一种可自动更换风力发电机主轴轴承的装置

摘要

本发明属于风力发电机轴承更换技术领域，具体涉及一种可自动更换风力发电机主轴轴承的装置，包括可部分或全部环抱塔杆的攀爬架、机头拆装机构和轴承拆装机构，机头拆装机构和轴承拆装机构均固定在攀爬架上，攀爬架环抱住塔杆向上攀爬至工作位置后，机头拆装机构拆下机头，轴承拆装机构拆下旧的轴承并更换新的轴承，机头拆装机构再将机头安装复位。本发明的装置只需控制攀爬架攀爬至工作位置，然后控制机头拆装机构拆下机头，再使轴承拆装机构拆下旧轴承，换上新轴承，最后由机头拆装机构将机头安装复位，整个过程只需人工在地面远程操控即可，攀爬和拆装工作完全由本发明的装置完成，拆装轴承更加精确，效率更高，无需考虑人员安全问题。

权利要求

1.一种可自动更换风力发电机主轴轴承的装置，其特征在于：包括可部分或全部环抱塔杆（91）的攀爬架（1）、机头拆装机构（2）和轴承拆装机构（3），所述机头拆装机构（2）和轴承拆装机构（3）均固定在攀爬架（1）上，所述攀爬架（1）环抱住塔杆（91）向上攀爬至工作位置后，所述机头拆装机构（2）拆下机头（92），所述轴承拆装机构（3）拆下旧的轴承（93）并更换新的轴承（93），所述机头拆装机构（2）再将机头（92）安装复位；

所述机头拆装机构（2）包括机头拆装调节装置（21）、弧形抓板（22）和若干个拆装转轴（23），所述机头拆装调节装置（21）的一端固定在固定座（13）上，另一端与弧形抓板（22）固定连接，用于调整弧形抓板（22）的位置；所述拆装转轴（23）均匀设置在弧形抓板（22）的内侧壁上，与机头（92）的外侧壁接触，并通过拆装转轴（23）的正反方向旋转完成机头（92）的拆卸和安装；

还包括轴承收纳装置（4），所述轴承收纳装置（4）包括收纳座（41）和收纳轴（42），所述收纳座（41）固定在固定座（13）的顶部，所述收纳轴（42）固定在收纳座（41）远离塔杆（91）的一侧，便于将轴承（93）套设在收纳轴（42）上；

所述收纳轴（42）在靠近收纳座（41）的一端设有沿收纳轴（42）的外侧壁向外凸出形成的限位凸台（43），用于使轴承（93）与收纳座（41）之间留有间隙，便于机械手（32）抓取；

所述轴承收纳装置（4）设有两个，一个用于收纳拆卸下来的旧的轴承（93），一个用于携带待更换的新的轴承（93）。

2.如权利要求1所述的可自动更换风力发电机主轴轴承的装置，其特征在于：所述攀爬架（1）呈C型，且至少在C型的两端设有两条带轮（11），用于驱动攀爬架（1）沿塔杆（91）向上攀爬；

所述攀爬架（1）上还设有至少一根固定带（14）和与之对应的固定扣（15），所述固定扣（15）设置在C型攀爬架（1）的两端外侧壁上，所述固定带（14）的两端套设在固定扣（15）上，用于帮助攀爬架（1）环抱塔杆（91）。

3.如权利要求2所述的可自动更换风力发电机主轴轴承的装置，其特征在于：所述C型攀爬架（1）上设有四条带轮（11），由一端均匀排布至另一端；

中间两条所述带轮（11）之间设有若干吸盘（12），用于在攀爬架（1）攀爬至工作位置后吸附在塔杆（91）上；

所述C型攀爬架（1）在远离塔杆（91）的一侧的中央设有固定座（13），所述机头拆装机构（2）和轴承拆装机构（3）均设置在固定座（13）上；

所述固定带（14）设有两根。

4.如权利要求1所述的可自动更换风力发电机主轴轴承的装置，其特征在于：所述机头拆装调节装置（21）包括伸缩调节杆（211）、伸缩支撑杆（212）和抓板连接杆（213），所述伸缩调节杆（211）的一端固定在固定座（13）上，另一端与抓板连接杆（213）固定连接，所述伸缩支撑杆（212）的一端固定在固定座（13）上，另一端与伸缩调节杆（211）固定连接，所述抓板连接杆（213）与塔杆（91）平行；

所述弧形抓板（22）包括两个半圆形的子抓板（221），所述拆装转轴（23）均匀设置在子抓板（221）的内侧壁上，两个子抓板（221）可彼此张开或闭合。

5.如权利要求4所述的可自动更换风力发电机主轴轴承的装置，其特征在于：所述伸缩调节杆（211）和伸缩支撑杆（212）的伸缩部位均设有伸缩套管（214），所述伸缩支撑杆（212）的另一端与伸缩调节杆（211）的伸缩套管（214）固定连接。

6.如权利要求3所述的可自动更换风力发电机主轴轴承的装置，其特征在于：所述轴承拆装机构（3）包括轴承拆装调节装置（31）和机械手（32），所述轴承拆装调节装置（31）的一端固定在固定座（13）上，另一端与机械手（32）固定连接，用于调整机械手（32）的位置，所述机械手（32）用于抓持轴承（93）并配合轴承拆装调节装置（31）将轴承（93）拉出或推入。

7.如权利要求6所述的可自动更换风力发电机主轴轴承的装置，其特征在于：所述轴承拆装调节装置（31）包括水平伸缩杆（311）和竖直伸缩杆（312），分别用于调整机械手（32）的水平位置和竖直位置，所述水平伸缩杆（311）的一端固定在固定座（13）上，另一端与竖直伸缩杆（312）的一端固定连接，可带动竖直伸缩杆（312）伸缩或旋转，所述竖直伸缩杆（312）的另一端与机械手（32）固定连接，使所述机械手（32）平行于水平伸缩杆（311）；

所述机械手（32）上设有定位传感器（321）。

说明书

一种可自动更换风力发电机主轴轴承的装置

技术领域

[0001] 本发明属于风力发电机轴承更换技术领域，具体涉及一种可自动更换风力发电机主轴轴承的装置。

背景技术

[0002] 风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机一般由风轮、发电机(包括装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和
储能装置等构件组成。风力发电机的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风
的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。由于风力发电机主要
是风推动叶片进而带动主轴轴承旋转而产生能量，长时间的运行使得主轴轴承很容易损
坏，需要不断更换新的主轴轴承，轴轴承是风力发电机的关键零件，精准又安全的替换损坏
的主轴轴承对风力发电机高效的作业起着至关重要的作用。现有的风力发电机主轴轴承的
更换通常需要维修人员爬上风力发电机塔杆的顶部进行更换，高空作业不仅具有较大的安
全隐患，而且对于人员的专业性要求较高，遇到恶劣的天气条件更是无法确保精确、顺利地
完成拆装，效率低。

发明内容

[0003] 为了解决上述问题，本发明公开了一种可自动更换风力发电机主轴轴承的装置，该装置只需控制攀爬架攀爬至并固定在工作位置，然后控制机头拆装机构拆下机头，再控
制轴承拆装机构拆下旧的轴承，换上新的轴承，最后再由机头拆装机构将机头安装回原位，
整个过程只需人工在地面远程操控即可，攀爬和拆装工作完全由本发明的装置完成，拆装
轴承更加精确，效率更高，无需考虑人员安全问题。

[0004] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

[0005] 一种可自动更换风力发电机主轴轴承的装置，包括可部分或全部环抱塔杆的攀爬架、机头拆装机构和轴承拆装机构，所述机头拆装机构和轴承拆装机构均固定在攀爬架上，
所述攀爬架环抱住塔杆向上攀爬至工作位置后，所述机头拆装机构拆下机头，所述轴承拆
装机构拆下旧的轴承并更换新的轴承，所述机头拆装机构再将机头安装复位。

[0006] 具体地，上述攀爬架呈C型，且至少在C型的两端设有两条带轮，用于驱动攀爬架沿塔杆向上攀爬；

[0007] 所述攀爬架上还设有至少一根固定带和与之对应的固定扣，所述固定扣设置在C型攀爬架的两端外侧壁上，所述固定带的两端套设在固定扣上，用于帮助攀爬架环抱塔杆。

[0008] 具体地，上述C型攀爬架上设有四条带轮，由一端均匀排布至另一端；

[0009] 中间两条所述带轮之间设有若干吸盘，用于在攀爬架攀爬至工作位置后吸附在塔杆上；

[0010] 所述C型攀爬架在远离塔杆的一侧的中央设有固定座，所述机头拆装机构和轴承拆装机构均设置在固定座上；

[0011] 所述固定带设有两根。

[0012] 具体地，上述机头拆装机构包括机头拆装调节装置、弧形抓板和若干个拆装转轴，所述机头拆装调节装置的一端固定在固定座上，另一端与弧形抓板固定连接，用于调整弧
形抓板的位置；所述拆装转轴均匀设置在弧形抓板的内侧壁上，与机头的外侧壁接触，并通
过拆装转轴的正反方向旋转完成机头的拆卸和安装。

[0013] 具体地，上述机头拆装调节装置包括伸缩调节杆、伸缩支撑杆和抓板连接杆，所述伸缩调节杆的一端固定在固定座上，另一端与抓板连接杆固定连接，所述伸缩支撑杆的一
端固定在固定座上，另一端与伸缩调节杆固定连接，所述抓板连接杆与塔杆平行；

[0014] 所述弧形抓板包括两个半圆形的子抓板，所述拆装转轴均匀设置在子抓板的内侧壁上，两个子抓板可彼此张开或闭合。

[0015] 具体地，上述伸缩调节杆和伸缩支撑杆的伸缩部位均设有伸缩套管，所述伸缩支撑杆的另一端与伸缩调节杆的伸缩套管固定连接。

[0016] 具体地，上述轴承拆装机构包括轴承拆装调节装置和机械手，所述轴承拆装调节装置的一端固定在固定座上，另一端与机械手固定连接，用于调整机械手的位置，所述机械
手用于抓持轴承并配合轴承拆装调节装置将轴承拉出或推入。

[0017] 具体地，上述轴承拆装调节装置包括水平伸缩杆和竖直伸缩杆，分别用于调整机械手的水平位置和竖直位置，所述水平伸缩杆的一端固定在固定座上，另一端与竖直伸缩
杆的一端固定连接，可带动竖直伸缩杆伸缩或旋转，所述竖直伸缩杆的另一端与机械手固
定连接，使所述机械手平行于水平伸缩杆；

[0018] 所述机械手上设有定位传感器。

[0019] 具体地，上述的可自动更换风力发电机主轴轴承的装置，还包括轴承收纳装置，所述轴承收纳装置包括收纳座和收纳轴，所述收纳座固定在固定座的顶部，所述收纳轴固定
在收纳座远离塔杆的一侧，便于将轴承套设在收纳轴上。

[0020] 具体地，上述收纳轴在靠近收纳座的一端设有沿收纳轴的外侧壁向外凸出形成的限位凸台，用于使轴承与收纳座之间留有间隙，便于机械手抓取；

[0021] 所述轴承收纳装置设有两个，一个用于收纳拆卸下来的旧的轴承，一个用于携带待更换的新的轴承。

[0022] 本发明具有如下的有益效果：

[0023] （1）本发明可自动更换风力发电机主轴轴承的装置，只需控制攀爬架攀爬至并固定在工作位置，然后控制机头拆装机构拆下机头，再控制轴承拆装机构拆下旧的轴承，换上
新的轴承，最后再由机头拆装机构将机头安装回原位，整个过程只需人工在地面远程操控
即可，攀爬和拆装工作完全由本发明的装置完成，拆装轴承更加精确，效率更高，无需考虑
人员安全问题；

[0024] （2）本发明的攀爬架设计为C型，利于顺利环抱塔杆，并设置了固定带，待攀爬架环抱塔杆之后，将固定带的两端套设在C型攀爬架两端外侧壁上的固定扣上，使攀爬架更牢固
地环抱在塔杆上，利于攀爬架携带整套装置顺利向上攀爬，避免攀爬过程中发生掉落；

[0025] （3）本发明的中间两条带轮之间设有若干吸盘，待攀爬架攀爬至工作位置后，吸盘被推出，吸附在塔杆上，可以使整个装置稳定地固定在工作位置，确保更换工作的顺利进
行；

[0026] （4）本发明的弧形抓板包括两个半圆形的子抓板，拆装转轴均匀设置在子抓板的内侧壁上，两个子抓板可彼此张开或闭合，能够更好地“抓住”机头，避免机头掉落，子抓板
的内侧壁上设置若干个拆装转轴，通过拆装转轴的逆时针或顺时针旋转可以顺利将机头拆
卸或安装，另外，每个拆装转轴都压紧机头，可以使弧形抓板牢固地“抓握”机头，从而进行
轴承的更换；

[0027] （5）本发明的装置还包括轴承收纳装置，该轴承收纳装置不仅可以收纳拆下来的旧轴承，同时还能携带新的轴承，待将轴承拆下后可直接更换新的轴承，方便快捷。

附图说明

[0028] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

[0029] 图1是本发明的装置位于工作位置的示意图；

[0030] 图2是本发明的装置拆下主轴轴承时的状态示意图；

[0031] 图3是本发明的装置的立体图；

[0032] 图4是本发明的装置另一个方向的立体图（省略固定带）；

[0033] 图中：1. 攀爬架；11. 带轮；12. 吸盘；13. 固定座；2. 机头拆装机构；21. 机头拆装调节装置；211. 伸缩调节杆；212. 伸缩支撑杆；213. 抓板连接杆；214. 伸缩套管；
22. 弧形抓板；221. 子抓板；23. 拆装转轴；3. 轴承拆装机构；31. 轴承拆装调节装置；
311. 水平伸缩杆；312. 竖直伸缩杆；32. 机械手；321. 定位传感器；4. 轴承收纳装置；
41. 收纳座；42. 收纳轴；43. 限位凸台；91. 塔杆；92. 机头；93. 轴承；94. 扇叶；95. 机
舱。

具体实施方式

[0034] 现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。

[0035] 一种可自动更换风力发电机主轴轴承的装置，如图1所示，包括可部分或全部环抱塔杆91的攀爬架1、机头拆装机构2和轴承拆装机构3，机头拆装机构2和轴承拆装机构3均固
定在攀爬架1上，攀爬架1环抱住塔杆91向上攀爬至工作位置后，机头拆装机构2拆下机头
92，轴承拆装机构3拆下旧的轴承93并更换新的轴承93，机头拆装机构2再将机头92安装复
位。

[0036] 风力发电机的机头92固定在塔杆91的顶部，扇叶94固定在机头92上，轴承93（即主轴轴承）随扇叶94旋转。需要更换主轴轴承时，先控制攀爬架1使整个装置攀爬至并固定在
工作位置，然后控制机头拆装机构2拆下机头92，再控制轴承拆装机构3拆下旧的轴承93，换
上新的轴承93，然后再由机头拆装机构2将机头92安装回原位。整个过程只需人工在地面远
程操控即可，攀爬和拆装工作完全由本发明的装置完成，拆装轴承更加精确，效率更高，无
需考虑人员安全问题。

[0037] 在一种具体的实施方式中，如图1和图3所示，攀爬架1呈C型，且至少在C型的两端设有两条带轮11，用于驱动攀爬架1沿塔杆91向上攀爬；攀爬架1上还设有至少一根固定带
14和与之对应的固定扣15，固定扣15设置在C型攀爬架1的两端外侧壁上，固定带14的两端
套设在固定扣15上，用于帮助攀爬架1环抱塔杆91。将攀爬架1设计为C型，有助于攀爬架1顺
利环抱塔杆，攀爬架1呈环抱方式带动整个装置向上攀爬，攀爬更为稳定，同时设置了固定
带，待攀爬架1环抱塔杆91之后，将固定带14的两端套设在C型攀爬架1两端外侧壁上的固定
扣15上，使攀爬架1更牢固地环抱在塔杆91上，利于攀爬架1携带整套装置顺利向上攀爬，避
免攀爬过程中发生掉落。

[0038] 在一种具体的实施方式中，如图3所示，C型攀爬架1上设有四条带轮11，由一端均匀排布至另一端；中间两条带轮11之间设有若干吸盘12，用于在攀爬架1攀爬至工作位置后
吸附在塔杆91上；C型攀爬架1在远离塔杆91的一侧的中央设有固定座13，机头拆装机构2和
轴承拆装机构3均设置在固定座13上；固定带14设有两根。

[0039] 在具体实施方式中，带轮11采用表面具有锯齿的橡胶带。工作过程中，先使攀爬架1环抱塔杆91，然后将两根固定带14的两端分别固定在固定扣15上，使整套装置不会向下滑
落，但也不会阻止带轮11驱动攀爬架1带动整套装置向上攀爬，待整套装置攀爬至工作位置
后，吸盘12被推出，吸附在塔杆91上，吸盘12的吸附力不小于整套装置的重力，使整套装置
能够稳定地固定在工作位置，然后进行机头的拆卸以及轴承的更换，更换完成后安装好机
头，收回吸盘12，带轮11驱动攀爬架1带动整套装置向下攀爬，下降到合适位置后，由工作人
员拆下固定带14，并取下整套装置。

[0040] 在一种具体的实施方式中，如图1和图4所示，机头拆装机构2包括机头拆装调节装置21、弧形抓板22和若干个拆装转轴23，机头拆装调节装置21的一端固定在固定座13上，另
一端与弧形抓板22固定连接，用于调整弧形抓板22的位置；拆装转轴23均匀设置在弧形抓
板22的内侧壁上，与机头92的外侧壁接触，并通过拆装转轴23的正反方向旋转完成机头92
的拆卸和安装。通过拆装转轴23的逆时针或顺时针旋转可以顺利将机头92拆卸或安装，另
外，每个拆装转轴23都压紧机头92，可以使弧形抓板22牢固地“抓握”机头92，从而进行轴承
93的更换。

[0041] 在一种具体的实施方式中， 如图4所示，机头拆装调节装置21包括伸缩调节杆211、伸缩支撑杆212和抓板连接杆213，伸缩调节杆211的一端固定在固定座13上，另一端与
抓板连接杆213固定连接，伸缩支撑杆212的一端固定在固定座13上，另一端与伸缩调节杆
211固定连接，抓板连接杆213与塔杆91平行；弧形抓板22包括两个半圆形的子抓板221，拆
装转轴23均匀设置在子抓板221的内侧壁上，两个子抓板221可彼此张开或闭合。

[0042] 在具体实施例中，如图4所示，固定座13上设有安装座，安装座上设有一根横杆，伸缩调节杆211和伸缩支撑杆212的一端均与横杆铰接，使伸缩调节杆211和伸缩支撑杆212均
可以绕该横杆适当旋转。

[0043] 设置两个子抓板221利于更好地抓住机头92。操作过程中，先控制两个半圆形子抓板221张开，到达工作位置后，再控制两个半圆形子抓板221闭合，夹住机头92，然后再控制
拆装转轴23逆时针旋转拆下机头92。待更换好轴承93后，先将机头92送回安装位置，控制拆
装转轴23顺时针旋转装好机头92，然后使两个半圆形子抓板221张开，离开机头92。

[0044] 在一种具体的实施方式中， 如图4所示，伸缩调节杆211和伸缩支撑杆212的伸缩部位均设有伸缩套管214，伸缩支撑杆212的另一端与伸缩调节杆211的伸缩套管214固定连
接。伸缩支撑杆212可以为伸缩调节杆211提供有效的支撑，从而利于整个机头拆装机构2更
好地承受机头92的重量。

[0045] 在一种具体的实施方式中， 如图1‑2所示，轴承拆装机构3包括轴承拆装调节装置31和机械手32，轴承拆装调节装置31的一端固定在固定座13上，另一端与机械手32固定连
接，用于调整机械手32的位置，机械手32用于抓持轴承93并配合轴承拆装调节装置31将轴
承93拉出或推入。

[0046] 在一种具体的实施方式中， 如图1‑2所示，轴承拆装调节装置31包括水平伸缩杆311和竖直伸缩杆312，分别用于调整机械手32的水平位置和竖直位置，水平伸缩杆311的一
端固定在固定座13上，另一端与竖直伸缩杆312的一端固定连接，可带动竖直伸缩杆312伸
缩或旋转，竖直伸缩杆312的另一端与机械手32固定连接，使机械手32平行于水平伸缩杆
311；机械手32上设有定位传感器321。

[0047] 在具体实施方式中，当机头拆装机构2将机头92拆下后，机头拆装调节装置21会使机头92远离机舱95，如图2所示，然后配合能够定位轴承柱的定位传感器321，水平伸缩杆
311和竖直伸缩杆312伸长，且水平伸缩杆311会旋转并带动竖直伸缩杆312旋转至机械手32
到达合适的位置，之后机械手32张开，水平伸缩杆311缩短，使机械手32到达能够抓取轴承
93的位置，机械手32闭合，抓住轴承，水平伸缩杆311再次伸长，拉出旧的轴承93。

[0048] 定位传感器321可以精准定位轴承柱，从而确保机械手32能够准确地抓取或安装轴承93。

[0049] 在具体实施方式中，如图1‑2所示，水平伸缩杆311和竖直伸缩杆312的伸缩部位也都设有伸缩套管。

[0050] 在一种具体的实施方式中， 如图1和图4所示，可自动更换风力发电机主轴轴承的装置，还包括轴承收纳装置4，轴承收纳装置4包括收纳座41和收纳轴42，收纳座41固定在固
定座13的顶部，收纳轴42固定在收纳座41远离塔杆91的一侧，便于将轴承93套设在收纳轴
42上。

[0051] 在一种具体的实施方式中， 如图1和图4所示，收纳轴42在靠近收纳座41的一端设有沿收纳轴42的外侧壁向外凸出形成的限位凸台43，用于使轴承93与收纳座41之间留有间
隙，便于机械手32抓取；轴承收纳装置4设有两个，一个用于收纳拆卸下来的旧的轴承93，一
个用于携带待更换的新的轴承93。

[0052] 限位凸台43的设置，可以使轴承93套设到收纳轴42上之后与收纳座41之间留有间隙，方便机械手32抓取。

[0053] 在本发明的装置开始攀爬塔杆91之前，先将新的轴承92套设在一个轴承收纳装置4的收纳轴42上，然后攀爬至工作位置，待机械手取下旧的轴承93后，轴承拆装调节装置31
驱动机械手32将旧的轴承93放到另一个轴承收纳装置4的收纳轴42上，然后再通过轴承拆
装调节装置31驱动机械手到达另一个收纳位置，抓取新的轴承93，继而将新的轴承带至机
舱95附近，通过定位传感器321定位准确的位置，通过缩短水平伸缩杆311将新的轴承93推
入，完成轴承93的更换，再由机头拆装调节装置21将机头92送至合适的位置，通过拆装转轴
23的顺时针旋转顺利将机头92安装。

[0054] 以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术
性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。