CN103534496A - 特别用于风力涡轮机中的滚动轴承的垫片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于滚动轴承的垫片，所述滚动轴承包括内座圈、外座圈和布置在置于所述座圈上的滚道和引导面之间的有角度的接触辊。所述垫片包括分别适于与所述座圈的滚道和引导面接触的相对的内部分和外部分（13、14）以及相对的侧凸缘（15、16）。所述内部分和外部分和/或所述侧凸缘包括与其中一个座圈接触的至少一接触表面（14a、14b；16a），和向外朝向所述座圈导向的凹入凹部（14c；16b、16c、16d）。

Description

特别用于风力涡轮机中的滚动轴承的垫片

技术领域

本发明涉及滚动轴承领域，特别地，涉及具有内座圈和外座圈的滚动轴承领域，所述内座圈和外座圈之间具有一排或多排接触辊。

本发明更特别地涉及适于使用在风力涡轮机中的大直径滚动轴承领域。

背景技术

在这样的应用中，滚动轴承被用于根据风向使涡轮机的转子成角度地取向，并且使涡轮机的叶片围绕其纵轴取向。这样的滚动轴承主要由通常具有相对较强载荷的应力轴向和径向地加载。

用于风力涡轮机的滚动轴承包括两个同中心的内座圈和外座圈、排布在设置于所述座圈上的引导面和滚道之间的至少一排倾斜接触辊、和沿周向布置在辊之间的多个垫片。每一个垫片通常包括两个相对的腔室，所述腔室具有适于所述辊并且由侧凸缘轴向限定的凹入轮廓；和两个相对的内和外平面表面。

每一个垫片的所述平面表面和侧凸缘可分别与座圈的引导面和滚道接触。垫片和座圈之间的这样的接触导致滚动轴承的摩擦转矩的增大。

发明内容

本发明的特别的目的是提供一种用于滚动轴承的垫片，其适于减小摩擦作用，并且制造简单、经济。

在一个实施例中，用于滚动轴承的垫片包括相对的内部分和外部分以及相对的侧凸缘，所述滚动轴承包括内座圈、外座圈以及布置在设置于所述座圈上的滚道和引导面之间的至少一排有角度的接触辊，所述相对的内部分和外部分以及相对的侧凸缘分别适于与座圈的滚道和引导面接触。所述内部分和外部分和/或所述侧凸缘包括与所述座圈之一接触的至少一接触表面，和向外朝向所述座圈导向的至少一凹入凹部。

所述垫片可包括两个相对的面，所述两个相对的面具有适于辊的凹入轮廓。有利地，所述凹部从一个面向另一个延伸。优选地，所述相对面由侧凸缘轴向地限定，并且连接到内部分和外部分。

在一个实施例中，每一个面包括从内部分向外部分延伸的凹部。垫片可包括使所述面连通的通孔。

在一个优选实施例中，内部分和外部分和/或侧凸缘每一个包括与座圈之一接触的至少一接触表面和向外朝向所述座圈导向的至少一凹部。

在一个实施例中，所述内部分和外部分每一个包括两个接触表面和布置在其之间的凹部。替代地或以组合方式，侧凸缘可每一个包括一个接触表面和形成到所述表面上的凹槽形式的凹部。有利地，所述侧凸缘每一个进一步包括位于接触表面两侧上的另外的凹部。

在一个实施例中，所述垫片部分地由金属或由聚合物材料形成。

在本发明的另一方面，滚动轴承包括内座圈、外座圈、布置在设置于所述座圈上的滚道和引导面之间的至少一排有角度的接触辊、和如前面限定并且沿周向布置在辊之间的多个垫片。

在一个优选实施例中，垫片的凹部填充有润滑剂。

如之前所限定的滚动轴承可特别地用作用于风力涡轮机的轴承，所述风力涡轮机包括保持发动机舱的杆，叶片安装在所述发动机舱处，特别地，用于关于杆旋转发动机舱和/或用于围绕每一个叶片的纵轴旋转/调节每一个叶片。

附图说明

本发明及其优点将通过研究以非限制性示例给出并且由所附附图示出的具体实施例的详细描述更好地理解，附图中：

图1是根据本发明的示例的滚动轴承的半剖视图，

图2是根据另一剖切平面的图1的滚动轴承的半剖视图，

图3是图2的较大比例的局部剖视图，

图4是图1和2的滚动轴承的垫片的立体视图，

图5是具有两个相关联轴承的图4的垫片的立体视图，

图6是图5的侧视图，和

图7是在图6的VII-VII上的剖切面中的视图。

具体实施方式

图1和2示出的滚动轴承为大直径滚动轴承，包括内座圈1和外座圈2，在其之间容纳两排倾斜或成角度的接触辊3a和3b。滚动轴承还包括多个垫片4，垫片4沿周向布置在辊3a、3b之间，用于在其之间保持周向间距。

内座圈和外座圈1、2同中心，并且沿滚动轴承的轴承旋转轴线（未示出）轴向地延伸。座圈1、2是整体式的（solid type）。“整体座圈”应理解为通过机加工以从金属管材、棒材、粗锻件和/或轧坯件去除材料的方式获得的座圈。

辊3a、3b彼此相似，并且每一个包括外滚动表面、和轴向地限定滚动表面的相对端部横向面。在示出的实施例中，滚动表面具有圆柱状轮廓。替代地，滚动表面可具有球形轮廓或对数轮廓（logarithmic profile）。对于每一排，辊的旋转轴线3’a、3’b会聚于位于轴承的纵向轴线上的单个一点中，并且关于轴承轴线以确定的角度布置。在示出的实施例中，两排辊的旋转轴线3’a、3’b以关于彼此90°的角度且关于轴承轴线约45°的角度排布。每一个辊的旋转轴线3’a、3’b和轴承轴线之间的角度可包括在例如20°和70°之间。

内座圈1具有圆柱形状的孔1a，所述孔1a设计用于固定到机器（未示出）的底座或结构，并且由相对的径向侧表面1b、1c限定。内座圈1还包括台阶式外部圆柱表面1d，第一和第二环形滚道5、6形成在圆柱表面1d上。滚道5、6关于横向径向平面相互对称，所述横向径向平面通过滚动轴承的中心。每一个滚道5、6从外部圆柱表面1d倾斜地向里延伸，并且具有截头圆锥形状。每一个滚道5、6在横截面中具有与辊3a、3b的滚动表面接触的直的内部轮廓。

外座圈2包括外部圆柱表面2a，其由相对的径向侧向表面2b，2c限定。外座圈2也包括圆柱形状的台阶式环形孔2d，第一和第二滚道7、8形成在该环形孔2d中。滚道7、8相对于径向平面相互对称，所述镜像平面经过滚动轴承的中心。滚道7、8分别平行于滚道5、6。每一个滚道7、8从孔2d向外倾斜地延伸，并且具有截头圆锥形状。每一个滚道7、8在横截面中具有与辊3a、3b的滚动表面接触的直的内部轮廓。内座圈的滚道5、6和外座圈的滚道7、8彼此相互面对，同时关于辊3a、3b的旋转轴线3’a、3’b对称。

内座圈1还包括环形引导面9、10，其形成在外表面1d上并且可与辊的端面关于旋转轴3’a、3’b轴向地接触。引导面9、10关于通过滚动轴承的中心的径向平面相互对称。每一个引导面9、10是直的，并且垂直于相应的滚道5、6布置，并且由环形凹入内圆角连接到所述滚道的小直径的边缘。每一个引导面9、10从所述内圆角倾斜地向外延伸，并且连接到内座圈的外表面1d。引导面9、10相对于辊的旋转轴线3’a、3’b径向延伸。每一个引导面9、10和相关滚道5、6限定径向向外导向的V形凹槽。

外座圈2还包括形成在孔2d中并且可与辊3a、3b的相对端面关于旋转轴线3’a、3’b轴向接触的引导面11、12。引导面11、12关于通过滚动轴承的中心的径向平面相互对称。引导面11、12和引导面9、10彼此相互面对，并且分别平行。每一个引导面11、12是直的，并且垂直于相应的滚道7、8布置，并且通过环形凹入内圆角连接到所述滚道的大直径的边缘。每一个引导面11、12从所述内圆角倾斜地向里延伸，并且连接到内座圈的孔2d。每一个引导面11、12相对于辊的旋转轴线3’a、3’b径向延伸。每一个引导面11、12和相关滚道7、8限定径向向里导向的V形凹槽。

内座圈的滚道5和引导面9与外座圈的滚道7和引导面11一起限定第一环形空间，成排的辊3a布置在该空间内部。排布在滚道5、7之间的每一个辊3a由引导面9、11侧向地保持在位，以避免所述辊关于滚道歪斜或倾斜。每一个引导面9、11形成侧翼，所述侧翼具有与辊3a的相关端面直接接触的表面，以在辊的端面和内外座圈1、2之间具有略微的相对滑动。

类似地，内座圈的滚道6和引导面10与外座圈的滚道8和引导面12一起限定第二环形空间，成排的辊3b布置在该空间内部。辊3b关于引导面10、12的布置与之前针对辊3a和引导面9、11描述的布置相同。

垫片4彼此相同，并且每一个设置在每一排的两个连续的辊3a、3b之间。垫片4可整体地（in one part）由金属形成。替代地，垫片4可由例如聚酰胺等聚合物材料形成，例如通过模制。

如图2到4所示，每一个垫片4包括两个相对的内和外部分13、14，所述内和外部分13、14与内座圈和外座圈1、2的相面对的滚道接触；和两个相对的侧凸缘15、16，所述相对的侧凸缘15、16与所述座圈的相对的引导面接触。每一个垫片4还包括两个相对的面17、18，其适于接收两个连续的辊。关于所述辊的旋转轴，面17、18由侧凸缘15、16轴向地限定。面17、18由内部分和外部分13、14横向地限定。

如图3所示，对于成排的辊3a，每一个垫片的内部分和外部分13、14与内座圈和外座圈5、7接触，侧凸缘15、16与引导面9、11接触。滚道5、7和引导面9、11每一个形成侧翼，所述侧翼具有与相关的部分13、14或凸缘15、16直接接触的表面，以在每一个垫片4和座圈1、2之间具有略微的滑动。为了限制垫片4的引起的摩擦扭矩，在每一个垫片和座圈的滚道5、7以及引导面10、12之间可预见略微的间隙。用于成排的辊3b的垫片4关于座圈的滚道6、8以及引导面10、12的布置与针对成排的辊3a所述的相同。

如图3和4所示，每一个垫片的外部分14包括两个相同并且分开的平面接触表面14a、14b，其承载相关的外座圈2的滚道；和凹入凹部14c，延伸在其之间，并且面对所述滚道，同时保持远离滚道。在示出的实施例中，凹部14c在横截面中具有U形形状。凹部14c横向地从接触表面14a的纵向边缘延伸到另一接触表面14b的相面对的纵向边缘，并且纵向地从面17延伸到另一面18。

通过凹入凹部14c，每一个垫片的外部分14和外座圈的相关滚道之间的摩擦接触被减小。除此之外，凹部14有利地用作润滑剂贮存器，用于润滑外部分的接触表面14a、14b、外座圈的相关滚道和辊3a和3b的滚动表面，润滑剂从凹部流出（emerge）到所述接触和滚动表面以及所述滚道上。所用的润滑剂（未示出）可例如为油脂或油。

由于每一个垫片的内和外部分13、14在示出的实施例中相同，因此仅它们中的一个在本文中被描述，应可理解，之前用于外部分14的附图标记“a、b、c”也被用于内部分13的相同的元件。由于相同的理由，仅侧凸缘15、16中的一个将被描述，应可理解，相同的附图标记“a、b、c、d”被用于两个凸缘的相似的元件。

侧凸缘15包括中部平面接触表面15a，其承载内座圈的相关的引导面；两个相同的凹入凹部15b、15c，其面对所述座圈，同时保持远离所述座圈；和凹槽15d，其设置在所述接触表面15a上。两个凸缘15、16的接触表面15a和16a分隔的距离基本上等于辊3a、3b的长度。

凹部15b从接触表面15a的第一边缘延伸到外部分14的接触表面14b的纵向边缘，该纵向边缘与连接到凹部14c的所述表面的纵向边缘相对。凹部15c从接触表面15a的第二相对边缘延伸到接触表面13b的纵向边缘，所述纵向边缘与连接到凹部13c的所述表面的纵向边缘相对。凹部15b、15c从面17纵向地延伸到另一面18。分隔接触表面15a的两个边缘的距离基本上等于内座圈的相关的引导面的长度。凹槽15d向外导向，并且面对所述引导面，同时保持远离所述引导面。凹槽15d从面17纵向地延伸到另一面18，并且在横截面中具有半圆形状的凹入内部轮廓。

如图3所示，对于成排的辊3a，侧凸缘15的接触表面15a与内座圈1的引导面9接触，并且凹部15c面对凹入内圆角，该内圆角连接所述引导面和滚道5，同时保持远离所述内圆角。凹部15b朝向内座圈的外表面1d取向。

侧边缘15和内座圈1之间的摩擦接触通过凹入凹部15c和凹入凹部15d减小。除此之外，凹部15b、15c和凹槽15d有利地用作润滑剂贮存器，用于润滑接触表面15a、内座圈的引导面9和辊的端面。润滑剂（未示出）从凹部15b、15c和凹槽15d直接流出到接触表面15a、引导面9和辊的端面。

对于成排的辊3a，侧凸缘16的接触表面16a承载外座圈2的引导面11，并且凹部16b面对连接所述引导面和滚道7的凹入内圆角，同时保持远离所述内圆角。凹部16c朝向外座圈的孔2d取向。凹部16b、16c和凹槽16d也用作填充有润滑剂（未示出）的贮存器。

由于每一个垫片的面17、18在示出的实施例中相同，因此仅在本文中描述它们中的一个，应可理解，相同的附图标记“a、b、c”被用于两个面的相同元件。

如图4和5所示，面17包括两个相同且分开的凹入接触表面17a、17b，其具有同轴圆柱段的形状和对应于相关的辊3a的滚动表面的轮廓的轮廓。接触表面17a、17b的圆柱段的轴线平行于接触表面18a、18b的圆柱段的轴线。每一个凹入接触表面17a、17b的每一个周向端由平面表面（未标记）延伸，该平面表面连接到相关的平面接触表面13a、14a、13b、14b的横向边缘。面17还包括凹入凹部17c，该凹入凹部17c延伸在所述接触表面之间，并且面对辊3a，同时保持远离辊3a的滚动表面。在示出的实施例中，凹部17c在横截面中具有U形形状。凹部17c从接触表面17a的纵向边缘横向地延伸到另一接触表面17b的相面对的纵向边缘。凹部17c从内部分13的凹部13c延伸到外部分14的凹部14c。凹部17c和凹部14c的结合边缘关于外部分14的接触表面14a、14b并且关于面17的接触表面17a、17b的轴向端部向里偏移。类似地，凹部17c和凹部13c的相面对的结合边缘关于内部分13的接触表面13a、13b并且关于面17的接触表面17a、17b的周向端部向里偏移。

每一个垫片的面17和相关的辊之间的摩擦接触通过凹入凹部17c减小。除此之外，凹部17c有利地用作润滑凹入接触表面17a、17b和辊的滚动表面的润滑剂贮存器，该润滑剂（未示出）从凹部17c直接流出在所述接触和滚动表面上。除此之外，从凹部17c流出的润滑剂可由于离心作用向外运动，并且到达外部分14的平面接触表面14a、14b和外座圈2的相关的滚道。

每一个垫片4进一步包括形成在其厚度内的通孔19，该通孔19通到面17、18上，并且使所述面连通。在每一面上，通孔19通到凹部17c、18c上，并且面对接触表面17a、17b以及18a、18b的相面对的纵向边缘上。一些润滑剂（未示出）布置在通孔19内部，所述孔用作润滑剂贮存器，用于润滑与每一个垫片和相关凹入接触表面相关的两个辊的滚动表面。通孔19允许盛装的润滑剂直接流出到每一个辊的的滚动表面和凹入接触表面。

否则，垫片的侧凸缘15的凹部15b到15d通到面的相对的凹入接触表面17b、18b上。类似地，侧凸缘16的凹部16b到16d通到所述面的相对的凹入接触表面17a、18a。这里，盛装在上面提到的凹部中的润滑剂也可直接流出到面17、18的凹入接触表面和相关的辊的端面与滚动表面上。

对于每一个垫片4，凹部在内部分和外部分13、14上以及侧凸缘15、16上的存在使得可减小与座圈的摩擦接触，并且具有对封闭到辊3a、3b以及座圈的滚道和引导面的润滑剂的大量储备。每一个垫片4关于内座圈和外座圈的摩擦作用因而减小。

否则，每一个垫片上的凹部17c、18c的存在使得可减小与辊的摩擦接触，并且可具有封闭到凹入接触表面17a、17b和18a、18b以及所述辊的滚动表面的润滑剂的大量储备。每一个垫片4关于辊的摩擦作用因而减小。但是替代地，可预见在垫片上无凹部17c、18c。

每一个垫片4的一般结构由凹部减轻。对于每一个垫片，获得减小的重量。在示出的实施例中，每一个垫片4具有通过侧凸缘的凹槽15d、16d并且平行于内部分和外部分13和14的平面接触表面的第一对称平面、通过凹部13c、14c并且垂直于第一平面的第二对称平面、以及通过凹部17c、18c并且平行于侧凸缘15和16的平面接触表面的第三对称平面。

由于辊3a、3b和相关的垫片4引入到限定在内座圈1和外座圈2之间的第一和第二环形空间中，因此所述外座圈包括两个填充孔（未示出），每一个从外圆柱表面2a径向延伸，并且通到由滚道和引导面限定的环形空间中的一个内。外座圈还包括封闭填充孔的两个柱塞，每一个包括两个平面表面，所述两个平面表面分别局部取代外座圈的滚道和引导面。

如图1和2所示，内座圈和外座圈1、2进一步分别包括轴向孔20，21，用于将两个座圈固定到机器的两个部分，所述机器可借助滚动轴承将一个部分相对于另一个旋转。

滚动轴承进一步包括两个环形密封件22、23，其径向定位在内座圈和外座圈1、2之间。密封件22轴向地安装在辊3a和外座圈2的径向表面2b之间。密封件23轴向地定位在辊3b和内座圈1的径向表面1c之间。在公开的实施例中，密封件23与密封件22相似，并且相对于密封件22关于通过滚动轴承中心的径向平面对称布置。替代地，密封件23可与密封件22由于具有不同的形状而不同。封闭空间限定在座圈1、2和密封件22、23之间，辊3a、3b容纳其中，以保护其不受污染元素影响。在公开的实施例中，密封件22和23在横截面中具有总体H状形状。

虽然本发明已经根据具有两排倾斜接触辊的滚动轴承示出，但是应可理解，本发明可应用于具有单排辊或至少三排辊的轴承。此外，在示出的实施例中，滚动轴承为O形轴承。替代地，也可预见X形的滚动轴承。

而且，内座圈和/或外座圈可在其外周上包括齿轮齿，以连接到驱动齿轮，例如连接到马达的输出轴。在另一个实施例中，内座圈和/或外座圈可连接到千斤顶，例如液压或气动千斤顶。

由于本发明，滚动轴承的摩擦被减小。这在包括用于改变叶片的角度（pitch）的致动装置的风力涡轮机中特别有利，因为由于需要较小的功率来调节叶片，因此其允许减小这些致动装置的尺寸，甚至允许缩短调节动作的响应时间，因此，具有提高的风力涡轮机的总效率。

Claims (14)

1.一种用于滚动轴承的垫片，所述滚动轴承包括内座圈、外座圈、和布置在置于所述座圈上的滚道和引导面之间的至少一排有角度的接触辊，其特征在于，所述垫片包括相对的内部分和外部分（13、14）、和分别适于与所述座圈的滚道和引导面接触的相对的侧凸缘（15、16），所述内部分和外部分和/或所述侧凸缘包括与其中一个座圈接触的至少一接触表面（14a、14b；16a）、和朝向所述座圈向外导向的至少一凹入凹部（14c；16b、16c、16d）。

2.根据权利要求1所述的垫片，包括两个相对的面（17、18），所述面（17、18）具有适应于所述辊的凹入轮廓。

3.根据权利要求2所述的垫片，其中，所述凹部（14c；16b、16c、16d）从一个面延伸到另一个。

4.根据权利要求2或3所述的垫片，其中，所述相对的面（17、18）由侧凸缘（15、16）轴向限定，并且连接到内部分和外部分（13、14）。

5.根据前述权利要求2到4中任一项所述的垫片，其中，每一个面（17、18）包括从内部分（13）延伸到外部分（14）的凹部（17c、18c）。

6.根据前述权利要求2到5中任一项所述的垫片，包括通孔（19），其使所述面（17、18）连通。

7.根据前述权利要求中任一项所述的垫片，其中，所述内部分和外部分（13、14）和/或侧凸缘（15、16）每一个包括与其中一个座圈接触的至少一接触表面、和朝向所述座圈导向的至少一凹部。

8.根据前述权利要求中任一项所述的垫片，其中，所述内部分和外部分（13、14）每一个包括两个接触表面（13a、13b、14a、14b）和布置在其之间的凹部（13c、14c）。

9.根据前述权利要求中任一项所述的垫片，其中，所述侧凸缘（15、16）每一个包括一个接触表面（15a、16a）和以凹槽形式形成在所述表面上的凹部（15d、16d）。

10.根据权利要求9所述的垫片，其中，所述侧凸缘（15、16）每一个进一步包括位于接触表面（15a、16a）的两个侧面上的另外的凹部（15b、15c、16b、16c）。

11.根据前述权利要求中任一项所述的垫片，其整体地由金属或由聚合物材料形成。

12.一种滚动轴承，包括内座圈（1）、外座圈（2）、布置在置于所述座圈上的滚道（5，7）和引导面（9、11）之间的至少一排有角度的接触辊（3a）、和根据前述权利要求中任一项所述的并且沿周向布置在所述辊之间的多个垫片（4）。

13.根据权利要求12所述的滚动轴承，其中，所述垫片的凹部填充有润滑剂。

14.一种根据权利要求12或13所述的滚动轴承在风力涡轮机中的应用，所述风力涡轮机包括保持发动机舱的杆，叶片安装在所述发动机舱处，所述滚动轴承特别用于相对于所述杆旋转所述发动机舱和/或用于围绕每一个叶片的纵向轴线旋转/调节每一个叶片。

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