CN108787809B - 用于制造滑动轴套的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造滑动轴套(4)的方法，根据该方法，制备平坦的支撑金属层(8)，为了制造平坦的复合材料，在该支撑金属层(8)上设置滑动层(9)，并且接着将所述平坦的复合材料卷压成滑动轴套(4)的形状，从而在滑动轴套(4)中将支撑金属层(8)沿径向设置在滑动层(9)之下。此外，本发明涉及一种按照这种方法制造的滑动轴套(4)。

Description

用于制造滑动轴套的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造滑动轴套的方法，根据该方法制备平坦的支撑金属层(Stuetzmetallschicht)，在该支撑金属层上为了制造平坦的复合材料而设置滑动层，并且接着将平坦的复合材料卷压成滑动轴套的形状。
此外，本发明涉及一种由复合材料卷压成的滑动轴套，其包括支撑金属层和滑动层。
本发明还涉及一种轴、特别是用于风力发电设备传动机构的行星齿轮销轴(Planetenradzapfen)，其具有滑动轴套。
此外，本发明涉及用于风力发电设备传动机，其具有至少一个齿轮，所述齿轮设置在轴上，其中，在齿轮与轴之间设置有具有滑动轴套的支承部位。
背景技术
滑动轴套通常如下构成，即，支承材料设置在轴套内侧上。因此确定了：从不将轴套热压套装在轴上、而是压入轴承座中。
然而在风能领域还由EP 2 383 480A1已知：滑动轴套与一根轴不能相对转动地连接。在这个公开文献中对用于风力发电设备的行星齿轮传动机构进行了说明，其具有至少一个太阳轮、内齿轮和行星齿轮架，多个行星齿轮支承在该行星齿轮架中。设置有多个用于对行星齿轮进行支承的径向滑动轴承，这些径向滑动轴承分别包括一个由滑动轴承材料构成的衬套，该衬套作为内环紧固在行星齿轮轴上，其中，附属的轴承外环通过行星齿轮的孔构成。作为滑动轴承材料列举出铜锌合金、铜锡合金和铝锡合金。此外还说明了：如果滑动轴承材料分别轧制包覆到钢支撑体上，那么获得价廉物美的滑动轴承成就。然而这个公开文献没有指出各层以怎样的径向顺序设置。特别是对于本领域技术人员来说从附图中也未获得滑动轴套的多层构造、而只是单层材料。因此对本领域技术人员来说是清楚的：鉴于前面概略描述的专业知识，根据滑动轴套的多层的实施变型，滑动轴承材料构成径向内层。
由AT 513 743 A4公知了一种风力发电设备传动机构，其具有至少一个齿轮，所述齿轮支承在一根轴上，其中，在齿轮与轴之间设置有具有滑动轴承的支承部位。滑动轴承特别是设计成滑动轴套并且可以与轴或者齿轮不能相对转动地连接。此外，滑动轴套设计成多层滑动轴承。
发明内容
本发明的目的是：减少或者避免在不能相对转动地设置在轴上的滑动轴套中的蠕变现象、特别是在其使用在风力发电设备传动机构中的情况下。
本发明的目的利用文首述及的滑动轴套得以实现，在该滑动轴套中，支撑金属层沿径向方向设置在滑动层之下。
此外，本发明的目的利用文首述及的轴得以实现，在该轴中，滑动轴套根据本发明构成。
本发明的目的还利用文首述及的风力发电设备传动机构得以实现，在该风力发电设备传动机构中，轴根据本发明构成。
此外，本发明的目的利用文首述及的方法得以实现，根据该方法对平坦的复合材料进行卷压，从而在滑动轴套中将支撑金属层沿径向设置在滑动层之下。
在此的优点是：通过将平坦的复合材料在轴上倒转卷压(inverses Einrollen)成滑动轴套，比较经济地获得钢-硬质背面金属层、特别是钢的材料组合。因此可以更加简单地防止或者减少在滑动轴套与轴的不能相对转动连接的区域中的蠕变或者松弛现象。此外，因此实现的优点是：将平坦的复合材料卷压到复合材料的最硬的材料上，通过这种方式可以减少滑动轴套的精加工。因此还可以更加简单地实施在风力发电设备传动机构中滑动轴套上的修理作业(与传动机构的齿轮的拆卸相比)，这是因为传动机构的轴更加容易接近。因此可以更加简单地修正或者消除滑动轴套的一层或多层较软的层中可能出现的蠕变。
滑动轴套可以沿着轴向方向具有焊缝。通过将卷压而成的复合材料的两个开放端部材料锁合地连接可以改善滑动轴套的形状稳定性。与咬合的结构相比，利用材料锁合连接可以提供滑动轴套的更加均匀的滑动面。
根据一种此外的实施变型可以规定：滑动轴套在焊缝旁边具有沿着轴向方向延伸的油槽。尽管容易想到将油槽至少部分地构造在焊缝中，但是由于因此可以将滑动层的表面上受焊接影响的材料变化除去并且在一道工序中完成对焊缝本身的精加工，所以将油槽设置在焊缝旁边具有优点：为了制造焊缝可以更加简单地将整个滑动层除去和在必要时将支撑金属层的一部分为了构成槽除去，在其中进行焊接。其中，油槽本身可以构造成“封闭槽”，也就是说，它不在滑动轴套的沿着轴向方向的整个宽度上延伸、即不是直到侧向的端面为止延伸。因此可以更好地避免通过侧向出口的漏油。
出于上述原因，滑动轴套与轴不能相对转动地连接、特别是热压套装到该轴上。
此外可以规定：在轴中构造有润滑剂输送管路，并且在滑动轴套的支撑金属层中构造有孔，该孔通到滑动层中的沿着轴向方向延伸的油槽中。通过经由轴的润滑剂输送可以简化用于支承部位的润滑剂供给系统，因此风力发电设备传动机构可以构造得更加紧凑。
附图说明
为了更好地理解本发明，参照下面的附图进一步阐述本发明。
分别在大幅简化的示意图中：
图1示出风力发电设备传动机构的一部分的横剖视图；
图2示出轴的斜视图；
图3示出滑动轴套的剖视图。
具体实施方式
作为引言首先要说明的是：在不同描述的各实施方式中，为相同的部件设置相同的附图标记或者相同的构件名称，其中，在说明书全文中所包含的公开内容都可以按照意义转用到设有相同附图标记或者相同构件名称的相同的部件上。再者，在说明书中所选择的方位说明，诸如上、下、侧等，都是相对于直接描述以及示出的附图而言的，并且当方位变化时，这些方位说明可以按照意义转至新的方位。
图1示出的是风力发电设备传动机构1的一部分的横剖视图。风力发电设备传动机构1特别是构造成(简单的)行星齿轮传动机构的形式。
众所周知，风力发电设备包括塔架，在其上端部上设置有吊舱，具有转子叶片的转子支承在该吊舱中。这个转子经由传动机构与同样位于吊舱中的发电机作用连接，其中，转子的低转速经由传动机构转换到发电机转子的较高的转速。由于风力发电设备的这样的构造属于现有技术，在此请参阅与此相关的文献。
风力发电设备传动机构1具有至少一个齿轮2。该齿轮2在第二齿轮与第三齿轮(二者均未示出)之间啮合地设置在风力发电设备传动机构 1中。为此，至少一个齿轮2具有外正齿3。
在风力发电设备传动机构1作为行星齿轮传动机构、特别是作为风力发电设备主传动机构的的实施方式中，第二齿轮设计为具有正齿的太阳轮，该太阳轮与通向发电机转子的轴不能相对转动地连接。太阳轮通常由多个齿轮2、即行星齿轮，例如两个、优选三个或四个包围。
第三齿轮设计为内齿轮，该内齿轮将所述至少一个齿轮2或多个齿轮2沿着径向方向包围，并且该内齿轮在内表面上同样至少部分地具有齿部，该齿部与一个齿轮2的或者多个齿轮2的外正齿3啮合。内齿轮不能相对转动地与风力发电设备的转子的转子轴连接或者不能相对转动地与风力发电设备传动机构1的壳体连接。
风力发电设备传动机构1中的齿轮的齿部可以设计成直齿或斜齿。
所述至少一个齿轮2(下面只对一个齿轮2进行说明，其中，这些说明也可以转至所有或者多个齿轮2)经由多个滑动轴套4支承在轴5上、也就是例如行星销(所谓的行星轴)上。这根在图2中可以更好地看到的轴5可以保持在齿轮架6的孔中。
需要指出的是：在本发明的范围内不只是这样的风力发电设备传动机构1的单级的结构是可能的，而且多级的、例如两级或者三级也是可能的，为此另外的正齿轮级可以整合在至少一个齿轮2、特别是行星齿轮(Planeten)中。另外，在本发明的范围内也可以使用并行传动机构 (Parallelgetriebe)，这在这个范围内属于本说明书。风力发电设备传动机构1可以相应地具有一个简单的行星齿轮传动机构和一个平行的两级或多级的行星齿轮传动机构或者总的来说多个行星齿轮传动机构。
另外需要说明的是：本发明不只、尽管优选应用在风力发电设备的行星齿轮传动机构中，而是总的来说可以应用在风力发电设备的传动机构中、特别是用于将风力发电设备的转子的慢转速转换为较高的转速。在下文中进一步说明的滑动轴套4的其它应用在本发明中的范围内也是可能的。
滑动轴套4沿着轴向方向在构成中间间隙7的情况下彼此间隔开地设置。
滑动轴套4不能相对转动地与轴5连接。为了不能相对转动的连接，将滑动轴套4特别是热压套装到轴5上(压配合)。然而也可以采用其它用于建立不能相对转动的连接的方法。例如滑动轴套4可以与轴5焊接地连接或者经由销钉连接。滑动轴套4因此可以与轴5形状锁合地和/或力锁合地和/或材料锁合地连接。
滑动轴套4构造成多层滑动轴承，如这特别还在图3中可以看到的那样。
滑动轴套4包括支撑金属层8和滑动层9，该滑动层施设在支撑层8 上。滑动层9在此构成用于齿轮2或者需支承的构件的滑动面。与在传统的滑动轴套中不同，支撑金属层8沿着径向方向位于滑动层9之下，使得它直接与轴5的表面接触，该支撑金属层贴靠在该轴上或者该支撑金属层与该轴不能相对转动地连接。滑动层9因此是径向最外层。
除了滑动轴套4的这种两层的结构之外还存在的可能性是：在滑动层9与支撑金属层8之间设置有中间层、例如轴承金属层10，如这在图 3中用虚线示出的那样。此外可以在支撑金属层8与滑动层9之间和/或在轴承金属层10与滑动层9之间和/或在支撑金属层8与轴承金属层10 之间设置至少一层结合层和/或至少一层防扩散层。此外存在的可能性是：在滑动层9上设置有磨损层或磨合层，其在这种情况中构成径向最外层。
相应的层可以直接相互连接，因此例如使得支撑金属层8直接与滑动层9或轴承金属层10或结合层或防扩散层连接。相应的内容在滑动轴套4的上述层的范围内对于不同的层序(Schichtabfolge)的情况同样适用。
支撑金属层8特别是由钢背构成。但是它也可以由其它材料构成，该其它材料为滑动轴套4提供必要的形状稳定性。
必要时存在的轴承金属层10可以例如由(无铅的)铜合金或铝合金或锡合金构成。为此的实例有AlSn6CuNi，AlSn20Cu，AlSi4Cd， AlCd3CuNi，AlSi11Cu，AlSn6Cu，AlSn40，AlSn25CuMn， AlSi11CuMgNi，CuSn10，CuAl10Fe5Ni5，CuZn31Si1，CuPb24Sn2， CuSn8Bi10，SnSb8Cu4，SnSb12Cu6Pb。
滑动层9例如可以由铜铅合金构成例如CuPb22Sn2.5、或由铜锡合金构成例如CuSn5Zn、或由铝基合金构成例如AlSn20Cu， AlSn25Cu1.5Mn0.6、或由润滑涂层例如包含MoS2和/或石墨的聚酰胺亚胺基。
磨损层例如可以由锡、铅、铋或铋合金构成，或者由润滑涂层构成，例如包含MoS2和/或石墨的聚酰胺亚胺基。
防扩散层和/或结合层例如可以由Al、Mn、Ni、Fe、Cr、Co、Cu、 Ag、Mo、Pd以及NiSn合金或CuSn合金构成。
为了完整起见需要说明的是：各层至少在数量方面、特别是也在质量方面不同组合。
沿着轴向走向分别在各一个滑动轴套4旁、可以在各滑动轴套4或者齿轮2与齿轮架6之间设置起动盘11。
此外，从图1中可以看到滑动轴套4的滑动面的润滑剂供给的一种优选的实施变型。为此经由轴5中的孔12或者通道形的凹口从与未示出的润滑剂储罐连接的润滑剂入口13起将润滑剂、特别是润滑油输送到滑动轴套4的滑动面的区域14中，润滑剂然后从该区域起分布到至少大致整个滑动面上。孔13或者凹口优选具有多个区段，这些区段特别是具有径向内指的或轴向的走向。
如从图1中可以看到的那样，孔12或者凹口具有至少一个支路，以便实现将润滑剂分布到全部支承部位上，因而两个滑动轴套4中的每一个滑动轴套都拥有至少一个自己的润滑剂供应。在必要时可以在滑动轴套4的外周上分布地设置多个通向支承部位的润滑剂出口、例如两个或者三个或者四个等等。
可以只经由轴5输送润滑剂。
为了将润滑剂更好地分布到至少大致整个滑动面上，中间间隙7优选经由至少一个连接管路15与周围环境连接。优选地，连接管路15在轴5中延伸，如这从图1中可以看到的那样。
为了将润滑剂从轴承区域中排出，可以设置各自的排出管路(未示出)。然而润滑剂的至少一部分也可以经由轴5中的连接管路15排出。
应说明的是：代替两个滑动轴套4也可以使用仅仅一个或者两个以上的滑动轴套4、特别是鉴于滑动轴套4的与风力发电设备不同的应用情况。
为了制造滑动轴套4，制备平坦的(也就是说扁平的)支撑金属层8 或者相应的平坦的支撑金属层坯件。为了制造平坦的复合材料，将滑动层9设置到这个平坦的支撑金属层8上并且如果不设置中间层的话与该支撑金属层8接合。如果使用中间层，那么按照正确的顺序将它们依次设置在平坦的支撑金属层8上。
特别是可以通过轧制将(多)层、特别是滑动层9与轴承金属层8 接合，为此使用相应的条带，这些条带由用于另外的(多)层的材料构成。然而也可以采用其它的沉积方法例如电沉积或者按照PVD方法或 CVD方法的沉积。
在制成这个平坦的复合材料之后，将该复合材料在辊压机 (Walzstuhl)中如下地卷压成滑动轴套4的形状，即，在滑动轴套中将支撑金属层8沿径向设置在滑动层9之下，并且滑动层9构成用于构成滑动面的径向外层。
根据另一种实施变型可以规定：滑动轴套4具有焊缝16。在卷压之后，滑动轴套4在轴向端面的区域中设计成依然开放的。为了将这两个端面相互连接，将这些端面优选利用添加剂相互焊接或者不用添加剂相互焊接。在此优选在焊接前，为了构造槽将滑动层9沿着径向方向在整个厚度上和在必要时将支撑金属层8的一部分除去。然后在这道槽中进行焊接，其中，在这种情况中只对支撑金属层8进行焊接。
然而也可以采用其它连接方法，例如可以将两个轴向端面相互咬合。
根据另一种实施变型可以规定：在焊缝16旁边构造有或构造至少一道沿着轴向方向延伸的油槽17。优选地，油槽17与焊缝16具有距离地设置，该距离在滑动层9的滑动面的外周的0.5％与10％之间(沿着轴向方向观看)。
此外优选的是：如果油槽17在滑动轴套4的轴向端面前并且以一定的距离结束，那么该油槽沿着轴向方向不连续地在整个滑动面上延伸。从轴向端面18到油槽的距离可以选自滑动轴套4的轴向总长度的2％与 20％的范围中。
在构造有至少一道油槽17的情况中，润滑剂输送管路、也就是说其径向区段通到该油槽17中，为此在支撑金属层8中和在必要时在滑动层 9中构造有相应的孔19，通过该孔对润滑剂进行输送。
各实施例示出或说明了可能的实施变型，其中在此需要指出的是：各个实施变型之间也可以进行不同组合。
最后按规定需要指出的是：为了更好地理解滑动轴套4的或者风力发电设备传动机构1的构造，没有强制性地按照比例示出它们。
附图标记列表
1 风力发电设备传动机构
2 齿轮
3 外正齿
4 滑动轴套
5 轴
6 齿轮架
7 中间间隙
8 支撑金属层
9 滑动层
10 轴承金属层
11 起动盘
12 孔
13 润滑剂入口
14 区域
15 连接管路
16 焊缝
17 油槽
18 端面
19 孔

Claims (7)

1.用于制造滑动轴套(4)的方法，根据该方法，制备平坦的支撑金属层(8)，为了制造平坦的复合材料，在该支撑金属层(8)上设置滑动层(9)，并且接着将所述平坦的复合材料卷压成滑动轴套(4)的形状，其中，对所述平坦的复合材料进行卷压，从而在滑动轴套(4)中将支撑金属层(8)沿径向设置在滑动层(9)之下，
其中，在卷压之后，滑动轴套具有沿轴向方向延伸的开放的端面，为了将这两个端面相互连接，将这些端面相互焊接，使得沿着轴向方向形成焊缝(16)，
在焊缝(16)旁边构造沿轴向方向延伸的油槽(17)，
油槽(17)与焊缝(16)具有距离地设置，该距离在滑动层(9)的滑动面的外周的0.5％与10％之间，
润滑剂输送管路通到该油槽(17)中，为此在支撑金属层(8)中和在滑动层(9)中构造有相应的孔(19)，通过该孔对润滑剂进行输送。
2.由复合材料卷压的滑动轴套(4)，其包括支撑金属层(8)和滑动层(9)，其中，支撑金属层(8)沿径向方向设置在滑动层(9)之下，其中，该滑动轴套沿着轴向方向具有焊缝(16)，
在焊缝(16)旁边构造有沿轴向方向延伸的油槽(17)，
油槽(17)与焊缝(16)具有距离地设置，该距离在滑动层(9)的滑动面的外周的0.5％与10％之间，
润滑剂输送管路通到该油槽(17)中，为此在支撑金属层(8)中和在滑动层(9)中构造有相应的孔(19)，通过该孔对润滑剂进行输送。
3.轴(5)，其具有滑动轴套(4)，其特征在于：滑动轴套(4)如权利要求2所述构成。
4.如权利要求3所述的轴(5)，其特征在于：所述轴(5)是用于风力发电设备传动机构的行星齿轮销轴。
5.如权利要求3或4所述的轴(5)，其特征在于：滑动轴套(4)热压套装到轴(5)上。
6.如权利要求3或4所述的轴(5)，其特征在于：在轴(5)中构造有润滑剂输送管路，并且孔(19)通到滑动层(9)中的沿着轴向方向延伸的油槽(17)中。
7.风力发电设备传动机构(1)，其具有至少一个齿轮(2)，所述齿轮支承在轴(5)上，其中，在齿轮(2)与轴(5)之间设置有具有滑动轴套(4)的支承部位，其特征在于：轴(5)如权利要求3至6之任一项所述构成。
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