[发明专利]具有耐磨环的轴及其制造方法

说明书

本发明提供了具有耐磨环的轴及其制造方法。所述轴用于形成风力发电机组的轴系，所述轴包括轴本体和耐磨环，所述方法包括如下步骤：将所述耐磨环预埋在用于成型所述轴本体的型腔内；将用于形成所述轴本体的熔液注入到所述型腔中；使所述型腔冷却，使得所述熔液凝固而与所述耐磨环熔铸为一体，其中，所述耐磨环与所述轴本体相结合的表面上形成有多个凸台，或者形成多个有凸台和多个凹槽，所述凸台在所述熔液中近似熔融而与所述轴本体熔铸为一体。根据本发明的方法制造的轴不仅能满足密封接触位置的耐磨性又减少复杂工序，而且能够节约中转过程以及热胀冷缩时间，降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及风力发电机技术领域，更具体地，涉及风力发电机组的轴系中的轴以及轴的制造方法。

背景技术

在风力发电机机组中，轴承是实现动轴和定轴之间的连接的重要零部件。为了保证轴承的良好运转，轴承的密封非常关键。通过设置密封装置，来防止灰尘、水气或其他杂物进入轴承而对轴承造成侵蚀，同时，防止轴承内部的润滑剂溢出，以保证轴承的良好润滑。

图1示出了风力发电机的轴系的局部截面图。如图1所示，定轴10套设在动轴20上，通过设置在两者之间的轴承30实现动轴20相对于定轴10的安装及转动。动轴20和定轴10之间设置有密封圈40，以对轴承30进行密封。在风力发电机组运转过程中密封圈40随着动轴20转动而会对定轴10产生摩擦。因此，定轴10的与密封圈40接触的部位需要具有较高的硬度来满足摩擦需求。然而，现有技术中的定轴10通常是由铸铁材质(例如，球墨铸铁材质)制成，其硬度低耐磨性差，不能满足摩擦需求。因此，现有技术中通常在定轴10与密封圈40接触的位置设置耐磨材质。为了节省成本，传统的做法是在与密封圈40接触的位置增加由耐磨材质制成的耐磨环5。耐磨环5可以由钢材(例如，EN-C45E)制成，其硬度和耐磨性能够满足耐磨要求。

为了将耐磨环5装配到定轴10上，现有技术中使耐磨环5受热膨胀，并使定轴10降温收缩，将耐磨环5套在定轴10上，在恢复到常温的过程中实现两者之间的过盈配合。

此外，为了保证密封性，耐磨环5与定轴10的轴承安装面的同轴精度要求很高。为了达到精度要求，在耐磨环5与定轴10装配一体后再进行精加工。然而，生产厂家一般不具备装配条件，而需要找其他厂家进行组装，增加了中转时间和成本。对于风力发电机组而言，轴系中的定轴是大铸件，通常10吨以上，设备要求高，难度加大，因此，中转时间长、总耗费时间长、成本高的问题更加突出。

此外，在现有技术中的耐磨环5通过热装配的方式结合到定轴10上的情况下，两者之间以平滑表面相对。当风力发电机组在室外由于温度变化经历多次收缩和膨胀之后，容易导致耐磨环5相对于定轴10松动甚至出现位移的问题。同样地，在耐磨环5安装在动轴20上的情况下，也存在类似的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有耐磨环的轴及其制造方法，以解决现有技术中的带有耐磨环的轴部件加工周期长、加工成本高的问题。此外，本发明还可以解决现有技术中的耐磨环与轴之间结合力不足的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种轴制造方法，所述轴用于形成风力发电机组的轴系，所述轴包括轴本体和耐磨环，所述方法包括如下步骤：将所述耐磨环预埋在用于成型所述轴本体的型腔内；将用于形成所述轴本体的熔液注入到所述型腔中；使所述型腔冷却，使得所述熔液凝固而与所述耐磨环熔铸为一体，其中，所述耐磨环与所述轴本体相结合的表面上形成有多个凸台，或者形成多个有凸台和多个凹槽，所述凸台与所述轴本体熔铸为一体。

根据本发明的一方面，所述方法还可包括：在浇注所述熔液之前，将所述耐磨环预热到特定温度。

根据本发明的一方面，将所述轴本体的与所述耐磨环相结合的位置靠近所述型腔底部设置，并且以底注式向所述型腔内浇注所述熔液。

根据本发明的一方面，所述轴为风力发电机的轴系中的定轴或动轴，所述轴本体由铸铁材料制成，所述耐磨环由钢材制成，所述耐磨环以至少两个侧表面与所述轴本体结合。