轴承的润滑结构和用于轴承的润滑油分配系统的制作方法

本公开涉及一种轴承的润滑结构和用于轴承的润滑油分配系统。

背景技术：

1、现在世界上安装着非常多风力发电机，变桨轴承是风力发电机变桨系统的重要零部件。变桨轴承的作用是连接叶片与轮毂，并将叶片上的载荷传递到轮毂上。当风速过高或过低时，通过调整桨叶桨距改变气流对叶片攻角，从而改变风力发电机组获得的空气动力转矩，使功率输出保持稳定。因此叶片变桨功能、变桨轴承对于风力发电机的安全生产和可靠运行来说极其重要。

2、由于变桨轴承的受力非常复杂，在工作过程中变桨轴承受到叶片传递来的空气动力、重力、离心力和偏航引起的载荷，这些力通过叶片传递到变桨轴承，表现为轴向力、径向力和倾覆力矩。同时在运行过程中受到的各种载荷的耦合而产生振颤力作用，这种振颤力作用在变桨轴承上，容易导致其出现微动摩擦磨损，也就是发生微动磨损、微动疲劳和微动腐蚀三种微动摩擦学现象。

3、具体地，变桨轴承内部滚动体相对于滚道面，在不进行变桨动作时，通常只能发生极为极小距离的往复运动，在这种微小距离的往复运动极易产生微动磨损，形成微动磨损颗粒，而这些磨损颗粒如果进入滚动体与滚道的接触区，就会形成磨粒磨损，导致变桨轴承磨损进一步加剧，轴承提前失效，因此将滚动体与滚道接触区产生的磨损颗粒及时清除，对减少变桨轴承内部发生的磨粒磨损有着积极的作用。微动磨损进一步发展会导致变桨轴承发生微动疲劳和微动腐蚀。

4、在润滑良好的情况下，这些微动摩擦磨损的发生和发展会被尽可能地抑制。但在没有润滑剂或润滑不良的情况下时，它很容易会导致变桨轴承发生故障，引发变桨系统发生故障。严重时会出现轴承外圈开裂的现象，甚至会出现叶片掉落重大事故发生。

5、变桨轴承在正常工作运行时，变桨调整角度通常为0°-30°，虽然其调整频率可能会有时比较高，但变桨轴承的滚动体相对于滚道面的速度却非常低。但大多数的运行条件下，变桨动作比较少，这时风机工作过程中，变桨轴承的滚动体和滚道面等摩擦副之间的相对速度几乎为零(即使不为零，也非常低)，从而导致不可能有足够厚的流体润滑膜形成，也就是不可能有足够厚的润滑膜把轴承内部的摩擦副之间隔开。因此，轴承内的润滑是处于边界润滑的状态，确保滚动体与滚道接触区内有足够量的润滑剂来形成边界润滑膜，对变桨轴承的润滑来说非常重要。

6、目前风力发电机的变桨轴承绝大多数采用集中润滑油分配系统进行润滑，润滑剂为润滑脂。变桨轴承运行时间一段时间后，轴承内的润滑脂在重力和离心力的持续作用；滚动体、保持架的剪切作用，叶片对风响应导致的振动，以及时间因素的累积作用，润滑脂会出现的过量基础油失去的现象。导致润滑脂中含油量不足，润滑能力下降，润滑脂变硬的情况，甚至会出现轴承发生排脂故障。废旧油脂不能及时从轴承腔内排出，油脂会充满并堵塞轴承内腔，随着油脂的继续加注，造成内腔压力越来越高，过大压力会将轴承密封圈涨破挤出，导致油脂泄露，污染风力发电机轮毂内部。废旧油脂堆积在轴承腔内，加上轴承运行过程中产生的金属磨屑及其他污染物等，会堵塞注油孔和排脂孔，导致新润滑脂无法泵入，而废旧润滑脂却排不出去，就进一步加剧轴承内部滚道及滚动体的磨损速度，缩短变桨轴承的寿命，对变桨系统和风力发电机的可靠运行产生重大影响。

7、另外，有很多研究表明，在役的变桨轴承中排出的润滑脂中的铁含量非常高，有的变桨轴承润滑脂样品中的铁含量甚至超过1％的铁含量。润滑脂中的金属颗粒含量过高，会加速润滑脂的氧化，硬化板结，破坏润滑脂的纤维结构，使其无法将润滑脂中的基础油“锁”着，导致润滑脂中含油量大幅下降，导致变桨轴承产生润滑不良的问题，使变桨系统不能正常工作。如果由于变桨轴承失效导致更换变桨轴承，这将会给风力发电机维护单位和业主带来巨大的经济损失，尤其是海上风力发电机，其更换变桨轴承将带来更为巨大的经济损失。

8、在其他领域，具有类似工况且通过润滑脂润滑的轴承也面临上述问题。因此，如果能将这类轴承的润滑脂润滑更换成润滑油润滑，对于这类轴承(特别是风电变桨轴承)中的摩擦副来说有极大的好处。

技术实现思路

1、针对上文提到的问题和需求，本公开提出了一种新型的技术方案，其由于采取了如下技术特征而解决了上述问题，并带来其他技术效果。

2、本公开提供一种轴承的润滑结构，包括：轴承，具有内圈、内圈、设置在内圈和内圈之间的滚动体，其中，内圈的外壁和内圈的内壁之间存在间隙空间；至少一个输入通道，设置在内圈中并从内圈的外表面通向间隙空间；润滑油分配管，沿周向方向设置在间隙空间中，并具有入口和朝向滚动体供应润滑油的出口；其中，至少一个输入通道中的第一组输入通道用于输入液体润滑油或两相油气混合流或输入油雾，且润滑油分配管的入口与所述第一组输入通道连接。

3、本公开还提供一种用于轴承的润滑油分配系统，用于向如上所述的润滑结构提供润滑油，其特征在于，该润滑油分配系统包括：润滑油油箱；加压空气源；多管路旋转接头，与轴承、润滑油油箱和加压空气源流体联接，以将来自润滑油油箱的润滑油和来自加压空气源的加压空气提供至轴承，从而加压空气促使轴承内的润滑油流动并排出。

4、本公开还提供一种用于轴承的润滑油分配系统，用于向如上所述的润滑结构提供润滑油，其特征在于，该润滑油分配系统包括：润滑油油箱；加压空气源；多管路旋转接头，与润滑油油箱和加压空气源流体联接，以接收来自润滑油油箱的润滑油和来自加压空气源的加压空气；油气混合器，流体联接在多管路旋转接头和轴承之间，接收来自多管路旋转接头的润滑油和加压空气，从而产生两相油气混合流，并将两相油气混合流提供至轴承。

5、本公开还提供一种用于轴承的润滑油分配系统，用于向如上所述的润滑结构提供润滑油，其特征在于，该润滑油分配系统包括：润滑油油箱；加压空气源；油雾发生单元，接收来自润滑油油箱的润滑油以及来自加压空气源的加压空气，从而产生润滑油油雾；多管路旋转接头，与轴承流体联接和油雾发生单元流体联接，以将来自油雾发生单元的润滑油油雾提供至轴承。

6、本公开是通过微量的循环油润滑油分配系统对风电变桨轴承单元进行润滑，通过泵送系统将润滑油向轴承单元中的轴承和密封供微量的润滑油，并通过压缩空气和真空系统将轴承单元内的润滑油吸回油箱，实现微量的循环油润滑。在环境温度比较低的地区，需要对润滑油管路和回油管路进行保温+伴热带，以确保管路内的润滑油处于合理的温度范围，使润滑油能具有良好的流动性，能被真空系统吸回真空缸中，并通过泵泵送到油箱内实现循环油润滑。

技术特征：

1.一种轴承的润滑结构，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的轴承的润滑结构，其特征在于，内圈(41)的外壁包括第一凹槽(411)，外圈(42)的内壁包括与第一凹槽(411)对应的第二凹槽(422)，第一凹槽(411)与第二凹槽(422)形成用于容纳润滑油分配管(2)的空间。

3.如权利要求1所述的轴承的润滑结构，其特征在于，润滑油分配管(2)是沿周向方向设置的一个完整环形管路或多个弧形管路。

4.如权利要求1所述的轴承的润滑结构，其特征在于，针对第一组输入通道中的一部分通道或全部通道设置润滑油输入管(20)，使得：

5.如权利要求1所述的轴承的润滑结构，其特征在于，还包括从轴承的轴向外侧针对内圈(41)和外圈(42)之间的间隙空间(40)进行密封的密封件(45)，该密封件包括具有第一端和第二端的密封壳体(450)，该第一端与内圈(41)和外圈(42)中之一的轴向外端面密封且固定连接，该第二端具有与内圈(41)和外圈(42)中之另一的轴向外端面接触的密封唇(451)，且该密封壳体具有排油孔(452)，以将间隙空间(40)中的润滑油排出。

6.如权利要求1-5中任一项所述的轴承的润滑结构，其特征在于，至少一个输入通道(44)包括多个输入通道(44)，且多个输入通道(44)中的第二组输入通道与加压空气源连接，以向间隙空间(40)中输入加压空气。

7.一种用于轴承的润滑油分配系统，用于向如权利要求1-6中任一项所述的润滑结构提供润滑油，其特征在于，该润滑油分配系统包括：

8.一种用于轴承的润滑油分配系统，用于向如权利要求1-6中任一项所述的润滑结构提供润滑油，其特征在于，该润滑油分配系统包括：

9.一种用于轴承的润滑油分配系统，用于向如权利要求1-6中任一项所述的润滑结构提供润滑油，其特征在于，该润滑油分配系统包括：

10.如权利要求7-9中任一项所述的润滑油分配系统，其特征在于，

技术总结本公开提供一种轴承的润滑结构，包括：轴承，具有内圈、内圈、设置在内圈和内圈之间的滚动体，内圈的外壁和内圈的内壁之间存在间隙空间；至少一个输入通道，设置在内圈中并从内圈的外表面通向间隙空间；润滑油分配管，沿周向方向设置在间隙空间中，并具有入口和朝向滚动体供应润滑油的出口，至少一个输入通道中的第一组输入通道用于输入液体润滑油或输入两相油气混合流或输入油雾，且润滑油分配管的入口与所述第一组输入通道连接。本公开还提供一种用于轴承的润滑油分配系统，特别是用于向如上所述的润滑结构提供润滑油。技术研发人员：张国江,韩波,张丰,吴先清,李文华,李顺利,朱海山受保护的技术使用者：斯凯孚公司技术研发日：20231120技术公布日：2024/7/9