轴承外圈止动装置及其制造、安装方法与流程

1.本发明涉及风力发电机技术领域，特别涉及一种轴承外圈止动装置及其制造、安装方法。


背景技术：

2.随着经济的发展，以及国家环境保护要的需要，社会对新能源的需求越来越大，其中风能作为新兴的能源，近些年占国家能源需求比率越来越高。而且，随着风力发电机的发展，对风力发电机的功率要求也越来越高，这样就会对风力发电机中的核心部件风电齿轮箱的性能要求越来越高，其中风电齿轮箱主要作用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机以使其得到相应的转速。
3.风电齿轮箱内包括各级传动结构，其中一级行星系统作为输入级，承受大部分由叶轮产生的高极限载荷和高交变载荷，因此，用于一级行星系统的一级行星架轴承的运转可靠性和稳定性直接决定了整个风电齿轮箱传动系统的稳定性和可靠性。然而，在长时间的工作过程中，轴承外圈和轴承座可能发生相对滑动，这容易导致轴承外圈与轴承座之间的结合面磨损，从而导致失效，影响使用寿命。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种轴承外圈止动装置及其制造、安装方法，以解决现有的轴承外圈会出现跑圈打滑现象的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明提供一种轴承外圈止动装置，包括：
6.销结构，被配置为能够与槽结构相配合；以及
7.槽结构，其布置在轴承外圈的外径表面上，其中所述槽结构被构造为使得在销结构与槽结构配合的情况下，轴承外圈的滑动被抑制，其被配置为朝向轴承安装端面一侧开口。
8.可选的，在所述的轴承外圈止动装置中，所述槽结构在轴承外圈的轴向上延伸至轴承外圈的端部；和/或
9.所述销结构为柱体，销结构的外表面上至少具有两个切点，两个切点的连接线在任意时刻能够与轴承安装端面齐平。
10.可选的，在所述的轴承外圈止动装置中，所述销结构轴向垂直于轴承的轴向及轴承的切向。
11.可选的，在所述的轴承外圈止动装置中，所述轴承包括轴承室，所述轴承室为圆柱体，在圆柱体的一顶面上具有与其同心的圆柱凹坑，使得轴承室具有底座和侧壁，在侧壁的底端沿圆柱体径向方向形成能够与销结构相匹配的销孔，所述销孔的侧壁上具有与底座平面齐平的至少两个点。
12.可选的，在所述的轴承外圈止动装置中，所述轴承包括还内圈、外圈和置于内圈与外圈之间的滚子，内圈、外圈和滚子配合后形成圆环柱体，所述圆环柱体能够与圆柱凹坑相
匹配，所述圆环柱体的外表面具有能够与销孔配合的槽结构，槽结构沿圆环柱体轴向延伸，直至轴承安装端面，所述轴承安装端面为圆环柱体与底座相接触的端面。
13.本发明还提供一种如上所述的轴承外圈止动装置的制造方法，包括：
14.在侧壁的底端形成销孔；
15.在底座与销孔相对应的位置处形成第一标记；
16.在侧壁的顶端与销孔相对应的位置处形成第二标记；以及
17.以轴承安装端面为起始，沿径向方向在圆环柱体的外表面上形成槽结构，直至槽结构的长度和宽度大于销孔的直径。
18.本发明还提供一种如上所述的制造方法得到的轴承外圈止动装置的安装方法，包括：
19.内圈、外圈和滚子配合后形成圆环柱体；
20.将转架与内圈连接；
21.确认销结构能够在重力作用下滑出销孔；以及
22.将轴承室水平放置，在销孔中放入销结构。
23.可选的，在所述的轴承外圈止动装置的安装方法中，还包括：
24.在底座与销孔相对应的位置处形成第一标记；
25.在侧壁的顶端与销孔相对应的位置处形成第二标记；以及
26.确认槽结构与底座上的第一标记对齐后，将圆环柱体安装至圆柱凹坑内；
27.将轴承竖直放置，使得第二标记位于圆周的最高点，销结构在自身重力作用下直接落入槽结构中。
28.可选的，在所述的轴承外圈止动装置的安装方法中，还包括：
29.在侧壁的顶端与销孔相对应的位置处形成第二标记；
30.将轴承竖直放置，使得第二标记位于圆周的最高点，销结构在自身重力作用下与外圈接触；
31.转动圆环柱体，使得外圈相对于销结构产生周向位移，直至销结构与槽结构对齐后，销结构落入槽结构中，外圈周向止动。
32.可选的，在所述的轴承外圈止动装置的安装方法中，还包括：
33.对轴承进行拆卸或更换时，直接沿轴向将圆环柱体推出圆柱凹坑。
34.本发明还提供一种风电齿轮箱轴承，包括如上所述的轴承外圈止动装置。
35.本发明的发明人经研究发现，在机械领域，轴承主要用于承受径向力和轴向力，轴承的内圈与轴配合安装，轴承的外圈与轴承座或齿轮内齿配合安装。由于应用领域的不同，轴承的运行工况差异很大，例如轴承在高速、高温、多变重载、倾覆力矩等综合作用下，可能导致轴承外圈会出现跑圈打滑现象，尤其当轴承座或齿轮的轴承线膨胀系数不同时，在高温条件下，轴承外圈的配合过盈量会出现减小或者间隙配合，造成外圈与轴承座或齿轮内圈配合面打滑，从而造成配合面磨损严重，温升、振动及噪声急剧增加，最终导致轴承失效，严重的甚至会导致轴承座箱体或齿轮因配合面磨损严重而报废。
36.本发明的发明人根据风力齿轮箱领域的研究成果，进一步发现该领域的技术特点，其与常规的外圈打滑现象的不同之处在于，在风力齿轮箱轴承的大扭矩、大弯矩、高交变载荷等复杂工况下，轴承易发生蠕变，轴承外圈与轴承孔间隙变大，此时就会造成轴承外
圈打滑现象。一旦轴承外圈打滑，不仅会影响整个传动系统的稳定性，而且会减少轴承使用寿命，增加运营成本。这是本发明提出的轴承外圈止动的主要动机所在。
37.但是目前市销的齿轮箱，只采用端面止动，导致在特殊工况下，难以观察，导致操作难度大，另外现有的止动销制造繁复，成本高，安装难度大。
38.基于以上洞察，本发明提供了一种轴承外圈止动装置及其制造、安装方法，通过与销结构相匹配的槽结构朝向轴承安装端面一侧开口，可以随时方便的安装和拆卸，且制造过程仅需要在外圈上形成槽结构即可，安装难度低，销结构可以为任意形状，制造简单。
39.本发明的轴承外圈止动装置不仅能通过使销结构落入轴承外圈的槽结构内来限制轴承的周向转动以防止轴承打滑，还可以将轴承室水平放置，在销孔中放入销结构，实现了在不影响正常安装工序(止动销孔水平状态)的情况下只需要把销结构塞入销孔内即可防止打滑，其他工序与正常工序相同，即只需增加一道工序，安装方式简单可靠。
40.进一步的，通过与销结构相匹配的槽结构朝向轴承安装端面一侧开口，即轴承沉槽与端面连通，止动销不会限制轴承拆卸。对轴承进行拆卸或更换时，直接沿轴向将圆环柱体推出圆柱凹坑即可，安装方式进一步优于现有方案。
附图说明
41.图1是本发明一实施例风电齿轮箱轴承的整体示意图；
42.图2是本发明一实施例风电齿轮箱轴承的局部放大示意图；
43.图3是本发明一实施例风电齿轮箱轴承外圈止动装置示意图；
44.图4是本发明一实施例风电齿轮箱轴承的安装示意图；
45.图中所示：1-轴承室；2-销结构；3-外圈；4-转架；5-槽结构；6-滚子；7-内圈；8-轴承安装端面；9-底座；10-侧壁；11-台阶；12-销孔。
具体实施方式
46.下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本发明。
47.应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。
48.在本发明中，除非特别指出，“布置在
…
上”、“布置在
…
上方”以及“布置在
…
之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在
…
上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在
…
下或下方”，反之亦然。
49.在本发明中，各实施例仅仅旨在说明本发明的方案，而不应被理解为限制性的。
50.在本发明中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。
51.在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。另外，除非另行说明，本发明的不同实施例中的特征可以相互组合。例如，可以用第二实施例中的某特征替换第一实施例中相对应或功能相同或相似的特征，所得到的实施例同样落入本技术的公开范围或记载范围。
52.在此还应当指出，在本发明的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着
二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本发明中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。
53.另外，本发明的各方法的步骤的编号并未限定所述方法步骤的执行顺序。除非特别指出，各方法步骤可以以不同顺序执行。
54.以下结合附图和具体实施例对本发明提出的轴承外圈止动装置及其制造、安装方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
55.本发明的目的在于提供一种轴承外圈止动装置及其制造、安装方法，以解决现有的轴承外圈会出现跑圈打滑现象的问题。
56.为实现上述目的，本发明提供了一种轴承外圈止动装置及其制造、安装方法，包括：销结构，被配置为能够与槽结构相匹配；以及槽结构，其布置在轴承外圈的外径表面上，其中所述槽结构被构造为使得在销结构与槽结构配合的情况下，轴承外圈的滑动被抑制，被配置为朝向轴承安装端面一侧开口。
57.图1提供了本发明的第一个实施例，其示出了一种风电齿轮箱轴承的整体示意图，所述风电齿轮箱轴承包括轴承室1、内圈7、外圈3、置于内圈与外圈3之间的滚子6和轴承外圈止动装置。所述轴承室1为圆柱体，在圆柱体的一顶面上具有与其同心的圆柱凹坑，使得轴承室1具有底座9和侧壁10，其中内圈7、外圈3和滚子6配合后形成圆环柱体，所述圆环柱体能够与圆柱凹坑相匹配。
58.所述轴承外圈止动装置包括：销结构2，被配置为能够与槽结构相匹配；以及槽结构5，其布置在轴承外圈3的外径表面上，其中所述槽结构5被构造为使得在销结构2与槽结构5配合的情况下，轴承外圈3的滑动被抑制，被配置为朝向轴承安装端面8一侧开口。在本发明中，术语“外径表面”是指轴承外圈的外表面、即轴承外圈的外弧形面，而术语“内径表面”是指轴承的内表面、即轴承外圈的内弧形面。具体的，销孔12和槽结构5是通过以下方式形成的：在轴承室1的侧壁的底端沿圆柱体径向方向形成能够与销结构2相匹配的销孔12，所述销孔12的内侧壁上具有与底座9平面齐平的至少两个点；以及在所述圆环柱体的外表面形成能够与销孔12配合的槽结构5，使得槽结构5沿圆环柱体轴向延伸，直至轴承安装端面8，所述轴承安装端面8为圆环柱体与轴承室1的底座9相接触的端面。
59.图2提供了本发明的第二个实施例，其示出了图1中所示的风电齿轮箱轴承的局部示意图(见图1和虚线所圈部分)，该局部示意图具体的示出了轴承外圈止动装置，在轴承外圈止动装置中，所述槽结构在轴承外圈的轴向上延伸至轴承外圈的端部；和/或所述销结构2为柱体，可以为三角柱、方柱或圆柱，销结构2为实心结构，相对于现有的空心结构可以提高可靠性，销结构2的外表面上至少具有两个切点，两个切点的连接线在任意时刻能够与轴承安装端面8齐平；另外，在所述的轴承外圈止动装置中，所述销结构2轴向垂直于轴承的轴向及轴承的切向。
60.在所述的轴承外圈止动装置中，所述轴承包括轴承室1，所述轴承室1为圆柱体，在圆柱体的一顶面上具有与其同心的圆柱凹坑，轴承室1具有底座9和侧壁10，在侧壁10的底端沿圆柱体径向方向形成能够与销结构2相匹配的销孔12，所述销孔的内侧壁上具有与底
座9平面齐平的至少两个点。另外，在所述的轴承外圈止动装置中，所述轴承包括还内圈7、外圈3和置于内圈与外圈3之间的滚子6，内圈7、外圈3和滚子6配合后形成圆环柱体，所述圆环柱体能够与圆柱凹坑相匹配，所述圆环柱体的外表面具有能够与销孔配合的槽结构5，槽结构5沿圆环柱体轴向延伸，直至轴承安装端面8，所述轴承安装端面8为圆环柱体与底座9相接触的端面。另外，底座具有台阶11，使得轴承卡在台阶11上，仅外圈的轴承安装端面8与底座9接触，内圈与底座不接触，不妨碍内圈相对于底座转动，槽结构5的深度设置为使得其开口仅面向于台阶11的顶面。
61.图3～4提供了本发明的第三个实施例，其示出了风电齿轮箱轴承外圈止动装置示意图，如图3～4所示，本实施例提供了一种轴承外圈止动装置的制造方法，包括：在侧壁的底端形成销孔；在底座与销孔相对应的位置处形成第一标记；在侧壁的顶端与销孔相对应的位置处形成第二标记；以及以轴承安装端面为起始，沿径向方向在圆环柱体的外表面上形成槽结构，直至槽结构的长度和宽度大于销孔的直径。
62.本实施例还提供一种如上所述的制造方法得到的轴承外圈止动装置的安装方法，如图3、4所示，包括：内圈7、外圈3和滚子6配合后形成圆环柱体；将转架4与内圈7连接；确认销结构2能够在重力作用下滑出销孔12；以及将轴承室1水平放置，在销孔12中放入销结构2。安装时，轴承处于水平状态，无需进行特殊的角度设置，该安装方法克服了现有的止动装置空间小、安装难以观察、安装困难的缺点。销结构深入销孔的一端较粗，另一端较细，容易滑出。
63.销结构2与槽结构的配合可以通过一种方法实现，在所述的轴承外圈止动装置的安装方法中，还包括：在底座9与销孔12相对应的位置处形成第一标记；在侧壁的顶端与销孔相对应的位置处形成第二标记；以及确认槽结构与底座上的第一标记对齐后，将圆环柱体安装至圆柱凹坑内；将轴承竖直放置，使得第二标记位于圆周的最高点，销结构2在自身重力作用下直接落入槽结构5中。这种方法的优点是将销结构2和槽结构5直接对齐配合，外圈一步到位实现止动，更加安全可靠。
64.销结构2与槽结构的配合可以通过另一种方法实现，在所述的轴承外圈止动装置的安装方法中，还包括：在侧壁的顶端与销孔12相对应的位置处形成第二标记；将轴承竖直放置，使得第二标记位于圆周的最高点，销结构2在自身重力作用下与外圈3接触；转动圆环柱体，使得外圈3相对于销结构2产生周向位移，直至销结构2与槽结构对齐后，销结构2落入槽结构中，外圈3周向止动。这种方法的优点是销结构2的安装不用考虑销孔与槽结构的相对位置，安装方式极其简单方便，在保证实现周向旋转的情况下，极大地提高了安装效率。
65.进一步的，在所述的轴承外圈止动装置的安装方法中，还包括：对轴承进行拆卸或更换时，直接沿轴向将圆环柱体推出圆柱凹坑。
66.本发明提供了一种轴承外圈止动装置及其安装方法，通过与销结构2相匹配的槽结构朝向轴承安装端面一侧开口，可以随时方便的安装和拆卸，且制造过程仅需要在外圈3上形成槽结构即可，安装难度低，销结构2可以为任意形状，制造简单。
67.本发明的轴承外圈止动装置不仅能通过销结构2落入轴承外圈3的槽结构内限制轴承的周向转动，以防止轴承打滑，还可以将轴承室1水平放置，在销孔中放入销结构2，实现了在不影响正常安装工序(止动销孔水平状态)时，只需要把销结构2塞入销孔内，其他工序与正常工序相同，即只需增加一道工序，安装方式简单可靠；
68.进一步的，通过与销结构2相匹配的槽结构朝向轴承安装端面一侧开口，即轴承沉槽与端面连通，止动销不会限制轴承拆卸。对轴承进行拆卸或更换时，直接沿轴向将圆环柱体推出圆柱凹坑即可，安装方式进一步优于现有方案。
69.综上，上述实施例对轴承外圈止动装置及其制造、安装方法的不同构型进行了详细说明，当然，本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型，任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容，均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。
70.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
71.上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。