CN111448399A - 滚动轴承装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于风力发电设备的转子轴的轴承装置，其中，转子轴将设有转子叶片的轮毂的转动传递到发电机上，其中，轴承装置包括轮毂侧滚动轴承和发电机侧滚动轴承，其中，轮毂侧滚动轴承(3)设计为多列的径向滚子轴承，发电机侧滚动轴承(4)设计为圆锥滚子轴承。

Description

滚动轴承装置
技术领域
本发明涉及一种用于风力发电设备的转子轴的轴承装置，其中，转子轴将具有转子叶片的轮毂的转动传递到发电机上，其中，轴承装置包括轮毂侧滚动轴承和发电机侧滚动轴承。
背景技术
风力发电设备的转子轴在运行期间将转子叶片的转动传递到发电机上，在那里将由流动的空气驱动的转子的转动转换成电能。转子轴在此可以以不同的方式支承在风力发电设备的机舱中。根据第一支承方案，设置两个在转子轴的轴向方向上彼此间隔开的支承部位，其中，在一个支承部位上设置浮动轴承并且在另一支承部位上设置固定轴承(固定/浮动支承)。根据第二支承方案，轮毂与行星齿轮传动装置的齿圈拧紧或者在无传动装置的设备的情况下直接与发电机的转子拧紧。在第二支承方案的两种情况下仅需要唯一的转矩轴承来支承转子轴，其以较小的构造高度来承受轴向力、径向力和倾覆力矩并引入风力发电设备的机舱中。本发明涉及前述的第一支承方案，其中，设置有两个在转子轴的轴向方向上彼此间隔开的滚动轴承，其中一个滚动轴承构造为浮动轴承，另一个滚动轴承构造为固定轴承。
在从现有技术中已知的固定/浮动支承中，转子轴基本上水平地布置并且可转动地支承在两个轴向间隔开的支承部位处。以下根据它们的位置将两个相关轴承称为轮毂侧轴承和发电机侧轴承。在此，轴的可转动的支承必须一方面承受轴本身的自重和轮毂的以及转子叶片的自重，另一方面还承受由风引起的负载。两个负载在轴承中产生径向和轴向方向上的倾覆力矩和力，其中，轮毂侧轴承在此由于转子叶片的大的重量必须承载明显更大的负载。此外，这些力还导致转子轴的弹性变形。在此，滚动轴承可以这样设计，即，转子轴的这种弹性变形通过轴承来补偿。
转子轴的这种支承的技术实现由现有技术已知。为此，文献EP 2 871 376 B1描述了一种用于流体机械、例如风力发电设备的支承装置，其中轴借助于固定轴承和浮动轴承可转动地支承。固定轴承在此由两个自对准的接触轴承构成，其中分别设置多个相对于旋转轴线倾斜的桶形滚动体并且在两个弯曲的滚动面之间滚动。与固定轴承轴向间隔地布置浮动轴承，其中另一组滚动元件在两个弯曲的滚动面之间滚动。通过自对准圆环滚子轴承，产生了一种轴承装置，其在很大程度上容许轴的挠曲和轴心差。然而，这种布置的缺点反过来在于，这种挠性的支承结构仅以很小的阻力抵抗轴的由负载引起的变形。因此轴的变形必须由发电机承受。此外，使用圆环滚子轴承作为浮动轴承导致仅能有限地承受例如由于热膨胀产生的轴的轴向运动。另一个缺点在于，在圆环滚子轴承中，凸球形滚动体的曲率半径小于滚道的曲率半径，因此这种轴承具有提高的易滑动性，这种易滑动性尤其在高负载下导致严重磨损。
发明内容
本发明的目的在于，通过轴承的合适的设计来承受轮毂侧轴承和发电机侧轴承上的多变的负载分布，并且将轴的轴向伸长保持得小。技术上的边界条件在于，轴承在超过20年的使用时间内运行可靠地设计并且为此目的将滚动体与滚道之间的接触的压力保持得小(尤其对于运行负载保持小于1500MPa)。经济和物流的边界条件在于，限制轴承的尺寸和重量。
该目的通过一种用于风力发电设备的转子轴的轴承装置来实现，其中，转子轴将设有转子叶片的轮毂的转动传递到发电机上，其中，轴承装置包括轮毂侧滚动轴承和发电机侧滚动轴承，其中，轮毂侧滚动轴承设计为多列的径向滚子轴承，并且发电机侧滚动轴承设计为圆锥滚子轴承。
令人惊讶地发现，这两种轴承形式的根据本发明的组合能够最佳地匹配于轮毂侧和发电机侧上的相应的特定负载情况。轮毂侧滚动轴承首先支承轮毂和转子叶片的重力并且由此承受强烈的径向力。为了吸收这些力并且同时将滚动体与滚道之间的接触的压力保持得小，大的滚动体长度是有利的。由此，待传递的径向力分配到相应大的接触区上，由此得到更小的单位面积压力。相反，发电机侧滚动轴承必须相对于轮毂侧轴承承受较小的径向力，然而为此必须对于轴的变形具有一定的容许能力，所述变形通过作用在轮毂上的大的力产生。由于轮毂相对轮毂侧支承部位的悬伸，轮毂和转子叶片的重力以及风力产生倾覆力矩，该倾覆力矩必须由轴承承受并且附加地导致所提到的弹性变形。
在根据本发明的轴承装置中，通过轮毂侧轴承和发电机侧轴承的配合产生对轴的特定运动的容许能力，而有效地抑制了其他运动。例如，轮毂侧径向轴承能够允许轴的轴向运动，而例如阻止通过弯曲力矩引起的径向轴承的径向移动，并且相应的负载通过轴承被导入到联接结构中。相反，发电机侧圆锥滚子轴承又可以在一定程度上补偿由于弯曲的轴造成的角运动，而防止轴的轴向移动，从而以这种方式将轴在轴向上在发电机侧端部处固定。为了使轮毂侧轴承和发电机侧轴承能够以这种方式有利地共同作用，需要使两个轴承的针对轴的运动的吸收能力彼此协调。以上面所引用的文献EP 2 871 376B1作为出发点，例如仅仅通过圆柱滚子轴承替换浮动轴承更可能导致在浮动轴承和固定轴承之间的相互作用变差，因为固定轴承的高柔性允许轴的运动，该运动在浮动轴承中导致倾斜姿态，该倾斜姿态不能被圆柱滚子轴承吸收并且可能导致高压力或者甚至所谓的"棱边滚动"。这导致无法接受的高磨损。因此，强调根据本发明的这种两个轴承的相互作用，这实现了期望的技术效果(容许转子轴一定程度的运动，同时确保风力发电设备的转子轴承所要求的至少20年的寿命预期)。
为了说明滚动体的布置以及由此得到的径向和轴向的负载情况，有利的是，观察滚动轴承的压力角。每个滚动体与两个轴承环的滚道在至少两个对置的点上接触。通过这两个点确定压力线，即，滚动体在两个环之间传递压力所沿的线。压力线与轴承的径向平面所成的角被称为压力角，并且对于纯粹的径向轴承来说该角接近于0°，而对于纯粹的轴向轴承来说该角接近于90°。对于根据本发明的轮毂侧滚动轴承，径向力的传递是关键的，从而在该轴承中压力角选择得尽可能小，但是至少小于45°。相反，发电机侧轴承也必须承受更强的轴向力，根据本发明，这通过圆锥滚子轴承实现。将在后面说明的轮毂侧轴承和发电机侧轴承的各实施方式在此能够相互结合。
根据本发明的一种优选的实施方式，发电机侧滚动轴承构造为呈X形布置的双列圆锥滚子轴承。在此，圆锥滚子被设置成在轴向上并排的两列，其中，两列的圆锥滚子相对于轴承的转动轴线倾斜。两列相对于彼此的相对倾斜可以通过相关的压力线表示。当压力线径向向外延长超过滚动体的接触点时，两列的压力线可以彼此发散(X形布置)或者可以向着交点交叉(O形布置)。根据本发明优选的X形布置相对于O形布置具有较小的刚度，由此有利地更好地容许轴一定程度的变形。由于压力线相对于径向平面倾斜地延伸，滚动轴承装置此外除了径向力之外还良好地适合于吸收轴向力并且将其传递到联接结构中。以这种方式，呈X形布置的圆锥滚子轴承克服转子轴的由力和/或力矩引起的弯曲的阻力并且将这些力和力矩导入到机舱的联接结构中。由此避免转子轴在发电机区域内的不期望的倾斜姿态。
根据本发明的另一优选实施方式，发电机侧滚动轴承构造为呈O形布置的双列圆锥滚子轴承。与X形布置类似，圆锥滚子被布置成彼此并排的两列，其中径向向外延长的压力线在交点处相交。O形布置相对于X形布置具有更高的刚度，由此轴承装置更好地适合于承受倾覆力矩。具有呈O形布置的圆锥滚子轴承的轴承装置也比具有呈X形布置的圆锥滚子轴承的轴承装置具有更小的针对转子轴的弹性变形的容许能力。
根据本发明的优选实施方式，发电机侧滚动轴承具有单件式内环和多件式外环。在此，用于两个滚动体列的内滚动面都布置在单件式的内环上，而两个外滚动面布置在多件式的外环的不同的部分上。由此，有利地实现了更简单的装配，其中，两列滚动体首先布置在内环上，并且多件式的外环随后这样接合，使得滚动体被包围在外环和内环之间。特别优选地，外环由三个部分组成，其中，两个部分具有两个外滚道，并且在它们之间布置有中间的第三部分。由于仅外环的两个外部部分具有滚道，所以它们可以例如有针对性地由硬化的材料制成，而在中间部分中可以有利地省去这种硬化。
根据本发明的另一优选实施方式，轮毂侧滚动轴承构造为圆柱滚子轴承。这种轴承形式有利地特别适合于承受高径向载荷并且还能够接收例如通过温度变化引起的轴的膨胀的形式的轴向移动。此外，圆柱形滚动体尤其相对于凸球形滚动体形状具有较小的易打滑性，这尤其在高负载时减小了由此造成的磨损。
根据本发明的一个优选实施方式，轮毂侧滚动轴承构造为多列径向滚子轴承。在此，不同列的滚子具有压力线，所述压力线基本上位于径向平面中，从而以最佳的方式传递径向力。为了避免在滚动体与滚道之间的强烈的压力，需要在它们之间构成尽可能大的接触面。代替通过相应长的滚动体实现这样的接触面，在根据本发明的实施方式中使用多列轴承。这种轴承同样具有在多列上分布的大的总接触面积，但是此外具有滚动体的有效的倾斜更小的优点。由此有利地实现了，避免与倾斜姿态相关的升高的局部接触压力，从而减少材料磨损并且提高使用寿命。根据一种特别优选的实施方式，轮毂侧滚动轴承尤其构造为双列滚子轴承。
根据优选的实施方式，滚动体借助于闭合的保持架引导。这些保持架引导的以下说明同样是描述轮毂侧滚动轴承和发电机侧滚动轴承的可能的实施方式。
根据优选的实施方式，滚动体在闭合的保持架的窗口中引导。通过引导确保了相邻的滚动体之间均匀的间距，从而以这种方式尤其防止了相邻的滚动体接触。此外，由此有利地实现了均匀的负载分布。在环绕运行时暂时不受负载的滚动体在保持架窗口中被一起引导，而不会出现滑动运动或倾斜姿态。
根据另一优选实施方式，滚动体在销钉保持架中引导。为此，滚动体具有孔，固定在保持架侧面的销钉接合到所述孔中，从而以受控的方式以狭窄的间隙引导滚动体的位置和取向。由此，滚动体可以有利地紧密相继地布置，而不存在滚动体在环绕时相互接触或卡住的危险。
在多列的实施方式中，根据本发明优选可能的是，相邻列的滚动体通过保持架的中间接片分开。由此有利地防止滚动体在其端面上接触或者通过倾斜姿态相互卡住。
根据本发明的另一个优选实施方式，发电机侧滚动轴承和/或轮毂侧滚动轴承具有感应硬化的滚道。因为轮毂侧轴承和发电机侧轴承都承受大的负载，所以在滚动体滚动时会出现滚动体和滚道的循环弹性变形。为了防止这些弹性过程之外的塑性变形做功(其长期导致疲劳和最终导致材料的损坏)而通过感应方法硬化滚道。在此，一方面大大降低了滚道的塑性变形性，另一方面减少了使材料磨损的其他损耗。感应的硬化工艺在此具有如下优点，即热量直接在材料中产生而不必通过热传导才从表面开始进入到材料中。此外，以这种方式可以在非常短的时间内进行强烈的加热。
根据另一优选实施方式，发电机侧滚动轴承具有集成的轴承间隙密封件。由此，有利地实现了，一方面避免润滑剂从轴承溢出，并且另一方面通过密封件防止污物和异物从外部进入轴承中并且在那里导致损坏。
根据另一优选实施方式，轴承装置额外地包括至少一个轮毂侧流体静力元件和尤其滑动轴承。根据本发明的轴承装置的所述实施方式可以与附加地支撑轮毂侧轴承并且引起轮毂侧径向力减小的流体静力的元件组合。这种减小例如可以由流体静力滑动轴承来完成。在这种轴承类型中，两个可旋转地相互支承的环通过液体膜分开，从而所述环在以小的摩擦旋转时相对于彼此滑动。与流体动力轴承或润滑的滚动轴承相反，使轴承环分离的液体膜持续存在并且即使在低转速或静止状态下也能够在轴承环之间传递力，从而降低滚动轴承的磨损并且提高轴承装置的使用寿命。
根据本发明的一种优选实施方式，轮毂侧滚动轴承构造为浮动轴承，发电机侧滚动轴承构造为固定轴承。
附图说明
图1示意性地示出了根据本发明的示例性实施方式的用于风力发电设备的转子轴的轴承装置。
图2示意性地示出了根据本发明的示例性实施方式的轮毂侧滚动轴承和发电机侧滚动轴承。
具体实施方式
图1是根据本发明的一个可能的实施例的风力发电设备的转子轴的轴承装置的示意性径向截面图。在风力发电设备中，轮毂通过转子轴连接发电机，由此轮毂的旋转被传递到发电机并且在那里转换成电能。在此，轴根据本发明借助于两个滚动轴承装置3和4可转动地支承。根据其相对于轮毂和发电机的位置，两个滚动轴承装置3和4被称为轮毂侧轴承3和发电机侧轴承4。轮毂侧对应于图中的左侧，发电机侧对应于右侧。
在该实施方式中，轮毂侧轴承3通过两列圆柱滚子5形成，所述圆柱滚子在旋转时在两个轴承环之间滚动。圆柱形滚动体在此基本上沿径向方向传递两个轴承环之间的力，并且因此最佳地适合于承受由轮毂和转子叶片的重量产生的高径向力。
发电机侧滚动轴承4在该实施方式中通过两列圆锥滚子6形成。在此，两列的圆锥滚子6的位置相对于彼此并且相对于转动轴线倾斜，使得得到X形布置。X形布置的特征可以通过由轴承确定的压力线表示，如在图2的说明中更详细地解释的那样。该轴承形式以最佳的方式适于既吸收径向力又吸收轴向力，并且此外具有针对轴的变形的一定容许能力，所述变形特别强烈地影响发电机侧并且在那里必须被相应地补偿。
图2示意性地示出了根据本发明的一种可能的实施方式的轮毂侧滚动轴承3和发电机侧滚动轴承4。两个滚动轴承3和4以径向截面示出，其中，与图1相比，仅分别示出两个截面中的上方的截面，并且下方的截面关于旋转轴线对称地镜像地处于相应的滚动轴承的相对的位置处。
在该实施方式中，轮毂侧轴承3通过两列圆柱滚子5形成，所述圆柱滚子在旋转时在两个轴承环之间滚动。在此，每个滚子5与两个滚道在未负载状态下在两个彼此对置的位置上形成线接触。通过滚动体内部的应力分布将负载从一个接触位传递到相对的接触位。由于滚动体5的位置和形状，所示的轴承3基本上是纯径向轴承，从而使得在接触位之间的应力基本上径向延伸并且相关的压力线7同样在径向方向上示出。
发电机侧滚动轴承4在该实施方式中通过两列圆锥滚子6形成。在此，两列的圆锥滚子6的位置相对于彼此并且相对于转动轴线倾斜成产生X形布置。如果压力线8延长超过滚动体6，那么所述压力线向外彼此分开。相对于旋转轴线对称地对置的滚动体(未示出)的压力线向另一侧相应地向外彼此发散，使得两对压力线形成X形布置。压力线8相对于径向方向的倾斜确定滚动体6可以传递压应力的方向。因此，从发电机侧轴承4的所示压力线8可以看出，滚动体6可以承受径向和轴向载荷，由此根据本发明，滚动体与发电机侧位置处的载荷情况相匹配。此外，X形布置的低固有刚度使得发电机侧轴承4能够补偿转子轴1的与负载相关的变形。
在所示的实施方式中，外轴承环由三个部分9、10、11组成。两个外部分9、11分别具有滚道，圆锥滚子6在该滚道上滚动，而轴承环的第三部分10设置在部分9、11之间。在装配时，首先将圆锥滚子6设置在内环的滚道上并且在第二步骤中将外环如此由部件9、10、11接合而成，使得滚动体6被包围在两个轴承环之间。两个外部分9、11在此由硬化的材料制成，以便将在滚动体6滚动时的磨损保持得尽可能小。
附图标记说明
3 轮毂侧滚动轴承
4 发电机侧滚动轴承
5 轮毂侧滚动轴承的滚动体
6 发电机侧滚动轴承的滚动体
7 轮毂侧滚动轴承的压力线
8 发电机侧滚动轴承的压力线
9 多件式外轴承环的第一部分
10 多件式外轴承环的第二部分
11 多件式外轴承环的第三部分

Claims (17)

1.一种风力发电设备的转子轴的轴承装置，其中，所述转子轴将设有转子叶片的轮毂的转动传递到发电机，其中，所述轴承装置包括轮毂侧滚动轴承(3)和发电机侧滚动轴承(4)，其特征在于，所述轮毂侧滚动轴承(3)构造成多列的径向滚子轴承，并且所述发电机侧滚动轴承(4)构造成圆锥滚子轴承。
2.根据权利要求1所述的轴承装置，其中，发电机侧滚动轴承(4)构造为X形布置的双列圆锥滚子轴承。
3.根据权利要求1所述的轴承装置，其中，发电机侧滚动轴承(4)构造为O形布置的双列圆锥滚子轴承。
4.根据前述权利要求中任一项所述的轴承装置，其中，发电机侧滚动轴承(4)具有一件式的内环和多件式的外环。
5.根据前述权利要求中任一项所述的轴承装置，其中，所述轮毂侧滚动轴承(3)构成为圆柱滚子轴承。
6.根据前述权利要求中任一项所述的轴承装置，其中，所述轮毂侧滚动轴承(3)构成为双列滚子轴承。
7.根据前述权利要求中任一项所述的轴承装置，其中，所述轮毂侧滚动轴承(3)具有用于引导多个滚动体的闭合的保持架。
8.根据权利要求7所述的轴承装置，其中，所述轮毂侧滚动轴承(3)的滚动体(5)在所述保持架的窗口中引导。
9.根据权利要求7所述的轴承装置，其中，所述轮毂侧滚动轴承(3)的滚动体(5)布置成多列并且所述列在保持架中通过中间接片分开。
10.根据权利要求7所述的轴承装置，其中，所述轮毂侧滚动轴承(3)的滚动体(5)在销钉保持架中引导。
11.根据前述权利要求中任一项所述的轴承装置，其中，所述发电机侧滚动轴承(4)具有用于引导多个滚动体的闭合的保持架。
12.根据权利要求11所述的轴承装置，其中，发电机侧滚动轴承(4)的滚动体(6)在保持架的窗口中引导。
13.根据权利要求11所述的轴承装置，其中，发电机侧滚动轴承(4)的滚动体(6)在销钉保持架中引导。
14.根据前述权利要求中任一项所述的轴承装置，其中，发电机侧滚动轴承(4)具有感应硬化的滚道和/或轮毂侧滚动轴承(3)具有感应硬化的滚道。
15.根据前述权利要求中任一项所述的轴承装置，其中，发电机侧滚动轴承(4)具有集成的轴承间隙密封件。
16.根据前述权利要求中任一项所述的轴承装置，其中，所述轴承装置附加地包括至少一个轮毂侧的流体静力元件并且尤其包括滑动轴承。
17.根据前述权利要求中任一项所述的轴承装置，其中，所述轮毂侧滚动轴承(3)构成为浮动轴承，并且所述发电机侧滚动轴承(4)构成为固定轴承。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113124045A (zh) * 2021-03-18 2021-07-16 江苏华源防爆电机有限公司 轮毂电机的低摩擦结构轴承
CN113565867A (zh) * 2021-07-28 2021-10-29 上海交通大学 重力势能发电的轴承滚子自供电监测装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT524157B1 (de) * 2020-03-05 2022-04-15 Siemens Mobility Austria Gmbh Radsatz und Fahrwerk für Fahrzeuge, insbesondere für Schienenfahrzeuge
EP3960490A1 (de) * 2020-08-28 2022-03-02 Siemens Mobility Austria GmbH Radsatzlager, radsatz und fahrwerk für fahrzeuge

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2448712A (en) * 2007-04-25 2008-10-29 Cooper Roller Bearings Company A split taper roller bearing
CN101466956A (zh) * 2006-06-07 2009-06-24 谢夫勒两合公司 包括两个内圈和一个用于密封各内圈之间的分界缝的密封装置的滚动轴承
DE102008046624A1 (de) * 2008-09-10 2010-03-11 Schaeffler Kg Verfahren zur Herstellung einer Laufbahn einer Lageranordnung und Lageranordnung mit wenigstens einer solchen Laufbahn
US20100199804A1 (en) * 2007-10-10 2010-08-12 Tsudakoma Kogyo Kabushiki Kaisha Rotary index device in machine tool
US20120141270A1 (en) * 2011-09-14 2012-06-07 General Electric Company Drivetrain and method for lubricating bearing in wind turbine
JP2012149327A (ja) * 2011-01-21 2012-08-09 Ntn Corp 軌道輪の製造方法
WO2013080399A2 (en) * 2011-11-30 2013-06-06 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Power generating apparatus of renewable energy and method of attaching a hydraulic pump thereof
US8535009B2 (en) * 2009-03-25 2013-09-17 Aktiebolaget Skf Tapered roller bearing
DE102012010178A1 (de) * 2012-05-23 2013-11-28 Robert Bosch Gmbh Generatorgetriebe
WO2015003706A1 (de) * 2013-07-12 2015-01-15 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Lageranordnung für ein planetengetriebe einer windkraftanlage
EP2871376A1 (en) * 2013-11-07 2015-05-13 Aktiebolaget SKF Bearing arrangement for fluid machinery application
DE102015200644A1 (de) * 2015-01-16 2016-07-21 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Bolzenkäfig für ein Wälzlager, Wälzlager mit einem derartigen Bolzenkäfig und Montageverfahren für ein Wälzlager mit einem solchen Bolzenkäfig
US20170023063A1 (en) * 2015-07-24 2017-01-26 Super ATV, LLC Roller bearing spring clip
DE202014010876U1 (de) * 2014-04-04 2017-04-07 Thyssenkrupp Ag Wälzlageranordnung und Windkraftanlage

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010005511A1 (de) * 2010-01-23 2011-07-28 Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG, 91074 Rollenlageranordnung
US9487843B2 (en) * 2011-01-21 2016-11-08 Ntn Corporation Method for producing a bearing ring
DE102014205816A1 (de) * 2014-03-28 2015-10-01 Aktiebolaget Skf Lageranordnung zur drehbaren Lagerung eines Turbinenblattes an einer Turbinennabe

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101466956A (zh) * 2006-06-07 2009-06-24 谢夫勒两合公司 包括两个内圈和一个用于密封各内圈之间的分界缝的密封装置的滚动轴承
GB2448712A (en) * 2007-04-25 2008-10-29 Cooper Roller Bearings Company A split taper roller bearing
US20100199804A1 (en) * 2007-10-10 2010-08-12 Tsudakoma Kogyo Kabushiki Kaisha Rotary index device in machine tool
DE102008046624A1 (de) * 2008-09-10 2010-03-11 Schaeffler Kg Verfahren zur Herstellung einer Laufbahn einer Lageranordnung und Lageranordnung mit wenigstens einer solchen Laufbahn
CN107023561A (zh) * 2009-03-25 2017-08-08 Skf公司 特别用于支承风力发电装置转子轴的双列圆锥滚子轴承
US8535009B2 (en) * 2009-03-25 2013-09-17 Aktiebolaget Skf Tapered roller bearing
JP2012149327A (ja) * 2011-01-21 2012-08-09 Ntn Corp 軌道輪の製造方法
US20120141270A1 (en) * 2011-09-14 2012-06-07 General Electric Company Drivetrain and method for lubricating bearing in wind turbine
WO2013080399A2 (en) * 2011-11-30 2013-06-06 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Power generating apparatus of renewable energy and method of attaching a hydraulic pump thereof
DE102012010178A1 (de) * 2012-05-23 2013-11-28 Robert Bosch Gmbh Generatorgetriebe
WO2015003706A1 (de) * 2013-07-12 2015-01-15 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Lageranordnung für ein planetengetriebe einer windkraftanlage
EP2871376A1 (en) * 2013-11-07 2015-05-13 Aktiebolaget SKF Bearing arrangement for fluid machinery application
DE202014010876U1 (de) * 2014-04-04 2017-04-07 Thyssenkrupp Ag Wälzlageranordnung und Windkraftanlage
DE102015200644A1 (de) * 2015-01-16 2016-07-21 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Bolzenkäfig für ein Wälzlager, Wälzlager mit einem derartigen Bolzenkäfig und Montageverfahren für ein Wälzlager mit einem solchen Bolzenkäfig
US20170023063A1 (en) * 2015-07-24 2017-01-26 Super ATV, LLC Roller bearing spring clip

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113124045A (zh) * 2021-03-18 2021-07-16 江苏华源防爆电机有限公司 轮毂电机的低摩擦结构轴承
CN113565867A (zh) * 2021-07-28 2021-10-29 上海交通大学 重力势能发电的轴承滚子自供电监测装置
CN113565867B (zh) * 2021-07-28 2022-03-25 上海交通大学 重力势能发电的轴承滚子自供电监测装置

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Publication number Publication date
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DK3721104T3 (da) 2023-05-15
EP3721104A1 (de) 2020-10-14

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