本技术属于风电主轴领域,特别涉及一种风电主轴一体化滑动轴承传动系统。
背景技术:
1、随着风电行业的发展,由企业产品竞争导致的生产出来的每度电的成本(lcoe)逐年下降,由此引起了风力发电机大型化的市场趋势。随着风力发电机的大型化,应用于风力发电机主轴位置的很多滚动主轴承的尺寸也越来越大,重量也越来越重,价格也越来越昂贵,使得主轴承在大型风电机组中的重量占比和成本占比逐渐升高,这与风机大型化降低度电成本的最初目标背道而驰。除此之外,风力发电机主轴承的后期维护以及损坏后更换一直是不但花费大量金钱又同时花费时间的业界难题。在这种情况下,采用结构更紧凑的并且能够在机舱内更换的滑动轴承作为主轴承成为了一种技术趋势。
2、风力发电机主轴轴承的作用主要是为风机主轴提供支撑,是风电机组的重要零部件。而风机工作环境恶劣,主轴轴承所承受的力也是复杂多变的,因此对其可靠性要求极高。在装机量提升且大兆瓦机型陆续出现的背景下,滚动主轴承的尺寸也在不断增大,同时制造成本也在增加,风机安装的难度和成本也在增加。因此,风电行业的不断发展对主轴轴承的设计、制造、安装、维护都提出了更高的要求。这导致了之前传统的技术方案从可靠性、制造、安装和成本方面都面临很大的挑战。
3、在风电主轴承“以滑代滚”的技术趋势下,很多风力发电机制造商和轴承公司都投入了很多精力去研发并试制适合于风力发电机主轴承的滑动轴承。无论是之前的滚动轴承方案,还是新出现的滑动轴承方案,轴承的内圈与主轴之间的过盈配合的安装,都是需要克服的技术难题之一。在这个背景下,如何能够把滑动轴承系统的整体的制造成本降到最低,同时也能解决或部分解决安装和操作过程中的一些难题,关系到滑动主轴承传动系统是否能够在未来市场中占有一席之地的关键。
技术实现思路
1、本实用新型的目的是克服现有技术中的不足,提供一种风电主轴一体化滑动轴承传动系统,将滑动轴承的内圈整合到主轴上,将滑动轴承的外圈整合到轴承座上,利用这种整体式的设计,降低了零部件的数量以及制造加工成本,同时也解决一部分安装和使用过程中出现的问题。
2、为了实现上述目的,本实用新型采用的技术方案是:
3、一种风电主轴一体化滑动轴承传动系统,包括风电主轴,所述风电主轴上设有内环,所述内环外表面设有第一滑动层,所述内环外部设有轴承座;所述轴承座内圈设有第二滑动层。
4、进一步地,所述内环的母线接近于圆弧的形状,且该内环截面在整个风电主轴的圆周方向上形状相同,内环的半径根据风电主轴的大小、所承受的载荷、轴的预期挠度等因素确定,第一滑动层设置在圆弧面上,且当内环采用圆弧形结构时,轴承座采用剖分式轴承座,即轴承座的上盖和底座可分离,便于轴承座的安装。
5、进一步地,所述内环呈半球形结构,且该内环截面在整个风电主轴的圆周方向上形状相同,第一滑动层设置在半球面上,且当内环采用半球形结构时,轴承座采用一体式轴承座,轴承座一侧设有轴承端盖,有利于减少零部件的数量。
6、更进一步地,半球体的左侧面上设有第三滑动层,所述轴承端盖设置于半球体的左侧,所述轴承端盖一侧设有第四滑动层。
7、更进一步地,所述轴承端盖内圈和轴承座内圈均设有密封件,所述密封件采用两道密封结构,其中,内侧采用迷宫式密封结构,外侧采用接触式密封结构。
8、更进一步地,所述第二滑动层、第四滑动层上开设有油槽。
9、进一步地,所述第一滑动层、第二滑动层、第三滑动层和第四滑动层采用选择现有的堆焊材料、合金材料、复合材料、金属、聚合物材料;当风电主轴为锻件或风电主轴材料采用合金钢时,在风电主轴加工过程中采用感应淬火等方式得到一层硬化层,而不用另外涂覆滑动层。
10、更进一步地,所述第一滑动层的硬度高于第二滑动层的硬度,第三滑动层的硬度高度第四滑动层。
11、进一步地,所述第一滑动层、第二滑动层、第三滑动层和第四滑动层通过热喷涂、涂覆、激光焊接、磁脉冲焊接、3d打印、粘接、烧结等方式与风电主轴、轴承座或轴承端盖连接在一起。
12、进一步地,所述内环在风电主轴上设有多个,其数量根据风电主轴的设计要求确定,且不同位置的内环截面根据风电主轴的受力情况确定。
13、本实用新型的有益效果是:
14、1)本实用新型将风电主轴、轴承座和滑动轴承作为一个整体进行考虑,从一体化主轴和轴承座单元的角度考虑零部件的数量和功能,从而充分利用每个零部件的性能,尤其是不再采用单独的滑动垫,而是将滑动层直接整合到主轴的外表面或轴承座的内表面上,将滑动轴承内环与主轴整合为一体,将滑动轴承外环与轴承座整合为一体,从而减少了滑动轴承零部件的数量,同时装配过程因此也得以简化,最终达到减少整体零部件数量、简化风电主轴与滑动轴承装配安装的目的。
15、2)内环的大小和形状可根据风电主轴的大小、所承受的载荷、轴的预期挠度等因素确定,在保证风电主轴径向载荷的同时,保证了风电主轴轴向载荷。
16、3)当内环采用半球体结构时,在半球体的左侧面上设置了第三滑动层,并在半球体的左侧的轴承端盖上设置了第四滑动层,保证了推力面作为滑动轴承摩擦副表面的要求。
17、4)第二滑动层、第四滑动层上开设有油槽,实现滑动轴承的润滑。
18、5)第一滑动层的硬度高于第二滑动层的硬度,第三滑动层的硬度高度第四滑动层,作为滑动摩擦副中较硬的材料,在轴承座和轴承端盖上涂覆一层软质材料,作为滑动摩擦副中较软的材料,这样做的目的是优先保护主轴不被严重磨损,滑动轴承维修或更换时,避免了对主轴进行更换,降低了风电主轴的使用成本。
19、6)内环在风电主轴上可设有多个,其数量根据风电主轴的设计要求确定,且不同位置的内环截面可根据风电主轴的受力情况确定。
1.一种风电主轴一体化滑动轴承传动系统,包括风电主轴,其特征在于,所述风电主轴上设有内环,所述内环外表面设有第一滑动层,所述内环外部设有轴承座;所述轴承座内圈设有第二滑动层。
2.根据权利要求1所述的一种风电主轴一体化滑动轴承传动系统,其特征在于,所述内环的母线接近于圆弧的形状,且该内环截面在整个风电主轴的圆周方向上形状相同,内环的半径根据风电主轴的大小、所承受的载荷、轴的预期挠度等因素确定,第一滑动层设置在圆弧面上,且当内环采用圆弧形结构时,轴承座采用剖分式轴承座,即轴承座的上盖和底座可分离。
3.根据权利要求1所述的一种风电主轴一体化滑动轴承传动系统,其特征在于,所述内环呈半球形结构,且该内环截面在整个风电主轴的圆周方向上形状相同,第一滑动层设置在半球面上,且当内环采用半球形结构时,轴承座采用一体式轴承座,轴承座一侧设有轴承端盖。
4.根据权利要求3所述的一种风电主轴一体化滑动轴承传动系统,其特征在于,半球体的左侧面上设有第三滑动层,所述轴承端盖设置于半球体的左侧,所述轴承端盖一侧设有第四滑动层。
5.根据权利要求3所述的一种风电主轴一体化滑动轴承传动系统,其特征在于,所述轴承端盖内圈和轴承座内圈均设有密封件,所述密封件采用两道密封结构,其中,内侧采用迷宫式密封结构,外侧采用接触式密封结构。
6.根据权利要求4所述的一种风电主轴一体化滑动轴承传动系统,其特征在于,所述第二滑动层、第四滑动层上开设有油槽。
7.根据权利要求4所述的一种风电主轴一体化滑动轴承传动系统,其特征在于,所述第一滑动层、第二滑动层、第三滑动层和第四滑动层采用选择现有的堆焊材料、合金材料、复合材料、金属、聚合物材料;当风电主轴为锻件或风电主轴材料采用合金钢时,在风电主轴加工过程中采用感应淬火等方式得到一层硬化层,而不用另外涂覆滑动层。
8.根据权利要求4所述的一种风电主轴一体化滑动轴承传动系统,其特征在于,所述第一滑动层的硬度高于第二滑动层的硬度,第三滑动层的硬度高度第四滑动层。
9.根据权利要求4所述的一种风电主轴一体化滑动轴承传动系统,其特征在于,所述第一滑动层、第二滑动层、第三滑动层和第四滑动层通过热喷涂、涂覆、激光焊接、磁脉冲焊接、3d打印、粘接、烧结等方式与风电主轴、轴承座或轴承端盖连接在一起。
10.根据权利要求1所述的一种风电主轴一体化滑动轴承传动系统,其特征在于,所述内环在风电主轴上设有多个,其数量根据风电主轴的设计要求确定,且不同位置的内环截面根据风电主轴的受力情况确定。
