CN103775490A - 用于船舶推进器或风力涡轮机的滚动轴承 - Google Patents

用于船舶推进器或风力涡轮机的滚动轴承 Download PDF

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Abstract

一种用于船舶推进器或风力涡轮机的滚动轴承。一种滚动轴承(1)，包括内圈(3)，外圈(2)，至少一排布置在形成于所述圈(2，3)上的滚道(2c，3c)之间的滚动元件，以及具有小于360°的圆周并固定到所述圈(2、3)之一的齿圈(6)。齿圈(6)由单一的齿轮段(7)形成，该齿轮段具有大致等于齿圈(6)的圆周的圆周，在其内或外周面具有多个啮合装置(7b)，并且只固定到滚动轴承(1)的内或外圈(3)其中之一。

Description

用于船舶推进器或风力涡轮机的滚动轴承
技术领域
本发明涉及滚动轴承领域，并且尤其涉及船舶推进器或风力涡轮机领域中使用的滚动轴承。
背景技术
“船舶，，是指用于海上运输的大吨位船只，例如商船(油轮、集装箱船、渔船等)、战舰(航空母舰、潜艇等)或者大帆船或邮轮。船舶的推进器通常采取组件的形式，包括驱动至少一个推进器螺旋桨旋转的发动机，该推进器被固定到船舶的船体，尤其是船舶的尾部。为了使船舶转向，使用所谓的“变桨轴承”来相对于船体取向推进器是已知的做法。
风力涡轮机通常包括：机舱，其旋转安装在桅杆上，并包围用于产生电能的发电机；转子，其由风力驱动，并具有支撑至少两个叶片的轮毂；以及大尺寸滚动轴承，其支撑转子。
为了控制施加给转子的负载，通常使用变桨轴承从而根据风向使风力涡轮机的叶片相对其纵轴取向。
这样的滚动轴承包括固定到轮毂的外圈，固定到叶片之一的内圈，以及多个布置在内圈与外圈之间的滚动元件，例如球体。
滚动轴承包括设置有内周齿轮齿的齿圈，用于通过齿轮与致动器相啮合。直接在内圈的内表面上形成内齿轮齿是已知的做法。
然而，这种被称为变桨轴承的滚动轴承仅在当需要取向叶片或推进器时工作并进行小的旋转，这样使得只有齿轮齿的一小部分被使用。此外，这样的轴承在较长的时期中可以是不动的，从而导致加速退化。
随着齿轮齿的磨损，进而需要整个拆除内圈或者甚至滚动齿轮，这是相对复杂和昂贵的操作。
可参考文件EP2474735，其描述了一种用于将叶片变桨齿轮安装到风力涡轮机的变桨轴承上的装置，变桨轴承包括内圈、外圈和通过多个固定装置固定到内圈的齿轮。
尽管这种装置在磨损的情况下允许只对齿轮进行更换，但是多个固定装置造成大的整体外部尺寸并且很复杂来实现。
还可以参考文件US7331761，其描述了一种用于风力涡轮机的叶片变桨轴承，包括内圈、外圈以及布置在内外圈之间的两排滚动元件。内圈的内表面在小于200°的部分上具有多个齿，并且旨在与齿轮相啮合从而取向风力涡轮机的叶片。
然而，随着齿轮齿磨损，进而需要拆除整个内圈。
发明内容
因此，本发明的目的在于补救这些缺点。
更具体的，本发明寻求提供一种易于制造、装配、整体外形尺寸小并且允许啮合装置被快速经济地拆除的滚动轴承。
本发明涉及一种滚动轴承，包括内圈、外圈、布置在形成于所述圈上的滚道之间的至少一排滚动元件以及固定到所述圈之一的齿圈。
齿圈由单一的齿轮段形成，该齿轮段具有大致等于齿圈的圆周的圆周，该齿轮段在其内或外周面上具有多个啮合装置，并且只固定到滚动轴承的内或外圈之一。
因此，磨损的齿轮段能够被拆除，而无需拆除齿轮段固定到其的整个内或外圈，或者甚至整个拆除滚动轴承，允许简化拆卸。
有利地，齿轮段包括从齿轮段的径向表面轴向延伸的轴向部分。
轴向部分可包括至少一个径向钻孔，该径向钻孔设计用于与连接装置相配合到内或外圈之一。
根据一个实施例，齿轮段包括从轴向部分沿与啮合装置相反的方向径向延伸的径向部分。
径向部分可包括至少一个轴向钻孔，该轴向钻孔设计用于与连接装置相配合到内或外圈之一。
根据一个实施例，齿圈固定到内圈的内周面，所述齿轮段在其内周面上具有多个啮合装置。
齿圈的圆周可小于或等于90°。实际上，当叶片被取向后，滚动轴承进行小的转动，从而使只有一小部分齿轮齿被使用。因此使用圆周为90°或更少的齿圈就足以，并允许材料显著减少。
有利地，啮合装置为径向齿，例如设计用于与齿轮配合，所述齿轮例如为小齿轮。
根据第二个方面，本发明涉及风力涡轮机，包括机舱，所述机舱安装在桅杆上，并包围旨在产生电能的发电机；转子，所述转子具有支撑至少两个叶片的轮毂；以及如上所述的滚动轴承，所述滚动轴承安装在轮毂和叶片之间。
附图说明
通过阅读以非限制性示例的形式给出并由附图示出的若干实施例的描述，将更好得理解本发明，附图中：
图1是根据本发明第一实施例的滚动轴承的轴向截面图；
图2是根据图1的滚动轴承的透视图；
图3是根据本发明第二实施例的滚动轴承的轴向截面图；
图4是图3的滚动轴承中齿圈的透视图。
具体实施方式
图1-3中附图标记为1、轴向轴线为X-X的滚动轴承是被称为旨在用在风力涡轮机(未示出)中的变桨轴承的滚动轴承。
举个非限制性示例，风力涡轮机包括设置在桅杆一端的机舱以及具有支撑至少两个叶片的轮毂的转子，所述叶片被风力驱动从而产生电能。
滚动轴承1被设计为设置在转子的轮毂与叶片之一之间，并被用于根据风向使风力涡轮机的叶片关于其纵向轴线取向。
滚动轴承1包括：外圈2，其设计用于通过其外圆柱表面2a或通过其端面之一固定到轮毂(未示出)；内圈3，旨在固定到叶片之一(未示出)；两排滚动元件4、5，此处制成为球体形式，布置在内圈3和外圈2之间；以及用于保持每一排滚动元件4、5的圆周间隔的保持架(未示出)。作为替代，可构想布置在内圈3和外圈2之间的单排滚动元件。
外圈2和内圈3是整体的。“整体圈”的意思是这样的圈：其形状通过从管、棒料、锻造和／或轧制坯加工去除毛刺(车削、磨削)而获得。
外圈2在其孔2b处包括两条深沟滚道2c、2d，其横截面具有适合滚动元件4、5的凹的内轮廓；所述滚道2c、2d径向朝向内。内圈3同样在其外圆柱表面3a处包括两条深沟滚道3c、3d，其横截面具有适合滚动元件4、5的凹的内轮廓，所述滚道3c、3d径向朝向外。外圈2的滚道2c与内圈3的滚道3c对齐，从而容纳滚动元件的第一排滚动元件4。外圈2的滚道2d与内圈3的滚道3d对齐，从而容纳滚动元件的第二排滚动元件5。
在本发明另一优选实施例(其并未示出)中，每一条滚道2c、2d、3c、3d包括用于滚动元件的两条轨道，这两条轨道具有相同的半径但不同的中心，从而每排滚动元件采用了被称为“四点接触”的配置。
滚动轴承1包括环形的齿圈6，在小于360°上沿圆周延伸，并且设计用于固定到内或外圈之一。如图2所示，齿圈6具有大致60°的圆周。作为替代，可构想圆周等于例如30°、45°、90°或者甚至120°的齿圈。
在示出的例子中，齿圈6的外表面6a固定到内圈3的内圆柱表面3b。作为替代，可规定齿圈6的内表面6b固定到外圈2的圆柱外表面2a。在这种情况下，内圈3会被固定到轮毂并且外圈2会被固定到叶片之一。
在图2中详细示出的齿圈6由具有大致60°的圆周的单一齿轮段7形成。该单一齿轮段7具有等于齿圈6的圆周的圆周。
如图2所示，该单独的齿轮段7在其内周面7a上具有多个径向齿7b，其旨在与形状互补的齿轮(未示出)相啮合。作为替代，可提供允许齿轮段与齿轮相啮合的任何其他相互啮合形式。齿轮段7只固定到滚动轴承1的内圈3的内表面3b。作为替代，可规定齿轮段7只固定到滚动轴承1的外圈2的外表面2a。
齿轮段7包括两个侧部径向表面7c、7d，从与第一侧部径向表面7c相对的第二侧部径向表面7d轴向延伸的轴向部分7e。轴向部分7e的外径基本等于齿轮段7的外径，并且轴向部分7e的内径大于齿轮段7的内表面7a的直径。如图所示，轴向部分7e包括多个径向钻孔7f，每一个都设计用于与连接装置(未示出)相配合，该连接装置与形成在内圈3的内表面3b上的相对应的径向钻孔3e相配合。连接装置可以是，例如，螺钉紧固装置，例如螺钉螺母系统，或铆钉。
替代地，这些连接装置可以被限制为定位装置，例如定心销钉或支撑肩部。
图3和4中示出的实施例与图1和2中示出的实施例的区别在于齿轮段的形状，其中相同的元件具有相同的附图标记。
如图3和4所示，在图4中详细示出的齿圈10具有45°的圆周，并且由单一的齿轮段11形成，该齿轮段11在大致45°上沿圆周延伸。作为替代，可提供具有等于例如30°、60°、90°或者甚至120°而小于360°的圆周的齿圈。单一的齿轮段11具有等于齿圈10的圆周的圆周。
齿轮段11只固定到滚动轴承1的内圈3的内表面3b。
如图3和4所示，齿轮段11在其内周面11a上具有多个旨在与形状互补的齿轮(未示出)相啮合的径向齿11b。作为替代，可提供允许齿轮段与齿轮相啮合的任何其他相互啮合形式。
齿轮段11包括两个侧部径向表面11c、11d，以及从与第一侧部径向表面11c相对的第二侧部径向表面11d轴向延伸的轴向部分11e。轴向部分11e的外径基本等于齿轮段11的外径，并且轴向部分11e的内径大于齿轮段11的内表面11a的直径。如图所示，齿轮段11包括从轴向部分11e沿与径向齿11b相反方向径向地朝向外圈2延伸的径向部分11f。该径向部分11f包括多个轴向钻孔11g，旨在与连接装置(未示出)配合，该连接装置与内圈3的侧部径向表面3g中形成的对应的轴向钻孔3f配合。
由于本发明，当齿轮齿磨损时，可以简单拆除受损的齿轮段而无需全部拆除内圈，或者甚至是滚动轴承整体。
齿轮段的特殊构造允许容易地连接到内圈，无论径向或轴向。
值得注意的是，根据本发明的滚动轴承1同样可被用于大吨位船舶(未示出)。船舶通常包括推进器，推进器包括发动机和至少一个用于推进船舶的推进器螺旋桨。推进器通过滚动轴承1安装在船体上，尤其是船体尾部。由于大吨位船舶通常不具有转向舵，因此滚动轴承1允许推进器关于船体取向，以使船舶转向。

Claims (10)

1.一种滚动轴承(1)，包括内圈(3)，外圈(2)，至少一排布置在形成于所述圈(2，3)上的滚道(2c，3c)之间的滚动元件(4)，以及具有小于360°的圆周并固定到所述圈(2，3)之一的齿圈(6，10)，其特征在于，齿圈(6，10)由单一的齿轮段(7，11)形成，所述齿轮段(7，11)具有大致等于齿圈(6，10)的圆周的圆周，在其内或外周面上具有多个啮合装置(7b，11b)，并且只固定到滚动轴承(1)的内或外圈(3，2)其中之一。
2.如权利要求1所述的滚动轴承，其中齿轮段(7；11)包括从齿轮段的径向表面轴向延伸的轴向部分(7e；11e)。
3.如权利要求2所述的滚动轴承，其中轴向部分(7e；11e)设计为与连接装置相配合到内或外圈(3，2)之一。
4.如权利要求2所述的滚动轴承，其中齿轮段(11)包括从轴向部分(11e)沿与啮合装置(11b)相反的方向径向延伸的径向部分(11f)。
5.如权利要求4所述的滚动轴承，其中径向部分(11f)包括至少一个轴向钻孔(11g)，所述轴向钻孔(11g)设计为与连接装置相配合到内或外圈(3，2)之一。
6.如前述任一权利要求所述的滚动轴承，其中，齿圈(6，10)固定到内圈(3)的内周面(3b)，所述齿轮段(7；11)在其内周面上具有多个啮合装置(7b，11b)。
7.如前述任一权利要求所述的滚动轴承，其中齿圈(6，10)的圆周小于或等于90°。
8.如权利要求7所述的滚动轴承，其中齿圈(6)的圆周等于60°。
9.如前述任一权利要求所述的滚动轴承，其中啮合装置为径向齿(7b，11b)。
10.一种风力涡轮机，包括机舱，所述机舱被安装在桅杆上，并包围旨在产生电能的发电机；转子，所述转子具有支撑至少两个叶片的轮毂；以及如前述任一权利要求所述的滚动轴承(1)，所述滚动轴承(1)安装在轮毂和叶片之间。
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