CN110388378A - 支撑滚子轴承的径向变形的轴承和包括该轴承的旋转组件 - Google Patents

支撑滚子轴承的径向变形的轴承和包括该轴承的旋转组件 Download PDF

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Abstract

一种滚子轴承(10)，具有可旋转的第一圈(12)和同心地布置的不可旋转的第二圈(14)，所述第二圈(14)具有周向槽(16)，所述周向槽(16)朝向第一圈(12)开口，所述周向槽(16)内布置有突出元件(18)，在所述突出元件(18)与所述周向槽(16)之间布置有：单个第一径向滚子轴承(20)和两个轴向滚子轴承(22、24)，所述轴向圆柱滚子分别在所述突出元件(18)的相反向的径向面(18b、18c)上沿轴向间隔开。所述滚子轴承包括多个在周向上间隔开的第二径向滚子轴承(30)，所述第二径向滚子轴承(30)固定于所述可旋转的第一圈(12)。

Description

支撑滚子轴承的径向变形的轴承和包括该轴承的旋转组件
技术领域
本发明涉及滚动轴承的领域，所述滚动轴承用于吸收轴向力和径向力并具有绕着沿轴向延伸的旋转轴线同心地布置的第一轴承圈和第二轴承圈。
更具体地说，本发明涉及大直径圆柱滚子轴承的领域，尤其是用于隧道掘进机中的那些(大直径圆柱滚子轴承)，或者用于防卫领域(诸如雷达)、烧炭(char)或挖掘机应用。大直径滚子轴承还可以用于将转子叶片安装在风力涡轮机上。此外，大直径滚子轴承和回转轴承被用于起重机。
背景技术
大直径滚动轴承通常包括：两个同心的内圈和外圈、以及轴承组件，其中所述轴承组件包括两列轴向轴承滚子和一列径向轴承滚子。这种滚动轴承通常既在轴向又在径向上受(到)载(荷)，通常是相对强的载荷。
根据(depending on)圆柱滚子轴承的使用(/用途)，可能产生相当大的力，这可能引起轴承(尤其是旋转的圈)变形，在某些情况下导致圈(rings)的局部分离。
可以参照文献EP2 092 204 B1，该文献描述了一种圆柱滚子轴承，其具有相对的两列径向圆柱滚子和相对的两列轴向圆柱滚子，其以如下方式布置：围绕旋转的圈的鼻环(nose ring)。
然而，这种滚子轴承的径向尺寸增加得相当大。此外，无法在不进行重大修改的情况下在现有结构上添加第四列圆柱滚子。
发明内容
本发明的一个目的是克服这些缺点。
本发明的一个特别目的是提供(这样)一种滚动轴承，该滚动轴承能够吸收轴向载荷和径向载荷以及支撑可能在高径向载荷下发生的径向变形，同时尤其在径向上是紧凑的。
在一个实施方式中，滚子轴承包括可旋转的第一圈和不可旋转的第二圈，它们(/第一圈和第二圈)绕着沿轴向延伸的第一旋转轴线同心地布置，所述可旋转的第一圈被构造成相对于所述不可旋转的第二圈围绕所述第一旋转轴线旋转。
所述不可旋转的第二圈包括周向槽，所述周向槽朝向可旋转的第一圈沿径向开口，所述周向槽内布置有所述可旋转的第一圈的朝向所述不可旋转的第二圈延伸的突出元件或凸角(lobe)。
在所述突出元件与所述周向槽之间布置有：至少一个第一径向滚子轴承，所述第一径向滚子轴承具有一列径向圆柱滚子，所述第一径向圆柱滚子的旋转轴线与滚子轴承的旋转轴线平行；和至少两个轴向滚子轴承，各轴向滚子轴承具有一列轴向圆柱滚子，所述轴向圆柱滚子分别在所述突出元件的相反向的径向面上沿轴向间隔开。
所述滚子轴承还包括多个沿周向间隔开的第二径向滚子轴承，所述第二径向滚子轴承可旋转地固定于所述可旋转的第一圈。
例如，已知的SKF支撑滚子(例如NUTR20A)可以被用于形成这些第二径向滚子轴承。
在可旋转的圈(发生)径向变形的情况下，所述第二径向滚子轴承与周围的壳体(surrounding housing)径向接触，避免了可旋转的圈沿向外方向与不可旋转的圈局部分离(/分开)。
作为另一种选择，在另一个实施方式中，即使在可旋转的圈没有(发生)径向变形的情况下，所述第二径向滚子轴承也可以与周围的壳体永久径向接触。
在另一个实施方式中，滚子轴承还包括朝向可旋转的圈延伸的轴向突起。
在一个实施方式中，所述轴向突起与各第二径向滚子轴承的外环的外圆柱表面分离开径向间隙，所述径向间隙被构造成使得在导致所述可旋转的第一圈发生变形的滚子轴承的径向载荷下所述第二径向滚子轴承与所述突起径向接触。
在本实施方式中，在无载荷(的)状况下，在轴向突起与各第二径向滚子轴承的外环的外圆柱表面之间有径向间隙；因此，与所述突起没有径向接触。
在载荷状况下，第二径向滚子轴承的外环的外圆柱表面与所述突起径向接触。
在另一个实施方式中，即使在滚子轴承没有径向载荷的情况下，轴向突起也与各第二径向滚子轴承的外环永久径向接触。换言之，在轴向突起与各第二径向滚子轴承的外环的外圆柱表面之间没有径向间隙。
在本实施方式中，在无载荷状况下，在轴向突起与各第二径向滚子轴承的外环的外圆柱表面之间没有径向间隙。
在载荷状况下，第二径向滚子轴承的外环的外圆柱表面与所述突起径向接触。换言之，在两种状况下，在第二径向滚子轴承的外环的外圆柱表面与所述突起之间(均)有径向接触。
如此，所述第二径向滚子轴承被构造成支撑可旋转的圈的径向变形。
由于第二径向滚子轴承和轴向突起，可旋转的第一圈(在本情况下为外圈)在可旋转的圈发生变形的情况下不能沿向外方向与不可旋转的内圈局部分离。
各第二径向滚子轴承的旋转轴线与轴向突起的滚道的轴线相比偏移(offset)。
有利的是，各第二径向滚子轴承包括外环、内环，所述内环绕着与第一旋转轴线偏离(/从第一旋转轴线偏移)的沿轴向延伸的第二旋转轴线同心地布置。
各径向滚子轴承还包括至少一列滚子，所述(至少一列)滚子设置在外环的内圆柱表面和内环的外圆柱表面的对应滚道(raceways)之间。
各第二径向滚子轴承例如通过螺柱固定于可旋转的第一圈，螺柱例如通过压配(force fitting)可旋转地固定于内环，并螺接(screwed in)在所述可旋转的第一圈中，尤其是在下径向表面上。
因而所述外环不与螺柱直接接触，这是因为滚子和与所述外环相比可运动的内环被布置在所述外环与所述螺柱之间。
已知的SKF支撑滚子(例如NUTR20A)可以被用于形成第二径向滚子轴承。
例如，所述第二径向滚子轴承布置在所述可旋转的圈的至少一个周向部分上，尤其是在更(易)受到径向变形的部分上。例如，可旋转的圈的所述周向部分(/圆周部分)被包括在15°至120°之间，例如等于90°。
作为另一种选择，第二径向滚子轴承可以布置在所述可旋转的圈的整个圆周上。
可旋转的圈例如由形成齿圈的单个部件(/一体部分)制成。
可旋转的圈可以在轴向上分成两部分：支撑部分，第二径向滚子轴承固定于所述支撑部分；和保持部分，所述保持部分固定于所述支撑部分并且所述保持部分被适配成在与第二径向滚子轴承相对的一侧固定于旋转的组成部件。
有利的是，可旋转的第一圈被适配成在与第二径向滚子轴承相对的一侧固定于旋转的组成部件。
在一个实施方式中，可旋转的第一圈是外圈，不可旋转的第二圈是内圈。
作为另一种选择，可旋转的第一圈可以是内圈，而不可旋转的第二圈可以是外圈。
在可旋转的第一圈是外圈的情况下，所述周向槽朝向可旋转的第一圈沿径向向外开口，凸角(lobe)朝向不可旋转的第二圈沿径向突出。
在一个实施方式中，不可旋转的圈包括朝向可旋转的圈轴向延伸的所述轴向突起。
不可旋转的圈例如沿轴向分成：第一部分、第二部分和第三部分，第三部分被适配成固定于固定的组成部件，所述第三部分具有轴向突起。
轴向突起的内圆柱表面用作第二径向滚子轴承的外环的滚道。
各所述第二径向滚子轴承的轴线与轴向突起的滚道的轴线相比偏移。
圆柱滚子例如布置在槽的凹陷部中。作为另一种选择，相应的凹陷部还可以设置在突出元件的端面中。第一径向圆柱滚子在分别设置在槽和突出元件上的滚道之间滚动。第一径向滚子轴承的旋转轴线与所述旋转轴线同轴。
第一轴向滚子轴承的圆柱滚子具有与滚子轴承的旋转轴线垂直的旋转轴线。各第一轴向圆柱滚子的外圆柱表面在分别设置在所述槽和所述突出元件上的滚道之间滚动。第二轴向滚子轴承的圆柱滚子具有与滚子轴承的旋转轴线垂直的旋转轴线。各第二轴向圆柱滚子的外圆柱表面在分别设置在所述槽和所述突出元件上的滚道之间滚动。
根据另一方面，本发明涉及一种旋转组件，包括旋转的组成部件、不旋转的组成部件和如上所述的滚子轴承。
附图说明
通过研究以非限制性示例的方式给出并由附图图示出的具体实施方式的详细说明，本发明及其优点被将更好地理解，在附图中：
-图1是具有根据本发明的第一实施方式的滚子轴承的旋转组件的局部截面图；以及
-图2是所述滚子轴承的沿着图1的线II-II(截取)的示意截面图。
具体实施方式
在图1和图2中示出了旋转组件1的一个实施方式，所述组件例如可以用于隧道掘进机、油泵装置、起重机或使用大直径滚动轴承的任何其它应用。
旋转组件1包括滚子轴承10，滚子轴承10具有可旋转的第一圈12和不可旋转的第二圈14，它们绕着沿轴向延伸(running)的第一旋转轴线X-X’同心地布置。所述可旋转的第一圈12被构造成相对于所述不可旋转的第二圈14围绕所述旋转轴线X-X’旋转。
如图所示，可旋转的第一圈12是旋转组件的外圈，而不可旋转的第二圈14是滚子轴承10的内圈。作为另一种选择，可旋转的第一圈可以是旋转组件的内圈，而不可旋转的第二圈可以是旋转组件的外圈。
不可旋转的第二圈14具有周向槽16，周向槽16朝向可旋转的第一圈12沿径向向外开口。
可旋转的第一圈12包括突出元件或凸角(lobe)18，突出元件或凸角18朝向不可旋转的第二圈14延伸并且布置在不可旋转的第二圈14的所述周向槽16中。
在凸角18与槽16之间，布置有单个的第一径向滚子轴承20，第一径向滚子轴承20具有一列径向圆柱滚子20a，其中径向圆柱滚子20a的旋转轴线X1-X1’与滚子轴承10的第一旋转轴线X-X’平行。在本情况下，滚子20a布置在槽16的凹陷部(depression)16a中。作为另一种选择，相应的凹陷部也可以设置在凸角18的端面18a中。第一径向滚子20a在分别设置在槽16和凸角18上的滚道16a、18a之间滚动。第一径向滚子轴承20的旋转轴线与旋转轴线X-X’同轴。凸角18的端面18a形成第一径向滚子20a用的滚道。
两个轴向滚子轴承22、24各自具有一列轴向圆柱滚子22a、24a，轴向圆柱滚子22a、24a分别在凸角18的相反向的径向面18b、18c上沿轴向间隔开。
第一轴向滚子轴承22的圆柱滚子22a具有与滚子轴承10的旋转轴线X-X’垂直的旋转轴线Y1-Y1’。各第一轴向圆柱滚子22a的外圆柱表面在分别设置在槽16和凸角18上的滚道16b、18b之间滚动。凸角18的第一径向面18b形成第一轴向圆柱滚子22a用的滚道。第二轴向滚子轴承24的圆柱滚子24a具有与滚子轴承10的旋转轴线X-X’垂直的旋转轴线Y2-Y2’。各第二轴向圆柱滚子24a的外圆柱表面在分别设置在槽16和凸角18上的滚道16c、18c之间滚动。凸角18的第二径向面18c形成第二轴向圆柱滚子24a用的滚道。
滚子轴承10包括固定于可旋转的第一圈12的多个在周向上间隔开的第二径向滚子轴承30。各第二径向滚子轴承30包括外环32和内环34，外环32和内环34绕着与滚子轴承10的旋转轴线X-X’平行的、沿轴向延伸的旋转轴线X2-X2’同心地布置。两列滚子36设置在外环32的内圆柱表面和内环34的外圆柱表面的对应的滚道32a、34a之间。内环34例如通过压配(force fitting)可旋转地固定于螺柱(stud)38，螺柱38螺接在可旋转的第一圈12中，尤其是(螺接)在下径向表面18d上。如此所述外环32不与螺柱38直接接触，这是因为滚子36以及与所述外环32相比是可运动的(mobile)内环34被布置在所述外环32与所述螺柱38之间。
从能够在图2中看到的，第二径向滚子轴承30布置在可旋转的外圈12的至少一个周向部分(/圆周部分)上，尤其是(布置)在更加(/更易)受到径向变形的部分上。作为一个非限制性示例，可旋转的圈的所述周向部分等于100°并且包括七个间隔开的第二径向滚子轴承30。
作为另一种选择，第二径向滚子轴承30可以布置在可旋转的圈的被包括在15°至120°之间的周向部分上或者(布置)在可旋转的圈12的整个圆周上。
第二径向滚子轴承30用作支撑径向滚子。
如图1所示，可旋转的第一圈12被形成一体(/一个部分)(形成齿圈)(或者说，被制成形成齿圈的一体)，并且在与第二径向滚子轴承30相对的一侧，在一端固定于旋转的组成部件40。作为另一种选择，可旋转的第一圈12可以在轴向上分成多个部分。
如图1所示，不可旋转的第二圈14在轴向上被分成三个部分(其中每个部分均具有L形截面)：第一部分14a、第二部分14b和第三部分14c，第二部分14b被固定在第一部分14a与第三部分14c之间。第三部分14c被固定于固定的组成部件42。
第三部分14c包括朝向可旋转的第一圈12延伸的轴向突起(/凸出部)14d。
如图1和图2的实施方式所示，在无载荷(/负载)状况下，轴向突起14d与各第二径向滚子轴承30的外环32的外圆柱表面32b分(离)开径向间隙ΔJR。所述径向间隙ΔJR被以这样的方式构造：使得在导致可旋转的第一圈12发生变形的滚子轴承10的径向载荷的情况下，第二径向滚子轴承30与所述突起14d径向接触。
换言之，在可旋转的圈12发生径向变形的情况下，第二径向滚子轴承30的外环32的外圆柱表面32b在径向上支承(/抵靠)(bears)在轴向突起14d的内圆柱表面14e上。
轴向突起14d的内圆柱表面14e用作第二径向滚子轴承30的外环32用的滚道。所述第二径向滚子轴承30的轴线X2-X2’各自与轴向突起14d的滚道14e的轴线相比偏移(offset)。
在该实施方式中，在无载荷状况下，在轴向突起14d的内圆柱表面14e与第二径向滚子轴承30的外环32的外圆柱表面32b之间存在径向间隙ΔJR；因此，与所述突起14d没有径向接触。在载荷状况(诸如导致可旋转的第一圈12发生径向变形的滚子轴承的径向载荷)下，第二径向滚子轴承30的外环32的外圆柱表面32b与所述轴向突起14d的内圆柱表面14e径向接触。
本发明不限于在轴向突起14d与第二径向滚子轴承30之间存在径向间隙。实际上，作为另一种选择，即使在没有滚子轴承的径向载荷的情况下，轴向突起14d也可以与各第二径向滚子轴承30的外环32的外圆柱表面32b永久径向接触。例如，当期望(/需要)可旋转的圈有最小变形时就是这种情况，那么在无载荷状况下该径向间隙ΔJR等于零。
在该可选方案中，在两种情况下，在第二径向滚子轴承30的外环32的外圆柱表面32b与所述轴向突起14d之间均存在径向接触。
由于第二径向滚子轴承，因此在导致可旋转的外圈发生径向变形的径向载荷的情况下，可旋转的外圈无法沿向外方向与不可旋转的内圈局部分离(locally separated)。

Claims (11)

1.一种滚子轴承(10)，具有可旋转的第一圈(12)和不可旋转的第二圈(14)，它们绕着沿轴向延伸的第一旋转轴线(X-X’)同心地布置，所述可旋转的第一圈(12)被构造成相对于所述不可旋转的第二圈(14)围绕所述第一旋转轴线(X-X’)旋转，所述不可旋转的第二圈(14)具有周向槽(16)，所述周向槽(16)朝向可旋转的第一圈(12)沿径向开口，所述周向槽(16)内布置有所述可旋转的第一圈(12)的朝向所述不可旋转的第二圈(14)延伸的突出元件(18)，在所述突出元件(18)与所述周向槽(16)之间布置有：至少一个第一径向滚子轴承(20)，所述第一径向滚子轴承(20)具有一列径向圆柱滚子(20a)；和至少两个轴向滚子轴承(22、24)，各轴向滚子轴承具有一列轴向圆柱滚子(22a、24a)，所述轴向圆柱滚子分别在所述突出元件(18)的相反向的径向面(18b、18c)上沿轴向间隔开，
其特征在于，所述滚子轴承包括多个在周向上间隔开的第二径向滚子轴承(30)，所述第二径向滚子轴承(30)可旋转地固定于所述可旋转的第一圈(12)。
2.根据权利要求1所述的滚子轴承(10)，其特征在于，所述滚子轴承包括轴向突起(14d)，所述轴向突起(14d)朝向所述可旋转的圈(12)沿轴向延伸并且在径向上包围所述第二径向滚子轴承(30)。
3.根据权利要求2所述的滚子轴承(10)，其特征在于，所述轴向突起(14d)与各第二径向滚子轴承(30)的外圆柱表面(32b)分离开径向间隙(ΔJR)，所述径向间隙(ΔJR)被构造成使得在导致所述可旋转的第一圈(12)发生变形的滚子轴承(10)的径向载荷下所述第二径向滚子轴承(30)与所述轴向突起(14d)径向接触。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的滚子轴承，其特征在于，各第二径向滚子轴承(30)包括：外环(32)、内环(34)，所述内环(34)绕着从所述第一旋转轴线(X-X’)偏移的沿轴向延伸的第二旋转轴线(X2-X2’)同心地布置，各第二径向滚子轴承(30)还包括设置在所述外环(32)的内圆柱表面与所述内环(34)的外圆柱表面的对应滚道(32a、34a)之间的至少一列滚子(36)。
5.根据权利要求4所述的滚子轴承，其特征在于，各第二径向滚子轴承(30)通过螺柱(38)固定于所述可旋转的第一圈(12)，所述螺柱(38)可旋转地固定于所述内环(34)并螺接在所述可旋转的第一圈(12)中。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的滚子轴承，其特征在于，所述第二径向滚子轴承(30)布置在所述可旋转的第一圈(12)的被包括在15°至120°之间的周向部分上，尤其是等于90°的周向部分上。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的滚子轴承，其特征在于，所述可旋转的第一圈(12)被适配成在与所述第二径向滚子轴承(30)相对的一侧固定于旋转的组成部件(40)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的滚子轴承，其特征在于，所述可旋转的第一圈(12)是外圈，所述不可旋转的第二圈(14)是内圈。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的滚子轴承，其特征在于，所述不可旋转的第二圈(14)包括朝向所述可旋转的第一圈(12)轴向延伸的所述轴向突起(14d)。
10.根据权利要求9所述的滚子轴承，其特征在于，所述不可旋转的圈(14)在轴向上分成第一部分(14a)、第二部分(14b)和第三部分(14c)，所述第三部分(14c)被适配成固定于固定的组成部件(42)，所述第三部分(14c)具有轴向突起(14d)。
11.一种旋转组件(1)，包括旋转的组成部件(40)，不旋转的组成部件(42)和根据前述权利要求中的任一项所述的滚子轴承(10)。
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