第一轴承的偏移量为δ，所述对称面与所述中心面之间的间距为Δ，0＜δ≤2Δ。

进一步地，所述第一轴承的偏移量δ为25mm～35mm。

进一步地，所述轴承布置结构还包括定距环，所述定距环的内圈套接于所述行星销轴，且位于所述第一轴承与所述第二轴承之间。

进一步地，所述定距环沿其宽度方向的中心线位于所述对称面上。

进一步地，所述轴承布置结构还包括套接于所述行星销轴的限位环，所述限位环的一端抵压于所述行星架上，所述限位环的另一端抵压于所述第一轴承的内圈的远离所述第二轴承的轴向端面。

进一步地，所述行星架设置有圆环凸台，所述圆环凸台套设于所述行星销轴，并抵压于所述第一轴承的内圈的远离所述第二轴承的轴向端面。

进一步地，所述第一轴承与所述第二轴承的外圈集成设置于所述行星轮的内周。

一种风电齿轮箱，所述风电齿轮箱的行星轮上采用上述的轴承布置结构。

一种风力发电机，包括电机、风机叶片以及上述的风电齿轮箱，所述风机叶片通过所述风电齿轮箱与所述电机的转轴传动连接。

本发明的有益效果为：靠近风机叶片的第一轴承朝向电机侧偏移，使得第一轴承与第二轴承之间的对称面位于行星轮沿其齿宽方向的中心面的靠近电机的一侧，从而使得第一轴承与第二轴承受力均匀，避免靠近电机的第二轴承过早发生失效，有利于提高行星轮上轴承的使用寿命，从而提高了风电齿轮箱的可靠性和使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例提供的现有的行星轮的轴承布置结构的纵截面剖视图；

图2是本发明实施例提供的行星轮的轴承布置结构的纵截面剖视图。

图中部件名称和标号如下：

1’、行星轮；2’、行星销轴；3’、第一轴承；4’、第二轴承；5’、定距环；1、行星轮；2、行星销轴；3、第一轴承；4、第二轴承；5、定距环。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，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。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例公开了一种风力发电机，该风力发电机包括电机、风电齿轮箱与风机叶片，风机叶片通过风电齿轮箱与电机的转轴传动连接。当风机叶片转动时，能够通过风电齿轮箱带动电机内的转子绕定子转动，从而将风能转化为电能。

现有的风电齿轮箱内设置有行星轮系，该行星轮系包括行星架以及行星轮1’，行星轮1’通过行星销轴2’设置于行星架上。

由于行星轮1’上的两个轴承关于行星轮1’的齿宽中心对称布置，分别位于电机侧和叶片侧。在风力发电机实际运转过程中，轴承受到的载荷多偏向于电机侧，电机侧轴承受载量明显大于叶片侧轴承的受载量，导致轴承受力不均匀，位于电机侧的轴承较早进入失效状态，降低了风电齿轮箱的寿命，影响了风力发电机的可靠运行。

为解决上述问题，本实施例公开了一种轴承布置结构，该风电齿轮箱的行星轮1通过采用该轴承布置结构来改善轴承上载荷不均匀的情况。

如图2所示，本实施例的轴承布置结构包括行星轮1、行星销轴2以及轴承组。行星销轴2设置于风电齿轮箱内的行星架，风电齿轮箱位于风机叶片与电机之间。轴承组至少包括第一轴承3和第二轴承4，第一轴承3和第二轴承4的内圈均套接于行星销轴2，行星轮1的内周套接于第一轴承3与第二轴承4的外圈。第一轴承3靠近电机，第二轴承4靠近风机叶片，第一轴承3与第二轴承4之间的对称面位于行星轮1沿其齿宽方向的中心面上靠近电机的一侧。

本实施例将靠近风机叶片的第一轴承3朝向电机侧偏移一定距离，使得第一轴承3与第二轴承4之间的对称面位于行星轮1沿其齿宽方向的中心面的靠近电机的一侧，从而使得第一轴承3与第二轴承4受力均匀，避免靠近电机的第二轴承4过早发生失效，有利于提高行星轮1上轴承的使用寿命，从而提高了风电齿轮箱的可靠性和使用寿命。

本实施例的第一轴承3和第二轴承4为结构和型号均相同的轴承，且为双列满圆柱滚子轴承，该型号的轴承摩擦系数小，径向承载能力大。第一轴承3和第二轴承4的数量还可以分别为两个、三个或四个以上。当然，第一轴承3和第二轴承4还可以为其他类型的轴承。

具体地，本实施例的第一轴承3和第二轴承4为无外圈圆柱滚子轴承，第一轴承3与第二轴承4的外圈集成设置于行星轮1的内周。无外圈圆柱滚子轴承的内圈、保持架、滚动体为一个整体，行星轮1的内孔代替轴承外圈成为内滚道，使得行星轮1的轮缘可以相对加厚，滚动体数量相对增加或直径加大，提高了行星轮1与轴承的承载能力，且不存在外圈蠕动的问题。

继续如图2所示，轴承布置结构还包括定距环5，定距环5的内圈套接于行星销轴2，且位于第一轴承3与第二轴承4之间。定距环5用于调整第一轴承3与第二轴承4之间的间距。

当第一轴承3发生位移偏移后，需要将现有的定距环5’更换为宽度更小的定距环5。原有的定距环5’沿其宽度方向的中心线位于中心面上，定距环5’沿其宽度方向的中心线与图1中的虚线A-A重合。本实施例的定距环5沿其宽度方向的中心线位于对称面上，定距环5沿其宽度方向的中心线与图2中的虚线A’-A’重合。

行星轮1沿其齿宽方向的中心面在其纵截面上为图1和图2中的虚线A-A，该虚线A-A为两个关于行星轮1’的齿宽中心对称布置两个轴承的受力中心所在的直线。本实施例的第一轴承3与第二轴承4之间的对称面与行星轮1沿其齿宽方向的中心面平行，对称面在行星轮1的纵截面上为虚线A’-A’，该虚线A’-A’为第一轴承3和第二轴承4的受力中心所在的直线。

在行星轮1的齿宽方向上，第一轴承3的偏移量为δ，对称面与中心面之间的间距为Δ，0＜δ≤2Δ。第一轴承3朝向电机偏移δ时，既可改善第一轴承3与第二轴承4受力不均匀的问题。例如，δ＝0.5Δ、δ＝Δ、δ＝1.5Δ或δ＝2Δ。

本实施例的第一轴承3与第二轴承4的宽度为B，原有的定距环5’的宽度为S，第一轴承3与第二轴承4受到的载荷力分别为F1和F2。当第一轴承3发生位置偏移后，由力矩平衡原理可得：F1x(B/2+S/2+Δ-δ)＝F2x(B/2+S/2-Δ)。当第一轴承3与第二轴承4受到均匀载荷力时，F1＝F2，即δ＝2Δ。

第一轴承3的偏移量δ一般为25mm～35mm。例如，δ＝25mm、δ＝28mm、δ＝30mm、δ＝32mm或δ＝35mm等。

需要说明的是，Δ具体为第一轴承3与第二轴承4之间的偏载量，本领域的技术人员可以根据第一轴承3与第二轴承4的具体布置结构以及受力情况经过计算获得，对于计算过程在此不再进行赘述。当需要改善行星轮1上的轴承受力不均匀时，只需计算偏载量Δ后，将第一轴承3沿行星销轴2的轴向移动2Δ(δ)即可。同时，将原有的定距环5’更换为宽度缩小的定距环5。具体地，原有的定距环5’与调整后的定距环5的宽度差值为Δ，以保证第一轴承3与第二轴承4的可靠安装。

此外，轴承布置结构还包括套接于行星销轴2的限位环(图中未显示)，限位环的一端抵压于行星架上，限位环的另一端抵压于第一轴承3的内圈远离第二轴承4的轴向端面。

原有的行星架上具有固定第一轴承3的固定结构，当第一轴承3发生偏移后，加装限位环，无需改变行星架的结构即可实现第一轴承3的稳固安装，调整简便，成本较低。

具体地，限位环的宽度大于等于第一轴承3的偏移量δ，即限位环远离第一轴承3的轴向端面平齐或超出行星轮1的对应侧的轴向端面，以使限位环远离第一轴承3的轴向端面抵接于行星架上的固定结构。

在其他可替代的实施例中，还可以通过在行星架上设置圆环凸台(图中未显示)，该圆环凸台套设于行星销轴2，并抵压于第一轴承3的内圈远离第二轴承4的轴向端面，以实现第一轴承3的稳固安装。

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。