CN103562575A - 轴承装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轴承装置(1)，其包括两个分别具有内圈(4，5)、外圈(6，7)和设置其中的圆锥滚子(8，9)的圆锥滚子轴承(2，3)，其中，内圈(4，5)安装在第一机器部件(10)、尤其轴之中或之上，并且其中，外圈(6，7)安装在第二机器部件(11)、尤其壳体之中或之上。为了在提高的工作温度时自动在轴承装置中构成预紧，本发明规定，具有圆柱形支座(12，13)的内圈(4，5)或外圈(6，7)安置在具有圆柱形对应支座(15)的支承着轴承圈的夹紧套筒(14)上，其中，安置在夹紧套筒(14)上的一个轴承圈(7)直接或间接地贴靠在第一或第二机器部件(10，11)的轴向止挡(16)上，其中，安置在夹紧套筒(14)上的另一个轴承圈(6)贴靠在夹紧套筒(14)的轴向止挡(17)上，其中，夹紧套筒(14)的轴向止挡(17)由夹紧套筒(14)的径向扩大或缩小部段(18)构成，其中，部段(18)在背对轴承圈(6)的侧面上具有端面(19)，端面(19)与在第一或第二机器部件(10，11)上的轴向止挡(20)相对置。

Description

轴承装置
本发明涉及一种轴承装置，其包括两个分别具有内圈、外圈和设置其中的圆锥滚子的圆锥滚子轴承，其中，所述内圈安装在第一机器部件、尤其轴之中或之上，并且其中，所述外圈安装在第二机器部件、尤其壳体之中或之上，其中，具有圆柱形支座的内圈或外圈安置在具有圆柱形对应支座的支承着轴承圈的夹紧套筒上，其中，安置在所述夹紧套筒上的一个轴承圈直接或间接地贴靠在所述第一或第二机器部件的轴向止挡上，其中，安置在所述夹紧套筒上的另一个轴承圈贴靠在所述夹紧套筒的轴向止挡上，其中，所述夹紧套筒的轴向止挡由所述夹紧套筒的径向扩大或缩小部段构成，其中，所述部段在背对所述轴承圈的侧面上具有端面，所述端面与在所述第一或第二机器部件上的轴向止挡相对置。
DE582 962A、DE1 006 318A和WO2006/092256A1公开了这种轴承装置。JP032 49 420A和WO2008/011400A2示出了其他技术方案。
这种圆锥滚子轴承可以在各种应用中使用，其中至少需要在两个圆锥滚子轴承之间设置确定的轴向预紧，因此确保稳定的径向和轴向支承。在此正确的预紧的调整常常要求很高的耗费。在此重要的是，轴向预紧既不能太小也不能太大，用于确保最优的支承。一个特别的问题是，预紧的大小也取决于轴承装置的当前温度。
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种这样设计的轴承装置，使得能够以简单的方式调节轴向预紧。在此尤其追求的效果是，根据轴承装置的工作温度自动地按照期望的方式构成所述预紧。所述轴承装置尤其应用于大型轴承，例如用于风力发电设备的转子的轴承装置。
所述技术问题的解决方案通过本发明具有这样的特征，在室温条件下在所述部段的端面和所述第一或第二机器部件上的轴向止挡之间存在可沿轴向被测量的缝隙，所述缝隙在30μm至250μm之间，其中，当升高到所述轴承装置的工作温度时，在所述部段的端面和所述轴向止挡之间的缝隙由于所述轴承装置的热膨胀而降低至零。
在此，所述夹紧套筒优选支承两个圆锥滚子轴承的两个外圈。所述两个圆锥滚子轴承在此以X布局定位。
所述缝隙优选在20℃时在30μm至250μm之间，优选在50μm至150μm之间，其中所述缝隙在大于50℃的工作温度时减小到零。
夹紧套筒至少可以在其位于两个用于轴承圈的圆柱形支座之间具有弹簧弹性的部段。弹簧弹性的部段使得所期望的由热引起的膨胀不会被夹紧套筒的区域影响，该区域自身不必由于热而膨胀。夹紧套筒的弹簧弹性的部段可以通过夹紧套筒的壁厚的减小构成。作为备选或补充可以规定，夹紧套筒的弹簧弹性的部段由缺口构成，所述缺口设置在夹紧套筒中。所述缺口由径向穿透夹紧套筒的孔构成。
夹紧套筒还可以在夹紧套筒和第一或第二机器部件之间和/或在夹紧套筒和轴承圈之间的接触区域中具有使摩擦减小的器件。所述器件可以由至少一个环槽构成，该环槽在夹紧套筒中在径向内侧或径向外侧的圆柱面上被加工，在环槽中设置滑动材料，例如油脂或石墨。
夹紧套筒优选由具有热膨胀系数的材料构成、尤其是铝、镁、铜或黄铜。
通过所推荐的解决方案，可以这样预加工和装配轴承构件，使得至少在室温情况下在两个圆锥滚子轴承之间没有预紧力，但是在期待的工作温度时产生期望的预紧力。
夹紧套筒可以设置在待支承的转子和圆锥滚子轴承的内圈之间。更精确地也可以由夹紧套筒紧固圆锥滚子轴承的外圈，其中夹紧套筒再安置在壳体件上。
在附图中示出本发明的实施例。在附图中：
图1示出具有两个圆锥滚子轴承的轴承装置的径向剖面图，该轴承装置使轴相对壳体支承，
图2示出旋转对称的夹紧套筒的侧视图，其是轴承装置的组成部件并且
图3示出夹紧套筒的剖切面A-B。
在图1中示出轴承装置1，其具有两个圆锥滚子轴承2、3。两个圆锥滚子轴承2、3以已知方式分别具有内圈4或5、外圈6或7并且在轴承圈之间设置圆锥滚子列8、9。轴承装置1将转轴形式的第一机器部件10相对壳体形式的第二机器部件11支承。轴10的旋转轴线标为a。
当两个轴承内圈4、5直接安置在轴10上时，两个轴承外圈6和7被夹紧套筒4容纳。夹紧套筒14为此具有圆柱形的对应支座15，其设计用于支承两个外圈6、7的圆柱形支座12和13。
轴承内圈4、5通过端部部件25固定在轴10上。
轴承外圈7径向间接地置于壳体11内，但是轴承外圈7沿轴向直接贴靠在轴向止挡16上，该轴向止挡16由端部部件26构成，该端部部件26固定在壳体11上。
另一个轴承外圈6同样径向间接地置于壳体11内。但是该轴承外圈6(在图1左侧)轴向没有直接贴靠在壳体11上，而是贴靠在轴向止挡17上，该止挡17由夹紧套筒14的径向变小的部段18构成。该部段沿轴线a的方向在纵向延伸量上延伸，在夹紧套筒14的端面19前终结。端面19设置用于在轴承装置工作时贴靠到壳体11的轴向止挡20上。但是在室温时(如图1强烈夸张地显示)在面19和20之间产生缝隙s。
在工作时，轴10尤其发热，因此其沿轴向a膨胀。轴向膨胀的轴10会将两个轴承外圈6、7相互远离地推动，这使得夹紧套筒14轴向膨胀。相应地缝隙s变小，直到其最后变为零；在继续发热时，轴的热膨胀通过轴承2、3传递至夹紧套筒14上，使得部段18以其端面19轴向压在止挡20上，因此两个圆锥滚子轴承2、3沿轴向被夹紧。
因此在图1中的夹紧套筒14的右侧区域中尽可能不受此影响地保持，并且所期望的由温度引起的长度改变不会被阻止，夹紧套筒14在其中部区域配备弹簧弹性的部段21。
该部段21的构造由图2和3很好地显示。夹紧套筒14的壁厚d首先在该区域中被削减，使得夹紧套筒的中间部分自身更具弹性，也就是具有更强的可伸缩性。然后在中间区域中设置孔状的缺口22，其额外地削弱材料并且赋予夹紧套筒14的中间区域一定的弹性。
沿轴向设置多个并排的孔22，此外在夹紧套筒14的周向均匀地设置更多的孔。
此外设置有器件24，其在夹紧套筒14和壳体11之间的确定的接触区域23中确保构件由于温度引起的和所期望的延长不被阻止。所述器件在实施例中由环槽构成，环槽中填充提高滑动性能的介质，例如石墨或润滑油脂。在此其也可以是如在滑动轴承构造中使用的滑动材料。
圆锥滚子轴承2、3也可以在实施例中以X布局定位，其中外圈6、7由夹紧套筒14支承。在室温(20℃)时该缝隙s在100μm的范围中。相应地在室温时轴承装置未被预紧。在工作时轴承装置和尤其轴10是热的，使得轴承装置周向膨胀。缝隙相应地缩小至零并且面19和20相互挤压。由此轴承装置被轴向预紧。
夹紧套筒的尺寸以及尤其热膨胀系数的材料参数被这样选择，使得在工作中所期待的发热会促使轴向长度发生足够的改变，该改变不仅使缝隙s缩小至零，而且还形成期望的预紧。其中规定，尺寸和材料这样选择，使得工作温度和环境温度之间的期待温差可使夹紧套筒14产生100至250μm的长度改变。
夹紧套筒14还具有被填充了滑动材料(例如石墨或润滑剂、尤其是润滑油脂)的凹槽(在此是环槽24)。此外夹紧套筒14如上所述具有壁厚较小的区域，其作用如弹簧，也就是说夹紧套筒14沿轴向的强度被削弱。
为了实现弹性效果，在套筒14中设置孔状的缺口22。由此可以实现弹性效果。
附图标记清单
1.    轴承装置
2.    圆锥滚子轴承
3.    圆锥滚子轴承
4.    内圈
5.    内圈
6.    外圈
7.    外圈
8.    圆锥滚子
9.    圆锥滚子
10.   第一机器部件(轴)
11.   第二机器部件(壳体)
12.   圆柱形支座
13.   圆柱形支座
14.   夹紧套筒
15.   圆柱形对应支座
16.   轴向止挡
17.   轴向止挡
18.   径向扩大/缩小的部段
19.   径向扩大的部段的端面
20.   轴向止挡
21.   弹簧弹性部段
22.   缺口
23.   接触区域
24.   减小摩擦的器件(被填充的环槽)
25.   端部部段
26.   端部部段
a     轴线/轴向
s     缝隙
d     壁厚

Claims (10)

1.一种轴承装置(1)，其包括两个分别具有内圈(4，5)、外圈(6，7)和设置其中的圆锥滚子(8，9)的圆锥滚子轴承(2，3)，其中，所述内圈(4，5)安装在第一机器部件(10)、尤其轴之中或之上，并且其中，所述外圈(6，7)安装在第二机器部件(11)、尤其壳体之中或之上，其中，具有圆柱形支座(12，13)的内圈(4，5)或外圈(6，7)安置在具有圆柱形对应支座(15)的支承着所述轴承圈的夹紧套筒(14)上，其中，安置在所述夹紧套筒(14)上的一个轴承圈(7)直接或间接地贴靠在所述第一或第二机器部件(10，11)的轴向止挡(16)上，其中，安置在所述夹紧套筒(14)上的另一个轴承圈(6)贴靠在所述夹紧套筒(14)的轴向止挡(17)上，其中，所述夹紧套筒(14)的轴向止挡(17)由所述夹紧套筒(14)的径向扩大或缩小部段(18)构成，其中，所述部段(18)在背对所述轴承圈(6)的侧面上具有端面(19)，所述端面(19)与在所述第一或第二机器部件(10，11)上的轴向止挡(20)相对置，其特征在于，在室温条件下在所述部段(18)的端面(19)和所述第一或第二机器部件(10，11)上的轴向止挡(20)之间存在可沿轴向(a)被测量的缝隙(s)，所述缝隙(s)在30μm至250μm之间，其中，当升高到所述轴承装置(1)的工作温度时，在所述部段(18)的端面(19)和所述轴向止挡(20)之间的缝隙(s)由于所述轴承装置(1)的热膨胀而降低至零。
2.按照权利要求1所述的轴承装置，其特征在于，所述夹紧套筒(14)支承着所述两个圆锥滚子轴承(2，3)的两个外圈(6，7)。
3.按照权利要求2所述的轴承装置，其特征在于，所述两个圆锥滚子轴承(2，3)以X布局定位。
4.按照权利要求1至3之一所述的轴承装置，其特征在于，所述缝隙(s)在20℃时在30μm至250μm之间、优选在50μm至150μm之间，并且所述缝隙(s)在大于50℃的工作温度时减小到零。
5.按照权利要求1至4之一所述的轴承装置，其特征在于，所述夹紧套筒(14)至少在其位于两个用于轴承圈的所述圆柱形支座(12，13)之间具有弹簧弹性的部段(21)。
6.按照权利要求5所述的轴承装置，其特征在于，所述夹紧套筒(14)的弹簧弹性的部段(21)可以通过所述夹紧套筒(14)的壁厚(d)的减小构成。
7.按照权利要求5或6所述的轴承装置，其特征在于，所述夹紧套筒(14)的弹簧弹性的部段(21)由缺口(22)构成，所述缺口(22)开设在所述夹紧套筒(14)中。
8.按照权利要求7所述的轴承装置，其特征在于，所述缺口(22)由径向穿透所述夹紧套筒(14)的孔构成。
9.按照权利要求1至8之一所述的轴承装置，其特征在于，所述夹紧套筒(14)在所述夹紧套筒(14)和所述第一或第二机器部件(10，11)之间的和/或在所述夹紧套筒(14)和轴承圈之间的接触区域(23)内具有使摩擦减小的器件(24)。
10.按照权利要求9所述的轴承装置，其特征在于，所述使摩擦减小的器件(24)由至少一个环槽构成，所述环槽在所述夹紧套筒(14)中在径向内侧或径向外侧的圆柱面上被加工，其中，在所述环槽中设置滑动材料、例如油脂或石墨。
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