CN102165204A - 滚子轴承、风力发电机的主轴支承结构及滚子轴承的保持器扇形体间的间隙调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及滚子轴承、风力发电机的主轴支承结构及滚子轴承的保持器扇形体间的间隙调整方法。圆锥滚子轴承(31)具备多个保持器扇形体(11a、11d)，多个保持器扇形体(11a、11d)具有收容圆锥滚子(34)的凹槽且在外圈(32)及内圈(33)之间沿周向依次连接配置。多个保持器扇形体(11a、11d)至少包括：具有第一周向长度的第一保持器扇形体、具有与第一周向长度不同的第二周向长度的第二保持器扇形体。在将多个保持器扇形体(11a、11d)沿周向无间隙地配置的情况下，在最初配置的保持器扇形体(11a)与最后配置的保持器扇形体(11d)之间具有间隙(39)。在室温下，间隙(39)的周向的尺寸大于通过保持器扇形体(11a、11d)的中央的圆的圆周的0.08％且小于通过保持器扇形体(11a、11d)的中央的圆的圆周的0.10％。

Description

滚子轴承、风力发电机的主轴支承结构及滚子轴承的保持器扇形体间的间隙调整方法
技术领域
本发明涉及风力发电机的主轴支承结构及滚子轴承的保持器扇形体间的间隙调整方法，特别是涉及包括沿周向配置而形成一个保持器的多个保持器扇形体的滚子轴承、包括这种滚子轴承的风力发电机的主轴支承结构以及这种滚子轴承的保持器扇形体间的间隙调整方法。
背景技术
滚子轴承通常由外圈、内圈、配置在外圈及内圈之间的多个滚子、保持多个滚子的保持器构成。保持器通常由一体型、即环状的一个部件构成。
对于支承安装有用于承受风的叶片的风力发电机的主轴的滚子轴承，需要承受大的载荷，因此，滚子轴承自身也变得大型。于是，滚子及保持器等、构成滚子轴承的各构成构件也大型，难以进行构件的生产及组装。这种情况下，如果将各构件设为可分割，则生产及组装变得容易。
在此，欧洲专利公报1408248A2(专利文献1)中公开有一种关于将滚子轴承中包括的保持器通过沿沿着轴承的旋转轴线的方向的分割线分割而成的分割型的保持器的技术。图10是表示专利文献1中公开的分割型的保持器即保持器扇形体的立体图。参照图10，保持器扇形体101a具有：用于形成收容滚子的多个凹槽104的、沿沿着轴承的旋转轴线的方向延伸的多个柱部103a、103b、103c、103d、103e；以将多个柱部103a～103e连结的方式沿周向延伸的连结部102a、102b。
图11是表示包括图10所示的保持器扇形体101a的圆锥滚子轴承的一部分的剖视图。参照图10及图11，对包括保持器扇形体101a的圆锥滚子轴承111的结构进行说明，圆锥滚子轴承111具有外圈112、内圈113、多个圆锥滚子114、保持多个圆锥滚子114的多个保持器扇形体101a、101b、101c等。多个圆锥滚子114在滚子的动作最稳定的位置即PCD(Pitch Circle Diameter)105附近通过多个保持器扇形体101a等保持。保持多个圆锥滚子114的保持器扇形体101a以处于周向的最外侧的柱部103a、103e与在周向邻接的同一形状的保持器扇形体101b、101c抵接的方式连接配置。多个保持器扇形体101a、101b、101c等连接而组装于圆锥滚子轴承111中，形成圆锥滚子轴承111中包括的一个环状的保持器。
专利文献1：欧洲专利公报1408248A2
根据专利文献1，在将树脂制的各保持器扇形体沿周向连接配置时，使最初的保持器扇形体和最后的保持器扇形体之间产生的最后的间隙的尺寸为通过保持器扇形体的中央的圆的圆周的0.15％以上、且小于1％。通过这样构成，防止保持器扇形体彼此碰撞时的碰撞声等，同时防止热膨胀时的保持器扇形体之间的胶着。
另外，专利文献1中，由聚苯硫醚(以下称为“PPS”)或聚醚醚酮(以下称为“PEEK”)制造保持器扇形体。
在此，即使将周向的间隙设为这样的数值范围，也不能对应发明者着眼的下述问题点。图12是表示将圆锥滚子轴承111作为支承风力发电机的主轴的轴承使用时的圆锥滚子轴承111的一部分的概略剖视图。另外，从容易理解的观点考虑，将保持器扇形体101a、101c间产生的间隙115夸张放大图示。
参照图12，被圆锥滚子轴承111支承的风力发电机的主轴110以横轴使用。在使用圆锥滚子轴承111时，保持器扇形体101a～101c例如沿图12中箭头所示的方向进行公转运动。保持器扇形体101a～101c的公转运动以各保持器扇形体101a～101c将邻接的保持器扇形体101a～101c向箭头方向依次按压的方式进行。该情况下，例如在图12中XII所示的部分，圆锥滚子、保持器扇形体101a会自由落下。于是，保持器扇形体101a、101c彼此发生碰撞，发生保持器扇形体101a、101c的变形、端面的磨损、碰撞声等，可能使圆锥滚子轴承111的功能大幅降低。
在将圆锥滚子轴承111作为支承风力发电机的主轴110的轴承使用时，保持器扇形体101a～101c自身也大型，因此，自由落下时的碰撞带来的问题大。因此，采用上述规定的间隙的尺寸不够充分，需要使周向的间隙更小。在此，为使周向的间隙的尺寸比上述的规定小，需要严格地管理各保持器扇形体的周向的长度。包括这种保持器扇形体的滚子轴承不能容易地制造，周向的间隙的尺寸增大，导致功能降低。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够容易地防止功能降低的滚子轴承。
本发明的另一目的在于，提供一种能够容易地防止功能降低的风力发电机的主轴支承结构。
本发明的再一目的在于，提供一种可以容易地调整周向的间隙的尺寸的滚子轴承的保持器扇形体间的间隙调整方法。
本发明的滚子轴承具备：外圈、内圈、配置在外圈及内圈之间的多个滚子、具有收容滚子的凹槽且在外圈及内圈之间沿周向依次连接配置的多个保持器扇形体。多个保持器扇形体至少包括：具有第一周向长度的第一保持器扇形体、具有与第一周向长度不同的第二周向长度的第二保持器扇形体。在将多个保持器扇形体沿周向无间隙地配置的情况下，在最初配置的保持器扇形体与最后配置的保持器扇形体之间具有间隙。在室温下，间隙的周向的尺寸大于通过保持器扇形体的中央的圆的圆周的0.08％且小于通过保持器扇形体的中央的圆的圆周的0.10％。
滚子轴承所具备的外圈、内圈、滚子等轴承构成构件通常为如渗碳钢等的钢制。这样的外圈等轴承构成构件也根据温度变化而热膨胀。在此，若考虑保持器扇形体的线热膨胀系数和轴承构成构件的线热膨胀系数，则在实际使用状况下，可以使室温下的周向的间隙的尺寸减小至通过保持器扇形体的中央的圆的圆周的0.08％。即，通过使周向的间隙大于圆周的0.08％，能够避免间隙的周向的尺寸成为负尺寸而保持器扇形体彼此相顶或胶着的状态。
另外，在用于上述用途的滚子轴承中，由多个保持器扇形体构成的保持器从耐久性、可靠性提高的观点考虑，优选增大安全率。对于保持器的安全率而言，周向的间隙的尺寸越小其值越大。保持器的安全率从保持器扇形体的材质的疲劳强度及保持器扇形体上产生的应力等观点考虑，要求4.0以上。在此，通过使室温下的间隙的周向的尺寸比通过保持器扇形体的中央的圆的圆周的0.10％小，能够可靠地将安全率设为4.0以上。于是，也包括上述的问题，能够避免保持器扇形体之间的碰撞等导致的强度的不良情况。
在此，至少组合具有第一周向长度的第一保持器扇形体、具有与第一周向长度不同的第二周向长度的第二保持器扇形体，从而调整在保持器扇形体间产生的周向的间隙的尺寸，可以容易地减小周向的间隙的尺寸。通过这样至少组合具有第一周向长度的第一保持器扇形体和具有与第一周向长度不同的第二周向长度的第二保持器扇形体，而使保持器扇形体间的周向的间隙的尺寸为上述的范围，能够防止保持器扇形体彼此的碰撞带来的强度的不良情况等、以及保持器扇形体彼此的周向的相顶而导致的变形等。因此，能够容易地防止具备这种保持器扇形体的滚子轴承的功能降低。另外，多个保持器扇形体至少包括具有第一周向长度的第一保持器扇形体和具有与第一周向长度不同的第二周向长度的第二保持器扇形体是指，如后述，多个保持器扇形体还可以包括具有与第一周向长度及第二周向长度不同的第三周向长度的第三保持器扇形体，进而包括具有与第一、第二、第三周向长度不同的周向长度的保持器扇形体的意思。
在此，保持器扇形体是指以至少具有一个收容滚子的凹槽的方式将一个环状的保持器通过沿沿着轴承的旋转轴线的方向延伸的分割线分割而成的单位体。另外，最初的保持器扇形体是指在将保持器扇形体沿周向依次连接配置时最初配置的保持器扇形体，最后的保持器扇形体是指在使邻接的保持器扇形体抵接且沿周向依次连接地配置时最后配置的保持器扇形体。将多个保持器扇形体沿周向连接地组装入滚子轴承，构成一个环状的保持器。
优选保持器扇形体为树脂制。保持器扇形体由于在一个滚子轴承上具备多个，所以要求生产性的提高，通过这样构成，可通过注塑成形等大量地制造保持器扇形体。
更优选树脂为聚醚醚酮(PEEK)。相比其它树脂，PEEK线热膨胀系数低，可以容易地包含充填材料而使线热膨胀系数降低。
更优选树脂含有使线热膨胀系数降低的充填材料。这样，通过使保持器扇形体的材质为含有使线热膨胀系数降低的充填材料的树脂制，可以减小与构成滚子轴承的外圈等轴承构成构件的线热膨胀系数的差，可以减小温度变化引起的周向的间隙的尺寸变化。
更优选充填材料至少包括碳纤维或玻璃纤维中的任一种。这种充填材料为纤维状，因此可以高效地降低线热膨胀系数。
更优选树脂的线热膨胀系数为1.3×10-5/℃以上且1.7×10-5/℃以下。构成轴承的外圈等构件通常使用渗碳钢等钢。这样的钢的线热膨胀系数为1.12×10-5/℃左右。因此，通过使树脂的线热膨胀系数为上述范围，可以在实际使用状况中允许与外圈等轴承构成构件的线热膨胀系数的差。另外，上述的PEEK的线热膨胀系数为约4.7×10-5/℃，PPS的线热膨胀系数为约5.0×10-5/℃。
更优选保持器扇形体的线热膨胀系数与外圈及内圈中的至少一方的线热膨胀系数相同。
更优选树脂中的充填材料的充填比率为20重量％以上且40重量％以下。通过使树脂中的充填材料的充填比率为上述范围，不会因充填材料的充填而产生其它不良情况，且能够大幅降低树脂的线热膨胀系数。
更优选滚子为圆锥滚子。上述的风力发电机的主轴等所使用的滚子轴承需要承受大的力矩载荷及推力载荷、径向载荷等。在此，通过将滚子制成圆锥滚子，能够承受大的力矩载荷等。
本发明的另一方面中，风力发电机的主轴支承结构包括：承受风力的叶片、一端固定于叶片且与叶片一同旋转的主轴、装入于固定构件且将主轴支承为旋转自如的滚子轴承。滚子轴承具备：外圈、内圈、配置在外圈及内圈之间的多个滚子、具有收容滚子的凹槽且在外圈及内圈之间沿周向依次连接配置的多个保持器扇形体。多个保持器扇形体至少包括：具有第一周向长度的第一保持器扇形体、具有与第一周向长度不同的第二周向长度的第二保持器扇形体。在将多个保持器扇形体沿周向无间隙地配置的情况下，在最初配置的保持器扇形体与最后配置的保持器扇形体之间具有间隙。在室温下，间隙的周向的尺寸大于通过保持器扇形体的中央的圆的圆周的0.08％且小于通过保持器扇形体的中央的圆的圆周的0.10％。
这种风力发电机的主轴支承结构包括可以容易地防止轴承的功能降低的滚子轴承，因此，能够容易地防止风力发电机的主轴支承结构自身的功能降低。
本发明的又一方面中，滚子轴承的保持器扇形体间的间隙调整方法调整滚子轴承的保持器扇形体间的间隙的尺寸，该滚子轴承具有：外圈、内圈、配置在外圈及内圈之间的多个滚子、具有收容滚子的凹槽且在外圈及内圈之间沿周向依次连接配置的多个保持器扇形体，其中，准备具有第一周向长度的第一保持器扇形体和具有与第一周向长度不同的第二周向长度的第二保持器扇形体，至少组合第一保持器扇形体和第二保持器扇形体，从而调整保持器扇形体间的周向的间隙的尺寸。
根据这种调整滚子轴承的保持器扇形体间的间隙的间隙调整方法，可以容易地调整周向的间隙量。
发明效果
根据本发明，至少组合具有第一周向长度的第一保持器扇形体和具有与第一周向长度不同的第二周向长度的第二保持器扇形体，从而调整保持器扇形体间产生的周向的间隙的尺寸，可以容易地减小周向的间隙的尺寸。通过这样至少组合具有第一周向长度的第一保持器扇形体和具有与第一周向长度不同的第二周向长度的第二保持器扇形体，而使保持器扇形体间的周向的间隙的尺寸为上述的范围，从而可以防止保持器扇形体彼此的碰撞导致的强度的不良情况等以及保持器扇形体彼此的周向的相顶导致的变形等。因此，能够容易地防止具备这样的保持器扇形体的滚子轴承的功能降低。
另外，这样的风力发电机的主轴支承结构包括能够容易地防止功能降低的滚子轴承，因此，可以防止风力发电机的主轴支承结构自身的功能降低。
另外，根据这样的调整滚子轴承的保持器扇形体间的间隙的间隙调整方法，可以容易地调整周向的间隙量。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式的圆锥滚子轴承中最初的保持器扇形体和最后的保持器扇形体之间的间隙的放大剖视图。
图2是本发明一实施方式的圆锥滚子轴承中包括的保持器扇形体的立体图。
图3是将图2所示的保持器扇形体以包括图2中的线III-III且与轴承的旋转轴线正交的平面切断的情况下的剖视图。
图4是将图2所示的保持器扇形体以通过柱部的中央且与圆周方向正交的平面切断的情况下的剖视图。
图5是在周向配置有多个保持器扇形体的情况下的圆锥滚子轴承的概略剖视图。
图6是表示邻接的保持器扇形体的放大剖视图。
图7是表示保持器安全率与周向的间隙的关系的图表。
图8是表示使用本发明的圆锥滚子轴承的风力发电机的主轴支承结构的一例的图。
图9是图8所示的风力发电机的主轴支承结构的图解的侧面图。
图10是现有的保持器扇形体的立体图。
图11是将具备图10所示的保持器扇形体的圆锥滚子轴承的一部分以与轴承的滚动轴线正交的平面切断的情况下的剖视图。
图12是将具备图10所示的保持器扇形体的圆锥滚子轴承以与轴承的滚动轴线正交的平面切断的情况下的概略剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图2是表示本发明一实施方式的圆锥滚子轴承所具备的保持器扇形体11a的立体图。图3是将图2所示的保持器扇形体11a以包括图2中的线III-III且与轴承的旋转轴线正交的平面切断的情况下的剖视图。图4是将图2所示的保持器扇形体11a以通过柱部14a的中央且与圆周方向正交的平面切断的情况下的剖视图。另外，从容易理解的观点出发，在图3及图4中，用虚线表示保持器扇形体11a保持的多个圆锥滚子12a、12b、12c。另外，用点划线表示PCD22。另外，这种保持器扇形体11a主要适用于外圈的外径尺寸为1000mm以上、内圈的内径尺寸为750mm以上的大型的滚子轴承。
参照图2～图4，首先说明圆锥滚子轴承所包括的保持器扇形体11a的结构。保持器扇形体11a为以使其至少具有收容滚子的一个凹槽的方式将一个环状的保持器通过在沿着轴承的旋转轴线的方向上延伸的分割线分割而成的形状。保持器扇形体11a包括：用于形成收容圆锥滚子12a、12b、12c的凹槽13a、13b、13c的、在沿着轴承的旋转轴线的方向上延伸的四个柱部14a、14b、14c、14d；位于轴向的两端且以将四个柱部14a～14d连结的方式沿周向延伸的一对连结部15a、15b。在此，保持器扇形体11a以柱部14a、14d位于其周向外侧的端部的方式构成。
一对连结部15a、15b以在多个保持器扇形体11a组装于圆锥滚子轴承时在周向连接而形成一个环状的保持器的方式在周向上具有规定的曲率半径。一对连结部15a、15b中位于圆锥滚子12a～12c的小径侧的连结部15a的曲率半径构成为比位于圆锥滚子12a～12c的大径侧的连结部15b的曲率半径小。
在位于凹槽13a的周向两侧的柱部14a、14b及位于凹槽13c的周向两侧的柱部14c、14d中的柱部14a～14d的侧壁面的内径侧设有限制保持器扇形体11a向径向外侧的移动的内径侧的引导爪17a、17b、17c、17d。引导爪17a～17d在内径侧与收容于凹槽13a、13c中的圆锥滚子12a、12c接触。另外，在位于凹槽13b的周向两侧的柱部14b、14c中的柱部14b、14c的侧壁面的外径侧设有限制保持器扇形体11a向径向内侧的移动的外径侧的引导爪18b、18c。引导爪18b、18c在外径侧与收容于凹槽13b的圆锥滚子12b接触。各引导爪17a～17d、18b、18c为向凹槽13a～13c侧突出的形状。另外，在图3所示的剖面中，各引导爪17a～17d、18b、18c的引导面为剖面圆弧状，形成为沿着圆锥滚子12a～12c的滚动面的形状。这样，通过设置内径侧及外径侧的引导爪17a～17d、18b、18c，从而将保持器扇形体11a构成为使滚子与引导爪17a～17d、18b、18c的引导面接触而进行滚子引导。另外，位于周向外侧的柱部14a、14d的周向外侧的端面21a、21b是平坦的。
另外，保持器扇形体11a由于在一个圆锥滚子轴承上具备多个，所以要求生产性的提高，通过这样构成，可容易地通过注射成形等大量地制造同形状的保持器扇形体。
另外，保持器扇形体11a为包括线热膨胀系数降低的充填材料的树脂制，因此，可以减小与构成圆锥滚子轴承的外圈等的轴承构成构件的线热膨胀系数的差，因此，可以减小温度变化引起的周向的间隙的尺寸变化。
另外，树脂包括由聚酰胺(PA)、聚缩醛(POM)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、间同立构聚苯乙烯(SPS)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、液晶聚合物(LCP)、氟树脂、聚聚醚腈(PEN)、聚碳酸酯(PC)、改性聚苯醚(mPPO)、聚砜(PSF)、聚醚砜(PES)、聚芳脂(PAR)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚醚酰亚胺(PEI)、及热塑性聚酰亚胺(PI)构成的组中的至少任一个。这种树脂可以适宜含有充填材料以将线热膨胀系数降低至上述的范围。另外，也可以将组合多种上述的树脂。
在此，树脂优选为PEEK。PEEK自身的线热膨胀系数为4.7×10-5/℃左右，与其它树脂材料相比，线热膨胀系数低，因此，包含充填材料而降低线热膨胀系数变得容易。
另外，充填材料至少含有碳纤维、玻璃纤维、石墨、碳黑、铝粉末、铁粉、及二硫化钼中的至少任一种。这样的充填材料由于与树脂的亲和性良好，所以可以高效地降低线热膨胀系数。另外，也可以将上述种类的充填材料充填多种。
在此，充填材料优选构成为至少含有碳纤维或玻璃纤维中至少之一。这种充填材料为纤维状，因此，可以高效地降低线热膨胀系数。
另外，树脂的线热膨胀系数优选为1.3×10-5/℃以上且1.7×10-5/℃以下。构成轴承的外圈等的轴承构成构件通常使用渗碳钢等钢。这种钢的线热膨胀系数为1.12×10-5/℃左右。因此，通过使树脂的线热膨胀系数在上述范围内，在实际使用状况中可以允许与外圈等轴承构成构件的线热膨胀系数的差。
另外，树脂中的充填材料的充填比率优选为20重量％以上且40重量％以下。由此，不会产生充填材料的充填导致的其它不良情况，例如充填量过多带来的强度不足，可以大幅降低树脂的线热膨胀系数。
保持器扇形体11a具体而言优选作为充填材料包括30重量％的碳纤维，是线膨胀系数为1.5×10-5/℃的PEEK制。这种保持器扇形体11a与线热膨胀系数为4.7×10-5/℃的PEEK制的保持器扇形体及线热膨胀系数为5.0×10-5/℃的PPS制的保持器扇形体在线热膨胀系数方面大不相同。
在此，在上述的结构的保持器扇形体11a中，在圆锥滚子轴承所具备的多个保持器扇形体11a中包括周向长度不同的部分。即，圆锥滚子轴承中包括的保持器扇形体11a至少包括具有第一周向长度的第一保持器扇形体和具有与第一周向长度不同的第二周向长度的第二保持器扇形体。在此，周向长度是指通过保持器扇形体11a中央的圆的圆周的周向长度，为图3中L所示的长度。具体而言，作为第一周向长度选择100mm，作为第二周向长度选择101mm。即，后述的圆锥滚子轴承为具备至少一个具有100mm的周向长度的第一保持器扇形体和至少一个具有101mm的周向长度的第二保持器扇形体的结构。
保持器扇形体11a的周向长度例如按照减小位于周向外侧的柱部14a、14d的壁厚的方式调整。具体而言，在成形保持器扇形体11a时使用柱部14a、14d的周向长度不同的模具，或磨削柱部14a、14d的周向外侧的端面21a、21b，而制造周向长度不同的保持器扇形体11a。在此，将各保持器扇形体11a的凹槽13a～13c及柱部14a～14d的数量设为相同，同时，调整位于周向外侧的柱部14a、14d的周向的尺寸，由此，准备周向长度不同的多个保持器扇形体11a。
接着，对包括上述的保持器扇形体11a的圆锥滚子轴承的结构进行说明。图5是从轴向观察将多个保持器扇形体11a、11b、11c、11d等在周向上配置的圆锥滚子轴承31的概略剖视图。另外，图6是图5中由VI所示的部分的放大剖视图。由于保持器扇形体11b、11c、11d除周向长度以外与保持器扇形体11a为相同的结构，因此，省略保持器扇形体11b、11c、11d的说明。在此，保持器扇形体11a～11d根据后述的周向的间隙的尺寸而包括周向的长度不同的部件。另外，在图5中，省略了被保持器扇形体11a等保持的圆锥滚子。另外，在此，将多个保持器扇形体11a～11d中最初配置的保持器扇形体设为保持器扇形体11a，将最后配置的保持器扇形体设为保持器扇形体11d。
参照图5及图6，圆锥滚子轴承31具备外圈32、内圈33、多个圆锥滚子34、多个保持器扇形体11a～11d。在此，例如，外圈32的外径尺寸为2500mm，内圈33的内径尺寸为2000mm。保持器扇形体11a～11d在周向依次连接而无间隙地配置。在此，首先，最初配置保持器扇形体11a，其次将保持器扇形体11b以与保持器扇形体11a抵接的方式，具体而言以保持器扇形体11a的端面21a与保持器扇形体11b的端面21c抵接的方式配置。之后，将保持器扇形体11c以与保持器扇形体11b抵接的方式，具体而言以保持器扇形体11b的端面21d和保持器扇形体11c的端面21e抵接的方式配置，依次地配置保持器扇形体，最后，配置保持器扇形体11d。这样，在周向连接地配置保持器扇形体11a～11d。该情况下，在最初的保持器扇形体11a和最后的保持器扇形体11d之间具有周向的间隙39。
其次，对最初的保持器扇形体11a和最后的保持器扇形体11d之间的周向的间隙进行说明。图1是图5中由I所示的部分的放大剖视图。在此，使间隙39的周向的尺寸R大于通过保持器扇形体11a～11d的中央的圆的圆周的0.08％且小于通过保持器扇形体11a～11d的中央的圆的圆周的0.10％。
在此，对圆锥滚子轴承31的保持器扇形体11a、11d间的间隙39的调整方法进行说明。在此，设为对于一个圆锥滚子轴承31具备20个保持器扇形体的结构。首先，准备多个周向长度不同的第一及第二保持器扇形体。其次，使用20个周向长度最短的第一保持器扇形体，配置所有的保持器扇形体。然后测定间隙39的尺寸。之后，若间隙39过宽，即间隙39的周向的尺寸比通过保持器扇形体11a～11d的中央的圆的圆周的0.10％大，则将数个第一保持器扇形体置换为具有比第一周向长度长的第二周向长度的第二保持器扇形体。即，变更周向长度不同的保持器扇形体的置换个数，以使间隙39的周向的尺寸比0.08％大，比0.10％小。这样，调整保持器扇形体间的周向的间隙的尺寸。即，准备具有第一周向长度的第一保持器扇形体和具有与第一周向长度不同的第二周向长度的第二保持器扇形体，至少将第一保持器扇形体和第二保持器扇形体组合，从而调整保持器扇形体间的周向的间隙的尺寸。
根据这种方法，将具有不同的周向长度的多个保持器扇形体组合，容易形成规定的间隙39的尺寸。于是，可以容易地调整为小范围的间隙39的尺寸。即，通过周向长度不同的保持器扇形体的各种组合，可以容易地调整周向的间隙39的尺寸。因此，可以容易地调整周向的间隙39的尺寸。
在此，至少组合第一保持器扇形体和第二保持器扇形体是指，除具有第一周向长度的第一保持器扇形体、具有第二周向长度的第二保持器扇形体之外，还可以将具有与第一及第二周向长度不同的第三周向长度的第三保持器扇形体、以及周向长度与第一、第二、第三保持器扇形体不同的保持器扇形体组合，从而调整周向的间隙39的尺寸的意思。
图7是表示间隙39的比率与保持器的安全率的关系的图表。参照图1及图7，对于利用多个保持器扇形体11a～11d构成的保持器的安全率而言，从保持器扇形体11a～11d的材质的疲劳强度及在保持器扇形体11a～11d上产生的应力等观点考虑，要求保持器的安全率为4.0以上。在此，在间隙39的周向的尺寸为圆周的0.10％的情况下，安全率为约4.6，因此，通过使间隙39的周向的尺寸比圆周的0.10％小，可以可靠地使安全率达到4.0以上。于是，能够避免保持器扇形体11a～11d彼此的碰撞等带来的强度上的不良情况。
在此，上述的保持器扇形体11a的线膨胀系数Kb为1.5×10-5/℃左右。另一方面，轴承构成构件即外圈等为渗碳钢，其线膨胀系数Ka为1.12×10-5/℃左右。在此，将温度上升设为Δt、温度上升时的各构件的膨胀量的差为δ时，膨胀量的差δ通过式1的式子表示。
式1
δ＝2πr·(Kb-Ka)·Δt
该情况下，假如仅保持器扇形体11a上升50℃时，膨胀量的差δ为0.08％。另外，在因热装而将圆锥滚子轴承加热至Δt＝100℃的情况下，膨胀量的差δ为0.035％。因此，在实际使用状况下，通过使间隙39的周向的尺寸比0.08％大，从而能够允许外圈32及内圈33等轴承构成构件与保持器扇形体11a～11d的热膨胀的差。于是，能够避免间隙39的周向的尺寸成为负尺寸而保持器扇形体11a～11d彼此成为相顶的状态。于是，能够防止保持器扇形体11a～11d的相顶导致的变形。
如上，至少将具有第一周向长度的第一保持器扇形体和具有与第一周向长度不同的第二周向长度的第二保持器扇形体组合，从而调整保持器扇形体间产生的周向的间隙的尺寸，可以容易地减小周向的间隙的尺寸。通过这样至少组合具有第一周向长度的第一保持器扇形体和具有与第一周向长度不同的第二周向长度的第二保持器扇形体，从而使保持器扇形体间的周向的间隙的尺寸为上述的范围，能够防止保持器扇形体彼此的碰撞带来的强度的不良情况及保持器扇形体彼此的周向的相顶导致的变形等。因此，能够容易地防止具备这种保持器扇形体的滚子轴承的功能降低。
该情况下，使保持器扇形体11a～11d的材质为包含使线热膨胀系数降低的充填材料的树脂制，且保持器扇形体11a～11d间的周向的间隙39为上述的范围，由此，能够减小与构成圆锥滚子轴承31的外圈32等轴承构成构件的线热膨胀系数的差，因此，能够减小温度变化引起的周向的间隙的尺寸的变化。
另外，保持器扇形体11a～11d的线热膨胀系数优选以与外圈32及内圈33中至少一方的线热膨胀系数相同的方式构成。这样的保持器扇形体11a～11d可以减小与构成圆锥滚子轴承31的外圈32等轴承构成构件的线热膨胀系数的差，因此，可以减小温度变化引起的周向的间隙39的尺寸的变化。于是，可以将保持器扇形体11a～11d间的周向的间隙39维持在设定的范围内。因此，能够防止具备这样的保持器扇形体11a～11d的圆锥滚子轴承31的功能降低。
图8及图9表示将本发明一实施方式的圆锥滚子轴承作为主轴支承轴承75应用的风力发电机的主轴支承结构的一例。支承主轴支承结构的主要部件的发动机舱72的外壳73在高的位置经由回旋座轴承71水平回旋自如地设于支承台70上。一端固定有承受风力的叶片77的主轴76在发动机舱72的外壳73内经由组装于轴承壳体74中的主轴支承轴承75被支承为旋转自如。主轴76的另一端与增速机78连接，该增速机78的输出轴与发电机79的转子轴结合。发动机舱72通过回旋用电动机80经由减速器81向任意的角度回旋。
装入轴承壳体74的主轴支承轴承75为本发明一实施方式的圆锥滚子轴承，其具备：外圈、内圈、配置在外圈及内圈之间的多个圆锥滚子、具有收容圆锥滚子的凹槽且在外圈及内圈之间沿周向依次连接配置的多个保持器扇形体。多个保持器扇形体至少包括具有第一周向长度的第一保持器扇形体、具有有与第一周向长度不同的第二周向长度的第二保持器扇形体。在周向无间隙地配置多个保持器扇形体的情况下，在最初配置的保持器扇形体与最后配置的保持器扇形体之间具有间隙。在此，在室温下，使间隙的周向的尺寸大于通过保持器扇形体的中央的圆的圆周的0.08％且小于通过保持器扇形体的中央的圆的圆周的0.10％。
主轴支承轴承75为了支承一端固定有承受大的风力的叶片77的主轴76，需要承受大的力矩载荷及推力载荷、径向载荷等。在此，通过将滚子形成为圆锥滚子，可以承受大的力矩载荷等。
另外，由于这种风力发电机的主轴支承结构包括容易防止功能降低的圆锥滚子轴承，因此，能够更容易地防止风力发电机的主轴支承结构自身的功能降低。
另外，在上述的实施方式中，在室温下，使间隙的周向的尺寸大于通过保持器扇形体的中央的圆的圆周的0.08％且小于通过保持器扇形体的中央的圆的圆周的0.10％，但还可以减小上限值，即比0.10％小。由此，可以进一步降低碰撞导致的变形等。
另外，如上所述，圆锥滚子轴承也可以为包括与第一及第二周向长度不同的第三周向长度的保持器扇形体的结构。具体而言，作为第三周向长度选择102mm。即，圆锥滚子轴承也可以为具备具有第一、第二及第三周向长度的多个保持器扇形体。另外，还可以为具备周向长度不同的保持器扇形体的结构。
另外，在上述实施方式中，保持器扇形体为树脂制，但不限于此，对于金属制的保持器扇形体也可以适用。
另外，也可以将上述的结构的圆锥滚子轴承作为隧道挖掘机的旋转轴支承结构适用。即，隧道挖掘机的旋转轴支承结构包括：具备挖掘土砂的切割机的切割机头、一端具备切割机头并与切割机头一同旋转的旋转轴、装入于固定构件且将旋转轴支承为旋转自如的多个圆锥滚子轴承。多个圆锥滚子轴承具备：外圈、内圈、配置在外圈及内圈之间的多个圆锥滚子、具有收容圆锥滚子的凹槽且在外圈及内圈之间沿周向依次连接配置的多个保持器扇形体。多个保持器扇形体至少包括具有第一周向长度的第一保持器扇形体、具有与第一周向长度不同的第二周向长度的第二保持器扇形体。在将多个保持器扇形体沿周向无间隙地配置的情况下，在最初配置的保持器扇形体和最后配置的保持器扇形体之间具有间隙。在此，在室温下，间隙的周向的尺寸大于通过保持器扇形体的中央的圆的圆周的0.08％且小于通过保持器扇形体的中央的圆的圆周的0.10％。
通过这样构成，也能够提供容易防止功能降低的隧道挖掘机的旋转轴支承结构。该情况下，也可以在滚子轴承上设置防止异物侵入轴承内部的密封件。
另外，在上述的实施方式中，作为收容于保持器扇形体的滚子使用了圆锥滚子，但不限于此，也可以使用圆筒滚子或针状滚子、棒状滚子等。
另外，在上述的实施方式中，外圈的外径尺寸为2500mm，内圈的内径尺寸为2000mm，但不限于此，对于外圈的外径尺寸为1000mm以上且内圈的内径尺寸为750mm以上的大型的滚子轴承也可以适用。另外，例如作为上述的用途中实际使用的大型的滚子轴承，适用外圈的外径尺寸为5000mm以下，且内圈的内径尺寸为4500mm以下的轴承。
以上，参照附图对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于图示的实施方式。对于图示的实施方式在与本发明相同的范围内或均等的范围内可以增加各种修正或变形。
产业上的可利用性
本发明的滚子轴承被有效利用于要求防止功能降低的风力发电机的主轴支承结构。
另外，本发明的风力发电机的主轴支承结构在要求防止功能降低的情况下可以有效利用。
另外，本发明的滚子轴承的保持器扇形体间的间隙调整方法在要求周向的间隙量容易调整的情况下可以有效利用。
符号说明
11a、11b、11c、11d保持器扇形体；12a、12b、12c、34圆锥滚子；13a、13b、13c凹槽；14a、14b、14c、14d柱部；15a、15b连结部；17a、17b、17c、17d、18b、18c引导爪；21a、21b、21c、21d、21e、21f端面；22PCD；31圆锥滚子轴承；32外圈；33内圈；39间隙；70支承台；71回旋座轴承；72发动机舱；73外壳；74轴承壳体；75主轴支承轴承；76主轴；77叶片；78增速机；79发电机；80回旋用电动机；81减速器。

Claims (11)

1.一种滚子轴承，其具备：外圈、内圈、配置在所述外圈及所述内圈之间的多个滚子、具有收容所述滚子的凹槽且在所述外圈及所述内圈之间沿周向依次连接配置的多个保持器扇形体，其中，
所述多个保持器扇形体至少包括：具有第一周向长度的第一保持器扇形体、具有与所述第一周向长度不同的第二周向长度的第二保持器扇形体，
在将多个所述保持器扇形体沿周向无间隙地配置的情况下，在最初配置的保持器扇形体与最后配置的保持器扇形体之间具有间隙，
在室温下，所述间隙的周向的尺寸大于通过所述保持器扇形体的中央的圆的圆周的0.08％且小于通过所述保持器扇形体的中央的圆的圆周的0.10％。
2.如权利要求1所述的滚子轴承，其中，
所述保持器扇形体为树脂制。
3.如权利要求2所述的滚子轴承，其中，
所述树脂为聚醚醚酮。
4.如权利要求2所述的滚子轴承，其中，
所述树脂包含使线热膨胀系数降低的充填材料。
5.如权利要求4所述的滚子轴承，其中，
所述充填材料至少包括碳纤维或玻璃纤维中的任一种。
6.如权利要求2所述的滚子轴承，其中，
所述树脂的线热膨胀系数为1.3×10-5/℃以上且1.7×10-5/℃以下。
7.如权利要求1所述的滚子轴承，其中，
所述保持器扇形体的线热膨胀系数与所述外圈及所述内圈中的至少一方的线热膨胀系数相同。
8.如权利要求4所述的滚子轴承，其中，
所述树脂中的所述充填材料的充填比率为20重量％以上且40重量％以下。
9.如权利要求1所述的滚子轴承，其中，
所述滚子为圆锥滚子。
10.一种风力发电机的主轴支承结构，其包括：
承受风力的叶片、
一端固定于所述叶片且与叶片一同旋转的主轴、
装入于固定构件且将所述主轴支承为旋转自如的滚子轴承，其中，
所述滚子轴承具备：外圈、内圈、配置在所述外圈及所述内圈之间的多个滚子、具有收容所述滚子的凹槽且在所述外圈及所述内圈之间沿周向依次连接配置的多个保持器扇形体，
所述多个保持器扇形体至少包括：具有第一周向长度的第一保持器扇形体、具有与所述第一周向长度不同的第二周向长度的第二保持器扇形体，
在将多个所述保持器扇形体沿周向无间隙地配置的情况下，在最初配置的保持器扇形体与最后配置的保持器扇形体之间具有间隙，
在室温下，所述间隙的周向的尺寸大于通过所述保持器扇形体的中央的圆的圆周的0.08％且小于通过所述保持器扇形体的中央的圆的圆周的0.10％。
11.一种滚子轴承的保持器扇形体间的间隙调整方法，调整滚子轴承的保持器扇形体间的间隙的尺寸，所述滚子轴承具备：外圈、内圈、配置在所述外圈及所述内圈之间的多个滚子、具有收容所述滚子的凹槽且在所述外圈及所述内圈之间沿周向依次连接配置的多个保持器扇形体，其中，
准备具有第一周向长度的第一保持器扇形体和具有与所述第一周向长度不同的第二周向长度的第二保持器扇形体，
至少组合所述第一保持器扇形体和所述第二保持器扇形体，从而调整保持器扇形体间的周向的间隙的尺寸。
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