CN107654493A - 包括安装凸缘的滚动轴承 - Google Patents

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Abstract

一种滚动轴承，包括至少一个内圈、至少一个外圈和两个滚动体的列，所述两个滚动体的列在至少一个内圈的第一滚道和第二滚道与至少一个外圈的第一滚道和第二滚道之间滚动，其中内圈或外圈被构造为一个部分，并且包括径向延伸的一体的安装凸缘，安装凸缘包括径向延伸的第一轴向抵接面，在安装凸缘中，设置有轴向延伸的通孔，以用于将内圈或外圈沿轴向附接于径向的对立抵接面，包括了安装凸缘的内圈或外圈包括位于第一轴向抵接面所在侧的肩部。

Description

包括安装凸缘的滚动轴承
技术领域
本发明涉及根据技术方案1所述的双列滚动(体)轴承以及包括该滚动 轴承的风力涡轮机。
背景技术
已知双列滚动(体)轴承包括用于两个滚动体列的共用的轴承圈以及包 括用于两个滚动体列的两个单独的轴承圈。例如，由DE 10 2009 014 923A1 已知一种双列圆锥滚子轴承，其包括具有两个滚道的一个部分的外圈。相对 的滚道被构造为两个部分，并且每个内圈包括一个内滚道。由截头锥形状的 滚动体构成的两个滚动体列在内圈的滚道与外圈的对应滚道之间滚动。在滚 道的径向外侧的区域，外圈包括通孔，使用该通孔，外圈可以被螺接在机器 部件(例如座)上。不利的是，当轴承被安装在机器部件上时，可能会发生 热不平衡，由此不再提供外圈相对于内圈的精确定位。例如，位于外圈固定 在机器部件上的相反侧的滚道可以被更加重热负荷，使得外圈的背离机器部 件的所在侧比面对机器部件的凸缘侧更热。由于这种更大的热，外圈的背离 侧因热膨胀而可能比凸缘侧具有略大的直径，还因为通过与具有质量的机器 部件的直接接触而导致的热传递，因此凸缘侧具有较低的温度。由于外圈中 的这种不均匀的热分布，因此外圈可能会由于非固定侧的较大的径向延伸而 倾斜。结果，不再存在两个滚动体列的均匀载荷，这对于安全运行(operation) 是不利的，并且缩短了使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种双列滚动(体)轴承，该双列滚动(体)轴承 在轴向上固定于机器部件，其中轴承在运行时被可靠地保护以防止由于热膨 胀而引起的不利变形。
为了实现该目的，提供了根据技术方案1的滚动轴承。根据本发明，一 种滚动轴承，包括至少一个第一内圈、至少一个外圈和两个滚动体的列，所 述两个滚动体的列在所述至少一个内圈的第一滚道和第二滚道与所述至少 一个外圈的第一滚道和第二滚道之间滚动。内圈或外圈被构造为一个部分， 并且包括径向延伸的一体的安装凸缘，所述安装凸缘具有径向延伸的第一轴 向抵接面。在安装凸缘中，设置有轴向延伸的通孔，以用于将内圈或外圈沿 轴向附接于径向的对立抵接面。包括了安装凸缘的内圈或外圈包括位于第一轴向抵接面所在侧的肩部，结果是安装凸缘的第一轴向抵接面相对于该内圈 或该外圈的第一滚道的外轴向端部朝向该内圈或该外圈的第二滚道向内轴 向偏移滚道的总宽度G的10％至50％。这里，第一滚道和第一轴向抵接面位 于滚动轴承的相同侧，第二滚道位于相对侧。特别优选的设计提出：第一轴 向抵接面朝向该内圈或该外圈的第二滚道向内偏移滚道的总宽度G的20％至 40％。滚道的总宽度G被确定为滚道的相反向的(两个)外轴向端部的轴向 间隔。根据本发明，安装凸缘的外径D与滚道的总宽度G的比率落在5：1至 25：1的范围。已经发现，在该比率范围内(该比率范围描述了这样的滚动 轴承：相对于直径而言，两个滚动体列的间隔非常小)，在包括了安装凸缘 的轴承圈上设置肩部是特别有利的。最优选的是，安装凸缘的外径D与总宽 度的比率在14至16之间。
在滚动轴承的一个示例性实施例中，滚动轴承的安装凸缘的外径D大于 100cm，最优选大于200cm。
在本发明的一个示例性实施例中，滚动轴承被构造为背对背布置的双列 圆锥滚子轴承。
优选的是，外圈被构造为一个部分，并且包括安装凸缘以及两个滚道， 内圈被构造为两个部分的内圈，其包括这样的内圈：每个内圈均具有滚道。 有利的是，安装凸缘的抵接面然后朝向两个圆锥滚子列的中心移动，由此减 小了抵接面到与抵接面反向的滚道的距离。从而使得从外圈的背离滚道的附 近的区域经由抵接面到座内的改善的热传递成为可能。在运行时，由于偏移 的抵接面，因此使得能够在外圈中实现更均匀的热分布。此外，减小了在抵 接面与外圈的轴向相对滚道的外轴向端部之间的有效杠杆臂。
作为一种选择，在本发明的一个实施例中，鼓形的(barrel-shaped)滚 动体被设置代替锥形的滚动体。于是外圈的两个滚道被相应地设计成凸状。 两个内圈的两个滚道也被构造为凸状，其中内圈的两个滚道可以设置在共同 的球体上。这里，滚动轴承优选被构造为O形布置的双列鼓形滚子(barrel roller)轴承。
特别优选的实施例提出：外圈在两个轴向侧包括肩部，其中安装凸缘的 与抵接面相反向的第二侧朝向第一滚道向内偏移滚道的总宽度G的10％至 40％。这里，有利的是，由此安装凸缘具有比滚道的总宽度G小得多的轴向 宽度B。在使用用于将外圈固定到座的螺丝连接件的情况下，与使用与滚道 的总宽度完全同宽的安装凸缘的连接件相比，由此可以使用短得多 (considerably shorter)的螺丝。还有利的是，由于向内偏移的安装凸缘，因此设置在第二肩部径向内侧的轴向外侧区域滚道至少部分位于螺丝连接件 的轴向区域的外侧。这里，第一轴向抵接面所在侧的肩部被称为第一肩部， 与第一抵接面相反向的肩部被定义为第二肩部，螺丝可以从第二肩部的外侧 通过通孔插入，安装凸缘能够被螺接在座上。
这里有利的是，从滚动体经由外圈上的滚道作用的径向力对两个轴向端 部处的螺丝连接件的影响大大降低，这是因为由于有轴向肩部，因此在滚道 的这个轴向区域，不产生到容纳螺丝连接件的安装凸缘的直接径向材料连 接。因而外圈可以在肩部的区域(没有安装凸缘)径向扩宽，因此螺丝连接 件必然参与这种直径的扩大。在第一轴向抵接面所在侧的第一肩部的区域， 优选形成有气隙(air gap)，该气隙被构造为在座与外圈之间的环形间隙。由 于本发明的肩部在外圈上的布置，由运行引起的与热相关的内圈的变宽(这导致内圈的直径扩大)可以被外圈自身补偿，而不会对螺丝连接件有不利的 影响；例如，从而有效地防止外圈在座的反向侧的单侧变宽和进而产生的外 圈相对于内圈的倾斜。
在优选的示例性实施例中，安装凸缘在通孔的区域内的轴向宽度B为滚 道的总宽度的至少30％。由于安装凸缘的这个最小宽度B，确保了一方面， 肩部区域中的滚道可以相对于安装表面以有限的方式径向膨胀，而另一方 面，保持了外圈的总刚度，这在径向上可靠地支撑外圈的两个滚道。特别优 选的是，第一肩部的轴向宽度在滚道的总宽度的20％至40％之间，第二肩部 的轴向宽度在滚道的总宽度的10％至30％之间。优选的是，安装凸缘相对于 滚道的总宽度非对称地设置，结果是外圈的第一滚道的位于安装凸缘的轴向 区域的轴向外侧的轴向区域大于外圈的第二滚道的位于所述轴向区域安装 凸缘的轴向外侧的相应的轴向区域。换言之，第一滚道的包括安装凸缘的轴 向重叠小于第二滚道的轴向重叠。
本发明的滚动轴承的进一步发展提出：滚动轴承还包括加强环，其中安 装凸缘的与抵接面相反向的第二侧用作可连接到安装凸缘的加强环用的抵 接面。加强环的外径大于安装凸缘的外径D。通过这些措施，实现了外圈的 整体刚度增大，并且抵消了外圈的背离座所在侧的单侧变宽，进而抵消了外 圈的倾斜。特别优选设置的是，设置有第二肩部，使得加强环的轴向延伸部 与第二滚道的部分区域轴向重叠。从而提供了特别的安装空间优化布置。加 强环可以以盘(disc)的形状来实现；然而，也可以以L形套筒的形状来实现， 其中L形套筒的圆柱形部分被螺接在安装凸缘上。
本发明还涉及一种风力涡轮机，其包括静止的座，该静止的座包括固定 于座的本发明的轴承。在这里提出的是，滚动轴承用作转子轴承，其中滚动 轴承被构造为回转轴承(slew bearing)。根据本发明，提出了：座包括在组 装状态下与滚动轴承的第一抵接面接触的对立抵接面。这里，抵接面和对立 抵接面可以直接接触，或者作为一种选择，例如采用摩擦增大盘的形式的薄 的中间元件可以被安装在抵接面与对立抵接面之间，使得这些元件非直接接 触。此外，可以设置加强环，加强环与安装凸缘的第二抵接面接触，其中加 强环和安装凸缘使用共用的螺丝连接件固定于座的对立抵接面。这里有利的 是，额外的刚度经由共用的螺丝连接件被引入系统内。
风力涡轮机的特别优选的发展提出：滚动轴承被构造为O形布置的双列 圆锥滚子轴承或鼓形滚子轴承，其中外圈被构造为一个部分并且包括安装凸 缘，内圈被构造为两个部分的内圈。
风力涡轮机的有利的进一步发展还提出：当滚动轴承安装在座上时，肩 部的圆柱形外周区域(该圆柱形外周区域面对座并且滚动轴承在该圆柱形外 周区域上螺接于座)不抵靠座。这里有利的是，如此滚动轴承仅通过第一轴 向抵接面固定于座，结果是在肩部的圆柱形外周区域，不会在座与滚动轴承 之间形成微动磨蚀。此外，滚动轴承的这个轴向区域可以相对于座执行径向 相对运动，而不会在座上导致径向力。然而，可以提供的是，定心元件被设 置在滚动轴承的肩部的圆柱形外周区域或壳体上，该定心元件用于在滚动轴 承的组装期间使轴承相对于座固定径向定位。作为一种选择，规定了定心直 径的定心元件也可以设置在安装凸缘的径向外周上或座的相应的对立面上。 这些定心元件例如可以以一体实现的定心突块或周向的定心肩部的形式形 成。然而，定心元件还可以被构造为单独的组成部件。在肩部区域中的这些 规定了定心直径的元件并不反对本发明的思想，滚动轴承仅在第一轴向抵接 面上固定于座。
相应地，在一个有利的进一步发展中，风力涡轮机的转子被固定于两个 内圈。这里，相对于滚动轴承与座的连接点而言，转子在滚动轴承的相对轴 向侧连接到两个内圈。优选的是，这里，转子使用共用的螺丝连接件连接到 两个内圈。这里，转子沿轴向抵接在两个内圈中的一个内圈的端部侧。根据 本发明，两个内圈包括用于容纳螺丝连接件的通孔。优选的是，这里根据本 发明的想法，也可以在内圈中设置肩部，结果是形成转子用的抵接面，该抵 接面朝向滚动轴承的中心回移。
这里，转子可以直接抵接在内圈中的一个内圈上，或者，经由中间元件 (例如摩擦增大盘)非直接地抵接。相应地，该中间元件还可以在轴向上设 置在两个内圈之间。一个优选的设计提出：转子仅经由一个本发明的滚动轴 承而相对于座支撑，使得实现浮动支撑。
风能设备的一个特别优选的实施例还提出：第二加强环设置在内圈的在 转子反向侧的与转子反向的端部上。该第二加强环还可以经由使转子与内圈 固定的共用的螺丝连接件来固定于内圈。这里根据本发明，还可以在相应的 内圈中设置肩部，该肩部容纳加强环，从而产生特别紧凑的设计。根据本发 明，第二加强环的内径比两个内圈小，由此还增大了径向刚度。
实现了本发明思想的风力涡轮机的一个可选择的设计提出：外圈被构造 为连接到转子的转动圈，两个内圈连接到静止的座。
附图说明
以下参照附图更详细地说明本发明。
图1示意性地示出了根据本发明的滚动轴承。
附图标记说明
2 滚动轴承
4 内圈
6 内圈
8 外圈
10 滚动体列
12 内圈的第一滚道
13 内圈的第二滚道
14 外圈的第一滚道
15 外圈的第二滚道
16 安装凸缘
18 第一轴向抵接面
20 通孔
22 对立抵接面
24 第一肩部
26 滚道的外轴向端部
28 滚道的外轴向端部
30 圆柱形外周面区域
32 座
34 第一加强环
36 第二加强环
B 安装凸缘的宽度
G 滚道的总宽度
D 安装凸缘的外径
具体实施方式
图1示出了滚动轴承2，其被构造为双列圆锥滚子轴承。外圈8被构造为 一个部分(one-part)，并且包括第一滚道14和第二滚道15。内圈由第一内圈 4和第二内圈6构成。这里，第一内圈4包括第一滚道12，第二内圈6包括第二 滚道13。两个滚动体列10在外圈的滚道与内圈的滚道之间滚动。这里，各滚 动体列10由在周向上设置的滚动体构成，其中滚动体被构造为截头锥形状的 滚动体。
外圈的两个滚道相对于滚动轴承的转动轴线以一角度倾斜，并且每个外 圈的滚道均包括外轴向端部26、28。这里“外轴向端部”被理解为指的是由 滚道的角度形成的表面的端部，在图中，外轴向端部对于外圈而言位于被滚 动体实际滚过(rolled over)的表面区域的轴向外侧。两个内圈在其两个外 轴向端部上各自形成有滚动体用的引导凸缘，结果是内圈的滚道的总宽度实 际上从滚过表面的一个轴向端部延伸到另一个轴向端部。
外圈8包括与外圈8形成一体的安装凸缘16。在安装凸缘16中，设置有用 于将外圈8固定在机器部件上(在所示示例中，固定在座(housing)32上) 的通孔(through-opening)20。在其右侧，外圈8构造有第一肩部24，第一肩 部24由圆柱形外周面区域30和第一轴向抵接面18形成。在从抵接面18到圆柱 形外周面区域30的过渡区域，形成有未绘出的环绕槽(encircling groove)， 该环绕槽用于使组成部件中的应力最小化。在外周面区域30与座部件32之 间，形成有环绕的环形间隙，该环形间隙一方面用于防止微动磨蚀(frettingcorrosion)，另一方面能够使得外圈8在该区域具有径向膨胀(expansion)的 可能性。在该环形间隙中，可以设置有未绘出的对中突块或凸耳 (centering-knobs or-lugs)，该对中突块或凸耳表示对中直径并用于在滚动轴 承安装在座上期间精确地径向定位滚动轴承。在外圈8的轴向反向侧，设置 有第二肩部，第二肩部由径向延伸的第二轴向抵接面和第二圆柱形周面表 示。在从安装凸缘到第二圆柱形周面的过渡区域，还形成有用于使应力最小化的未绘出的底切(undercut)。第一加强环34固定在安装凸缘16的第二抵接 面上，该第一加强环34包括与通孔20对应的通孔。使用未绘出的共用的螺丝 连接件，加强环34和外圈8被固定于座，座相应地包括设置有内螺纹的孔。 为此目的，在该座上形成有对立抵接面(counter-abutment surface)22，该对 立抵接面22在径向上延伸并用于轴向定位和固定外圈8。两个内圈4、6包括 相对于彼此对准的相应的通孔，通孔用于容纳螺丝连接件，使用螺丝连接件， 机器元件可以被附接于内圈4、6的一个或两个轴向端部侧。在所示的示例中，第二加强环36设置在第一内圈4的轴向端部侧，在所示的示例中，该第二加 强环36包括相应的通孔。例如，未绘出的风力涡轮机的转子可以被固定于第 二内圈6的轴向端部侧。为此目的，提供了共用的螺丝连接件，该共用的螺 丝连接件使两个内圈4、6、加强环36和转子在轴向上压在一起。本发明的安 装凸缘16的第一抵接面18相对于外圈的滚道的总宽度G向内偏移大约三分之 一。由此(在外圈的滚道15的外轴向端部28与第一抵接面18之间)作用在外 圈8上的杠杆臂缩短了这个值，这种所示的在单侧(one-sided)将外圈8固定 于座32导致：与外圈8没有肩部的构造相比，在朝向外侧的径向力(作用) 在滚道15上的情况下，外圈的倾斜大大减小。外圈的第二肩部向内移动总宽 度G的大约六分之一。由此能够实现外圈8的安装空间优化设计。总体上说， 与外圈在两侧没有肩部的设计相比，设置加强环34使外圈8所需的轴向安装 空间要求减小了大约一半。应强调的是，外圈8的第一滚道14的轴向延伸部 仅与安装凸缘16的轴向区域重叠了一小部分。第二滚道15与安装凸缘16的轴 向重叠也因位于设置的加强环34所在侧的第二肩部而显著减小。在所示的示 例中，第二滚道15的实际滚过的区域的轴向重叠减少了几乎一半，而加强环 34用的抵接面相对于滚道的总宽度G回移了大约20％。
本发明的肩部在外圈中的积极影响在以下这样的轴承中特别显著：与滚 道的总宽度G相比，该轴承具有非常大的直径D。例如，提到薄截面轴承， 其在轴向和径向上具有与直径相比特别薄的环。在这里描绘的双列圆锥滚子 轴承中，安装凸缘16的外径D由附图标记D表示。在这种轴承被用于风力涡 轮机的情况下，根据本发明，轴承的安装凸缘16的直径D优选落在大于200cm 的范围内。在所示的示例中，安装凸缘的外径D与滚道的总宽度G的比率优 选为大约15：1。

Claims (10)

1.一种滚动轴承(2)，包括至少一个内圈(4、6)、至少一个外圈(8)和两个滚动体的列(10)，所述两个滚动体的列(10)在所述至少一个内圈(4、6)的第一滚道和第二滚道(12、13)与所述至少一个外圈(8)的第一滚道和第二滚道(14、15)之间滚动，其中所述内圈(4、6)或所述外圈(8)被构造为一个部分，并且包括径向延伸的一体的安装凸缘(16)，所述安装凸缘(16)包括径向延伸的第一轴向抵接面(18)，在所述安装凸缘中，设置有轴向延伸的通孔(20)，以用于将所述内圈或所述外圈沿轴向附接于对立抵接面(22)，包括了所述安装凸缘(16)的所述内圈(4、6)或所述外圈(8)包括位于所述第一轴向抵接面(18)所在侧的第一肩部(24)，结果是所述安装凸缘(16)的第一轴向抵接面(18)相对于该内圈(4、6)或该外圈(8)的第一滚道(14)的外轴向端部(26)朝向该内圈(4、6)或该外圈(8)的第二滚道(15)向内轴向偏移了所述滚道的总宽度(G)的10％至50％，特别是20％至40％，所述滚道(14、15)的总宽度(G)被确定为所述滚道(14、15)的相反向的外轴向端部(26、28)的轴向间隔，所述安装凸缘的外径(D)与所述滚道的总宽度(G)的比率的值在5至25之间，特别是在14至16之间。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，所述滚动轴承被构造为O形布置的双列圆锥滚子轴承或鼓形滚子轴承。
3.根据权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，所述外圈(8)被构造为一个部分，并且包括所述安装凸缘(16)以及所述两个滚道(14、15)，所述内圈被构造为两个部分的内圈，其包括两个内圈(4、6)，其中各内圈(4、6)包括滚道(12、13)。
4.根据权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，所述外圈(8)在两个轴向侧包括肩部(24、30)，其中所述安装凸缘(16)的与所述抵接面(18)相反向的第二侧(19)朝向所述第一滚道(14)向内偏移了所述滚道的总宽度的10％至40％。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的滚动轴承，其特征在于，所述安装凸缘在所述通孔(20)的区域内的轴向宽度(B)为所述滚道(14、15)的总宽度的至少30％。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的滚动轴承，其特征在于，所述滚动轴承还包括加强环(34)，并且其中所述安装凸缘(16)的与所述抵接面(18)相反向的第二侧(19)用作可连接到所述安装凸缘的所述加强环(34)用的抵接面，其中所述加强环(34)的外径大于所述安装凸缘(16)的外径(D)。
7.一种风力涡轮机，包括静止的座(32)和根据前述权利要求中的任一项所述的滚动轴承，其特征在于，所述滚动轴承用作转子轴承，并且所述座(32)包括所述对立抵接面(22)，其中所述安装凸缘(16)和所述加强环(34)使用共用的螺丝连接件固定于所述座的对立抵接面(22)。
8.根据权利要求7所述的风力涡轮机，其特征在于，所述一个部分的内圈或外圈的肩部(24)由所述第一轴向抵接面和圆柱形外周面区域(30)形成，其中所述圆柱形外周面区域在轴承的组装状态下不抵接在所述座(32)上。
9.根据权利要求7所述的风力涡轮机，其特征在于，所述风力涡轮机的转子使用共用的螺丝连接件固定抵接在所述内圈(4、6)中的一个内圈上或两个内圈(4、6)上，其中所述座和所述转子在所述滚动轴承的相对侧固定于所述滚动轴承。
10.根据权利要求9所述的风力涡轮机，其特征在于，与所述转子相对地，第二加强环(36)使用螺丝连接件固定抵接在所述第二内圈上。
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