CN101846129B - 双列滚动轴承和带有该滚动轴承和润滑装置的轴承系统 - Google Patents

双列滚动轴承和带有该滚动轴承和润滑装置的轴承系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于相对旋转轴线可转动地支承机械部件(2)的双列滚动轴承(1)。按本发明的滚动轴承(1)带有外径至少为1米的外圈(4)，第一内圈(5)，关于所述旋转轴线在轴向设置在所述第一内圈(5)旁边的第二内圈(6)，一组第一滚动体(7)，所述第一滚动体在所述外圈(4)和所述第一内圈(5)之间滚动，一组第二滚动体(8)，所述第二滚动体关于所述旋转轴线沿轴向设置在所述第一滚动体(7)旁边，并且在所述外圈(4)和所述第二内圈(6)之间滚动。按本发明的滚动轴承(1)的特点在于，关于所述旋转轴线在所述外圈(4)的第一轴向侧设置用于向所述第一滚动体(7)供应润滑脂(22)的第一润滑脂输送件(21)，并且在所述外圈(4)的第二轴向侧设置用于向所述第二滚动体(8)供应润滑脂(22)的第二润滑脂输送件(27)。

Description

双列滚动轴承和带有该滚动轴承和润滑装置的轴承系统
技术领域
本发明涉及一种脂润滑的双列滚动轴承，该滚动轴承尤其设计为用于支承风力发电设备的转子轴的大型轴承。此外，本发明涉及一种带有这种滚动轴承和润滑装置的轴承系统以及一种带有这种轴承系统的风力发电设备。
背景技术
以下将具有直径为至少一米的外圈的轴承称作大型轴承。也可以使用其它标准，尤其是其它直径值来定义大型轴承。无论如何重要的是，大型轴承明显比日常应用中的轴承更大，例如比在汽车中使用的、外径为几厘米的轴承明显更大。如果没有另外说明，以下使用的概念如轴向、径向等都是相对轴承的旋转轴的轴线而言的。
在大型轴承的设计中，放大已知的“小”轴承的轴承几何尺寸或应用对于“小”轴承已知的措施通常是没有多大意义的，因为在大型轴承中常常要考虑其它标准，例如重量、制造所需的材料应用、安装耗费、维修可能性。例如会出现这样的情况，即，难以在大型轴承中保证最佳的润滑性能，尽管在同样类型的小轴承中没有润滑问题。另一方面，大型轴承中的最佳润滑是特别重要的，以防止或至少延迟轴承由于磨损造成的失效，因为大型轴承的轴承失效通常与特别高的耗费和特别高的费用相关。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于在大型轴承中保证可靠的润滑并同时使为此所需的投入开支一目了然。
按本发明的滚动轴承具有外径至少为1米，优选为1.5米外圈，第一内圈、关于旋转轴线在轴向设置在第一内圈旁边的第二内圈，一组第一滚动体和一组第二滚动体，所述第一滚动体在外圈和第一内圈之间滚动，所述第二滚动体关于旋转轴线沿轴向设置在第一滚动体旁边，并且在所述外圈和第二内圈之间滚动。按本发明的滚动轴承的特殊性在于，关于旋转轴线在外圈的 第一轴向侧设置用于向第一滚动体供应润滑脂的第一润滑脂输送件，并且在外圈的第二轴向侧设置用于向第二滚动体供应润滑脂的第二润滑脂输送件。
尽管第一内圈和第二内圈也可以一体地设计为公共的圈部件。然而，优选设计为两个单独的部件，这例如在按本发明的滚动轴承装配时具有优点。
本发明具有这样的优点，即，可以用较小的投入实现滚动轴承可靠的润滑。尤其是实现两列滚动体的同等良好的润滑。另一优点在于，通过使用润滑脂比例如在使用润滑油时在滚动轴承密封方面出现明显更少的问题。
外圈和相对外圈抗扭设置的部件可以设计为在运行状态是固定的。此外，第一润滑脂输送件和第二润滑脂输送件相对外圈抗扭地设置。这使得在滚动轴承周围的润滑脂结构的连接变得容易。尤其有利的是，第一润滑脂输送件和第二润滑脂输送件沿径向与旋转轴线相隔地布置，该间隔大于第一内圈和第二内圈的最大半径。
第一润滑脂输送件可以设置在第一支架上，而第二润滑脂输送件可以设置在第二支架上。第一支架和第二支架尤其可以固定在外圈上。这在滚动轴承安装到安装位置之前实现了支架在滚动轴承上的预装配。第一支架和第二支架例如可以借助于螺栓固定在外圈上，此外，所述螺栓用于将外圈固定在安装位置上。因此可以节约仅用于固定支架的单独固定器件。
第一密封圈可以固定在第一支架上，而第二密封圈可以固定在第二支架上。通过这种方式可以用小的开销实现第一和第二密封圈的可靠安置。这种设计的优点在于，支架不专门为润滑脂输送元件所需要，而是执行多种功能。此外，第一密封圈和第一支架以及第二密封圈和第二支架可以一体地构造。因此，可以减少分别待操纵的部件的数量。密封圈和支架尤其可以由相同的材料制成。这对于密封圈的实现是尤其有效和廉价的变型。此外，这样设计的密封圈可以具有用于将密封圈固定在外圈的轴向孔和/或作为润滑脂输送件的轴向孔。
第一密封圈与第一内圈的第一相接面接触，而第二密封圈与第二内圈的第二相接面接触。尤其有利的是，相接面分别构造在内圈的凸肩上。内圈通常由恰当的、也就是足够硬的材料制成，并且以高精度制造。第一密封圈和第二密封圈尤其可以分别具有至少一个密封唇。通过该措施可以实现滚动轴承的可靠密封。密封唇例如可以通过切削加工制造。密封唇同样可以通过注塑技术或通过硫化胶合技术来制成。
按本发明的滚动轴承可以这样设计，使得在外圈的圆周分散地设置有多个第一润滑脂输送件和多个第二润滑脂输送件。这具有这样的优点，即，可以在整个圆周实现一样良好的润滑条件，并且所输送的润滑脂非常快地分布在整个滚动轴承上。
此外可以这样设计按本发明的滚动轴承，即，设置至少一个润滑脂出口，该润滑脂出口随第一内圈和第二内圈一起转动。所述润滑脂出口可以比第一润滑脂输送件和第二润滑脂输送件以更小的径向距离相对旋转轴线设置。由此实现在润滑脂输送件和润滑脂出口之间的径向区域的良好润滑。此外由此实现了滚动轴承在径向向内直至润滑脂出口用润滑脂填充，因为润滑脂在滚动轴承旋转时被径向向外挤压并从而仅当润滑脂被积聚到润滑脂出口时，才从润滑脂出口流出。
所述润滑脂出口可以通入第一内圈和/或第二内圈的孔中。润滑脂出口尤其可以关于旋转轴线在轴向设置在第一滚动体和第二滚动体之间。这具有这样的优点，即，从第一和第二润滑脂输送件出发分别在每列滚动体的整个轴向宽度上形成分别一个润滑脂流，并相应保证了滚动轴承完整的润滑。
在润滑脂出口的轴向区域可以设计一环形的槽。该槽有助于润滑脂排出到润滑脂出口。此外可以设计为，第一内圈和第二内圈相互轴向接触，并且该槽设计在第一内圈和第二内圈之间的对接位置区域内。
外圈和/或第一内圈和/或第二内圈优选设计为沿周向闭合的圈。因此可以实现高的机械稳定性和滚动体在滚道上的良好滚动性能。
第一滚动体可以设置在第一保持架内，而第二滚动体可以设置在第二保持架内。第一保持架和第二保持架可以分段地设计。这减少了保持架机械过载的危险，并且实现了热膨胀的预计。
按本发明的滚动轴承优选设计为圆锥滚子轴承。此外，按本发明的滚动轴承尤其设计为风力发电设备的转子轴承。因为在风力发电设备中，维修和更换滚动轴承非常耗费，所以在这种应用中，滚动轴承的可靠润滑非常重要，因为可靠润滑是长时间无故障的运行的前提。
本发明还涉及一种带有按本发明设计的滚动轴承和润滑装置的轴承系统，所述润滑装置与滚动轴承的第一润滑脂输送件和第二润滑脂输送件流体耦连。
在第一润滑脂输送件和第二润滑脂输送件上可以分别连接一个输送导 管。润滑装置可以具有至少一个用于输送润滑脂到第一润滑脂输送件和/或第二润滑脂输送件的输送装置。此外，润滑装置可以具有至少一个润滑脂分配器，至少一个输送导管连接在该润滑脂分配器上。通过这种方式可以实现连续地、间断地或根据需要控制地向滚动轴承输送润滑脂。
此外，润滑装置可以具有至少一个用于从润滑脂出口流出的润滑脂的收集容器，该收集容器与第一内圈和第二内圈一起转动。收集容器可以通过一个排出通道与润滑脂出口连接，该排出通道至少局部在所支承的机械部件内部延伸。此外，收集容器可以固定在所支承的机械部件上。尤其有利的是，收集容器至少局部以比润滑脂出口相对旋转轴线径向间隔更远地设置。收集容器的这种布置和收集容器在润滑脂出口上的这种连接有助于将润滑脂输送到收集容器，而收集的润滑脂保留在收集容器中。另一优点在于，旋转的收集容器比旋转的输送装置更易于实现。
本发明还涉及一种带有按本发明的轴承系统的风力发电设备。
附图说明
以下根据附图所示的实施形式详细说明本发明。附图中示出：
图1是按本发明设计的轴承系统的一种实施形式的剖视图；
图2是图1中第一密封圈周围的局部放大剖切图以及
图3是图1中第二密封圈周围的局部放大剖切图。
具体实施方式
图1以剖视图示出了按本发明设计的轴承系统的一种实施形式。在图2和3中示出了图1的局部放大的剖切图。轴承系统的所示实施形式具有呈X-形布置的、设计成有双列滚子的圆锥滚子轴承1。圆锥滚子轴承1例如用于相对轴承壳体3绕点划线示出的旋转轴线可转动地支承风力发电设备的转子轴2。
圆锥滚子轴承1具有一个固定的外圈4，所述外圈设置在轴承壳体3的一个座孔中并具有两个锥形的滚道。所述外圈具有至少一米的外径。此外，圆锥滚子轴承1具有两个转动的内圈5和6，所述两个内圈沿轴向相邻地设置在转子轴2上，并且分别具有一个锥形的滚道。外圈4和两个内圈5，6在所示的实施形式中设计为沿周向闭合的圈。原则上也可以使用分段的圈。
设计成锥形的滚动体7在内圈5的滚道和外圈4的相邻滚道上滚动。设计成锥形的滚动体8在内圈6的滚道和外圈4的相邻滚道上滚动。滚动体7设置在保持架9中，滚动体8设置在保持架10中。保持架9和10在所示的实施形式中分段地设计。如在DE10246825A1中公开的那样，各个保持架部段例如可以沿周向相互串接，并且由塑料制成。
环形设计的支架11在一个轴向侧，而环形设计的支架12在另一轴向侧借助于螺栓13固定在外圈4上。螺栓13同时用于将外圈4固定在轴承壳体3上。支架11、12可以由金属或塑料制成。
如由图2详细看出，密封圈14借助于夹紧圈15固定在支架11上。密封圈14可以设计为径向密封件，并且在所示的实施形式中具有一个防尘唇16和密封唇17。密封唇17借助于弹簧18径向朝内预张紧并且接触地贴靠在设计在内圈5的凸肩20上的相接面19上。用于润滑脂22的流入通道21沿轴向延伸经过支架11的整个横截面，该流入通道在滚动体7的端面附近通入所述圆锥滚子轴承1的内腔。
如由图3详细看出的是，密封圈23借助于夹紧圈24固定在支架12上。密封圈23以与密封圈14类似的方式设计，并且接触地贴靠在设计在内圈6的凸肩26上的相接面25上。用于润滑脂22的流入通道27沿轴向延伸经过支架12的整个横截面，该流入通道在滚动体8的端面附近通入所述圆锥滚子轴承1的内腔。
内圈5、6要么由淬透硬化的钢制成，要么至少在滚道和相接面19，25的区域内硬化。相接面19，25以高精度制造，并且例如无旋地磨光。通过这种方式可以在小的摩擦下实现可靠的密封，并且使密封圈14，23的密封唇17的磨损保持较低。
在所示的是实施形式中，内圈5，6在轴向相互对接。但也可以在内圈5，6之间保留小间隙。在对接面的区域内，在内圈5，6的圆周上分散设计有多个，尤其是八个用于润滑脂22的流出通道28，其分别从圆锥滚子轴承1的内腔径向向内延伸经过内圈5，6的整个横截面，并且通入设置在转子轴2中的排出通道29。各个流出通过28通过一个在附图中未示出的槽连通，所述槽在对接面的区域中环绕内圈5，6。排出通道29首先径向朝内延伸，然后轴向延伸通过转子轴2直至其外侧。在此，排出通道29分别汇入排出导管30，该排出导管首先轴向延伸、然后径向朝外延伸。在每个排出导管30 上连接有用于润滑脂22的收集容器31，因此尤其存在八个收集容器31。同样也可以一个收集容器31分别连接有多个排出导管30，因此总共较少数目的收集容器31，例如四个就足够了。收集容器31以其纵向径向朝外地定向，并且在径向完全或局部地设置在排出通道28的外部，并且与排出导管30一样，随内圈5，6一起转动。
流入通道21、27通过输送导管32分别与分配器33连接，其中，在所示的实施形式中设置有两个分配器33。分配器33通过另一输送导管34与输送装置35连接。输送装置35包括一个润滑脂蓄存器36或与一个润滑脂蓄存器36连接。
在轴承系统的运行状态中，转子轴2相对轴承壳体3转动。为了保证圆锥滚子轴承1足够的润滑，借助于输送装置35从润滑脂蓄存器36通过输送导管34将润滑脂22输送到分配器33，并且从分配器通过输送导管32将润滑脂分配到各个流入通道21，27。
输送装置35的运行可以按照不同的功能模式进行。在一种变型中，输送装置35在轴承系统的运行过程中以小输送功率持续运行。在另一种变型中，输送装置35设计为间隔运行，也就是说，输送装置35分别以一个时间间隔运行，然后断开。时间间隔可以固定给定，或者根据需要改变。例如可以在高转速时更经常和/或更久地润滑。替代性地或附加地，也可以改变输送装置的输送功率。
挤压到流入通道21、27的润滑脂22从圆锥滚子轴承1的两个轴向侧在滚动体7和8的端面区域流入圆锥滚子轴承1的内腔中。从该处开始，润滑脂22沿着滚动体7，8斜向内到达在内圈5，6的对接面的区域中延伸的槽，然后到达流出通道28。通过润滑脂22从两侧输入并且在中间排出，保证了圆锥滚子轴承1的两列滚动体一样良好的润滑。在继续运转中，润滑脂22通过流出通道28、排出通道29和排出导管30到达收集容器31并在此被收集。收集容器31的旋转导致收集在收集容器31中的润滑脂22分别由于离心力的作用被压在收集容器31的底部上。
收集容器31时而排空，其中，如果润滑脂22还具有足够的润滑特性，润滑脂22可以回馈到润滑脂蓄存器36。否则就废弃润滑脂22。与润滑脂-回路是否实现为封闭的或者润滑脂22在流经圆锥滚子轴承1之后是否被废弃清除出无关，润滑系统设计成可防止润滑脂22不受控制地流到周围环境 中。
在图1至3中所示的按本发明的轴承系统的实施形式可以有多种变型设计。
因此，支架11、12例如也可以与外圈4和轴承壳体3之间的螺纹连接无关地固定在外圈4上并因此被安装和被拆卸，而不必拆下外圈4。这例如可以由此实现，即，螺栓13不延伸经过支架11，12，而是设置在支架11、12旁边，并且支架11、12借助于单独的螺栓固定在外圈4上。然而，尤其可以通过转子轴2额外地限制支架11、12的安装和拆卸的可能性。
此外，流入通道21、27可以不流经支架11、12，而是流经密封圈14、23本身。
在另一种变型中，密封圈14，23分别与支架11、12一体地设计并且尤其连续地由相同的材料制成。材料尤其适合的是聚氨酯(PUR)和聚四氟乙烯(PTFE)。制造例如可以通过车削或其它去除材料的方法实现。然而同样也可以注塑技术或通过硫化胶合制造密封圈14、23，尤其是防尘唇6和密封唇17。
所述变型和其它变型既可以分别单独实现也可以组合实现。
附图标记清单
1圆锥滚子轴承
2转子轴承
3轴承壳体
4外圈
5内圈
6内圈
7滚动体
8滚动体
9保持架
10保持架
11支架
12支架
13螺栓
14密封圈
15夹紧圈
16防尘唇
17密封唇
18弹簧
19相接面
20凸肩
21流入通道
22润滑脂
23密封圈
24夹紧圈
25相接面
26凸肩
27流入通道
28流出通道
29排出通道
30排出导管
31收集容器
32输送导管
33分配器
34输送导管
35输送装置
36润滑脂蓄存器。

Claims (29)

1.一种用于相对于旋转轴线可转动地支承机械部件(2)的双列滚动轴承，带有
-外径至少为1米的外圈(4)，
-第一内圈(5)，
-关于所述旋转轴线在轴向设置在所述第一内圈(5)旁边的第二内圈(6)，
-一组第一滚动体(7)，所述第一滚动体在所述外圈(4)和所述第一内圈(5)之间滚动，
-一组第二滚动体(8)，所述第二滚动体关于所述旋转轴线沿轴向设置在所述第一滚动体(7)旁边，并且在所述外圈(4)和所述第二内圈(6)之间滚动，
其特征在于，关于所述旋转轴线在所述外圈(4)的第一轴向侧设置用于向所述第一滚动体(7)供应润滑脂(22)的第一润滑脂输送件(21)，并且在所述外圈(4)的第二轴向侧设置用于向所述第二滚动体(8)供应润滑脂(22)的第二润滑脂输送件(27)，其中，设置至少一个润滑脂出口(28)，该润滑脂出口随所述第一内圈(5)和所述第二内圈(6)一起转动。
2.如权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，所述外圈(4)和相对所述外圈(4)抗扭设置的部件设计为在运行状态是固定的。
3.如权利要求1或2所述的滚动轴承，其特征在于，所述第一润滑脂输送件(21)和所述第二润滑脂输送件(27)相对外圈(4)抗扭设置。
4.如权利要求1或2所述的滚动轴承，其特征在于，所述第一润滑脂输送件(21)和所述第二润滑脂输送件(27)沿径向与所述旋转轴线相隔地布置，相隔的间距大于所述第一内圈(5)和所述第二内圈(6)的最大半径。
5.如权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，所述第一润滑脂输送件(21)设置在第一支架(11)上，而所述第二润滑脂输送件(27)设置在第二支架(12)上。
6.如权利要求5所述的滚动轴承，其特征在于，所述第一支架(11)和所述第二支架(12)固定在所述外圈(4)上。
7.如权利要求6所述的滚动轴承，其特征在于，所述第一支架(11)和所述第二支架(12)助于螺栓(13)固定在所述外圈(4)上，此外，所述螺栓用于将所述外圈(4)固定在安装位置上。
8.如权利要求5至7之一所述的滚动轴承，其特征在于，在第一支架(11)上固定有第一密封圈(14)，而在第二支架(12)上固定有第二密封圈(23)。
9.如权利要求8所述的滚动轴承，其特征在于，所述第一密封圈(14)与所述第一内圈(5)的第一相接面(19)相接触，而所述第二密封圈(23)与所述第二内圈(6)的第二相接面(25)相接触。
10.如权利要求8所述的滚动轴承，其特征在于，所述第一密封圈(14)和所述第二密封圈(23)分别具有至少一个密封唇(17)。
11.如权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，在所述外圈(4)的圆周上分散布置有多个第一润滑脂输送件(21)和多个第二润滑脂输送件(27)。
12.如权利要求11所述的滚动轴承，其特征在于，所述润滑脂出口(28)比所述第一润滑脂输送件(21)和所述第二润滑脂输送件(27)以更小的径向距离相对所述旋转轴线设置。
13.如权利要求11或12所述的滚动轴承，其特征在于，所述润滑脂出口(28)通入所述第一内圈(5)和/或所述第二内圈(6)的孔中。
14.如权利要求11或12所述的滚动轴承，其特征在于，所述润滑脂出口(28)关于旋转轴线在轴向设置在所述第一滚动体(7)和所述第二滚动体(8)之间。
15.如权利要求11或12所述的滚动轴承，其特征在于，在所述润滑脂出口(28)的轴向区域内构造有一环形的槽。
16.如权利要求15所述的滚动轴承，其特征在于，所述第一内圈(5)和所述第二内圈(6)相互轴向接触，并且所述槽设计在所述第一内圈(5)和所述第二内圈(6)之间的对接位置区域内。
17.如权利要求1或2所述的滚动轴承，其特征在于，所述外圈(4)和/或所述第一内圈(5)和/或所述第二内圈(6)设计为沿周向闭合的圈。
18.如权利要求1或2所述的滚动轴承，其特征在于，所述第一滚动体(7)设置在第一保持架(9)内，而所述第二滚动体(8)设置在所述第二保持架(10)内。
19.如权利要求18所述的滚动轴承，其特征在于，所述第一保持架(9)和所述第二保持架(10)分段地设计。
20.如权利要求1或2所述的滚动轴承，其特征在于，所述滚动轴承设计为圆锥滚子轴承。
21.如权利要求1或2所述的滚动轴承，其特征在于，所述滚动轴承设计为风力发电设备的转子轴承。
22.一种轴承系统，带有润滑装置和如前列权利要求之一所述的滚动轴承(1)，该润滑装置在流体方面与所述滚动轴承(1)的第一润滑脂输送件(21)和第二润滑脂输送件(27)耦连，所述润滑装置具有至少一个用于收集从所述润滑脂出口(28)流出的润滑脂(22)的收集容器(31)，该收集容器与所述第一内圈(5)和所述第二内圈(6)一起转动。
23.如权利要求22所述的轴承系统，其特征在于，在所述第一润滑脂输送件(21)和所述第二润滑脂输送件(27)上分别连接有一根输送导管(32)。
24.如权利要求22或23所述的轴承系统，其特征在于，所述润滑装置具有至少一个用于输送润滑脂(22)到所述第一润滑脂输送件(21)和/或所述第二润滑脂输送件(27)的输送装置(35)。
25.如权利要求22或23所述的轴承系统，其特征在于，所述润滑装置具有至少一个润滑脂分配器(33)，至少一个输送导管(32)连接在该润滑脂分配器上。
26.如权利要求22或23所述的轴承系统，其特征在于，所述收集容器(31)通过一个排出通道(29)与所述润滑脂出口(28)连接，该排出通道至少局部在所支承的机械部件(2)内部延伸。
27.如权利要求22或23所述的轴承系统，其特征在于，所述收集容器(31)固定在所支承的机器部件(2)上。
28.如权利要求22或23所述的轴承系统，其特征在于，所述收集容器(31)至少局部比所述润滑脂出口(28)径向间隔更远地相对旋转轴线设置。
29.一种风力发电设备，带有如权利要求22至28之一所述的轴承系统。
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