加热装置及使用该加热装置进行的发电机转轴的装配方法制造方法及图纸

公开了一种加热装置及使用该加热装置进行的发电机转轴的装配方法，所述加热装置包括：壳体，具有内腔，待加热的转轴放置在内腔中，转轴的小径端朝上放置，且小径端内安装有前轴承；驱动电机，设置在壳体的底部；离心风机，由驱动电机驱动并连接在驱动电机上方；电热源，设置在所述离心风机的上方，并位于转轴内部；导流射流装置，设置在空腔的中上部，并至少位于转轴的小径端外部，与所述壳体的内壁形成热空气的上升通道，以使被加热的空气从转轴的底部流出后，沿壳体的内壁上升，并从导流射流装置内冲出，撞击到转轴的小径端，使转轴的小径端先于前轴承膨胀，且小径端的膨胀速度大于前轴承的膨胀速度。本发明专利技术显著提高了转轴的装配精度和效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风力发电机装配领域。更具体地说，本专利技术涉及一种加热装置及使用该加热装置的发电机转轴的装配方法。
技术介绍
对于大型的直驱永磁风力发电机，发电机定子主轴和发电机转轴之间前后两端通过过盈配合安装两个轴承，即前轴承和后轴承。前轴承位于定子主轴和转轴小径端之间，靠近与转轴中法兰连接的叶轮轮毂；后轴承位于定子主轴与转轴大径端之间。叶轮片固定在叶轮轮毂上，通过转轴间驱动发电机转子。一般，前轴承采用圆锥滚子轴承(BT轴承)，后轴承采用圆柱滚子轴承(NT轴承)。目前，对于BT轴承和NT轴承的装配一般采用温差法，实现轴承的过盈装配。参照图1至图9，BT轴承和NT轴承的装配方法大约包括如下步骤(I)将发电机定子主轴I垂直固定在安装台上，借助感应加热器将NT轴承的内圈3加热膨大至满足要求的膨胀量后，将其套入定子主轴I ;(2)借助冷却柜将BT轴承的第一外圈5和NT轴承的外圈4冷却收缩至满足要求的收缩量后，分别装入发电机转轴2的小径端202的轴承安装面和大径端201的轴承安装面；(3)将安装有NT轴承的外圈4和BT轴承的第一外圈5的转轴2套在定子主轴I上，并使NT轴承的外圈4套在NT轴承的内圈3上；(4)借助加热器将BT轴承的内圈6和第二外圈7加热膨大至满足要求的膨胀量后，依次将两者装入定子主轴I和转轴2的小径端202之间。至此，发电机的轴承形成一个整体，待轴承温度恢复到室温状态时，发电机的主轴形成过盈连接。对于转轴尺度较小、质量较轻的电机结构的轴承安装，这是温差法装配中比较简便的装配方法。在装配过程中只需对轴承的某些部件进行加热胀大或冷却收缩即可完成装配。但是对于具有大尺度、大质量的直驱风力发电机而言，轴承装配时需要采用大型行车吊装和工装设备，而且在装配时，由于NJ轴承的外圈和保持架在与内圈的装配过程中没有可视化的具体措施，NT轴承的外圈与定子主轴上的NT轴承的内圈无法实现精确的对准，安装人员完全凭借经验将转轴安装到定子主轴上，在安装中不可避免地会出现保持架与内圈的撞击，这样，轴承的各个部件可能会发生碰撞损伤，导致轴承的使用寿命显著降低，提高了生产成本。此外，轴承的外圈和内圈的间隙较小，可能需要多次重新安装，使得装配的精度不高，效率也不高，直接降低了风力发电机的性能，且提高了装配成本。因此，如何高精度、高效地完成轴承的装配，并提高轴承的使用寿命是本领域技术人员需要解决的技术问题
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种加热装置，以实现对发电机转轴和前轴承的加热膨大处理。本专利技术的另一目的是提供一种使用该加热装置的发电机转轴的装配方法，以高效、高精度地完成发电机转轴的装配，并提高轴承的使用寿命和风力发电机的性能。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种加热装置，所述加热装置包括壳体，具有内腔，待加热的转轴放置在所述内腔中，所述转轴的小径端朝上放置，且小径端内安装有前轴承；驱动电机，设置在所述壳体的底部；离心风机，设置在转轴的下方，由所述驱动电机驱动并连接在所述驱动电机上方；电热源，设置在所述离心风机的上方，并位于所述转轴内部；导流射流装置，设置在所述空腔的中上部，并至少位于所述转轴的小径端外部，与所述壳体的内壁形成热空气的上升通道，以使被加热的空气从所述转轴的底部流出后，沿所述壳体的内壁上升，并从所述导流射流装置内冲出，撞击到所述转轴的小径端，使所述转轴的小径端先于所述前轴承膨胀，且小径端的膨胀速度大于所述前轴承的膨胀速度。优选地，所述壳体包括至少内外两层钢板，在所述钢板之间填充有保温材料。优选地，所述驱动电机位于所述壳体的底部至少两层钢板之间。优选地，所述加热装置还包括支撑装置，所述转轴放置在所述支撑装置上。优选地，所述支撑装置包括设置在所述壳体的底部的三点支撑件。优选地，所述加热装置还包括限位装置，以对所述转轴与所述壳体的相对位置进行限定。优选地，所述限位装置包括设置在所述支撑装置上方并向上突出的限位突起。优选地，在所述转轴的顶端和所述壳体的顶部之间设置有缓冲室。优选地，在所述内腔的顶部设置有网状支架，所述缓冲室位于所述网状支架的中央位置。优选地，所述导流射流装置包括环形导流体，所述环形导流体至少罩住从所述转轴的中法兰到小径端的部分，以与所述壳体的内壁形成上升通道；以及环形射流器，所述环形射流器位于所述环形导流体的上方，并围绕在所述转轴的小径端的外围，并朝向所述转轴的小径端突出，以与所述壳体的内壁形成稳压空间，在面对小径端的侧壁上开设有多个喷射口，以使热空气从所述喷射口喷出并撞击到小径端。优选地，所述加热装置还包括接油装置，以回收轴承润滑脂，所述接油装置的顶端悬挂在所述壳体的顶部，下端接触到所述转轴的内壁。优选地，所述接油装置包括从上到下渐阔的接油盘和设置在所述接油盘的顶端的横梁，所述横梁沿所述转轴的径向放置在所述转轴的顶面上，所述接油盘通过所述横梁悬挂在所述转轴的小径端内，所述接油盘底边缘形成有与小径端的内壁接触的卷边。优选地，所述内腔的底面的形状为向上延伸的弧形，以使从所述转轴的底部流出的热空气能够撞击到所述转轴的大径端法兰，并使所述大径端法兰先于所述大径端的内安装面膨胀，且大径端法兰的膨胀速度大于所述大径端内安装面的膨胀速度。优选地，至少在所述转轴的大径端的内壁、所述转轴的底面以及位于所述转轴的小径端内的前轴承的内壁上设置有温度传感器。优选地，在所述温度传感器的外部设置有防辐射遮热罩，以降低与热空气之间的辐射传热。优选地，所述加热装置还包括设置在所述导流射流装置和所述壳体的内壁之间的加热器，以加热流经加热器的热空气。优选地，所述加热器为环形加热器。此外，本专利技术还提供一种采用上述加热装置进行的发电机转轴的装配方法，包括如下步骤A、将后轴承装配到所述定子主轴上；B、将前轴承装配到所述转轴的小径端内；C、将所述转轴和安装在所述转轴的小径端内的前轴承吊装入所述加热装置中进行加热膨胀处理；D、待所述转轴和所述前轴承的膨胀量满足要求后，将所述转轴和所述前轴承热套于定子主轴和后轴承上。 优选地,步骤A包括Al、将所述后轴承的内圈和滚动体热套于所述定子主轴上；A2、将所述后轴承的外圈和保持架套装于所述后轴承的内圈上。优选地,步骤B包括B1、将所述前轴承的第一外圈冷装于所述转轴的小径端内；B2、将所述前轴承的内圈和滚动体装入所述前轴承的第一外圈内；B3、将所述前轴承的第二外圈冷装于所述转轴的小径端内。在利用本专利技术所提供的加热装置对转轴和设置在所述转轴的小径端内的前轴承进行加热膨胀处理时，首先利用电热源将转轴内的空气进行加热；在离心风机的强制驱动下，被加热的空气从转轴的底部进入到转轴与壳体之间的空间中，并沿壳体的内壁螺旋地迅速向上流动，继而进入导流射流装置；在其导流的作用下，到达内腔的上部，从所述导流射流装置旋转地冲出，并撞击到所述转轴的小径端外壁；在热空气与所述小径端发生强烈地射流冲击传热后，在所述离心风机的强制吸入作用下，再次进入所述转轴内部，并向下流动，重新被电热源加热，由此形成了连续的闭合循环加热系统。本专利技术所提供的加热装置采用射流原理，在热空气与转轴的小径端的碰撞过程中，发生强烈的冲击射流传热，此后再与位于小径端内的前轴承进行对流传热，使得转轴的小径端会先于前轴承胀大，且小径端的膨胀速度大于前轴承的膨胀速度，从而解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加热装置，用于加热发电机转轴，所述转轴包括小径端和大径端，其特征在于，包括：壳体，具有内腔，待加热的转轴放置在所述内腔中，所述转轴的小径端朝上放置，且小径端内安装有前轴承；驱动电机，设置在壳体的底部；离心风机，设置在转轴的下方，由驱动电机驱动并连接在驱动电机上方；电热源，设置在所述离心风机的上方，并位于所述转轴内部；导流射流装置，设置在所述空腔的中上部，与所述壳体的内壁形成热空气的上升通道，以使被加热的空气从所述转轴的底部流出后，沿所述壳体的内壁上升，并从所述导流射流装置内冲出，直接撞击到所述转轴的小径端，以使所述转轴的小径端先于所述前轴承膨胀，且小径端的膨胀速度大于所述前轴承的膨胀速度。

【技术特征摘要】
1.一种加热装置，用于加热发电机转轴，所述转轴包括小径端和大径端，其特征在于，包括:壳体，具有内腔，待加热的转轴放置在所述内腔中，所述转轴的小径端朝上放置，且小径端内安装有前轴承；驱动电机，设置在壳体的底部；离心风机，设置在转轴的下方，由驱动电机驱动并连接在驱动电机上方；电热源，设置在所述离心风机的上方，并位于所述转轴内部；导流射流装置，设置在所述空腔的中上部，与所述壳体的内壁形成热空气的上升通道，以使被加热的空气从所述转轴的底部流出后，沿所述壳体的内壁上升，并从所述导流射流装置内冲出，直接撞击到所述转轴的小径端，以使所述转轴的小径端先于所述前轴承膨胀，且小径端的膨胀速度大于所述前轴承的膨胀速度。2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述壳体包括至少内外两层钢板，在所述钢板之间填充有保温材料。3.根据权利要求2所述的加热 装置，其特征在于，所述离心风机的驱动电机位于所述壳体的底部的至少两层钢板之间。4.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括支撑装置，所述转轴放置在所述支撑装置上。5.根据权利要求4所述的加热装置，其特征在于，所述支撑装置包括设置在所述壳体的底部的三点支撑件。6.根据权利要求4所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括限位装置，以对所述转轴与所述壳体的相对位置进行限制。7.根据权利要求6所述的加热装置，其特征在于，所述限位装置包括设置在所述支撑装置上方并向上突出的限位突起。8.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，在所述转轴的顶端和所述壳体的顶部之间形成缓冲室。9.根据权利要求8所述的加热装置，其特征在于，在所述内腔的顶部设置有网状支架，所述缓冲室位于所述网状支架的中央位置。10.根据权利要求1至9任意一项所述的加热装置，其特征在于，所述导流射流装置包括:环形导流体，所述环形导流体至少罩住从所述转轴的中部到小径端的部分，以与所述壳体的内壁形成所述上升通道；以及环形射流器，所述环形射流器在所述环形导流体之上，并围绕在所述转轴的小径端的外围，并朝向所述转轴的小径端突出，以与所述壳体的内壁形成稳压空间，在面对小径端的侧壁上开设有多个喷射口，以使热空气从所述喷射口喷出并撞击到小径端。11.根据权利要求1至9任意一项所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括接油装置，以回收轴承润滑脂，所述接油装置的顶端...

【专利技术属性】
技术研发人员：马盛骏，许磊，詹军，乔玉勤，赵涛，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：