CN108662023B - 轴承单元 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及大型轴承单元，包括滚动轴承，滚动轴承具有第一和第二圈元件和多个滚动体，第一圈元件具有至少两个分离的圈元件。至少一个环形式支撑元件至少部分地嵌入该至少两个分离的圈元件，并具有供该至少两个分离的圈元件定位于的座落表面，环形式支撑元件还具有两个轴向相对的表面，这两个轴向相对的表面从座落表面沿径向延伸，以由此部分地围绕该至少两个分离的圈元件。所述轴向相对的侧表面中的至少一者位于所述至少一个环形式支撑元件的分离的环形式元件上，侧表面与该至少两个分离的圈元件的相应的轴向外侧表面压力接触，以便将它们压在一起从而为滚动轴承设定特定的预紧或游隙。本公开还涉及风力涡轮机主轴装置和轴承单元的组装方法。

Description

轴承单元
技术领域
根据第一方面，本发明涉及一种大型轴承单元，其包括滚动轴承。根据第二方面，本发明涉及一种风力涡轮机主轴装置，其包括根据本发明的第一方面的大型轴承单元。根据第三方面，本发明涉及根据本发明的第一方面的大型轴承单元的组装方法。
背景技术
滚动轴承是众所周知的机械组成部件，其被用来可旋转地支撑例如旋转轴等。在市场上能够买到多种类型的滚动轴承，诸如具有不同设计的球轴承和滚子轴承。这些轴承类型通常可以用于许多不同的应用，一些(轴承类型)是更有用的并且被设计用于某些情况(/环境)。一些滚动轴承主要设计用于承受径向载荷，一些(滚动轴承)主要设计用于承受轴向载荷，还有另一些轴承类型设计用于承受径向载荷与轴向载荷的组合。另外，还有这样的轴承设计：其被(用于)使得承受径向载荷和轴向载荷，而且还有力矩载荷(例如偏角载荷或弯矩载荷(yaw or bending moment loads))。能够承受径向、轴向和力矩载荷的轴承的示例为双列圆锥滚子轴承，其可以具有分开的内圈、单一的外圈和介于内圈与外圈之间的两列圆锥滚子元件。这种轴承可以被设计成具有所谓的O型或X型构造(也被称为面对面或背靠背构造)。
对于大尺寸(/大型)且存在高载荷的旋转应用来说，最有可能的是需要较大尺寸的轴承，例如外直径大于0.5米的轴承。在轴承的运行期间，当轴承暴露于不同类型的载荷(径向、轴向和/或力矩载荷)时，运行性能可能会受到不利的影响，导致轴承的使用寿命缩短。要求严格的大型应用的一个示例是风力涡轮机。风力涡轮机可以被设计成具有不同的轴承构造和布置。在一个示例中，风力涡轮机主轴仅由一个轴承支撑，诸如如上所述的能够承受轴向、径向和力矩载荷的双列圆锥滚子轴承。使用大型旋转机械的行业的其它示例为采矿、矿物加工、加工工业、建筑机械、船用(/海用)(marine)、海洋能等。对于包括了滚动轴承的应用而言，最经常的大优点是滚动轴承提供了长的使用寿命。为了确保滚动轴承在这种要求严格的应用中的平稳运行，可能重要的是设定正确的轴承游隙或预紧。
发明内容
鉴于以上情况，本发明的目的是提供一种改进的大型轴承单元设计，其将导致更长的轴承使用寿命并将确保提供所需的轴承游隙或预紧。另外，本发明的目的是提供一种减轻了现有技术的轴承设计的缺点中的至少一个缺点的改进的轴承单元设计。
这些目的通过如独立技术方案中指定的主题来实现。本发明的优选实施方式可以在从属技术方案和所附说明书中找到。
根据其第一方面，所述目的通过以下来实现：一种大型轴承单元，其包括滚动轴承，滚动轴承具有第一圈元件、第二圈元件和多个滚动体，所述多个滚动体在径向上介于所述第一圈元件与所述第二圈元件之间，使得所述第一圈元件和所述第二圈元件能够关于旋转轴(而言)相对于彼此旋转。第一圈元件具有以沿着所述旋转轴形成列的方式相邻地定位的至少两个分离的圈元件。此外，至少一个环形式支撑元件至少部分地嵌入所述至少两个分离的圈元件，并且具有供所述至少两个分离的圈元件定位于的座落表面，其中所述至少一个环形式支撑元件还具有两个轴向相对的(侧)表面，所述两个轴向相对的(侧)表面从所述座落表面沿径向延伸，以由此部分地围绕所述至少两个分离的圈元件。所述轴向相对的侧表面中的至少一者位于所述至少一个环形式支撑元件的分离的环形式元件上，所述侧表面与所述至少两个分离的圈元件的相应的轴向外侧表面压力接触，以便将它们压在一起从而为所述滚动轴承设定特定的预紧或游隙。
利用所提出的设计，将会提供这样的轴承单元：该轴承单元将具有特定和预定的轴承预紧或游隙，在轴承单元已经安装在其预期应用中之后该轴承预紧或间隙也将被大致保持。在现有技术的设计中，轴承预紧或游隙已被在滚动轴承(安装)于其应用中的安装过程期间设定。特别地，诸如为双列圆锥滚子轴承的力矩轴承需要具有适于其特定应用的特定轴承预紧或游隙以便实现平稳运行。在之前的解决方案中，客户将轴承安装在轴上，由此游隙/预紧将因周围部件之间的干涉配合以及因公差范围(tolerance fields)的数量而(有)明显变化。在一定程度上(partly)，这些影响如此强大，以至于需要非常高的制造精度才能达到限定的游隙/预紧值。利用所提出的设计，可以避免这种繁琐的(cumbersome)过程，这是因为可以在制造和组装轴承单元时就已经设定好轴承的预紧/游隙。
本发明的其它益处是：
1)由于可以避免用于机加工(例如研磨)轴承组成部件以使得轴承组成部件适于特定应用的努力(/工作)，因此(能够实现)更简单且更有成本效益的轴承制造。
2)对相同尺寸轴承的应用(来说具有)更大的灵活性(规模效应(scalingeffect))。客观标准(objective criterion)不再是由客户机器限定的轴承游隙，而是根据运行状况计算出的单元的轴向预紧。
3)圈、轴和座(housings)的公差可以被放宽和增大。
4)减少了或无需耗时的工具加工(如在轴承上钻孔)，这是因为现在可以把安装孔放在支撑元件上，而不是放在滚动轴承上。
5)优化的轴的几何形状，以便在重量和刚度之间获得最优比。
6)该单元也可以包括座部件，其给予第二圈所需的支撑。这可以节省用于厚的外圈或内圈的昂贵的轴承钢。
7)由于圈之间的轴向间隙可以不再被封闭(closed)，因此环形式支撑元件的分离的环形式元件(例如夹紧环)可以被设计得更加刚性。从而实现了圈对于(/防止)不对中的更好的支撑。因预紧而导致的变形仅在滚动体与圈之间的滚道接触处发生。这减少了因外部载荷而导致的系统变形。
8)将影响密封性能(如果存在密封件的话)的单元内的变形更少(lower)且分布更均匀，并且气隙分布也以积极的方式(呈现)。
9)(具有)较少变形的更为刚性的夹紧环导致(/使得)夹紧环螺丝连接的螺栓载荷更低。
10)如果需要的话，可以在安装在机器内之后调节轴承预紧。
11)由于可以在周围的元件上设置可能是轴承运行所需的几个细节(传感器孔、润滑槽、操作装置等)，因此轴承圈可以被设计得更简单以及具有更好的成本效益。这使得影响圈的强度的应力集中效应最小化。
12)与现有技术的解决方案相比，可以显著减小轴承单元的预紧偏差(deviation)，这导致轴承寿命和摩擦力矩的偏差较小。
13)较低的预紧偏差使得能够用于较大的外部载荷。现今最大可能的预紧(偏差)决定了最大可承受的外部载荷。
14)可以避免滚动轴承的第一圈的至少两个圈元件的相对的圈滑动。
15)为客户部件提供了简单和良好定义的(/限定的)接口。
在本文献中，有时使用轴向和径向的表述来定义本发明的不同方面的不同特征。除非另有说明，否则轴向意思是沿着轴承单元的旋转轴延伸的方向。由此，径向意思是与轴向垂直的方向。
根据本发明的一个实施方式，大型轴承单元是外直径大于0.5米的轴承单元。根据另一个实施方式，大型轴承单元为大型风力涡轮机轴承单元。
根据本发明的一个实施方式，第一圈元件具有两个分离的圈元件。
根据本发明的一个实施方式，所述滚动轴承的滚动体被布置成相对于旋转轴而言在轴向上移位的两个滚动列。在另一个实施方式中，各对应的滚动列位于所述第一圈元件的一个对应的分离的圈元件上。
根据本发明的一个实施方式，所述至少一个环形式支撑元件的分离的环形式元件由至少两个分离的环元件形成。
根据本发明的一个实施方式，所述至少一个环形式支撑元件的分离的环形式元件通过连接部件(诸如为螺丝连接件)而固定地连接到所述环形式支撑元件。
根据本发明的一个实施方式，在与所述旋转轴重合的轴向截面中看时，所述至少一个环形式支撑元件的分离的环形式元件呈L形。
根据本发明的一个实施方式，所述至少一个环形式支撑元件具有内部开口几何结构，所述内部开口几何结构具有至少一个在结构上为长型的元件，所述至少一个在结构上为长型的元件被布置用于承受所述支撑元件中的载荷。即已经认识到，这种设计可以导致更为鲁棒(/坚固)和刚性的轴承单元设计，与例如没有任何开口内部几何结构的具有实心(solid)支撑元件的轴承单元相比，该设计还将是轻量化的(/重量轻的)。另外，当该轴承单元被安装于其应用中时，周围的机械元件(诸如风力涡轮机的轮毂和/或轴承座)的变形可能不被传递到滚动轴承。取而代之的是(instead)，轴承单元的支撑元件将(通过在结构上为长型的元件来)承受(/适应/接纳)(accommodate)这些变形，由此滚动轴承能够继续在其标称几何结构下(例如，轴承圈的椭圆化低、轴承圈的不对中和/或扭曲小或没有)进行主要运行。另外，滚动体能够在不受干扰的运动学状态下旋转。这将导致轴承组成部件的磨耗减小，因此使用寿命更长。根据本发明的一个实施方式，所述至少一个环形式支撑元件在所述内部开口几何结构中具有多个在结构上为长型的元件，所述在结构上为长型的元件被布置为桁架(truss)。
根据本发明的一个实施方式，所述轴承单元还包括另外的环形式支撑元件，所述另外的环形式支撑元件至少部分地嵌入所述滚动轴承的第二圈元件。在一个实施方式中，另外的环形式支撑元件也具有内部开口几何结构，其中所述内部开口几何结构具有至少一个在结构上为长型的元件，所述至少一个在结构上为长型的元件被设置用于承受所述支撑元件中的载荷。被该单元的另外的支撑元件嵌入的外圈或内圈可以被设计成与该另外的元件干涉配合。这可以不影响可以在随后步骤中施加的预紧。在一个实施方式中，所述另外的环形式支撑元件为轴承座。
根据本发明的一个实施方式，所述滚动轴承为以下中的任一者：
-力矩轴承，
-圆锥滚子轴承，
-圆柱滚子轴承，或
-具有弯曲形状的滚道的角接触双列滚子轴承。
在一个实施方式中，力矩轴承是能够承受弯矩(bending moments)的轴承。
根据本发明的一个实施方式，所述至少一个环形式支撑元件具有用于将所述大型轴承单元连接到应用的连接部件(/手段)。在一个实施方式中，所述连接部件被构造为螺丝连接(件)，其中所述至少一个环形式元件具有孔，螺丝能够插入所述孔中并因此连接到应用(例如风力涡轮机)。在另一个实施方式中，孔大致沿轴向延伸。
根据其第二方面，所述目的通过以下来实现：一种风力涡轮机主轴装置，包括根据本发明的第一方面的实施方式中的任一项所述的大型轴承单元，所述轴承单元用于可旋转地支撑轮毂，所述轮毂上连接有多个螺旋桨叶片。即已经认识到将特别有利的是，提供具有如本文提出的设计的轴承单元的风力涡轮机主轴装置。在风力涡轮机中非常重要的是：正确地设定轴承预紧/游隙，以便实现良好的性能和长的轴承使用寿命。其它的优点和益处基本上类似于已经关于本发明的第一方面提出的优点和益处。还应当注意的是，本发明的第一方面的所有实施方式均可适用于本发明的第二方面的所有实施方式，反之亦然。
根据其第三方面，所述目的通过以下来实现：一种根据本发明的第一方面的大型轴承单元的组装方法。该方法包括以下步骤：
a)将所述滚动轴承安装到所述环形式支撑元件的座落表面上，
b)使所述第一圈元件的至少两个分离的圈元件压靠所述轴向相对的侧表面中的一者以获得特定的轴向压力，
c)随后测量所述环形式支撑元件的(供所述环形式支撑元件的至少一个分离的环形式元件意在定位于的)轴向距离Δ1，
d)基于所测量的距离Δ1为所述分离的环形式元件提供特定的轴向距离Δ2，使得能够在所述分离的环形式元件已安装到所述环形式支撑元件上之后获得所述特定的轴向压力，以及
e)将所述分离的环形式元件安装到所述环形式支撑元件上。
该方法的优点和益处与如已经关于本发明的第一和第二方面所解释的优点和益处大致相似。该方法提供了一种组装具有特定的轴承预紧或游隙的大型轴承单元的简单且有成本效益的程序。还应当注意的是，除非另有说明，否则本发明的第三方面的实施方式可适用于本发明的第一和第二方面的实施方式，反之亦然。
根据本发明的一个实施方式，所述方法的步骤c)包括：
c)随后测量所述环形式支撑元件的在轴向上延伸且在径向上位于外周的表面的供所述环形式支撑元件的至少一个分离的环形式元件意在定位于的轴向距离Δ1。
根据本发明的一个实施方式，该方法的步骤a)包括以下额外步骤：加热所述滚动轴承，使得在所述轴承被安装到座落表面上之前，所述滚动轴承内周直径增大。在一个实施方式中，在将滚动轴承安装到座落表面上之后，使滚动轴承冷却。
根据本发明的一个实施方式，通过使用流体压力(诸如油压力)来将第一圈元件的所述至少两个圈元件压到座落表面上。
附图说明
现将参照附图更详细地说明本发明的示例性优选实施方式，在附图中：
图1示出了根据本发明的第一方面的一个实施方式的轴承单元的截面。
图2示出了根据本发明的第一方面的另一实施方式的轴承单元的截面。
图3示出了根据本发明的第一方面的第三实施方式的轴承单元的截面。
图4示出了根据本发明的第一方面的第四实施方式的轴承单元的截面。
图5示出了根据本发明的第一方面的第五实施方式的轴承单元的截面。
图6示出了根据本发明的第一方面的第六实施方式的轴承单元的截面。
图7示出了根据本发明的第二方面的一个实施方式的方法的流程图。
图8示出了根据本发明的第三方面的一个实施方式的风力涡轮机和风力涡轮机主轴装置。
附图示出了本发明的图解示例性实施方式，因此不一定按比例绘制。应当理解，所示出和描述的实施方式是示例性的，本发明不限于这些实施方式。还应当注意的是，附图中的一些细节可能被放大，以便更好地描述和图示出本发明。
附图标记说明
1大型轴承单元
2滚动轴承
21滚动轴承的第一圈元件
211滚动轴承的第一圈元件的分离的圈元件
2111轴向外侧表面
2121轴向外侧表面
212滚动轴承的第一圈元件的分离的圈元件
22滚动轴承的第二圈元件
3环形式支撑元件
30座落表面
301第二座落表面
31环形式支撑元件的轴向侧表面
32环形式支撑元件的轴向侧表面
33环形式支撑元件的分离的环元件
331螺丝连接件
332分离的环元件
333分离的环元件
4滚动体
5另外的环形式支撑元件
51另外的环形式支撑元件的部件(/一部分)
52另外的环形式支撑元件的部件
53螺丝连接件
100风力涡轮机
110轮毂
120机舱
130塔
具体实施方式
在图1中可以看到根据本发明的一个实施方式的大尺寸(/大型)轴承单元1的截面。该截面是与轴承单元1的旋转轴A一致(/重合)的轴向横截面。该大型轴承单元1包括滚动轴承2，滚动轴承2具有第一圈元件21和第二圈元件22以及(具有)多个滚动体(/滚动元件)4，所述多个滚动体4在径向上介于第一圈元件与第二圈元件(分别为21和22)之间，使得第一圈元件和第二圈元件能够关于(/绕)旋转轴A相对于彼此旋转。在本具体实施方式中，轴承单元为具有背靠背构造的大型双列圆锥滚子轴承。第一圈元件21具有至少两个分离的圈元件(分别为211和212)，这两个分离的圈元件211和212以沿着旋转轴A形成列的方式相邻地定位。此外，至少一个环形式(的)支撑元件3至少部分地嵌入(embedding)所述至少两个分离的圈元件(分别为211和212)，并且具有供所述至少两个分离的圈元件定位于的座落表面(seat surface)30，其中所述至少一个环形式(的)支撑元件3还具有两个(在)轴向(上)相对的侧表面(分别为31和32)，所述两个轴向相对的侧表面31和32从所述座落表面30(沿)径向向外延伸，以由此部分地围绕(/包围)(enclose)所述至少两个分离的圈元件(分别为211和212)。所述轴向相对的侧表面中的一者(即32)位于所述至少一个环形式(的)支撑元件3的分离的环形式元件33上，其中所述侧表面(分别为31和32)与所述至少两个分离的圈元件(分别为211和212)的相应的轴向外侧表面(分别为2111和2121)压力接触，以便将它们压在一起从而为滚动轴承设定(出)特定的预紧(preload)或游隙(clearance)。所述环形式(的)支撑元件3的分离的环形式元件33通过螺丝连接(件)331而连接到所述环形式(的)支撑元件3。此外，在本实施方式中，分离的环元件33具有L形截面，这对于例如改善分离的元件33到支撑元件3的连接和定位来说可能是有益的。如可以看到的，座落表面30具有轴向距离Δ1，该轴向距离Δ1可以在以预定的轴向压力将滚动轴承定位到座落表面30上之后测量(到)。在知道距离Δ1之后，可以设置分离的环形式元件33，该分离的环形式元件33进而具有基于所述距离Δ1的相应的轴向延伸部，使得可以在分离的元件33连接到支撑元件3时获得(所述)预定的轴向压力。由此所述单元将获得可以为特定应用(诸如风力涡轮机主轴装置)定制的预定的预紧或游隙。L形(的)环元件33还位于支撑元件3的第二座落表面301上，该第二座落表面301位于座落表面30的轴向外侧并且还具有比第一座落表面30小的直径。利用该设计，单元1将具有平滑的(smooth)外部几何结构(/外部几何形状)，这例如可以有助于单元1的安装程序和操作。这种额外的座落表面可以被布置用于所述单元的于本文公开的实施方式中的任一者。在一个实施方式中，如在所述单元的轴向截面中看到的，用于分离的环元件33的螺丝连接件331也位于所述环形式(的)支撑元件3的外部外在几何结构(outer external geometry)内。
在图2中可以看到本发明的第一方面的另一实施方式的截面和部分三维视图。该截面是与大型轴承单元1的旋转轴A重合的轴向截面。大型轴承单元1包括滚动轴承2，滚动轴承2具有第一圈元件21、第二圈元件22和多个滚动体4，所述多个滚动体4在径向上介于第一圈元件与第二圈元件(分别为21和22)之间，使得第一圈元件和第二圈元件能够关于旋转轴A相对于彼此旋转。同样在本具体实施方式中，轴承单元为具有背靠背构造的大型双列圆锥滚子轴承。第一圈元件21具有至少两个分离的圈元件(分别为211和212)，这两个分离的圈元件211和212以沿着旋转轴A形成列的方式相邻地定位。此外，至少一个环形式(的)支撑元件3至少部分地嵌入所述至少两个分离的圈元件(分别为211和212)，并且具有供所述至少两个分离的圈元件定位于的座落表面30，其中所述至少一个环形式(的)支撑元件3还具有两个轴向相对的(侧)表面(分别为31和32)，所述两个轴向相对的(侧)表面31和32从所述座落表面30径向向外延伸，以由此部分地围绕所述至少两个分离的圈元件(分别为211和212)。所述轴向相对的侧表面中的一者(即32)位于所述至少一个环形式支撑元件3的分离的环形式元件33上，其中所述侧表面(分别为31和32)与所述至少两个分离的圈元件(分别为211和212)的相应的轴向外侧表面(分别为2111和2121)压力接触，以便将它们压在一起从而为滚动轴承设定特定的预紧或游隙。在本实施方式中，在座落表面30上的第一圈元件211与第二圈元件212之间存在有一定的轴向间隙。环形式支撑元件3的分离的环形式元件33通过螺丝连接件331来连接到环形式支撑元件3。此外，在本实施方式中，分离的环元件33由两个分离的环元件(分别为332和333)形成。如可以看到的，座落表面30具有轴向距离Δ1，该轴向距离Δ1可以在以预定的轴向压力将滚动轴承定位到座落表面上之后测量到。在本实施方式中，环元件332被制成(/形成)具有实质上(/大致)相似的轴向延伸部Δ1。由此，当分离的元件33被合适地安装时，所述单元将获得预定的预紧或游隙。
在图3中可以看到根据本发明的第一方面的大型轴承单元1的一个实施方式的另一截面。该截面是与轴承单元1的旋转轴A重合的轴向截面。大型轴承单元1包括滚动轴承2，滚动轴承2具有第一圈元件21和第二圈元件22以及多个滚动体4，所述多个滚动体4在径向上介于第一圈元件21与第二圈元件22之间，使得第一圈元件和第二圈元件能够关于旋转轴A相对于彼此旋转。同样在本具体实施方式中，轴承单元为具有背靠背构造的大型双列圆锥滚子轴承。第一圈元件21具有至少两个分离的圈元件(分别为211和212)，这两个分离的圈元件211和212以沿着旋转轴A形成列的方式相邻地定位。此外，至少一个环形式(的)支撑元件3至少部分地嵌入所述至少两个分离的圈元件(分别为211和212)，并且具有供所述至少两个分离的圈元件定位于的座落表面30，其中所述至少一个环形式(的)支撑元件3还具有两个轴向相对的(侧)表面(分别为31和32)，所述两个轴向相对的(侧)表面31和32从所述座落表面30径向向外延伸，以由此部分地围绕所述至少两个分离的圈元件(分别为211和212)。所述轴向相对的侧表面中的一者(即32)位于所述至少一个环形式支撑元件3的分离的环形式元件33上，其中所述侧表面(分别为31和32)与所述至少两个分离的圈元件(分别为211和212)的相应的轴向外侧表面(分别为2111和2121)压力接触，以便将它们压在一起从而为滚动轴承设定特定的预紧或游隙。在本实施方式中，在座落表面30上的第一圈元件211与第二圈元件212之间存在有一定的轴向间隙。环形式支撑元件3的分离的环形式元件33通过螺丝连接件331连接到环形式支撑元件3。此外，在本实施方式中，分离的环元件33由两个分离的环元件(分别为332和333)形成。如可以看到的，座落表面30具有轴向距离Δ1，该轴向距离Δ1可以在以预定的轴向压力将滚动轴承定位到座落表面上之后测量到。在本实施方式中，环元件332被制成(/形成)具有与Δ1实质上(/大致)相似的轴向延伸(部)，即元件332的Δ2与Δ1大致相似(/相同)。如还可以从本实施方式看到的，环元件332位于支撑元件3的轴向侧表面上，而分离的元件33的另一部分(即元件333)具有部分地围绕元件332的L形截面。由此，当分离的元件33被合适地安装时，所述单元将获得预定的预紧或游隙。
在图4中可以看到大型轴承单元1的另一个实施方式。图4示出了该轴承单元1的截面和三维视图。所述截面为轴向截面。大型轴承单元1包括滚动轴承2，滚动轴承2具有第一圈元件21和第二圈元件22以及多个滚动体4，所述多个滚动体4在径向上介于第一圈元件与第二圈元件(分别为21和22)之间，使得第一圈元件和第二圈元件能够关于旋转轴A相对于彼此旋转。在本具体实施方式中，轴承单元为具有背靠背构造的大型双列圆锥滚子轴承。第一圈元件21具有至少两个分离的圈元件(分别为211和212)，这两个分离的圈元件211和212以沿着旋转轴A形成列的方式相邻地定位。此外，至少一个环形式(的)支撑元件3至少部分地嵌入所述至少两个分离的圈元件(分别为211和212)，并且具有供所述至少两个分离的圈元件定位于的座落表面30，其中所述至少一个环形式(的)支撑元件3还具有两个轴向相对的(侧)表面(分别为31和32)，所述两个轴向相对的(侧)表面31和32从所述座落表面30径向向外延伸，以由此部分地围绕所述至少两个分离的圈元件(分别为211和212)。所述轴向相对的侧表面中的一者(即32)位于所述至少一个环形式支撑元件3的分离的环形式元件33上，其中所述侧表面(分别为31和32)与所述至少两个分离的圈元件(分别为211和212)的相应的轴向外侧表面(分别为2111和2121)压力接触，以便将它们压在一起从而为滚动轴承设定特定的预紧或游隙。环形式支撑元件3的分离的环形式元件33通过螺丝连接件331来连接到环形式支撑元件3。此外，在本实施方式中，分离的环元件33具有L形截面，这可以有益于例如改善分离的元件33到支撑元件3的连接和定位。如可以看到的，座落表面30具有轴向距离Δ1，该轴向距离Δ1可以在以预定的轴向压力将滚动轴承定位到座落表面上之后测量到。在知道距离Δ1之后，可以安装分离的环形式元件33，该分离的环形式元件33进而具有基于所述距离Δ1的相应的轴向延伸(部)，使得可以在分离的元件33连接到支撑元件3时获得预定的轴向压力。由此所述单元将获得可以为特定应用(诸如风力涡轮机主轴装置)定制的预定的预紧或游隙。另外，环形式支撑元件3具有内部开口(/开放)几何结构(inner opengeometry)，该内部开口几何结构包括多个长型结构元件34，所述多个长型结构元件34被布置成桁架并用于承受(accommodate)载荷。所述构造将导致(产生)刚性和轻量化的设计，并且这可以尤其有利于大型应用(在大型应用中，轻量化能够具有重大意义)。另外，这样的设计可以使得轴承将能够在其标称几何结构(/几何形状)下工作，这是因为桁架装置将承受作用在该单元上的外部载荷，由此将使得滚动轴承在运行期间的可能变形减小。如还可以在图4中看到的，其具有另外的环形式支撑元件5，该支撑元件5部分地嵌入滚动轴承2的第二圈元件22。所述支撑元件5由两个分离的环(分别为51和52)形成，这两个分离的环(分别为51和52)通过螺丝连接件53而连接。当然，还可以使用(将提供与螺丝连接件有相似效果的)其它的连接部件(/手段)。轴承单元1的这种设计将导致(得到)这样的单元：该单元更易于安装到其预期应用中，并且还已具有预定义的轴承预紧或游隙。
在图5中可以看到大型轴承单元1的另一个实施方式。图5示出了该轴承单元1的截面。该截面是与旋转轴A重合的轴向截面。大型轴承单元1包括滚动轴承2，滚动轴承2具有第一圈元件21和第二圈元件22以及多个滚动体4，所述多个滚动体4在径向上介于第一圈元件21与第二圈元件22之间，使得第一圈元件和第二圈元件能够关于旋转轴A相对于彼此旋转。在本具体实施方式中，轴承单元1为具有背靠背构造的大型双列圆锥滚子轴承。第一圈元件21具有两个分离的圈元件(分别为211和212)，这两个分离的圈元件211和212以沿着旋转轴A形成列的方式相邻地定位。此外，一个环形式(的)支撑元件3至少部分地嵌入所述两个分离的圈元件(分别为211和212)，并且具有供所述两个分离的圈元件定位于的座落表面30，其中所述环形式(的)支撑元件3还具有两个轴向相对的(侧)表面(分别为31和32)，所述两个轴向相对的(侧)表面31和32从所述座落表面30径向向外延伸，以由此部分地围绕所述两个分离的圈元件(分别为211和212)。所述轴向相对的侧表面中的一者(即32)位于所述环形式支撑元件3的分离的环形式元件33上，其中所述侧表面(分别为31和32)与所述至少两个分离的圈元件(分别为211和212)的相应的轴向外侧表面(分别为2111和2121)压力接触，以便将它们压在一起从而为滚动轴承设定特定的预紧或游隙。环形式支撑元件3的分离的环形式元件33通过螺丝连接件331连接到环形式支撑元件3。此外，在本实施方式中，分离的环元件33具有L形截面，这对于例如改善分离的元件33到支撑元件3的连接和定位来说可能是有益的。如可以看到的，座落表面30具有轴向距离Δ1，该轴向距离Δ1可以在以预定的轴向压力将滚动轴承定位到座落表面上之后测量到。在知道距离Δ1之后，可以安装分离的环形式元件33，该分离的环形式元件33进而具有基于所述距离Δ1的相应的轴向延伸(部)，使得可以在分离的元件33连接到支撑元件3时获得预定的轴向压力。由此所述单元将获得可以为特定应用(诸如风力涡轮机主轴装置)定制的预定的预紧或游隙。另外，在本实施方式中，环形式支撑元件3被设计为轴，诸如风力涡轮机轴等，以便使该单元进一步定制于特定应用。轴3可以具有连接部件(/手段)(means)，诸如能够供螺丝插入(以从而使轴3与周围的机械组成部件连接)的孔。该组成部件例如可以是风力涡轮机的轮毂，然而对于其它应用而言还可以为诸如船用螺旋桨轴。如还可以在图5中看到的，其具有另外的环形式支撑元件5，支撑元件5部分地嵌入滚动轴承2的第二圈元件22。所述支撑元件5由两个分离的环(分别为51和52)形成，这两个分离的环51和52通过螺丝连接件53而连接。当然，还可以使用(将提供与螺丝连接件有相似效果的)其它连接部件(/手段)。轴承单元1的这种设计将导致(得到)这样的单元1：该单元更易于安装到其预期应用中，并且还已具有预定义的轴承预紧或游隙。
在图6中可以看到大型轴承单元1的另一个实施方式。图6示出了该轴承单元1的截面。该截面是与旋转轴A重合的截面。大型轴承单元1包括滚动轴承2，滚动轴承2具有第一圈元件21、第二圈元件22和多个滚动体4，所述多个滚动体4在径向上介于第一圈元件21与第二圈元件22之间，使得第一圈元件和第二圈元件能够关于旋转轴A相对于彼此旋转。在本具体实施方式中，轴承单元1为具有背靠背构造的大型双列圆锥滚子轴承。第一圈元件21具有两个分离的圈元件(分别为211和212)，这两个分离的圈元件211和212以沿着旋转轴A形成列的方式相邻地定位。此外，一个环形式(的)支撑元件3至少部分地嵌入所述两个分离的圈元件(分别为211和212)，并且具有供所述两个分离的圈元件定位于的座落表面30，其中所述环形式(的)支撑元件3还具有两个轴向相对的(侧)表面(分别为31和32)，所述两个轴向相对的(侧)表面31和32从所述座落表面30径向向外延伸，以由此部分地围绕所述两个分离的圈元件(分别为211和212)。所述轴向相对的侧表面中的一者(即32)位于所述环形式支撑元件3的分离的环形式元件33上，其中所述侧表面(分别为31和32)与所述至少两个分离的圈元件(分别为211和212)的相应的轴向外侧表面(分别为2111和2121)压力接触，以便将它们压在一起从而为滚动轴承设定特定的预紧或游隙。环形式支撑元件3的分离的环形式元件33通过螺丝连接件331连接到环形式支撑元件3。此外，在本实施方式中，分离的环元件33具有L形截面，这对于例如改善分离的元件33到支撑元件3的连接和定位来说可能是有益的。如可以看到的，座落表面30具有轴向距离Δ1，该轴向距离Δ1可以在以预定的轴向压力将滚动轴承定位到座落表面上之后测量到。在知道距离Δ1之后，可以安装分离的环形式元件33，该分离的环形式元件33进而具有基于所述距离Δ1的相应的轴向延伸(部)，使得可以在分离的元件33连接到支撑元件3时获得预定的轴向压力。由此所述单元将获得可以为特定应用(诸如风力涡轮机主轴装置)定制的预定的预紧或游隙。另外，在本实施方式中，环形式支撑元件3被设计为另一类型的轴，诸如另一类型的风力涡轮机轴等，以便使该单元进一步定制于特定应用。轴3可以具有连接部件(/手段)，诸如能够供螺丝插入以从而使轴3与周围的机械组成部件连接的孔。该组成部件例如可以是风力涡轮机的轮毂，然而对于其它应用而言还可以为诸如船用螺旋桨轴。如还可以在图6中看到的，其具有另外的环形式支撑元件5，支撑元件5部分地嵌入滚动轴承2的第二圈元件22。所述支撑元件5由两个分离的环(分别为51和52)形成，这两个分离的环51和52通过螺丝连接件53来连接。当然，还可以使用(将提供与螺丝连接件有相似效果的)其它连接部件(/手段)。轴承单元1的这种设计将导致(得到)这样的单元1：该单元更易于安装到其预期应用中，并且还已具有预定义的轴承预紧或游隙。
图7示出了根据本发明的第三方面的一个实施方式的方法的流程图。该方法包括以下步骤：
A)将滚动轴承安装到环形式支撑元件的座落表面上，
B)使第一圈元件的至少两个分离的圈元件压靠所述轴向相对的侧表面中的一者以获得特定的轴向压力，
C)随后测量环形式支撑元件的(环形式支撑元件的至少一个分离的环形式元件意在被定位于的)轴向距离Δ1，
D)基于所测量的距离Δ1为分离的环形式元件提供(/设置)特定的轴向距离Δ2，使得能够在分离的环形式元件已安装到环形式支撑元件上之后获得(所述)特定的轴向压力，以及
E)将分离的环形式元件安装到环形式支撑元件上。
利用所述方法，将提供(一种)将具有预定义的轴承预紧或游隙的大型轴承单元。
在图8中，可以看到根据本发明的第二方面的风力涡轮机100和风力涡轮机主轴装置的一个实施方式。风力涡轮机100包括根据本发明的第一方面的实施方式中的任一项的大型轴承单元1。在本实施方式中，轴承单元1中的轴承是能够承受径向、轴向和力矩载荷的所谓的力矩轴承。轴承单元1可旋转地支撑轮毂110，轮毂110上连接有多个螺旋桨叶片(propeller blades)(未示出)。轴承单元被支撑和固定于框架6，框架6进而连接到风力涡轮机机舱(nacelle)120。机舱120位于柱或塔130上。轮毂110、叶片和轴承单元1围绕旋转轴A旋转，因此由旋转而产生的能量通过发电机(未示出)转换成电。风力涡轮机可以被设计成具有齿轮箱，然而其也可以被设计成没有齿轮箱。
本发明不限于本文所描述的实施方式。对于技术人员将显而易见的是，在权利要求的范围内，对于上文所述的实施方式而言的其它实施方式和修改也是可行的。例如，本发明不限于仅仅是风力涡轮机应用。技术人员还将认识到该轴承单元可能是有利的其它可能的应用，诸如船用(/海洋)应用、采矿应用等。

Claims (15)

1.一种大型轴承单元(1)，包括：
-滚动轴承(2)，其具有第一圈元件(21)、第二圈元件(22)和多个滚动体(4)，所述多个滚动体(4)在径向上介于所述第一圈元件与所述第二圈元件(21、22)之间，使得所述第一圈元件和所述第二圈元件(21、22)能够关于旋转轴(A)相对于彼此旋转，其中所述第一圈元件(21)具有以沿着所述旋转轴(A)形成列的方式相邻地定位的至少两个分离的圈元件(211、212)，
-至少一个环形式支撑元件(3)，其至少部分地嵌入所述至少两个分离的圈元件(211、212)，并且具有供所述至少两个分离的圈元件(211、212)定位于的座落表面(30)，其中所述至少一个环形式支撑元件(3)还具有两个轴向相对的表面(31、32)，所述两个轴向相对的表面(31、32)从所述座落表面(30)沿径向延伸，以由此部分地围绕所述至少两个分离的圈元件(211、212)，所述轴向相对的表面中的至少一者(32)位于所述至少一个环形式支撑元件(3)的分离的环形式元件(33)上，所述表面(31、32)与所述至少两个分离的圈元件(211、212)的相应的轴向外侧表面(2111、2121)压力接触，以便将它们压在一起从而为所述滚动轴承设定特定的预紧或游隙，
所述分离的环形式元件(33)具有长度由预定的轴向压力确定的轴向延伸部，所述轴向延伸部的长度与以所述预定的轴向压力将所述滚动轴承(2)定位到所述座落表面(30)上之后测量的距离对应。
2.根据权利要求1所述的大型轴承单元(1)，其特征在于，
所述第一圈元件(21)具有两个分离的圈元件(211、212)。
3.根据权利要求1或2所述的大型轴承单元(1)，其特征在于，
所述滚动轴承的滚动体(4)被布置成相对于所述旋转轴(A)沿轴向移位的两个滚动列。
4.根据权利要求3所述的大型轴承单元(1)，其特征在于，
各对应的滚动列位于所述第一圈元件(21)的一个对应的分离的圈元件(211、212)上。
5.根据权利要求1或2所述的大型轴承单元(1)，其特征在于，
所述至少一个环形式支撑元件(3)的分离的环形式元件(33)由至少两个分离的环元件(331、332)形成。
6.根据权利要求1或2所述的大型轴承单元(1)，其特征在于，
所述至少一个环形式支撑元件(3)的分离的环形式元件(33)通过连接部件而固定地连接到所述环形式支撑元件(3)。
7.根据权利要求1或2所述的大型轴承单元(1)，其特征在于，
在与所述旋转轴(A)重合的轴向截面中看时，所述至少一个环形式支撑元件(3)的分离的环形式元件(33)呈L形。
8.根据权利要求1或2所述的大型轴承单元(1)，其特征在于，
所述至少一个环形式支撑元件(3)具有内部开口几何结构，所述内部开口几何结构具有被布置用于承受所述支撑元件中的载荷的至少一个在结构上为长型的元件(34)。
9.根据权利要求8所述的大型轴承单元(1)，其特征在于，
所述至少一个环形式支撑元件(3)在所述内部开口几何结构中具有多个在结构上为长型的元件(34)，所述在结构上为长型的元件被布置为桁架。
10.根据权利要求1或2所述的大型轴承单元(1)，其特征在于，
所述轴承单元还包括另外的环形式支撑元件(5)，所述另外的环形式支撑元件(5)至少部分地嵌入所述滚动轴承(2)的第二圈元件(22)。
11.根据权利要求1或2所述的大型轴承单元(1)，其特征在于，
所述滚动轴承(2)为以下中的任一者：
-力矩轴承，
-圆锥滚子轴承，
-圆柱滚子轴承，或
-具有弯曲形状的滚道的角接触双列滚子轴承。
12.根据权利要求6所述的大型轴承单元(1)，其特征在于，所述连接部件为螺丝连接件。
13.一种风力涡轮机主轴装置，包括根据权利要求1至12中的任一项所述的大型轴承单元(1)，所述大型轴承单元(1)用于可旋转地支撑轮毂(110)，所述轮毂(110)上连接有多个螺旋桨叶片。
14.一种根据权利要求1至12中的任一项所述的大型轴承单元(1)的组装方法，包括以下步骤：
a)将所述滚动轴承(2)安装到所述环形式支撑元件(3)的座落表面(30)上，
b)使所述第一圈元件(21)的至少两个分离的圈元件(211、212)压靠所述轴向相对的表面中的一者(31)以获得特定的轴向压力，
c)随后测量所述环形式支撑元件(3)的供所述环形式支撑元件(3)的至少一个分离的环形式元件(33)意在定位于的轴向距离Δ1，
d)基于所测量的距离Δ1为所述分离的环形式元件(33)提供特定的轴向距离Δ2，使得能够在所述分离的环形式元件(33)已安装到所述环形式支撑元件上之后获得所述特定的轴向压力，以及
e)将所述分离的环形式元件(33)安装到所述环形式支撑元件(3)上。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，步骤c)包括：
随后测量所述环形式支撑元件(3)的在轴向上延伸且在径向上位于外周的座落表面(30)的供所述环形式支撑元件(3)的至少一个分离的环形式元件(33)意在定位于的轴向距离Δ1。
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