一种滚子轴承、风力涡轮机和风力涡轮机的控制方法技术

一种滚子轴承，包括外圈、内圈和设置在所述外圈与所述内圈之间的至少一列滚子，所述外圈或所述内圈设置有光纤线缆，所述光纤线缆包括至少一个布拉格光栅，所述光纤线缆中的信号被用于确定所述滚子轴承的预载荷或载荷。由此能够方便地测量滚子轴承的预载荷或载荷。

【技术实现步骤摘要】
一种滚子轴承、风力涡轮机和风力涡轮机的控制方法
本专利技术涉及一种滚子轴承，特别是用于风力涡轮机(/风力发电机)用的大型双列圆锥滚子轴承。本专利技术还涉及风力涡轮机和风力涡轮机的控制方法。
技术介绍
风力涡轮机通常采用预载荷(/预紧)的(preloaded)大型双列圆锥滚子轴承，其通常具有直径为至少1米的外圈。所涉及的轴承大小明显大于例如车辆中应用的外径为几厘米的轴承。对于这种大型轴承来说，在安装期间确定预载荷是重要和困难的。另外，在滚子轴承工作期间，常会发生大的和未知的变形。例如，轴承因未被足够刚性的结构支撑，因此可能在负载下产生严重变形，这可能会对性能产生危害，因此在运行期间确定滚子轴承的载荷也是同样重要的。传统的方法是通过摩擦扭矩来测量预载荷/载荷，然而，该方法对于这种巨大尺寸的轴承来说并不是非常有效，测量结果也不准确。因此需要一种能够方便地测量出预载荷/载荷情况的滚子轴承。
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术克服了上述技术问题，提供了一种能够方便地测量轴承的预载荷和载荷的滚子轴承。用于解决问题的方案本专利技术的一个主题涉及一种滚子轴承，包括外圈、内圈和设置在所述外圈与所述内圈之间的至少一列滚子，所述外圈或所述内圈设置有光纤线缆，所述光纤线缆包括至少一个布拉格光栅，所述光纤线缆中的信号被用于确定所述滚子轴承的预载荷或载荷。通过具有布拉格光栅的光纤线缆，本专利技术能够使得滚子轴承能够方便地测量出预载荷或载荷。从而为后续工作(例如设计轴承、控制风力涡轮机)提供了参考。有利的是，所述预载荷或载荷被在所述滚子轴承的安装过程和/或在所述滚子轴承的运行期间确定，使得确定所述滚子轴承在外部影响下的载荷状况，特别是在周向上的载荷分布(loadprofile)。有利的是，所述预载荷或载荷被监控，以在它们偏离预定正常状态时发出报警。可以通过状况监测系统来监测预载荷或载荷，由此能够在安装和运行期间实时得到预载荷/载荷大小，以便根据测量结果及时调整轴承的安装和运行状态，大量的监控数据还可以用于为轴承设计提供有利的参考。有利的是，所述滚子轴承特别是所述滚子轴承的外圈设置有多个凹部(recess)，各凹部分别容纳有独立的用于测量周向载荷分布的光纤线缆。进一步地，凹部本身可以沿周向延伸，各凹部沿轴向排布。通过设置多根光纤线缆，能够更加全面的获取圆周应变在轴向上的变化。有利的是，所述外圈和/或所述内圈为具有用于容纳所述光纤线缆的凹部的分裂式(比如双列)外圈和/或内圈。分裂式外圈和/或内圈便于制造、运输和安装。有利的是，所述光纤线缆还包括至少一根用于测量所述至少一个布拉格光栅的温度的温度测量线。通过设置温度测量线，可以对应变测量结果进行温度补偿，以进一步提高预载荷/载荷的测量精度。有利的是，滚子轴承还包括控制和存储单元，控制和存储单元被设置用于在温度、振动、速度超过阈值范围时测量和存储载荷分布以及(测量和存储)以下参数：温度、振动、速度、载荷中的至少一者。由此可以更好地获取各参数对应变的影响，并在必要时对轴承进行调整。有利的是，所述滚子轴承为双列圆锥滚子轴承，特别是具有两个外圈的X布置的双列圆锥滚子轴承，每一外圈上均设置有光纤线缆。有利的是，在所述外圈的与各列滚子的载荷区对应的外周缘处设置有：槽，所述槽的截面为等腰梯形形状，构成所述槽的等腰梯形的上底位于所述外圈的径向外侧、下底位于所述外圈的径向内侧、底角大于等于70度且小于等于85度；和盖，所述盖的截面为矩形形状，构成所述盖的矩形的宽度大于等于所述等腰梯形的上底的长度、高度大于所述等腰梯形的高度与光纤线缆的直径之差，所述盖被插入所述槽内以封盖所述槽；其中在构成所述槽的每个等腰梯形的各腰、下底和所述盖所围成的空间内分别容纳有一根光纤线缆。有利的是，所述盖的高度等于所述等腰梯形的高度。有利的是，所述盖为密封圈。有利的是，所述下底的长度小于等于所述滚子在轴向上的长度且大于等于所述滚子在轴向上的长度的一半。有利的是，所述下底的端部与所述滚子的端部之间的轴向距离小于等于所述滚子在轴向上的长度的10％。有利的是，所述槽和所述盖均在所述外圈的整周上沿周向延伸。有利的是，所述下底的设置所述光纤线缆的位置设置有与所述光纤线缆的底部配合的圆弧形凹入部(/凹部)(recessedportion)。有利的是，所述下底位于用于固定所述外圈的螺栓孔的径向外侧。本专利技术的另一主题涉及一种风力涡轮机，包括根据前述技术方案中的任一项所述的滚子轴承。本专利技术的再一个主题涉及一种根据前述技术方案中的任一项所述的风力涡轮机的控制方法，当所述光纤线缆测量的预载荷或载荷超出预定的阈值时，使所述风力涡轮机的叶片进入失风状态，使得减小作用在所述滚子轴承上的力。这能够有效地保护轴承，提高轴承的使用寿命。专利技术的效果通过设置具有布拉格光栅的光纤线缆，滚子轴承能够方便地测量预载荷/载荷，从而为设备安装、运行控制和轴承设计提供了有利的参考，使得滚子轴承能够充分发挥性能，并提高了轴承的使用寿命。各光纤线缆周围空间大，因此光纤线缆的布置、安装和更换(尽管更换很少发生)都更加容易。本专利技术的结构简单、实现成本低，另外，还能够在光纤线缆本身固定失效的情况下，通过盖的阻挡来最终防止光纤线缆移动。利用本专利技术的双列圆锥滚子上的多根测量滚子载荷区的光纤线缆，能够更加全面地监测载荷区的负载变化情况，这有利于更全面地分析滚子载荷与各方面因素(如环境)之间的关系，进而改进轴承的设计。另外的优点和有利的实施方式被在说明书、附图和权利要求中详细说明。这里特别是在说明书和附图中详细说明的特征的组合纯粹是示例性的，使得这些特征还可以单个存在或以其它方式组合。附图说明以下，基于附图所描绘的示例性实施方式更详细地描述本专利技术。这里，示例性实施方式和在示例性实施方式中示出的组合纯粹是示例性的，而不意在限定本专利技术的范围。本专利技术的范围仅由待定的权利要求限定。为了清楚显示起见，附图中的某些特征可能被夸大。图1是根据一个实施方式的双列圆锥滚子轴承的示意截面图；图2是根据图1的双列圆锥滚子轴承的外圈上的槽和盖处于未安装状态的示意图；以及图3是根据图1的双列圆锥滚子轴承的外圈上的槽和盖处于安装状态的示意图。附图标记说明1、外圈，2、内圈，3、滚子，4、槽，5、盖，6、光纤线缆，8、圆弧形凹入部，9、螺栓孔，p1、p2外圈上与载荷区对应的点es下底的端部与滚子的端部之间的轴向距离er滚子在轴向上的长度gub等腰梯形的上底glb等腰梯形的下底gh等腰梯形的高度α等腰梯形的底角cw盖的宽度ch盖的高度d光纤线缆的直径ha沿高度方向穿过上底的端部的辅助线具体实施方式本公开涉及一种滚子轴承，包括外圈1、内圈2和设置在所述外圈1与内圈2之间的至少一列滚子3，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滚子轴承，包括外圈(1)、内圈(2)和设置在所述外圈(1)与所述内圈(2)之间的至少一列滚子(3)，其特征在于，所述外圈(1)或所述内圈(2)设置有光纤线缆(6)，所述光纤线缆(6)包括至少一个布拉格光栅，所述光纤线缆(6)中的信号被用于确定所述滚子轴承的预载荷或载荷。/n

【技术特征摘要】
1.一种滚子轴承，包括外圈(1)、内圈(2)和设置在所述外圈(1)与所述内圈(2)之间的至少一列滚子(3)，其特征在于，所述外圈(1)或所述内圈(2)设置有光纤线缆(6)，所述光纤线缆(6)包括至少一个布拉格光栅，所述光纤线缆(6)中的信号被用于确定所述滚子轴承的预载荷或载荷。


2.根据权利要求1所述的滚子轴承，其特征在于，所述预载荷或载荷被在所述滚子轴承的安装过程和/或在所述滚子轴承的运行期间确定，用于确定所述滚子轴承在外部影响下的载荷状况，特别是在周向上的载荷分布。


3.根据权利要求1所述的滚子轴承，其特征在于，所述预载荷或载荷被监控，以在其偏离预定正常状态时发出报警。


4.根据权利要求1所述的滚子轴承，其特征在于，所述滚子轴承特别是所述滚子轴承的外圈(1)设置有多个凹部，各凹部分别容纳有独立的用于测量周向载荷分布的光纤线缆(6)。


5.根据权利要求1所述的滚子轴承，其特征在于，所述外圈(1)和/或所述内圈(2)为具有用于容纳所述光纤线缆(6)的凹部的分裂式外圈和/或内圈。


6.根据权利要求1所述的滚子轴承，其特征在于，还包括控制和存储单元，所述控制和存储单元被设置用于在温度、振动、速度超过阈值时测量和存储载荷分布以及测量和存储温度、振动、速度、载荷中的至少一者。


7.根据权利要求1至6中的任一项所述的滚子轴承，其特征在于，所述滚子轴承为双列圆锥滚子轴承，特别是具有两个外圈的X布置的双列圆锥滚子轴承，每一外圈上均设置有光纤线缆(6)。


8.根据权利要求7所述的滚子轴承，其特征在于，在所述外圈(1)的与各列滚子的载荷区对应的外周缘处设置有：
槽(4)，所述槽(4)的截面为等腰梯形形状，构成所述槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·泽林格，郭明春，徐权，张立超，
申请(专利权)人：斯凯孚公司，斯凯孚中国有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE