一种圆锥滚子轴承及风力发电机主轴轴系的制作方法

1.本实用新型涉及一种圆锥滚子轴承及风力发电机主轴轴系。


背景技术：

2.主轴承作为风力发电机组的核心部件，工作时承受轴向力、径向力、倾覆力矩等载荷的联合作用，其可靠性决定着主机的使用寿命。采用两个相对设置的单列圆锥滚子轴承可以增大风机轴系的受力刚度，提高径向弯矩的承载性能。对于大型的圆锥滚动体结构的轴承，通过设置穿过滚动体的支柱可以最大限度的布置滚动体的数量，增加轴承的承载能力。
3.授权公告号为cn206409513u的中国专利公开了一种电铆支柱保持架的特大型圆锥滚子轴承，包括内圈、保持架、外圈、滚动体和支柱，支柱从滚动体中心穿过，支柱的两端插入保持架的支柱孔内，并与保持架电铆接，然后依次安装内圈和外圈。这种大型圆锥滚子轴承承载能力较强，但是滚动体与保持架之间的间隙较小，润滑脂难以进入滚动体的通孔内，滚动体与支柱之间润滑环境较差，磨损较为严重，存在轴承寿命较短的技术问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种圆锥滚子轴承，用于解决目前的圆锥滚子轴承的支柱与滚动体之间润滑环境较差造成的轴承寿命较短的技术问题；另外，本实用新型的目的还在于提供一种适用上述圆锥滚子轴承的风力发电机主轴轴系。
5.本实用新型一种圆锥滚子轴承采用如下技术方案：
6.一种圆锥滚子轴承，包括：
7.内圈；
8.外圈；
9.滚动体，具有轴向通孔；
10.保持架；
11.支柱，穿过滚动体的轴向通孔与保持架固定；
12.轴向通孔的至少一端开口为通孔扩口，通孔扩口用于引导润滑油脂进入轴向通孔内，保持架上与滚动体轴向端面相对的侧面为保持架向滚动体面，至少一个保持架向滚动体面包括引导面，滚动体轴向端面与所相对的引导面之间的轴向距离自滚动体轴向端面中心沿滚动体径向向远离滚动体轴向端面中心方向上逐渐变大，以引导润滑油脂进入通孔扩口。
13.有益效果：本实用新型的圆锥滚子轴承的轴向通孔的至少一端开口为通孔扩口，同时滚动体轴向端面与所相对的引导面之间的轴向距离自滚动体轴向端面中心沿滚动体径向向远离滚动体轴向端面中心方向逐渐变大，减小了油脂进入轴向通孔中的阻力，引导油脂进入轴向通孔，改善滚动体与支柱之间的润滑环境，支柱和滚动体更不容易损坏，解决目前的圆锥滚子轴承的支柱与滚动体之间润滑环境较差造成的轴承寿命较短的技术问题。
14.进一步的，所述保持架上设有固定支柱的支柱固定孔，支柱固定孔朝向滚动体的支柱插入孔口处于保持架向滚动体面上；在圆锥滚子轴承的径向上，所述引导面处于支柱插入孔口的外侧。处于外侧引导面面积较大，对润滑油脂的引导效果较好。
15.进一步的，所述轴向通孔的孔壁面与滚动体轴向端面弧形过渡形成所述通孔扩口。弧形过渡既能够避免应力集中，又能够有利于润滑油脂的流动。
16.进一步的，轴向通孔的两端开口均为通孔扩口。更有利于润滑油脂进入轴向通孔。
17.进一步的，滚动体一端为大径端，另一端为小径端，处于小径端处的保持架为小径端保持架，处于大径端处的保持架为大径端保持架，小径端保持架与支柱一端焊接固定，大径端保持架与支柱一端螺纹连接。
18.进一步的，所述引导面为圆锥形面。
19.进一步的，所述滚动体表面有耐磨涂层。提高滚动体的寿命。
20.进一步的，滚动体一端为大径端，另一端为小径端，大径端的滚动体轴向端面为弧形面。减少应力集中。
21.进一步的，内圈滚道设置有凸度量。凸度量能够改善滚道应力分布。
22.本实用新型的风力发电机主轴轴系的技术方案：
23.风力发电机主轴轴系包括转轴、定轴、圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承处于转轴与定轴之间，圆锥滚子轴承包括：
24.内圈；
25.外圈；
26.滚动体，具有轴向通孔；
27.保持架；
28.支柱，穿过滚动体的轴向通孔与保持架固定；
29.轴向通孔的至少一端开口为通孔扩口，通孔扩口用于引导润滑油脂进入轴向通孔内，保持架上与滚动体轴向端面相对的侧面为保持架向滚动体面，至少一个保持架向滚动体面包括引导面，滚动体轴向端面与所相对的引导面之间的轴向距离自滚动体轴向端面中心沿滚动体径向向远离滚动体轴向端面中心方向上逐渐变大，以引导润滑油脂进入通孔扩口。
30.有益效果：本实用新型的圆锥滚子轴承的轴向通孔的至少一端开口为通孔扩口，同时滚动体轴向端面与所相对的引导面之间的轴向距离自滚动体轴向端面中心沿滚动体径向向远离滚动体轴向端面中心方向逐渐变大，减小了油脂进入轴向通孔中的阻力，引导油脂进入轴向通孔，改善滚动体与支柱之间的润滑环境，支柱和滚动体更不容易损坏，解决目前的圆锥滚子轴承的支柱与滚动体之间润滑环境较差造成的轴承寿命较短的技术问题。
31.进一步的，所述保持架上设有固定支柱的支柱固定孔，支柱固定孔朝向滚动体的支柱插入孔口处于保持架向滚动体面上；在圆锥滚子轴承的径向上，所述引导面处于支柱插入孔口的外侧。处于外侧引导面面积较大，对润滑油脂的引导效果较好。
32.进一步的，所述轴向通孔的孔壁面与滚动体轴向端面弧形过渡形成所述通孔扩口。弧形过渡既能够避免应力集中，又能够有利于润滑油脂的流动。
33.进一步的，轴向通孔的两端开口均为通孔扩口。更有利于润滑油脂进入轴向通孔。
34.进一步的，滚动体一端为大径端，另一端为小径端，处于小径端处的保持架为小径
端保持架，处于大径端处的保持架为大径端保持架，小径端保持架与支柱一端焊接固定，大径端保持架与支柱一端螺纹连接。
35.进一步的，所述引导面为圆锥形面。
36.进一步的，所述滚动体表面有耐磨涂层。提高滚动体的寿命。
37.进一步的，滚动体一端为大径端，另一端为小径端，大径端的滚动体轴向端面为弧形面。减少应力集中。
38.进一步的，内圈滚道设置有凸度量。凸度量能够改善滚道应力分布。
附图说明
39.图1是本实用新型一种圆锥滚子轴承的具体实施例1中的局部剖视图；
40.图2是本实用新型一种圆锥滚子轴承的具体实施例1中内圈的局部剖视图；
41.图3是本实用新型一种圆锥滚子轴承的具体实施例1中滚动体的结构示意图；
42.图4是本实用新型一种圆锥滚子轴承的具体实施例1中大径端保持架的局部剖视图；
43.图5是本实用新型一种圆锥滚子轴承的具体实施例1中小径端保持架的局部剖视图；
44.图中：1、内圈；11、大挡边；12、小挡边；2、外圈；3、滚动体；31、大径端；32、小径端；33、轴向通孔；34、通孔扩口；4、支柱；5、大径端保持架；6、小径端保持架；71、螺纹孔；72、小径端保持架通孔；8、保持架向滚动体面；9、引导面。
具体实施方式
45.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
46.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
47.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
48.以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。
49.本实用新型一种圆锥滚子轴承的具体实施例1：
50.如图1和图3所示，一种圆锥滚子轴承包括内圈1、外圈2、滚动体3、支柱4和保持架，滚动体3具有供支柱4穿过的轴向通孔33，滚动体3的一端为大径端31，另一端为小径端32，保持架设置两个，一个处于滚动体3的大径端31处，另一端处于滚动体3的小径端32处，其中处于大径端31处的保持架为大径端保持架5，处于滚动体3小径端32处的保持架为小径端保持架6。采用这种支柱4的结构方式，可以最大限度的布置滚动体3数量，增加轴承的承载能力。
51.如图4和图5所示，大径端保持架5和小径端保持架6均呈圆环形，大径端保持架5和小径端保持架6上均沿轴向间隔布置多个支柱固定孔，支柱4的两端分别固定在两保持架上的支柱固定孔内。其中大径端保持架5上的支柱固定孔为螺纹孔71，支柱4一端拧入螺纹孔71内，实现支柱4与大径端保持架5的螺纹连接。小径端保持架6上的支柱固定孔为小径端保持架通孔72，支柱4的一端插入小径端保持架通孔72后与小径端保持架6焊接固定。
52.为了改善支柱4与滚动体3之间的润滑环境，本实施例中，轴向通孔33的孔壁面一端与大径端31的滚动体轴向端面通过半径为r的圆弧过渡，另一端与小径端32的滚动体轴向端面通过半径为r的圆弧过渡，以使轴向通孔33两端开口均为通孔扩口34，通孔扩口34便于润滑油脂进入轴向通孔33内，改善支柱4与轴向通孔33的润滑环境。
53.为了进一步便于润滑油脂进入轴向通孔33内，保持架上与滚动体轴向端面相对的侧面为保持架向滚动体面8，两个保持架上的保持架向滚动体面8均包括引导面9，小径端保持架6和大径端保持架5上均设置有引导面9，其中小径端保持架6上的引导面9与滚动体3小径端32的滚动体轴向端面之间的轴向距离自小径端32的滚动体轴向端面中心沿滚动体3径向到外圈2的方向上逐渐变大，以引导润滑油脂进入通孔扩口34。同理大径端保持架5上的引导面9与大径端31的滚动体轴向端面之间的轴向距离自大径端31的滚动体轴向端面中心沿滚动体3径向到外圈2的方向上逐渐变大。
54.本实施例中，小径端保持架6和大径端保持架5上的引导面9均为圆锥形面。圆锥形面便于加工。支柱固定孔朝向滚动体3的支柱插入孔口处于保持架向滚动体面8上，在圆锥滚动体3轴承的径向上，引导面9处于支柱插入孔口的外侧。引导面9与滚动体轴向端面形成楔形的间隔，相比滚动体轴向端面与保持架向滚动体面8平行设置的形式，增大了二者之间的部分间距，减小了润滑油脂流向轴向通孔33的阻力，能够引导润滑油脂流向轴向通孔33，进而改善支柱4与滚动体3之间的润滑环境。
55.本实施例中，大径端保持架5背向滚动体3的侧面垂直于内圈1的轴线，小径端保持架6背向滚动体3的一侧面与滚动体3轴线垂直。
56.本实用新型的轴承中，通过轴向通孔33的扩口设计和保持架上引导面9的设计，可以减小润滑油脂流向轴向通孔33的阻力，改善支柱4与滚动体3之间的润滑环境，提高轴承的使用寿命。
57.外圈2与内圈1上的滚道均呈圆锥形，为了改善轴承的性能，滚道具有一定厚度的硬化层，通常表面硬度在56~62hrc之间。硬化层可通过激光淬火、表面淬火、渗碳淬火等方法获得。如图1所示，外圈2的滚道设计有锥角α，内圈1的滚道设计有锥角β，滚动体3设计有锥角γ，且外圈2滚道延长线、内圈1滚道延长线、滚动体3中心线长线与轴承回转中心交于一点，理论上实现滚动体3的纯滚动。
58.如图2所示，内圈1滚道设计有锥角β，为了改善滚道应力分布，内圈1的滚道设计有
凸度量δ，通常δ取值在0~0.2mm之间。为了限制滚动体3轴向位置，内圈1设计有大挡边11、小挡边12，大挡边11、小挡边12工作时与滚动体3端面接触。
59.如图3所示，滚动体3设计有锥角γ，为了降低滚动体3边缘应力集中，对滚动体3母线进行修型，通常采用对数曲线或圆弧修型。大径端31的滚动体轴向端面为圆弧修型，大径端31的滚动体轴向端面为弧形面。滚动体3表面具有一定厚度的耐磨层，本实施例中耐磨层为涂覆类金刚石石墨涂层。为了提高支柱4的耐磨性，支柱4表面淬火处理，硬度40~50hrc。
60.本实用新型圆锥滚子轴承的具体实施例2，与上述实施例的区别仅在于，本实施例中轴向通孔的一端开口为通孔扩口。其他实施例中，通孔扩口也可以由设置在轴向通孔与滚动体轴向端面之间的倒角形成，轴向通孔的孔壁面与滚动体轴向端面通过圆锥形面过渡。其他实施例中，轴向通孔的孔壁面与滚动体轴向端面通过除了圆弧之外的其他类型弧形面过渡。
61.本实用新型圆锥滚子轴承的具体实施例3，与上述实施例的区别仅在于，本实施例中一个保持架上设置两个引导面，在圆锥滚子轴承的径向上，两个引导面分别处于处于支柱插入孔口的内外两侧。
62.本实用新型圆锥滚子轴承的具体实施例4，与上述实施例的区别仅在于，本实施例中，引导面的中部外凸，可以设置类似内圈滚道的凸度量。
63.本实用新型圆锥滚子轴承的具体实施例5，与上述实施例的区别仅在于，内圈滚道为圆锥形。
64.本实用新型圆锥滚子轴承的具体实施例6，与上述实施例的区别仅在于，本实施例中，支柱与保持架铆接。
65.本实用新型圆锥滚子轴承的具体实施例7，与上述实施例的区别仅在于，仅有小径端保持架上设置引导面，而大径端保持架上则没有引导面。其他实施例中，在圆锥滚子轴承的径向上，引导面也可以处于支柱插入孔口的内侧。
66.本实用新型风力发电机主轴轴系的具体实施例，风力发电机主轴轴系包括转轴、定轴、圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承处于转轴与定轴之间，其中圆锥滚子轴承的结构与上述圆锥滚子轴承任意一具体实施例中所述的结构相同，具体不再赘述。
67.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。