多排式大型滾動軸承，尤其是用於風力發電裝置轉子軸的主軸承的軸向-徑向軸承的製作方法
2023-12-05 17:35:21
專利名稱：多排式大型滾動軸承，尤其是用於風力發電裝置轉子軸的主軸承的軸向-徑向軸承的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1前序部分特徵所述的多排式大 型滾動軸承，其能夠特別有利地在風力發電裝置的轉子軸的主軸承 的軸向-徑向軸承上，或者在圓臺軸承或旋轉連接裝置中實現。
背景技術：
適合用作風力發電裝置的轉子軸的主軸承或者適合在工具機中 作為圓臺軸承的大型滾動軸承通常被製造成對旋轉精確性有高要 求的複合負荷的預製裝配式軸承單元，並且根據轉速和啟動時間的 不同而"i殳計成軸向-徑向軸7 義或者軸向-角^妄觸球軸岸義。兩種軸7 (技
術方案均接收徑向和兩側的軸向負荷以及傾覆力矩，其在徑向及軸 向上都被無間隙地預加應力。軸向-徑向軸岸義主要應用在低轉速的標 準應用中，通常其突出的特點是摩4察力矩l交高，並且該摩糹察力矩隨 轉速的增加而增高，而軸向-角接觸球軸承非常適合高轉速的應用， 其突出的特點在於摩擦4艮小、潤滑油耗低。
這樣的大型滾動軸承以及其他軸承已通過由申請人在2006年 一月出版的產品目錄表而為人所知，並且示例性地作為
所述軸向-4聖向軸7K和軸向-角4妄觸^求軸7R的實施形式在該目錄的
990頁至1019頁中描述。
5其中，示出的軸向-角接觸球軸承主要包括單件式或者兩件式的
內軸岸義環、外軸7fa不以及多個置於軸7K環之間並且並^非安裝成兩排 彼此靠放的軸承鋼球，該軸承鋼球在限定接觸角的情況下以其滾動 面在多個安裝在內軸承環的外側面和外軸承環的內側面上的軸承 導軌上滾動。
與此相對，示出的軸向-徑向軸岸義主要包括垂直安裝的環狀外 盤、與該外盤同軸安裝的內環以及兩個軸向地設置在外盤兩側的環 狀軸圈，其中，在兩個軸圏和外盤之間分別設置有一排構造成滾針 或圓柱滾子的滾動體，滾動體通過各自的軸承保持架4呆持均勻的間 距，並形成用於接收軸向力的第一和第二滾動軸承。此外，在外盤 和內環之間安裝有另外 一排同樣構造成滾針或圓柱滾子的滾動體， 該滾動體通常藉助於另外一個軸承保持架保持均勻間距，並最終形 成用於接收徑向力的第三滾動軸承。
此外，設計成雙斜置滾子軸承的圓臺軸承也是公知的，在雙斜 置滾子軸承的情況中採用兩排並排靠》文的圓柱滾子以取代兩排軸 iu岡j求4乍為;袞動體。
然而事實證明，在前述軸向-徑向軸承中存在下述缺陷，即構造 成滾針或圓柱滾子的滾動體在用於接收軸向力的兩個滾動軸承中 顯示出不利的運動特性，因為滾動體由於軸向安置，其端面一皮安裝 在不同節圓上，所以這些滾動體在其端面上分別以不同的錄^爭速度 在其導軌上滾動。由於這在自然條件下不可能達到，而且滾動體又 被專屬地約束在其軸承保持架上，因而導致滾針或圓柱體滾子在其
保持架兜孔中的側向運動或者i兌長期的偏向運動 (Schraenkbewegung )，這種側向運動會對軸承保持架產生高強制 力，並且它也是導致相對較高的摩擦力矩以及軸承中放熱增加的原 因。軸承中的放熱和/或作用在軸承上的強制力在短時間內變得如此 之高，以致於出現過熱和缺少潤滑的現象或者因超負荷而導致軸承
6導致軸向-徑向軸承提前停止運轉。這 樣一種不利的運動特性雖然可以通過不採用所述之裝配有圓柱滾 子的軸向-徑向軸承，而採用同樣在前面已提及的自然具有有利運動 特性的裝配有軸岸義鋼3求的軸向角^妄觸5求軸7K而排除，^f旦是這種軸向
-角接觸球軸承在各種情況下都無法具有必要的承載能力，因而不能 接收例如在風力發電裝置的轉子軸的主軸承中作用的極高的力。
發明內容
因此，從前述已知的現有技術解決方案的缺陷出發，本發明的 目的在於提出一種多排式大型滾動軸承，尤其是軸向-徑向軸岸義，用 於風力發電裝置的轉子軸的主軸承，在這種大型滾動軸承中，用於 接收軸向力的兩個滾動軸承的滾動體具有有利的運動學特性且利 於導引，從而有助於提高該軸向-徑向軸承的使用壽命，同時也適合 接收很高的負荷。
根據本發明，上述目的在一種具有權利要求1前序部分特徵的
多排式大型滾動軸承可選地根據權利要求1、 3和5的特徵部分得
以實現，用於4妻收軸向力的兩個滾動軸7 義可以由兩個圓錐滾子軸承
構成，圓錐滾子軸承的構造成圓錐滾子的滾動體以其4支小的端面分
別指向軸7K糹從軸，或者，用於產生軸向力的兩個滾動軸承由一個兩
排式角接觸球軸承構成，其中，兩排構造成軸承鋼球的滾動體以限
定的4妾觸角並排靠^:，又或者，兩個滾動體由兩個軸向^求軸7K構成， 其中，兩排構造成軸承鋼球的滾動體安裝在互相對置且具有同樣大 小直徑的節圓上。
本發明基於這樣的認識，即通過將目前用於接收軸向力的兩個 滾動軸承的構造成圓柱滾子或滾針的滾動體置換成構造成圓錐滾 子或軸承鋼^i的滾動體，就可以在保持同樣承載能力的情況下簡單 地改善滾動軸承的運動特性，使得滾動體各自以其整體圓周面以相
7同的旋轉速度在它們的導軌上轉動，這樣就避免了滾動體在^f呆持架 兜孔中的側向運動和長期的偏向運動，並且也排除了由於這種側向 運動而引起的摩擦損耗以及軸承中力丈熱的增加。
才艮據本發明設計的多排式大型滾動軸承的優選i殳計方案以及 各種實施方案的有利的改進方案在各從屬權利要求中提出。
相應地，根據權利要求2,在根據本發明設計的大型滾動軸承 中提出，在用於接收軸向力的兩個滾動軸承被構造成圓錐滾子軸承 時，每一排構造成圓錐滾子的滾動體各自在一條導軌中滾動，該導 專九由至少一個邊》彖限定，其整個;也添附在軸圈的內側面或者外盤的 外側面上。這樣，導軌的每一部分都是均勻設計的，因此可以在不 產生強制力或者彈性變形的情況下對用於接收徑向力的滾動軸承 的滾動體和用於產生軸向力的滾動軸7 義的兩個滾動體的徑向預緊 進行調整。在此，至少一個限定每一導軌的邊緣分別與圓錐滾子的 較大端面保持作用連接，該邊緣具有下述優點，即圓錐滾子在導軌 中的導引不再通過軸承保持件兜孔而是通過該邊緣實現，軸7 義保持 件只保留其間隔保持件的功能，其將圓錐滾子在周向上保持均勻的 才目互間隔。
與此相對，權利要求4的出發點是將用於接收軸向力的滾動軸 承構造成兩排式角接觸球軸承，其設計如下用於接收軸向力的兩 排式角接觸球軸承的構造成軸承鋼球的每一排滾動體分別在兩排 槽形導軌中滾動，該導軌一方面傾斜地添附入軸圈的內側面和端
面，另一方面傾斜地添附入外盤的外側面和端面中。在該技術方案 中，滾動體的槽形導軌也是為了使滾動體不再通過軸 K保持架而是 通過導軌實現導引，並使軸承保持架僅保留作為間隔保持件的功能 而將軸承鋼球在周向上保持均勻的相互間隔，這一點與在採用前述
的技術方案，即將用於接收軸向力的兩個滾動軸承設計成圓錐滾子 軸承的目的是一樣的。根據權利要求6，用於接收軸向力的兩個滾動軸承被構造成推 力角軸承，在此情況下，兩個軸向球軸承的被構造成軸承鋼J求的每 一排滾動體分別在兩條槽型導軌中滾動，但是在這裡，導軌一方面 僅添附在軸圈的內側面，另一方面僅添附在外盤的外側面；這是一 種與前述糹支術方案相類似的有利的改進方案。與其^f也實施方式一 樣，在這種技術方案中，滾動體的槽型導軌同樣是為了使滾動體不 再通過軸承保持架而是通過導軌實現導引，並使軸承4呆持架^f又保留 作為間隔保持件的功能而將軸承鋼球在周向上保持均勻的相互間 隔。
另外，才艮才居4又利要求7,內環和軸圈或者分別構成分離的單件 體，或者內環與其中一個軸圈一體構成，而另一軸圈則構成分離的 部件，這是一種適用於全部前述三種4支術方案並且符合根據本發明 i殳計的大型滾動軸7 義的目的改進方案。考慮到單件體的生產成本以 及軸向-徑向軸承的裝配與分解的容易性，事實已經證明，將內環和 軸圈以分離的部件的方式構造是有利的，而將內環與其中 一 個軸圏 一體地構成則提供了下述優點通過較小的/>差鏈(Toleranzkette) 提高了軸向-徑向軸承的軸向尺寸精度，並且具有極高的軸向傾覆穩 定性。考慮到這種關係，也可以這才羊想到軸向-徑向軸岸義的如下構造， 即將一半內環(連同用於接收徑向力的滾動軸承的圓柱滾子的導軌 的一半)集成進其中一個軸圈中，而另一半內環及另一半導4九則與 另一個軸圈一體構成。在內環和軸圈分離i殳計的情況下，事實已證 明，將單件體互相連接起來的最有利方式是採用多個沿圓周均勻分 布的螺才全連4妻，而在內環與其中一個軸圈一體構成的'清況下，則對 全部單個部件通過夾緊環以力配合的方式相連接是最適合的，該夾 緊環通過與被支承的軸之間壓力連接而將其中 一個軸圈緊緊拉向 與另 一個軸圈組合在一起的內環。
9作為對根據本發明設計的大型滾動軸承的全部4支術方案的有
利設計方案，最後還在權利要求8提出，通過對內環的至少一個軸 向側面4要限定的寬度進4亍打磨的方式構造內環，或者在內環和至少 一個軸圈之間安裝限定寬度的定距環，以便對用於接收軸向力的構 造成圓錐滾子軸承、角接觸球軸承或者軸向球軸承的滾動軸承的軸 向間隙進4亍調整。然而為調整軸向間隙，除了按一定的寬度^"內環 的 一個軸向側面進行打磨之外，也可以選才奪對內環的兩個軸向側面 或軸圈的兩個內側面進4亍相應的切削力。工或者通過〉'餘層影響它們 的軸向尺寸。然而，由於這種加工在製造工藝上相當複雜而且成本 高，所以已i正實通過定距環調整軸向間隙是最有利的，這不^又是出 於成本的原因，而且也是因為定距環寬度上可能出現的加工誤差能 夠通過更換合適的定距環而相當簡單地得到彌補。
總而言之，相對於現有技術中公知的軸向-徑向軸承，根據本發 明設計的軸向-徑向軸承在其所有述及的實施方案中具有如下優點 相對於迄今採用的圓柱滾子或者軸承滾針，用於接收軸向力的兩個 滾動軸承的構造成圓錐滾子或者軸承鋼球的滾動體具有有利的運 動學特性，並且以邊緣導引代替了保持架導引，從而避免了因滾動 體在保持架兜孔中的長期的偏向運動而引起的摩擦損耗、軸承中增 加的放熱以及作用在軸承保持架上的高強制力，並顯著提高了軸向 -徑向軸承的使用壽命。由於用於接收徑向力的滾動軸7f義照舊採用構 造成單排式的、無保持架或者具有保持架的圓柱滾子軸承，因而該 軸向-徑向軸承同時也適合承受很高的負荷。
此外，顯而易見的是，專業人員對於上述軸岸義構造也能考慮到
等承文解決方案，例如，將軸圈與軸向-徑向軸7 義的外環而不是內環互
相連接，從而使得根據本發明的應用於接收軸向力的滾動軸承中的 滾動體可以選擇在軸圈與環狀的內環之間的相應導軌中滾動，而前
面述及的內環和軸圈的單件或多件式的實施方案可以應用在軸向-徑向軸承的外環上。同樣不言而喻的是，軸向-徑向軸/R的內環和外盤都可以選擇與周邊體系例如風力發電裝置的機座相連接，用於接收徑向力的滾動體和用於接收軸向力的滾動體在需要時不僅可以構造成單排，而且也可以構造成多排。
在需要時，也可以想到採用前述的用於接收軸向力的滾動軸承的實施方案的混合形式，從而使滾動軸承比如在軸向單面為主的軸岸義力的情況下能夠一方面構造成圓錐滾子軸7fc,另一方面構造成軸向J求軸7"R或角衝妻觸J求軸7 義，或者以其他組合形式構造。
附圖i兌明
下面參照附圖，通過三個優選實施方案對根據本發明設計的多排大型〉袞動軸7K進4亍詳細闡述。其中
圖1是根據本發明i殳計的多排式大型滾動軸承的第一實施例的衝黃截面的局部碎見圖2是根據本發明設計的多排式大型滾動軸承的第一實施例的一個變體的4黃截面的局省I^見圖3是根據本發明設計的多排式大型滾動軸承的第二實施例的才黃截面的局部一見圖4是根據本發明設計的多排式大型滾動軸承的第二實施例的一個變體的4黃截面的局部一見圖5是根據本發明設計的多排式大型滾動軸承的第三實施例的一黃截面的局部—見ii圖6是根據本發明設計的多排式大型滾動軸承的第三實施例的
一個變體的4黃截面的局部4見圖。
具體實施例方式
在圖1至圖6中分別示出了一個構造成三排式軸向-徑向軸岸義l 的多排式大型滾動軸承，其主要包括一個垂直安裝的環狀外盤3和 一個與改外盤3同軸安裝的內環4以及兩個軸向地設置在外盤3兩 側的環狀軸圏5, 6。在此能夠明顯看出，在兩個軸圈5， 6和夕卜盤 3之間分別設置有一排7， 8通過各自的一個軸承保持架9， 10保持 均勻間距的滾動體ll， 12， /人而構成用於"t妄收軸向力的第一及第二 滾動軸承13, 14。此外，在外盤3和內環4之間設置有另一排15 通過另一個軸承保持架16保持均勻間距的滾動體17，該滾動體17 構造成圓柱滾子並構成用於4妄收徑向力的第三滾動軸岸義18。
另外，^v圖1和圖2中可看出，在運動學特性得到優化的第一 實施方案中的兩個用於4妄收軸向力的滾動軸岸義13, 14才艮據本發明 由兩個圓錐滾子軸承構成，該圓錐滾子軸承的構造成圓錐滾子的滾 動體ll， 12分別以其4交小端面19， 20指向軸承縱軸21。在此，用 於接收軸向力的兩個滾動體13, 14的每一排7， 8構造成圓錐滾子 的滾動體11, 12分別在一條通過邊舌彖22， 23限定的導4九24， 25 中滾動，該導軌完全地添附在軸圈5, 6的內側面26, 27上。限定 每條導軌24, 25的邊緣22, 23分別與未進一步示出的構造成圓錐 滾子的滾動體11, 12的較大端面作用連4妄，從而使圓錐滾子通過 該邊緣22， 23而不是通過僅僅用作間隔保持件的軸承保持架9， 10 在它們的導專九24, 25中導引。
與此相反，在圖3和圖4中示出的是，在運動學特性得到優化 的第二實施方案中的兩個用於接收軸向力的滾動軸承13, 14根據
本發明由一個兩4非式角4姿觸玉求軸7 義構成，在該角4矣觸J求軸7K中，兩排7， 8構造成軸7K鋼球的滾動體11, 12以限定的4妄觸角並以O型結構並排排列。其中，用於接收軸向力的角接觸球軸岸義的每一排7，8構造成軸承鋼球的滾動體11, 12分別在兩條槽型導軌30, 31和32， 33中滾動，該槽型導軌一方面傾斜地添附在內側面26, 27和未進一步示出的軸圈5， 6的端面中，另一方面傾殺牛i也添附在外側面28, 29和同才羊未進一步示出的外盤3的端面中。因此在該4支術方案中，導4九30， 31， 32, 33的槽型也是為了使滾動體11， 12不再通過軸承保持架9， 10而是通過導軌30， 31， 32, 33實現導引，並使軸承保持架僅具有作為間隔保持件的功能。
此外，在圖5和圖6中還展示出，在運動學特性得到優化的第三實施方案中的兩個用於4妄收軸向力的卩袞動軸7 義13, 14根據本發明由兩個軸向3求軸4義構成，在該軸向J求軸7 義中，兩4非7, 8構造成軸承鋼球的滾動體11, 12安裝在互相對置且具有同樣大小直徑的節圓上。在這裡，軸向球軸承的每一排7, 8構造成軸承鋼J求的滾動體11, 12分別在兩條槽型導軌30， 31和32， 33中滾動，該導軌一方面僅添附在軸圈5, 6的內側面26， 27，另一方面僅添附在外盤3的外側面28, 29中。因此在該4支術方案中，導專九30， 31，32， 33的槽型也是為了使滾動體11, 12不再通過軸承保持架9，10而是通過導庫九30， 31， 32， 33實現導引，並^f吏軸7 ^f呆持架^f又具有作為間隔保持件的功能。
最後，在圖1、圖3和圖5中還可看出，在這一實施方案中，軸向-徑向軸岸義1的內環4和軸圏5, 6由分離的單件體構成，並且全部單件體通過螺一全連4妄34互相力配合地連接在一起。為了調整構造成圓錐滾子軸承或角接觸J求軸承的滾動體13, 14的軸向間隙，對內環4在其軸向側面37另外進行打磨力卩工，從而4吏內環具有限定的寬度。
13在圖2,圖4和圖6中展示出的變體與前述實施方案的區別在於，在各變體中，內環4與其中一個軸圈5—體構成，而另一專由圈6則構成分離的部件。在這裡，全部單件體通過與轉子軸2保持壓力連接的夾緊環35， 36互相力配合地連接在一起，並且，為對構造成圓錐滾子軸承或角接觸球軸承的滾動體的軸向間隙進行調整，在內環4和軸圈5之間安裝有具有限定寬度的定i 巨環38。附圖才示i己列表
1壽由向4聖向壽由岸義
2轉子軸
3外盤
4內環
軸圈
6軸圈
711的排
812的排
97的軸岸"呆持架
108的軸承保持架
11滾動體
12滾動體
13滾動軸承軸向
14滾動軸承軸向
1517的排
1615的軸承保持架
17滾動體
18滾動軸承徑向
1911的端面
2012的端面
21軸岸(糹從軸
2224上的邊緣
2325上的邊糹彖
24用於7的導軌
25用於8的導軌
265的內4則面
15276的內側面
283的夕卜個'J面
293的夕卜#]面
30用於7的導軌
31用於7的導軌
32用於8的導4九
33用於8的導軌
34螺栓連接
35夾緊環
36夾緊環
374的4由向順'J面
38定距環
權利要求
1.一種多排式大型滾動軸承，尤其是用於風力發電裝置的轉子軸(2)的主軸承的軸向-徑向軸承(1)，主要包括垂直安裝的環狀外盤(3)、與所述環狀外盤(3)同軸安裝的內環(4)以及兩個軸向設置在所述環狀外盤(3)兩側的環狀軸圈(5，6)，其中，在兩個所述環狀軸圈(5，6)和所述外盤(3)之間至少分別設置有一排(7，8)通過各自一個軸承保持架(9，10)保持均勻間距的滾動體(11，12)，從而構成用於接收軸向力的第一和第二滾動軸承(13，14)，同時，在所述外盤(3)和所述內環(4)之間設置有至少另外一排(15)優選通過另一軸承保持架(16)保持均勻間距的滾動體(17)，從而構成用於接收徑向力的第三滾動軸承(18)，其特徵在於，兩個用於接收軸向力的所述滾動軸承(13，14)由兩個圓錐滾子軸承構成，所述圓錐滾子軸承的構造成圓錐滾子的所述滾動體(11，12)以其較小的端面(19，20)分別指向軸承縱軸(21)。
2. 根據權利要求1所述多排式大型滾動軸承，其特徵在於，兩個 所述圓錐滾子軸承的每一排(7,8)構造成所述圓錐滾子的所 述滾動體(ll， 12)分別在一條由至少一條邊緣(22， 23)限 定的導軌(24, 25 )中滾動，所述導軌完全地添附在所述軸圈(5,6)的內側面(26， 27)或者所述外盤(3 )的外側面(28, 29)中。
3. 根據權利要求1的前序部分特徵所述的多排式大型滾動軸承， 其特徵在於，用於4妻收軸向力的兩個所述滾動體(13, 14)由 一個兩4非式角4妻觸;求軸岸義構成，其中，兩排(7, 8)構造成軸 7fc鋼3求的所述滾動體(11, 12 )以限定的4妄觸角並排4非列。
4. 根據權利要求3所述的多排式大型滾動軸承，其特徵在於，每 一排(7, 8 )所述角接觸球軸承構造成所述軸承鋼球的滾動體(11， 12)分別在兩條槽型導軌(30， 31和32, 33 )中滾動， 所述槽型導專九一方面傾刮-地添附在所述內側面(26, 27)和未 進一步示出的所述軸圈(5， 6)的端面中，另一方面傾4鬥地添 附在所述外側面(28, 29 )和同樣未進一步示出的所述外盤(3 ) 的端面中。
5. 根據權利要求1的前序部分特徵所述的多排式大型滾動軸承， 其特4i在於，用於4妄收軸向力的兩個所述滾動體(13， 14)由 兩個軸向J求軸7 義構成，其中兩排(7, 8)構造成軸承鋼5求的所 述滾動體(11， 12)i殳置在互相對置且具有同才羊大小直徑的節 圓上。
6. 根據權利要求5所述的多排式大型滾動軸承，其特徵在於，兩個所述軸向J求軸7 義的每一排(7,8)構造成軸7K鋼球的所述滾動體(ll, 12)分別在兩條槽型導軌(30, 31和32, 33 )中 滾動，所述導專九一方面添附在所述軸圏(5， 6)的內側面(26, 27)中，並且另一方面添附在所述外盤(3)的外側面(28， 29)中。
7. 才艮據沐又利要求2， 4和6所述的多排式大型滾動軸承，其特徵 在於，所述內環(4)和所述軸圈(5， 6)分別通過分離的單 件體構成，或者所述內環(4)與其中一個軸圈(5)—體形成， 而另一軸圈(6)則構造成分離的部件，其中，全部單件體或 者通過螺糹全連4妄(34)或者通過夾緊環(35, 36)力配合地互 相連接在一起。
8. 根據權利要求7所述的多排式大型滾動軸承，其特徵在於，為 了對構造成圓錐滾子軸承、角接觸球軸承或軸向球軸承的所述滾動體(13, 14)的軸向間隙進4亍調整，要麼將內環(4)通 過對其至少一個軸向側面(37 )以限定寬度打磨的方式進4亍構 造，要麼在所述內環(4)和至少一個所述軸圈(5， 6)之間 安裝具有限定寬度的定距環(38)。
全文摘要
一種用於風力發電裝置的轉子軸(2)的主軸承的軸向-徑向軸承(1)，其主要包括垂直安裝的環狀外盤(3)、與該環狀外盤(3)同軸安裝的內環(4)以及兩個軸向設置在外盤(3)兩側的環狀軸圈(5，6)，其中，在兩個軸圈(5，6)和外盤(3)之間至少分別設置有一排(7，8)通過各自一個軸承保持架(9，10)保持均勻間距的滾動體(11，12)，從而構成用於接收軸向力的第一和第二滾動軸承(13，14)，同時，在外盤(3)和內環(4)之間設置有至少另外一排(15)優選通過另外一個軸承保持架(16)保持均勻間距的滾動體(17)，從而構成用於接收徑向力的第三滾動軸承(18)。根據本發明，兩個用於接收軸向力的滾動軸承(13，14)或者由兩個圓錐滾子軸承構成，其構造成圓錐滾子的滾動體(11，12)以其較小端面(19，20)分別指向軸承縱軸(21)，或者其也可選地由一個兩排的角接觸球軸承或者由兩個軸向球軸承構成。
文檔編號F03D11/00GK101668946SQ200880013374
公開日2010年3月10日 申請日期2008年4月16日 優先權日2007年4月25日
發明者蒂姆·勒施納, 魯道夫·蔡德爾黑克 申請人:謝夫勒兩合公司