DE102009040348A1

DE102009040348A1 - Wellenlagerung in Windkraftanlagengetrieben

Info

Publication number: DE102009040348A1
Application number: DE102009040348A
Authority: DE
Inventors: Gerd Bauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-08-05
Filing date: 2009-09-05
Publication date: 2011-02-10
Also published as: CN201554606U

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Windkraftanlagengetriebe mit zumindest einer Getriebewelle oder Bolzen, die über ein Festlager und ein Loslager drehbar gehalten ist. Erfindungsgemäß ist das Festlager als ein gepaartes Kegelrollenlager und das Loslager als ein Zylinderrollenlager ausgebildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wellenlagerung in Getrieben großer Windkraftanlagen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik beispielsweise gemäß der EP 1 318 329 A2 sind Getriebe für Windkraftanlagen dieser Gattung bekannt. In derartigen Getrieben werden Getriebewellen vorzugsweise über Wälzlager als Fest- und Loslager gelagert. Derartige Wälzlager sind insbesondere mit hohen dynamischen Lasten und wechselnden Drehmomenten belastbar.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass Getriebe von Windkraftanlagen auch erheblichen thermischen Belastungen ausgesetzt sind. Insbesondere müssen sie bei unterschiedlichsten Temperaturen ihre volle Funktionsfähigkeit bewahren. Es hat sich dabei jedoch gezeigt, dass infolge der genannten, ständig wechselnden Betriebstemperaturen, sowie der auftretenden hohen dynamischen Lasten und wechselnden Drehmomente, sich radiales und axiales Spiel in der Lagerung von Getriebewellen einstellt und zwar in einem solchen Ausmaß, dass Wälzlagerschäden in erhöhtem Maß auftreten. Die Folge hiervon sind lange Stillstandszeiten der Windkraftanlagen, in denen die beschädigten Wälzlager gewechselt werden müssen, was letztlich zu einer verringerten Wirtschaftlichkeit der Anlage führt.
Angesichts dieser Sachlage besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Wirtschaftlichkeit einer Windkraftanlage zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird durch eine Wellenlagerung von Windkraftanlagengetrieben mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung sieht demzufolge vor, das Festlager zumindest einer Getriebewelle als ein gepaartes Kegelrollenlager und das Loslager als ein Zylinderrollenlager auszubilden. Das Kegelrollenpaar lässt sich in vorteilhafter Weise unter Berücksichtigung der Gehäuse-/Wellenpassung so einstellen, dass ein Axialspiel minimal wird, aber trotz thermischer Ausdehnung im Betrieb maximal nur eine leichte Vorspannung entsteht. Diese ist hinsichtlich der Lebensdauer des Kegelrollenpaares unbedenklich. Darüber hinaus treten keine dynamischen Zusatzkräfte bei wechselnden Drehmomenten auf.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Kegelrollenpaar in X-Form angeordnet.
Weiter vorteilhaft ist es, die Kegelrollenlager eines Lagerpaares in zwei individuellen Lagergehäusen unterzubringen und diese in Konstruktionslage stirnseitig gegeneinander zu pressen. Hierbei ist es auch vorteilhaft, zumindest eine der gegeneinander gepressten Stirnseiten mit zumindest einer Radialnut auszubilden, die als Ölzufuhrkanal dient.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher erläutert.
In der einzigen Figur ist ein Getriebe für eine Windkraftanlage gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt gezeigt.
Demzufolge hat das Getriebe eine zentrale Hohlwelle 1, die über ein in X-Form angestelltes Doppelkegellager 2 als Festlager an dem einen Endabschnitt und ein einfaches Zylinderrollenlager 3 als Loslager an dem anderen Endabschnitt an einem Getriebegehäuse 4 gelagert ist. An dem einen Endabschnitt ist die Hohlwelle 1 einstückig mit einem ersten Stirnrad 5 ausgebildet, das mit einem ersten Planetenrad 6 in Kämmeingriff ist, welches wiederum in ein Hohlrad 7 eingreift. Das Planetenrad 6 ist dabei an einem Planetenradträger 13 drehbar gelagert, welcher das Eingangselement der Getriebes bildet.
An dem anderen Endabschnitt der Eingangshohlwelle 1 ist ein zweites Stirnrad 8 drehfest auf der Hohlwelle 1 angeordnet, das mit einem zweiten Zahnrad 9 in Kämmeingriff ist. Das zweite Zahnrad 9 ist in einem Getriebegehäuse 4 gelagert. Das zweite Zahnrad 9 ist hierfür einstückig an einem Bolzen 10 ausgeformt, der an seinem einen Endabschnitt über ein Zylinderrollenlager 10a als Loslager drehbar in einem Getriebegehäuse 4 gelagert ist. An seinem anderen Endabschnitt ist der Bolzen 10 über ein in X-Form ausgebildetes Doppelkegellager 10b als Festlager am Getriebegehäuse 4 gelagert.
An dem zweiten Zahnrad 9 ist ein weiteres Stirnrad 11 fixiert, welches mit einer Abtriebswelle 12 des Getriebes in Kämmeingriff ist. Das weitere Stirnrad 11 ist hierfür auf dem Bolzen 10 drehfest fixiert.
Die Abtriebswelle 12 ist hierfür an einem Endabschnitt über ein Zylinderrollenlager 12a als Loslager an dem Gehäuse 4 drehbar gelagert. An ihrem anderen Endabschnitt ist die Abtriebswelle 12 ebenfalls über ein in X-Form ausgebildetes Doppelkegellager 12b als Festlager am Gehäuse 4 des Windkraftanlagengetriebes gelagert.
Wie aus der anliegenden Figur zu entnehmen ist, sind die Kegellagerpaare aus zwei aneinander gepressten einzelnen Kegellagern gebildet, die jeweils einen eigenen Lagerkäfig sowie einen eigenen inneren und äußeren Lagering aufweisen. Der zwischen den Lageraußenringen vorgesehene Abstandshalter ist mit einer Radialnut versehen, die über eine Ölleitung im Getriebegehäuse 4 mit Schmieröl versorgt wird.
Wie aus der anliegenden Figur ferner zu entnehmen ist, wird die drehfeste Fixierung der beiden vorstehend genannten Stirnräder 8 und 11 mittels einer Wellen-Naben-Verbindung in Form eines Kegelpressverbands erreicht. Konkreter ausgedrückt, ist die Mantelfläche der Hohlwelle 1 bzw. des Bolzens 10 abschnittsweise konusförmig ausgebildet mit einer Steigung von 1:30, wodurch sich ein selbsthemmungsfähiger Presssitz zur Übertragung großer Drehmomente ergibt.
Zur Erzielung des kegelförmigen Abschnitts hat die Hohlwelle 1 wie auch der Bolzen 10 einen radial aufgeweiteten Ringabschnitt, der sich entsprechend der Breite des nachfolgend aufgezogenen Stirnrads axial erstreckt. Die Mantelseite des jeweiligen Ringabschnitts ist dabei konusförmig in vorstehendem Sinn ausgebildet. Zur Verringerung der Kerbwirkung ist der Übergang zwischen dem Ringabschnitt und den daran anschließenden übrigen Wellen- bzw. Bolzenabschnitten in einem Radius ausgeführt. Optional ist das Stirnrad zusätzlich mit einem Wellenring oder einer Wellenmutter axial gesichert.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist innerhalb der konusförmigen Nabenbohrung des jeweiligen Stirnrads eine axial sich erstreckende Spiralnut (nicht weiter dargestellt) eingebracht, die mit einer Druckölbohrung fluidverbunden ist. Die Druckölbohrung verläuft vorzugsweise radial in der Nabe und mündet in einen Öldruckanschluss, der auf einer Stirnseite des jeweiligen Stirnrads angeordnet ist. Über den Öldruckanschluss kann die Druckölbohrung an eine nicht gezeigte Druckquelle angeschossen werden.
Bezugszeichenliste

1: Hohlwelle
2: Doppelkegellager
3: Zylinderrollenlager
4: Getriebegehäuse
5: Stirnrad
6: Planetenrad
7: Hohlrad
8: Stirnrad
9: Zahnrad
10: Bolzen
10a: Zylinderrollenlager
10b: Doppelkegellager
11: Stirnrad
12: Abtriebswelle
12a: Zylinderrollenlager
12b: Doppelkegellager
13: Planetenradträger

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1318329 A2 [0002]

Claims

Windkraftanlagengetriebe mit zumindest einer Getriebewelle (1, 12) und/oder zumindest einen Bolzen (10), die/der über ein Festlager und ein Loslager drehbar gehalten sind/ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Festlager ein gepaartes Kegelrollenlager (2, 10b, 12b) und das Loslager ein Zylinderrollenlager (3, 10a, 12a) ist.
Windkraftanlagengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gepaarte Kegelrollenlager (2, 10b, 12b) zwei einzelne Kegelrollenlager hat, die gegeneinander gepresst sind.
Windkraftanlagengetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gepaarte Kegelrollenlager (2, 10b, 12b) in X-Form angeordnet ist.
Windkraftanlagengetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kegelrollenlagergehäusen der Kegelrollenlager (2, 10b, 12b) eine Radialnut ausgebildet ist, die einen Ölzufuhrkanal darstellt.