CN103270325B - 滚动轴承保持架和滚动轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种滚动轴承保持架（10），其具有多个沿周向方向布置的松动的区段（11、12、13、14），其中，所述区段（11、12、13、14）具有基体（15），所述基体具有至少一个用于容纳滚动体（21）的兜孔（16）。根据本发明规定：沿周向在两个相邻的基体（15）之间布置有至少一个间隙补偿元件（17）并且间隙补偿元件（17）沿周向具有比基体（15）更高的弹性并且区段（11、12、13、14）沿周向在室温下无间隙地布置。本发明还涉及一种包括这种滚动轴承保持架的滚动轴承。
Description
技术领域
本发明涉及一种滚动轴承保持架，其具有多个沿周向方向布置的松动的区段，其中，区段具有基体，该基体带有至少一个用于容纳滚动体的兜孔。本发明还涉及一种包括这种滚动轴承保持架的滚动轴承。
背景技术
这种滚动轴承保持架特别适合用在所谓的大型滚动轴承中。大型滚动轴承例如应用在风力发电设备的转子支承装置中或者应用在隧道掘进机的主支承装置中并且具有大于600mm，例如大于1000mm或者大于1500mm的分度圆直径。
虽然在大型滚动轴承中也可以使用常规的、由两个侧面盘片和多个将侧面盘片连接的横向接片所构成的滚动轴承保持架。但是，这样的滚动轴承保持架的制造和装配伴随着节圆直径的增加而变得困难。相反，容纳一个或多个滚动体的区段的制造、运输和装配相对简单且成本低廉。
由DE 102 46 825 A1公知一种滚动轴承保持架，其具有多个沿周向方向布置的松动的也就是说没有机械连接的塑料区段，其中，这些区段具有基体，所述基体具有至少一个用于容纳滚动体的兜孔。为了防止区段由于塑料区段相对于金属轴承圈的较强的膨胀而发生周向的扭曲，根据DE 102 46 825 A1，在区段之间设有形式为缝隙的端隙，其中，该缝隙至少为延伸经过相互连接起来的区段的中间位置的圆的0.15%。按照DE 102 46 825 A1，在工作中相邻区段的端侧的过度相互碰撞通过以下方式得到避免，即，缝隙最大为延伸经过相互连接起来的区段的中间位置的圆的1%。DE 102 46 825 A1的解决方案的缺点是：通过由于区段的和轴承圈的材料不同而强制所需的缝隙，原则上不能避免相互碰撞并且这些区段在工作中非均匀且不可控制地分布在圆周上。
由DE 10 2006 022 951 A1公知一种转子主支承装置的滚动轴承保持架，该滚动轴承保持架由多个沿周向布置的区段构成。DE 10 2006 022 951 A1的每个区段可以容纳多个滚动体并且在端侧通过承受拉力的联接单元与沿周向相邻的元件连接，也就是说不存在松动的区段。DE 10 2006 022 951 A1的滚动轴承保持架的区段具有周向端隙，也就是说各个区段可以沿周向按照端隙自由移动，由此特别是在一侧的区段的和在另一侧的轴承圈的由于温差而引起的不同程度的热膨胀可以得到补偿。在此，DE 10 2006 022 951 A1的联接单元还确保间隙沿周向均匀地分布，从而区段最终基本上均匀地布置在圆周上。不利的是，DE 10 2006 022 951 A1的承受拉力的联接单元特别是在垂直应用于大型滚动轴承中的情况下由于滚动体的大的重力而可能受到很大的载荷。DE 10 2006 022 951 A1的滚动轴承保持架的这种应用中同样不利的是，在工作中，离开负载区域的区段由于重力的影响而会撞到相邻的区段，这一方面会产生干扰性噪声，另一方面会导致区段的可能的损坏。
DE 10 2009 014 779 A1同样公知了一种滚动轴承保持架，该滚动轴承保持架的区段沿周向具有间隙，以便能够对温度波动进行补偿，并且其中，每两个相邻的区段通过承受拉力的联接单元相互连接。根据DE 10 2009 014 779 A1规定：对两个相邻的区段之间的间隙加载弹簧力，特别是借助于弹簧片或者盘形弹簧。在DE 10 2009 014 779 A1的解决方案中不利的是，通过金属弹簧元件与将区段机械连接的承受拉力的联接单元组合使用而导致了复杂且昂贵的构建并且还不能完全避免各个区段的相互碰撞。
发明内容
本发明的目的在于提供一种符合这种类型的滚动轴承保持架，该滚动轴承保持架特别是在垂直地应用于大型滚动轴承中的情况下实现区段的均匀间隔，该滚动轴承保持架防止各个区段的相互碰撞，该滚动轴承保持架具有长的使用寿命且可简单和成本低廉地进行制造。
该目的通过一种根据独立权利要求的滚动轴承保持架得以解决。因此，一种符合这种类型的滚动轴承保持架的特征在于，沿周向在两个相邻的基体之间布置有至少一个间隙补偿元件并且间隙补偿元件沿周向具有比基体更高的弹性并且区段沿周向在室温下无间隙地布置。
本发明在克服由DE 102 46 825 A1产生的缺点时提出与例如DE 10 2006 022 951 A1或DE 10 2009 014 779 A1完全不同的方法。
与设置现有技术中的被认为是必要的位于区段之间的间隙并且试图通过机械联接单元将该间隙均匀分布在圆周上这一技术方案相反，根据本发明的滚动轴承保持架的区段没有通过周向间隙相互隔开。更确切地说，在室温下也就是说在20摄氏度下区段就已经无间隙或无缝隙地紧挨着地布置。因此，在间隙补偿元件未压缩的情况下区段沿周向不能自由运动，特别是不能在没有力的情况下运动。由此可以避免相邻的区段相互碰撞。
因此，由于区段和轴承圈的不同材料而引起的区段相对于轴承圈的不同的热膨胀也不通过区段之间的间隙进行补偿。更确切地说，间隙补偿元件吸收由于热引起的或者也由于胀大效应而引起的区段膨胀。因此，在本发明中的间隙补偿元件是如下元件，即，该元件具有弹性，通过所述弹性间隙补偿元件在任何可能的工作点上都能够完全地吸收区段的所提到的膨胀。为此，间隙补偿元件沿周向方向具有比基体更高的弹性。间隙补偿元件的较高的弹性可以通过选择确定的材料和/或通过间隙补偿元件的结构上的设计来实现。在这里，弹性是指在周向压力的作用下沿周向弹性形变的特性。通过间隙补偿元件具有较高的弹性而在区段发生周向膨胀时与基体相比主要或者仅仅压缩该间隙补偿元件。因此，区段的膨胀可以在滚动轴承保持架内部被吸收，而基体不会发生不允许的扭曲或者形变。
在室温下就已存在区段的无间隙布置。也就是说，在这个时候，区段就已经不能沿周向自由地运动，而是具有受控的周向位置。因此，容纳在或者能容纳在区段中的滚动体均匀地分布，从而能够改善相应的滚动轴承的运动学特性。
因此，根据本发明，可以完全省去区段的机械连接装置，例如由DE 10 2006 022 951 A1或者DE 10 2009 014 779 A1公开的联接单元。因此，根据本发明的滚动轴承保持架的区段沿周向松动地布置，也就是说区段不通过承受拉力的联接单元相互连接。因此，根据本发明的滚动轴承保持架可以极其简单且成本低廉地制造，使用寿命得到提高并且装配明显地更加简单。
本发明的实施方式在从属权利要求中给出。
根据实施方式规定如下，即，间隙补偿元件使区段在室温下沿周向预紧。因此，间隙补偿元件在室温下就已经对相邻的区段施加周向的压力。
为了能够通过滚动轴承保持架吸收区段相对于轴承圈的膨胀，非常重要的是一个或多个间隙补偿元件具有比基体更高的弹性。一方面，这可以通过选择滚动轴承保持架的材料来实现。因此，根据实施方式规定如下，即，间隙补偿元件由与基体不同的材料构成。间隙补偿元件可以特别是由一种具有比基体更小的弹性模量（杨氏模量）的材料构成。通常，基体由塑料构成，特别地，基体可以由纤维增强塑料和/或PEEK构成。纤维增强塑料可以是玻璃纤维增强的和/或碳纤维增强的。间隙补偿元件同样可以由塑料构成，特别地，间隙补偿元件由橡胶例如HNBR或NBR构成。NBR是腈橡胶且HNBR是氢化丁腈橡胶，所述橡胶的特点是高的温度稳定性。也能设想的是：间隙补偿元件由凝胶垫构成或者由具有超弹性特性的材料或者泡沫状的材料构成。
替代地或者附加地，间隙补偿元件相对于基体的沿周向较高的弹性可以通过间隙补偿元件的结构上的设计来实现。因此，间隙补偿元件例如具有带（空气）夹杂物的类似蜂窝的结构或者形成凸起，由此减小接触面。
根据实施方式规定：仅在两个沿周向相邻的基体之间布置有至少一个间隙补偿元件。因此，除了在其之间有间隙补偿元件作用或者布置间隙补偿元件的两个基体之外，其它基体在室温下就已相互接触。在这种实施方式中能设想的是：在这两个相邻的区段之间布置有唯一的或多个例如并行作用的间隙补偿元件。
替代地，可以在多个基体特别是所有基体之间均布置有至少一个间隙补偿元件。如果所使用的间隙补偿元件的数量少于区段数量，则间隙补偿元件沿周向等间距分布地布置。
如下是可行的，即，间隙补偿元件由独立于基体的元件构成。因此，这涉及一种独立的构件，该构件可以沿周向嵌入到两个基体之间。因此，根据实施方式规定：至少一个间隙补偿元件具有球形形状并且嵌接到这两个相邻基体的对应的球冠形凹槽中。当然也可以规定间隙补偿元件的其它形状，例如长方体形块体。
替代地，如下是可行的，即，间隙补偿元件以形状锁合的方式、以力锁合的方式、以材料锁合的方式或者通过这些方式的组合与基体连接。能设想的是：例如使间隙补偿元件以形状锁合的方式借助于倒钩卡锁到基体的孔、底切部或者类似物中。在基体由塑料（例如PEEK）通过注塑制成的情况下，间隙补偿元件可以在相同的制造步骤中直接喷塑在基体上。间隙补偿元件也可以例如粘接在基体的端侧或者如果基体和间隙补偿元件由塑料构成，也可以热焊接在基体的端侧。因此，特别能设想的是：间隙补偿元件不能无损坏地与基体分开。在这里，滚动轴承保持架的装配进一步得到简化。因此，一个、多个或者所有区段包括基体和至少一个间隙补偿元件，其中，区段可以由基体和间隙补偿元件一体式地或者说一件式地构造。特别地可以规定如下，即，每个区段在一个周向端部区域上或者在两个周向端部区域上具有与基体一件式形成的间隙补偿元件。因此，所有区段相同地构造并且具有整合地形成的间隙补偿元件。在这里，间隙补偿元件形成区段的基本上平坦的周向端面。因此，有利地实现了两个相邻区段之间的大面积接触：要么通过区段的间隙补偿元件与相邻区段的基体的接触来实现，要么通过区段的间隙补偿元件与相邻区段的间隙补偿元件的接触来实现。
根据另一种实施方式规定：至少一个间隙补偿元件形成润滑剂贮存室。其例如可以通过间隙补偿元件的结构上的设计来实现。因此，如下是可能的，即，间隙补偿元件设有开口、孔、槽、凹部等等，这些部位可以容纳润滑剂并将润滑剂提供到轴承圈的滚道上。替代地或附加地，可以通过选择间隙补偿元件的材料而有利于容纳润滑剂：因此，间隙补偿元件可以包括一种海绵状的材料，该材料适合储存润滑剂。
原则上，如下也是可能的，即，将传感器集成到间隙补偿元件中。在这里特别地能设想的是力传感器（加速度传感器）、温度传感器或者润滑剂传感器。因此，力传感器可以直接确定工作中的、在两个相邻区段之间存在的压力。
根据本发明的滚动轴承保持架特别适合作为大型滚动轴承的滚动轴承保持架，因为在区段同时膨胀的情况下区段的无间隙布置的优点在这里起到很大的作用。因此，具有根据本发明的滚动轴承保持架的滚动轴承可以构造成风力发电设备的转子支承装置。
附图说明
下面借助于附图对本发明的实施例进行说明。其中：
图1示出了包括根据本发明的滚动轴承的风力发电设备，
图2示出了根据本发明的滚动轴承保持架的第一实施例，
图3示出了根据本发明的滚动轴承保持架的第二实施例，
图4示出了根据本发明的滚动轴承保持架的第三实施例，以及
图5示出了根据本发明的滚动轴承保持架的第四实施例。
相同的或者功能相同的元件用相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1示出了风力发电设备1，其包括借助于两个根据本发明的滚动轴承的转子支承装置。风力发电设备1包括机器塔架2，在该机器塔架上布置有带有发电机4以及风力驱动的转子5的机舱3，该转子具有承载多个转子叶片6的转子轮毂7。转子5通过转子支承装置8来承载。转子支承装置8包括两个根据本发明的滚动轴承9，例如两个O形布置的圆锥滚子轴承。
图2示出了根据本发明的滚动轴承保持架10的第一实施例。该滚动轴承保持架构造成圆锥滚子轴承的滚动轴承保持架10并且在示意性的俯视图中部分地示出。
滚动轴承保持架10包括多个沿周向方向松动地布置的区段，其中，（部分地）示出了四个区段11、12、13、14。每个区段11、12、13、14具有由PEEK构成的基体15。每个基体15具有四个用于容纳圆锥形的未示出的滚动体的兜孔16。
滚动轴承保持架10包括两个间隙补偿元件17，它们沿周向布置在两个相邻基体15即区段12和13的基体15之间。在其余的基体之间未布置有间隙补偿元件。所有的区段在室温下无间隙地布置，也就是说它们沿周向不会在没有力的情况下运动。特别是其余的区段无间隙地在接触位置19处相互接触。
间隙补偿元件17由两个球构成，这两个球由如下材料构成，该材料具有比基体15的材料更小的弹性模量。因此，间隙补偿元件17沿周向具有比基体更高的弹性。在具有该滚动轴承保持架的滚动轴承的温度升高的情况下，通过压缩间隙补偿元件17，基体进而区段能够沿周向膨胀。间隙补偿元件17分别容纳在基体15的球冠形凹槽18中并且形成独立于基体15的构件，如在细节图中可见的那样。
图3a示出了根据本发明的滚动轴承保持架10的第二实施例，其中，示出了两个区段11、12。每个区段11、12包括基体15，该基体形成唯一的用于容纳圆柱形滚动体21的兜孔16。
沿周向在两个示出的区段11、12之间设有唯一的间隙补偿元件17，该间隙补偿元件以形状锁合的方式与基体15连接。因此，相应的区段11由基体15和间隙补偿元件17构成。
间隙补偿元件17布置在区段11的端部区域20处并且形成区段11的周向端侧22。
在图3b中示出了能应用在区段11中的间隙补偿元件17的变型。这些间隙补偿元件17之间的区别在于它们与相邻区域接触的接触区域的形状。间隙补偿元件17例如具有一个或两个凸起23，其中，在后一种情况中两个凸起23可以相同地或不同地构造。最下面的变型形成具有稍微呈凸形轮廓的周向端侧22。
图3c示出了根据图3b的最下面的变型的间隙补偿元件17的可能的轮廓。
图4示出了根据本发明的滚动轴承保持架10的第三实施例，其中，示出了两个相邻区段11、12的一部分。间隙补偿元件17成形例如粘接在区段11、12的端部区域20的栓状凸起上。
在图5中依据根据本发明的滚动轴承保持架10的第四实施例示出了区段11。相应的滚动轴承保持架10包括多个这样的相同的区段11。每个区段11在周向的、两个对置的端部区域20处具有间隙补偿元件17。间隙补偿元件17如基体15那样通过注塑制成并且在相同的制造步骤中与基体15一同制成或者成形在基体15上。因此，这样的区段11由基体15以及两个间隙补偿元件17构成，其中，区段11不能无损坏地分成基体15和间隙补偿元件17。
附图标记清单：
1 风力发电设备
2 机器塔架
3 机舱
4 发电机
5 转子
6 转子叶片
7 转子轮毂
8 转子支承装置
9 滚动轴承
10 滚动轴承保持架
11 区段
12 区段
13 区段
14 区段
15 基体
16 兜孔
17 间隙补偿元件
18 球冠形凹槽
19 接触位置
20 端部区域
21 滚动体
22 端侧
23 （间隙补偿元件的）凸起
Claims (17)
1.滚动轴承保持架(10)，其具有多个沿周向方向布置的松动的区段(11、12、13、14)，其中，所述区段(11、12、13、14)具有基体(15)，所述基体具有至少一个用于容纳滚动体(21)的兜孔(16)，其特征在于，沿周向在两个相邻的基体(15)之间布置有至少一个间隙补偿元件(17)并且所述间隙补偿元件(17)沿周向具有比基体(15)更高的弹性以及所述区段(11、12、13、14)沿周向在室温下无间隙地布置，所述至少一个间隙补偿元件(17)形成润滑剂贮存室，并且间隙补偿元件具有带夹杂物的类似蜂窝的结构，由此减小接触面并实现间隙补偿元件相对于基体的沿周向较高的弹性。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承保持架(10)，其特征在于，所述间隙补偿元件(17)使所述区段(11、12、13、14)在室温下沿周向预紧。
3.根据权利要求1或2所述的滚动轴承保持架(10)，其特征在于，所述间隙补偿元件(17)由与所述基体(15)不同的材料构成。
4.根据权利要求1或2所述的滚动轴承保持架(10)，其特征在于，所述基体(15)由塑料构成和/或所述间隙补偿元件(17)由塑料构成。
5.根据权利要求1或2所述的滚动轴承保持架(10)，其特征在于，仅在两个沿周向相邻的基体(15)之间布置有至少一个间隙补偿元件(17)。
6.根据权利要求1或2所述的滚动轴承保持架(10)，其特征在于，在多个基体(15)之间布置有至少一个间隙补偿元件(17)。
7.根据权利要求1或2所述的滚动轴承保持架(10)，其特征在于，所述间隙补偿元件(17)由独立于所述基体(15)的元件构成。
8.根据权利要求7所述的滚动轴承保持架(10)，其特征在于，所述至少一个间隙补偿元件(17)具有球形形状并且嵌接到所述两个相邻的基体(15)的对应的球冠形凹槽(18)中。
9.根据权利要求1或2所述的滚动轴承保持架(10)，其特征在于，所述间隙补偿元件(17)以形状锁合的方式、以力锁合的方式、以材料锁合的方式或者通过这些方式的组合与基体(15)连接。
10.根据权利要求9所述的滚动轴承保持架(10)，其特征在于，所述间隙补偿元件(17)不能无损坏地与所述基体(15)分开。
11.根据权利要求1或2所述的滚动轴承保持架(10)，其特征在于，每个区段在一个周向端部区域(20)上或者在两个周向端部区域(20)上具有与所述基体(15)一件式形成的间隙补偿元件(17)。
12.根据权利要求1或2所述的滚动轴承保持架(10)，其特征在于，所述间隙补偿元件(17)形成所述区段(11)的基本上平坦的周向端面(22)。
13.根据权利要求1或2所述的滚动轴承保持架(10)，其特征在于，所述基体(15)由纤维增强塑料和/或PEEK构成。
14.根据权利要求1或2所述的滚动轴承保持架(10)，其特征在于，所述间隙补偿元件(17)由HNBR或NBR构成。
15.根据权利要求1或2中所述的滚动轴承保持架(10)，其特征在于，在所有基体(15)之间布置有至少一个间隙补偿元件(17)。
16.滚动轴承(9)，包括根据前述权利要求中任一项所述的滚动轴承保持架(10)。
17.根据权利要求16所述的滚动轴承(9)，其特征在于，所述滚动轴承是大型滚动轴承。
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