CN105829769B - 用于行星轴承的弹性衬套 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种弹性衬套，该弹性衬套具有通过相应的设计手段和装置产生的新颖减震，以便消除或者减少行星轴承中的不期望振动，尤其是用于行星齿轮箱的行星齿轮中的不期望振动。本发明尤其还涉及这种衬套、行星齿轮或者行星齿轮箱在仅传输低力矩或者不传输力矩的机器部件和设施中的使用，例如在风力涡轮中。

Description

用于行星轴承的弹性衬套
技术领域
本发明涉及一种可预张弹性衬套，其具有通过相应的设计手段和装置产生的新颖减震，以便消除或者减少行星轴承中的不期望振动，尤其是用于行星齿轮箱的行星齿轮中的不期望振动。本发明尤其还涉及这种衬套、行星齿轮或者行星齿轮箱在仅传输低力矩或者不传输力矩的机器部件和设施中的使用，例如在风力涡轮中。
背景技术
在行星齿轮箱中，多个行星齿轮(通常是3-4个)在环形齿轮内运行并且对靠环形齿轮的齿滚动。这继而驱动所谓的“恒星轮”。这使得能够实现相当高的传动。
在应用驱动力矩时，行星架的前盘通常相对于其后盘扭曲。这使得行星齿轮的轮轴倾斜。由于经由输入轴以及到输入轴的连接引入弯曲力矩，所以轮轴可能出现进一步倾斜。
由于行星架或者行星齿轮箱的这种倾斜，所以在行星齿轮的长度上发生不均匀的负载分布。为了防止齿的不均匀承载，需要在行星齿轮的轮轴上在万向方向上给行星齿轮提供弹性支承。该支承布置在行星轴承的外周必须是均匀的。
在理想情况下万向柔软的支承布置中，行星轮在环形齿轮和恒星轮处对齐，从而使得齿不会发生倾斜。此外，期望的是，行星轮可安装在行星架内，行星架通常由一个部件组成。同时，行星滚珠轴承应当或者必须通过存在于轴中的孔从内部进行润滑，以便确保行星轴承的连续操作。
传统行星齿轮、行星轴承和行星齿轮箱没有或者仅具有传统减震装置，因而必须通过齿轮、轴承和齿轮箱的各个部件来吸收和承受全部所述负载。
发明内容
本发明的目的现在在于，提供专用弹性支承给行星齿轮，从而使得所述的问题不再出现或者仅以较低程度出现。
该目的已经由根据本发明的可预张衬套实现，如下文和紧接的权利要求中所述的那样。
本发明涉及一种用于吸收轮轴承或者行星轴承(17)的振动的可预张弹性圆柱形衬套，振动基本上经由至少一个轴向布置的轴或者驱动轮轴(11)传输至衬套，轴或者驱动轮轴(11)穿过衬套的孔眼，其中，该衬套基本上包括如下特征：
(i)外圆柱体(8)和内圆柱体(7)，两者通过弹性层(4)彼此连接并且体现衬套本体(1)，
(ii)在外圆筒和内圆筒中的槽口(3)，槽口(3)沿轴向布置地在纵向方向上分布在它们的表面上，
(iii)在内圆筒和外圆筒内部的至少一个位移空间(9)，该至少一个位移空间(9)通过如下方式形成：弹性层(4)在一些点处未连接至圆筒(7)和(8)的相应内壁，而是仅仅非牢固地接触，以及
(iv)硬层或者弹性层，优选地为弹性层，其安装在衬套的内圆筒(7)的朝内的壁上，并且设置有通道和/或腔，该通道和/或腔在内圆筒(7)与连接至衬套的轴或者轮轴(11)之间形成至少一个旁通空间(10)，其中，该旁通空间连接至所述位移空间(9)和管线(12)，可以通过管线(12)将压力介质(13)传输到该至少一个旁通空间(10)并且借助于相应机械或者液压装置从该至少一个旁通空间(10)传输到该至少一个位移空间(9)，从而使弹性层(4)受压，这继而导致衬套(1)自身的扩张，这通过所述槽口(3)而促进或者至少变得更为容易。
因此，本发明涉及一种可预张弹性圆柱形衬套，轴或者轮轴(11)预期穿过该可预张弹性圆柱形衬套的孔眼以用于吸收轮轴承或者行星轴承(17)的振动，包括：
(i)非弹性外圆筒(8)和非弹性内圆筒(7)，两者通过弹性层(4)彼此连接并且与弹性层(4)一起形成衬套本体(1)，
(ii)在外壁体和/或内壁体中的槽口(3)，槽口(3)沿轴向布置地在纵向方向上分布在表面上，
(iii)至少一个位移空间(9)，其位于内圆筒(7)与外圆筒(8)之间的空间中的弹性层(4)中，该至少一个位移空间(9)通过如下方式形成：弹性层(4)在某些区域中具有槽状凹穴，或者弹性层(4)未连接至圆筒(7)或(8)的相应内壁或者中间板或中间圆筒(26)的相应内壁，而是仅仅非牢固地接触，从而当在该区域中使用压力介质时，弹性层(4)被迫与壁分开并且导致所述位移空间在该层中的体积增加，以及
(iv)至少一个旁通空间(10)，旁通空间(10)的出现是因为相应介质在内圆筒(7)与待穿过内圆筒(7)的轴或者轮轴(11)之间保持分离，其中，在衬套外部的旁通空间(10)经由在内圆筒(7)的壁中的至少一个连接开口(25)连接至位移空间(9)，并且通过一个或者多个管线(12)供应有压力介质(13)，将压力介质(13)从旁通空间压到位移空间(9)中，从而使在衬套内部的弹性层受压并且由于槽口(3)的存在而使衬套在其整个外周上扩张，从而产生衬套的均匀旋转对称预张。
该至少一个位移空间(9)优选地布置在内圆筒(7)和/或外圆筒(8)之间的对接处，以及/或者，如果存在的话，布置在两个弹性层(4)之间的中间板(26)处。在本发明的实施例中，位移空间布置在弹性层(4)与内圆柱体(7)的内壁之间。然而，位移空间也可以布置在弹性层(4)的内部。在这种情况下，必须存在某些区域中分离的弹性层，或者作为备选，弹性层必须具有槽状凹穴。
根据本发明，旁通空间(10)通过如下方式形成：优选地，以合适的方式将弹性间隔套筒(5)推到内圆筒(7)内并且弹性间隔套筒(5)自身预期紧密配合地容纳轴或者轮轴(11)。在某些区域中，套筒(5)具有通道、切口或者腔，通道、切口或者腔具有到所述位移空间(9)的连接部(25)。因此，也可以将具有开口的套筒(5)作为衬套与轴/轮轴之间的支架。
在本发明的实施例中，层或者间隔套筒(5)及其通道、切口和腔是衬套(1)的整体组成部分并且紧密地包绕在内圆筒(7)的内壁周围。
在本发明的备选实施例中，层或者间隔套筒(5)及其通道和/或腔是轴或者轮轴(11)的整体组成部分并且在衬套的区域中包绕在轮轴或者轴的周围。
因此，本发明还涉及一种可预张弹性圆柱形衬套，该可预张弹性圆柱形衬套具有或者包括如下特征：(i)外圆柱体(8)和内圆柱体(7)，两者均通过弹性层(4)彼此连接，(ii)在外壁体和内壁体中的槽口(3)，槽口(3)沿轴向布置地在纵向方向上分布在表面上，(iii)在衬套本体内部的至少一个位移空间(9)，以及(iv)轮轴或者轴(11)，轮轴或者轴(11)穿过衬套的孔眼，其在衬套的区域中具有优选的弹性间隔层或者间隔套筒(5)，弹性间隔层或者间隔套筒(5)设置有朝向衬套的内壁(7)开放的通道和/或腔，从而导致在衬套本体与轴/轮轴之间在某些区域中形成至少一个旁通空间(10)。
如果存在多个旁通空间(10)，则根据本发明，这些旁通空间可通过环形通道(27)彼此连接。
在所有情况下，旁通空间(10)经由内圆筒的壁中的连接开口(25)以及可选地经由连接管线连接至位移空间(9)，并且经由管线(12)供应有压力介质(13)，经由所述开口(25)将压力介质(13)从旁通空间(10)压到位移空间(9)中，从而使弹性层(4)受压，并且由于存在槽口(3)，衬套在其整个外周上扩张，从而产生衬套的均匀旋转对称预张。
在特定实施例中，没有单独地提供开口(25)，而是通过使其中至少一些存在的槽口(3)承担其功能。
例如，管线(12)可以是在优选地轴向地/径向地布置在轴或者轮轴(11)的内部的相应孔中的孔或者套筒。然而，管线(12)也可以设置在轴/轮轴的外部。
在进一步的实施例中，根据本发明的衬套具有至少一个孔(19)，该至少一个孔(19)横向穿过衬套本体或者径向到衬套本体，即，也通过弹性体层(4)，并且因此体现为到行星齿轮箱的组成部分(例如，齿圈)的连接，行星齿轮箱外部地围绕衬套布置。用于齿轮箱的齿轮的润滑剂(18)可以经由这种类型的孔(19)来供应，润滑剂(18)预期主要经由相应的孔(2、14)提供在轮轴或者轴(11)中。如果促进从外部对所述行星部件的润滑，则可以省略这些孔(19)。当然，套筒也可以用在孔(2、14)以及这里的孔(19)中，这关于所需要的紧密度具有优点。当设置径向孔(19)的尺寸时，应确保其直径足够大，以便在弹性层(4)压缩时该孔不会通过位移空间(9)的扩张关闭。
根据本发明的衬套还可以具有多个弹性体层(4)，该多个弹性体层(4)通过分离壁/分离板(26)彼此连接。这里，合适的衬套尤其是：那些具有一个或两个分离板(26)的壁，分离板(26)具有两个或三个弹性层(4)。在这里还可能的是，位移空间(9)不仅布置在内板/内圆筒(7)与相邻弹性体层(4)之间，而且作为备选，优选另外地，布置在分离板或者分离圆筒(26)与位于上面或者下面的弹性层(4)之间的选择区域中。因此，在衬套相对大且厚的情况下，可以实现更加容易和更加均匀的预张。
根据本发明，根据本发明的可预张弹性衬套还可以由半壳体或者四分之一壳体组成。
此外，本发明涉及一种行星轴承，该行星轴承包括行星架(15)、(20)、(21)、(22)和行星齿轮冠(16)，安装在例如滚珠轴承上，并且在存在的一个或所有行星齿轮中或者可选地也在恒星轮中具有如所描述的根据本发明的弹性衬套。
此外，本发明涉及根据本发明的弹性衬套、行星轴承或者行星齿轮箱在具有轴-毂连接并且不传输力矩或者仅传输低力矩的机器或者设施中的使用，尤其是在具有彼此前后布置的力矩轴承的设施中的使用。
最后，如所描述的那样，本发明涉及根据本发明的弹性衬套、行星轴承或者行星齿轮箱在风力涡轮中的使用。
附图说明
下面简单地解释附图：
图1：具有轮轴的衬套，(三维的四分之三个部段)，
图2：具有轮轴的衬套，(四分之三个部段的侧视图)，
图3：具有轮轴的衬套，细节图，
图4：行星架，三维(未示出行星齿轮)，
图5：具有行星齿轮的行星架，在右侧示出截面，
图6：行星齿轮的截面，
图7：行星齿轮，细节图，
图8：衬套；单层无窗，
图9：衬套的截面细节；单层无窗，
图10：衬套；多层无窗，
图11：衬套的截面细节；多层无窗，
图12：衬套；多层有窗，
图13：衬套的截面细节；多层有窗。
具体实施方式
如已经描述的那样，根据本发明的衬套基本上由内板(7)和外板(8)组成，内板(7)和外板(8)彼此分离并且通过弹性层彼此连接。这种衬套本身是已知的。这里新颖的是，外板和内板优选地具有重叠的、轴向定向的纵向槽口(3)。这使得板可能在外周上均匀地扩张。槽口可以如图2中示出的那样布置。然而，槽口也可以更大程度地重叠并且由越过长度的多个单独槽口组成，从而使得衬套可以通过弹性体密封进行比所述的扩张更加均匀的扩张。作为备选，还可能的是，通过可径向扩张的织物或者网格来使这些板变形，尽管这在技术上非常的复杂。
在本领域中已知的弹性衬套的情况下，弹性衬套主要设计为半壳体并且预期用于减震目的，并不意在使外板和内板柔软和在径向方向上可变形且可扩张，这是因为这样不能满足所描述的其它技术要求。因此，在这些已知的变体的情况下，长度的改变仅发生在两个半壳体的接头处，然而并不确保在外周上的均匀变形。
在根据本发明的衬套的情况下，情况不是如此。这种类型的衬套的内板(7)和外板(8)可以由具有接头的一块(焊接)板或者滚压板组成，或者由两个半壳体组成，可选地还由四个四分之一壳体组成。弹性体层(4)布置在两块板之间。这穿透两块板的槽口(3)。即使在不利用弹性体密封缝隙/槽口的情况下，这出于制造原因也是有利的。
另一个新颖特征是：内板或者内衬套(7)具有成衬套(5)的形式的涂层或者层，其一方面连接至内衬套的内壁，并且另一方面连接至轴或者轮轴(11)。根据本发明，涂层/层(5)具有通道和/或腔，其在衬套与轮轴/轴之间形成旁通空间(10)，旁通空间(10)预期用于压力介质(13)。涂层/层(5)优选地牢固地连接至面向轮轴(11)的衬套壁(7)。然而，在原则上，还可能使该层(5)牢固地连接至轮轴/轴(11)的相应区域，或者连接至两者。该层优选地由弹性材料组成或者至少在表面上具有弹性材料，这有助于衬套的张紧以及相对于压力介质(13)的紧密度。
为了使衬套预张，迫使压力介质(13)(例如，(液压)流体或者气体)穿过压力孔(12)并且然后分布在围绕衬套的外周的旁通空间(10)的通道/腔上，且流过板中的开口(25)或者槽口(3)到弹性位移空间(9)中。弹性位移空间(9)通过流体扩张和密封，从而使之前存在于其中的弹性体移位并且因此使整个弹性体层(4)预张，迫使外板(8)向外并且迫使内板(7)向内。因此，衬套(1)发生均匀预张。同时，迫使弹性体进入用于润滑剂通路(2)的孔中。孔(2)的直径以某种方式设计，使得尽管形成了瓶颈(19)，但仍保持用于润滑剂流(18)的充足横截面。
腔(9)如已经提到的那样形成，这是因为在该区域中在弹性体(4)与内壁(7)之间没有连接。在未填充的状态下，弹性体在该区域中仅仅处于接触状态。一旦利用相应压力引入压力介质(13)，则弹性体(4)提升板或者壁并且形成的腔填充有流体。
压力流体(3)可为液体，诸如例如，水或者水/乙二醇混合物，或者液压油或气体。为了不必长期保持紧密度，还可能使用硬化流体，硬化流体在硬化后保持固体状态并且因此确保恒定的预张。
为了抵消由于润滑剂(油)孔(2)而在外周处引起的非均匀刚度，区域(24)周围的弹性体在非张紧状态下沿轮轴的方向突出，使得由于较高的预张而使该区域中的压力增加。
本发明涉及一种构件，该构件适合用于在轴或者轮轴与围绕该轴的环之间的弹性支承。在本发明的进一步实施例中，围绕的环是一个或多个滚珠轴承的内环。
在进一步的实施例中(图4)，围绕的环是具有轮轴(11)和行星轴承(17)的行星架的内环。轮轴的较小直径指向输入轴(23)的方向。因此可能的是，将轮轴与衬套一起(如在图1中图示的)从相对侧插入到行星架中并且穿过滚珠轴承(17)、行星齿轮(16)。根据上文描述的系统，弹性体层随后扩张，并且因此建立轮轴与行星轴承之间的弹性连接。
图5图示了行星架与轮轴、衬套、行星轴承和行星齿轮。图6示出了行星齿轮，图7的截面图示出了相应细节。
根据本发明的衬套可以用在用于优选地不传输力矩或者仅传输较小力矩的所有轴-毂连接的机器构造中，因此，例如，力矩轴承彼此前后布置。在这种布置中，两个轴承中的一个传输轴向力，而第二个轴承(松配轴承)仅仅传输径向力并且同时补偿轴的弯曲。这种元件尤其等同地用于具有齿轮箱和不具有齿轮箱的风力涡轮中。
根据本发明的衬套类似地用于诸如例如造船、碾磨机、铁路行业和机动车行业的整个机械制造领域。
下面对本文和附图中使用的参考标号进行简单地解释：
1 衬套/衬套本体
2 用于油通路的孔
3 板中的扩张切口
4 弹性层
5 衬套与轮轴之间的支撑物/间隔套筒
6 支撑槽
7 内板/内壁/内圆筒/内壁体
8 外板/外壁/外圆筒/外壁体
9 弹性位移空间
10 旁通空间(腔/通道)
11 轮轴/轴
12 轮轴中的压力孔/用于压力介质的管线
13 压力流体/压力介质
14 轮轴中的润滑剂孔/用于润滑剂的管线
15 行星架
16 行星齿轮
17 行星轴承
18 润滑剂(油)
19 瓶颈/用于润滑剂通路的弹性体中的孔
20 行星架前盘(负载输入)
21 行星架后盘(在旋转力矩的情况下跟随前盘)
22 蝴蝶件(物件20与21之间的连接)
23 输入轴连接
24 润滑剂孔周围的密封区域
25 位移空间与旁通空间之间的连接
26 中间板
27 两个弹性体位移空间之间的连接孔
28 窗。

Claims (23)

1.用于吸收轮轴承或者行星轴承(17)的振动的可预张弹性圆柱形衬套，轴(11)预期穿过所述可预张弹性圆柱形衬套的孔眼，所述可预张弹性圆柱形衬套包括：
(i)外圆筒(8)和内圆筒(7)，两者通过弹性层(4)彼此连接并且与所述弹性层(4)一起形成衬套本体(1)，
(ii)至少一个位移空间(9)，所述至少一个位移空间(9)可通过压力在所述内圆筒(7)和所述外圆筒(8)之间的空间中扩张，所述空间通过如下方式形成：使所述弹性层(4)具有在所述弹性层内部的槽状凹穴，或者所述弹性层未连接至所述内圆筒(7)和/或所述外圆筒(8)的相应壁，而是仅仅非牢固地接触，以及
(iii)所述衬套本体外部的至少一个旁通空间(10)，所述旁通空间(10)的出现是因为要在所述内圆筒(7)与待穿过所述衬套的孔眼的所述轴(11)之间保持分离，所述旁通空间经由所述衬套本体的所述内圆筒(7)的壁中的至少一个连接开口(25)与所述衬套本体内部的所述位移空间(9)连接，并且通过一个或者多个管线(12)供应有流体作为压力介质(13)，所述压力介质(13)从所述旁通空间压到扩张的位移空间(9)中，使得所述弹性层(4)受压并且使所述衬套在其整个外周上扩张，从而产生所述衬套的均匀旋转对称预张，
其特征在于，所述内圆筒(7)和所述外圆筒(8)包括槽口(3)，所述槽口(3)沿轴向布置地在纵向方向上分布在表面上；且所述至少一个旁通空间(10)由刚性或弹性分离或者间隔套筒(5)形成，其具有连接至所述至少一个位移空间(9)以用于容纳所述压力介质(13)的切口、通道或者腔，位于所述衬套的所述内圆筒(7)与待紧密配合地穿过所述内圆筒(7)的轴(11)之间。
2.根据权利要求1所述的可预张弹性圆柱形衬套，其特征在于，所述间隔套筒(5)是所述衬套本体(1)的整体组成部分。
3.根据权利要求2所述的可预张弹性圆柱形衬套，其特征在于，所述衬套包括所述轴(11)，并且所述分离套筒(5)是所述轴的整体组成部分。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的可预张弹性圆柱形衬套，其特征在于，两个或更多个旁通空间(10)通过一个或多个环形通道(27)彼此连接。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的可预张弹性圆柱形衬套，其特征在于，所述连接开口(25)中的一个或多个在功能上由所述槽口(3)中的一个或多个代替。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的可预张弹性圆柱形衬套，其特征在于，所述至少一个管线(12)是所述轴(11)中的轴向孔，其具有至少一个基本上沿径向的分支，所述分支终止于所述内圆筒(7)的内壁中的开口中。
7.根据权利要求6所述的可预张弹性圆柱形衬套，其特征在于，所述管线(12)是套筒，所述套筒合适地位于相应孔中并且输送所述压力介质(13)。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的可预张弹性圆柱形衬套，其特征在于，所述可预张弹性衬套具有横向穿过两个壁体的至少一个孔(19)并且具有供应润滑剂(18)给布置在所述衬套外部的轮轴承或者行星轴承的任务，所述润滑剂(18)经由至少一个管线或者孔(14)供应。
9.根据权利要求8所述的可预张弹性圆柱形衬套，其特征在于，所述孔(19、14)具有合适的套筒，所述润滑剂通过所述套筒输送。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的可预张弹性圆柱形衬套，其特征在于，所述可预张弹性衬套具有一个或多个完全或者部分连续的圆柱形中间板(26)，使得所述衬套总共具有两个或更多个弹性层(4)。
11.根据权利要求10所述的可预张弹性圆柱形衬套，其特征在于，所述弹性层(4)中的至少两个具有至少一个位移空间(9)。
12.行星轴承，所述行星轴承包括行星架(15、20、21、22)和行星齿轮冠(16)，包括至少一个根据权利要求1至11中任一项所述的可预张弹性圆柱形衬套。
13.行星齿轮箱，所述行星齿轮箱包括至少一个根据权利要求12所述的行星轴承。
14.一种使用根据权利要求1至11中任一项所述的可预张弹性圆柱形衬套的方法，其特征在于，所述可预张弹性圆柱形衬套被用于具有轴-毂连接并且不传输力矩或者仅传输低力矩的设施中。
15.一种使用根据权利要求12所述的行星轴承的方法，其特征在于，所述行星轴承被用于具有轴-毂连接并且不传输力矩或者仅传输低力矩的设施中。
16.一种使用根据权利要求13所述的行星齿轮箱的方法，其特征在于，所述行星齿轮箱被用于具有轴-毂连接并且不传输力矩或者仅传输低力矩的设施中。
17.一种使用根据权利要求1至11中任一项所述的可预张弹性圆柱形衬套的方法，其特征在于，所述可预张弹性圆柱形衬套被用于具有彼此前后布置的力矩轴承的设施中。
18.一种使用根据权利要求12所述的行星轴承的方法，其特征在于，所述行星轴承被用于具有彼此前后布置的力矩轴承的设施中。
19.一种使用根据权利要求13所述的行星齿轮箱的方法，其特征在于，所述行星齿轮箱被用于具有彼此前后布置的力矩轴承的设施中。
20.一种使用根据权利要求1至11中任一项所述的可预张弹性圆柱形衬套的方法，其特征在于，所述可预张弹性圆柱形衬套被用于风力涡轮中。
21.一种使用根据权利要求12所述的行星轴承的方法，其特征在于，所述行星轴承被用于风力涡轮中。
22.一种使用根据权利要求13所述的行星齿轮箱的方法，其特征在于，所述行星齿轮箱被用于风力涡轮中。
23.风力涡轮，所述风力涡轮包括根据权利要求1至11中任一项所述的可预张弹性圆柱形衬套、根据权利要求12所述的行星轴承或者根据权利要求13所述的行星齿轮箱中的至少一者。
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