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　　本发明公开了一种风力发电机组用主轴滑动轴承结构。包括“非对称”性前端轴承和后端轴承构成的“V”字形滑动轴承,轴承上设置了由顶片,垫块和波形弹性构件组成的波形弹性支撑结构,多个弹性支撑结构在环向方向阵列均布,构成了多瓦块结构。针对传统滚动轴承常在设计寿命之前发生失效,因而构成大尺寸部件维修成本高,停机时间长的问题。本发明通过采用分块式滑动轴承替代,实现了单块拆卸塔上维修,大幅度降低检修经济成本,并在“V”字形滑动轴承上设计了波形弹性支撑结构,有效减少转子振荡,保证转子强弯曲行为下的系统正常运作,此外,相比多滚动轴承支撑结构形式,有效缩短了轴向距离,实现了风电机组高功率密度转型优化。

　　[0002]在风力发电机组中,主轴轴承的质量直接影响着风力发电机组的工作性能、工作寿命和整机的运行稳定性及可靠性。目前,风电机组上主轴通常采用滚动轴承作为支撑件,而滚动轴承常不能达到计算寿命,高故障率极大的提升了拆卸更换的成本,且提高了风电机组的停机时间。受到转子的重量、推力和各种扭转力矩的风电场的复杂风况影响,使得轴承不免面对主轴弯曲和振荡的情况,主轴轴承需要直面较大的径向力和倾覆力矩,且具备一定的自调心性能。

　　[0008]为了克服现有的风电机组用主轴滚动轴承的寿命短、拆卸成本高等问题,提供一种风力发电机组用主轴滑动轴承结构。“V”字形滑动轴承由“非对称”性前端轴承和后端轴承构成。前端轴承与后端轴承与所述箱体接触面上,均匀分布多个瓦块。前端轴承与后端轴承有由顶片,垫块和波形弹性构件组成的波形弹性结构设计。前端轴承相对于箱体有等距润滑间距。后端轴承相对于箱体有不润滑等距间距。前端轴承相对于后端轴承有相同轴承径向高度。轴承相对于后端轴承有不同轴承轴向长度。前端轴承相对于后端轴承布置有不同波形弹性结构尺寸。

　　[0023] 图1为风力发电机的示意图,主要由叶片2、轮毂3、机舱4、塔架5和基底6等组成。风力发电机1通过风力带动叶片2旋转,进而在轮毂3处将风轮的力和力矩进行传递,叶片2和轮毂3两者构成了叶轮8,这直接关联风机功率的大小。机舱4由塔架5支撑,沿着旋转轴7向前端抬起,与水平线成小角度。该设计可防止叶片2撞击塔架5,缩短风力涡轮机主轴的延伸长度。基底根据陆上和海上两种不同的环境特征,具备不同的搭建方式。

　　[0024] 图2为风力发电机的截面示意图,主轴用滑动轴承支承系统与滚动轴承支承系统相比,只需设立一个主轴轴承支座9,极大程度上减少了旋转轴7方向上的轴向占用位置。主轴10通过涨紧套联轴器11与低速轴12相连,增速齿轮箱13内部设置了机械传动系统,可将低速轴12的高转矩输入,转换为高速轴14的低转矩输出,高速轴14经锁紧盘及膜片联轴器15驱动发电机传动轴16,在发电机17内将机械能转换为电能。以上部件均分布设置于机舱内,由机舱底座18为各装置提供支撑。

　　[0025] 图3为主轴用滑动轴承支承系统全局剖面图,主轴前端19与轮毂3相连,主轴后端20与增速齿轮箱13相连,与之对应的主轴轴承支座9靠近轮毂3的一侧为前端盖21 ,靠近增速齿轮箱13的一侧为后端盖22,前端盖21与后端盖22分别通过螺栓23和垫片24与箱体25固定。前端轴承27和后端轴承28一起构成了“V”形主轴轴承,可以有效处理弯矩,支承转子系统运转。主轴10内部设有通孔26,是变桨控制电缆、油路或机械杆的通道。

　　[0026] 图4为主轴用滑动轴承支承系统局部剖面图,箱体前端面33与前端轴承27间设立前端弹性支撑结构31 ,箱体后端面34与后端轴承28间设立后端弹性支撑结构32,箱体前端面33和后端面34为对称结构,具有相同的倾斜角和接触面积,前端轴承27和后端轴承28为非对称结构,具有相同的径向高度,不同的轴向长度。前端轴承27和后端轴承28之间设有油腔30,以提高主轴轴承的承载能力。主轴10通过凹槽29可更好构建其与主轴轴承的稳定性,在主轴发生倾斜时,仍保证正常运作。

　　[0027] 图5为主轴用滑动轴承间隙侧剖面图,箱体前端面33和前端弹性支撑结构31具有平行位置关系,前端油隙35为等距润滑间距,箱体后端面34和后端弹性支撑结构32具有不平行位置关系,后端油隙36为不等距润滑间距。前端油隙内侧35b和后端油隙外侧36b距离相等,前端油隙外侧35a较后端油隙外侧36a距离小。对于前端油隙35,从内侧35b到外侧35a 的油膜间隙段距离均等,对于后端油隙36,从内侧36b到外侧36a的油膜间隙段距离逐渐扩大。此外,后端轴承外侧38与箱体后侧40间距较前端轴承外侧37与箱体前侧39间距大,这也为后端部带来了更大的形变容纳量。

　　[0028] 图6为主轴用滑动轴承弹性支撑结构剖面图,对比前后端,两种弹性支撑结构有相同的高度(H1(H2)h1,h2) ,有不同的长度(L1L2,l1l2) ,后端弹性支撑结构32有更大的支撑面积。以前端弹性支撑结构31为例,该结构由顶片41,垫块43和波形弹性构件42三个部分组成。当轴承发生偏移,不对中,弯曲行为时,波形弹性构件42可在不同波形位置产生不同程度的形变,避免发生强局部应力的产生。垫块43的存在,对于轴承主体和箱体的最小距离给出了限制,抑制了轴的强弯曲行为。顶片41为波形弹性构件42变形提供了平面的承载,避免边缘支撑行为的产生。