[发明专利]用于风力涡轮机转子的轴承系统

说明书

技术领域

本发明属于滚柱轴承技术领域，并涉及用于风力涡轮机转子的轴承系统。

背景技术

在风力涡轮机应用中，与没有间隙的轴承或者具有最佳最小预载的轴承相比，具有较高操作间隙的大的主轴承具有较低的额定寿命。特别地，Ｏ形或X形布置的非预载双排轴承具有较低刚度。当这些轴承加载了高径向力或高倾翻力矩时，滚动元件的载荷分布变得不规则。结果，一些滚动元件承受高的赫兹压力，从而造成过早的轴承失效。特别地，轴承刚度取决于预载和由所述轴承的当前操作状态产生的载荷。具有过高预载的双排轴承的刚度较高，轴承中的摩擦因此也较高。结果，轴承中的内部载荷也会不利地较高，这会造成轴承过早失效。

而且，滚柱轴承似乎对打滑（skidding）特别敏感，这种打滑是危害轴承滚动完整性的滚动和滑动组合的结果。当发生打滑时，作用于旋转环的前向力小于对滚柱/保持架的阻力。打滑可能造成沿滚动元件和滚道的圆周方向出现咬伤斑点和条纹。这会因过度的剥蚀成形而导致过早的轴承失效。进一步地，只要非预载的滚动元件不接触滚道，就会出现打滑，该打滑还会被保持架减速。

刚性轴承结构的阻尼能力在动态载荷情况下是不足的。刚性预载轴承与液压预载系统相比不具有这种适当的阻尼能力，并且刚性系统不能启动阻尼能力。一方面，轴承周围部件的实际运转将会受到轴承间隙影响。另一方面，非预载轴承刚度不够，并且最大的实际运转失效将具有不可接受的较高值。另外，大的风力涡轮机轴承中的预载和间隙取决于轴承制造精度，取决于轴和外壳的装配以及取决于当前操作温度。安装后间隙的可变范围造成不同的当前操作状态，这暗示了不可调节预载系统中不同范围的接触压力。过高的轴承间隙将造成非预载系统中滚柱的不可接受的高边缘压力。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种用于风力涡轮机转子的轴承系统，其中尽管轴承系统适合于宽范围的操作载荷，但该轴承系统仍具有较长的寿命。

本发明的用于风力涡轮机转子的轴承系统包括：Ｏ形布置的双排锥形滚柱轴承，其中所述双排锥形滚柱轴承包括内环、支撑在所述内环上的沿圆周排成行（circumferential row）的锥形滚柱；和浮动式内肋，驱动装置以及可移除的互锁装置，其中所述浮动式内肋能够由所述驱动装置轴向移动到预定位置，以抵接在轴向向外的每个大滚柱端上，从而对每个锥形滚柱施加相应预载，并且所述浮动式内肋通过所述互锁装置刚性地耦接（或称联接）到所述内环。

因此，本发明的轴承系统被提供有有利充足的可变外部载荷，用于对滚柱可调节地预加载，使得能够为锥形滚柱在所述轴承系统的宽范围操作状态下提供最佳操作状态。进一步地，所述轴承系统有利地非常刚性，使得所述轴承系统的周围部件的实际运转特征不受轴承间隙影响。有利的是，一旦通过所述互锁装置在预定轴向位置将所述浮动式内肋刚性地耦接到所述内环而实现本发明轴承系统的最佳间隙、预载和刚度，则所述轴承系统的最佳构造被刚性地安装。而且，积极效果在于，滚柱上的和浮动式内肋上的载荷分布相当平衡。与普通轴承相比，载荷最高的滚柱的赫兹压力被降低，这是由于载荷被分布到相邻滚柱。结果，提高了滚柱的疲劳寿命和可用性，因此本发明轴承系统的寿命较高。另外，根据本发明，能够避免滚柱打滑，使所述轴承系统的寿命不受打滑影响。

通过所述驱动装置，本发明轴承系统的预载和刚度能够适应当前操作状态。优选地，在操作期间监控本发明轴承系统的操作状态，操作状态优选为温度、噪声、振动和/或径向振摆。一旦监控到临界操作状态，通过致动所述驱动装置以携载优化（carry optimised）所述轴承系统的内部载荷，能够使所述轴承系统的预载和刚度进行适应。

优选的是，所述互锁装置在所述内环与所述浮动式内肋之间形成形状配合（form-fit）。进一步地，所述互锁装置优选包括圆周支撑肋，其形成在所述内环上，从所述内环沿径向方向延伸并接合所述浮动式内肋，从而在所述内环与所述浮动式内肋之间形成所述形状配合。由于在所述内环与所述浮动式内肋之间提供了形状配合，该结构的刚度沿轴向方向较高。因此，所述轴承系统的整个结构为有利地刚性的。优选的是，支撑肋整体地形成在所述内环上。