DE102010018141A1 - Multi-rowed rolling bearing i.e. rotor bearing, for wind-power plant, has attaching unit arranged for transferring radial forces between single rings in and/or at through holes, where through holes are aligned to each other - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein mehrreihiges Wälzlager, umfassend einen aus zumindest zwei Einzelringen bestehenden Lagerring, wobei die Einzelringe jeweils zumindest eine Durchgangsbohrung aufweisen, die fluchtend zueinander angeordnet sind, zum Befestigen des Lagerrings an einer Anschlusskonstruktion mittels einer durch die Durchgangsbohrungen geführten Schraube. Derartige Wälzlager, z. B. zweireihiges Kegelrollenlager, werden in Windkraftanlagen als Rotorlagerung eingesetzt.The invention relates to a multi-row roller bearing, comprising a bearing ring consisting of at least two individual rings, wherein the individual rings each have at least one through hole, which are arranged in alignment with each other, for fastening the bearing ring to a connecting structure by means of a guided through the through holes screw. Such bearings, z. B. double row tapered roller bearings are used in wind turbines as rotor bearings.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Um eine kompaktere Bauweise zu ermöglichen, wird die Lagerung der Rotorwelle in Windkraftanlagen oftmals als so genanntes Einlager-Konzept ausgeführt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Zweipunkt- bzw. Dreipunkt-Abstützungen mit zwei bzw. drei separaten Lagerstellen, nimmt beim Einlager-Konzept eine einzelne Lagerstelle sowohl Axial- und Radialkräfte als auch Momente auf. Diese einzelne Lagerstelle umfasst mehrere Lagerreihen, z. B. zwei angestellte Kegelrollenlagerreihen oder eine zweireihige Axial-Kegelrollenlagerreihe in Verbindung mit einer Radial-Zylinderrollenlagerreihe.In order to enable a more compact design, the bearing of the rotor shaft in wind turbines is often designed as a so-called Einlager concept. In contrast to conventional two-point or three-point supports with two or three separate bearing points, the single-bearing concept incorporates both axial and radial forces as well as moments in the single-bearing concept. This single depository comprises several rows of warehouses, e.g. B. two employed tapered roller bearing rows or a double-row axial tapered roller bearing row in conjunction with a radial cylindrical roller bearing row.
Insbesondere – aber nicht ausschließlich – bei Großwälzlagern, d. h. Teilkreisdurchmesser der Lagerringe über 600 mm, werden Lagerringe oftmals, z. B. aus Gründen einer einfacheren und sichereren Fertigung, aus zwei oder mehreren Einzelringen hergestellt.In particular - but not exclusively - in slewing bearings, d. H. Pitch circle diameter of the bearing rings over 600 mm, bearing rings are often, z. B. for reasons of easier and safer manufacturing, made of two or more individual rings.
So ist aus der
Aus der
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mehrreihiges Wälzlager mit mindestens zwei Einzelringen bereitzustellen, dessen Abstützung in einer Anschlusskonstruktion durch den Lagerring über nur einen Einzelring erfolgen kann und welches einen geringen Bauraum benötigt, sowie einfach und kostengünstig herzustellen ist und bei dem die radiale Position zweier Einzelringe im Betrieb radial genau zueinander definiert werden kann.The invention has for its object to provide a multi-row roller bearing with at least two individual rings, the support can be done in a connection structure through the bearing ring via only a single ring and which requires a small space, and is simple and inexpensive to manufacture and in which the radial position of two Single rings can be defined radially exactly to each other during operation.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Demnach ist ein gattungsgemäßes mehrreihiges Wälzlager dadurch gekennzeichnet, dass in und/oder an den Durchgangsbohrungen ein zusätzliches Befestigungsmittel zum Übertragen von Radialkräften zwischen den Einzelringen angeordnet ist.This object is achieved by the features of the independent claim. Accordingly, a generic multi-row roller bearing is characterized in that an additional fastening means for transmitting radial forces between the individual rings is arranged in and / or at the through holes.
Die Erfindung hat erkannt, dass zwar eine Anordnung von Verbindungselementen gemäß der
Die Erfindung nutzt nun aus, dass durch eine gezielte Anordnung von Befestigungsmitteln in und/oder an den bereits vorhandenen Durchgangsbohrungen für Befestigungsschrauben weiterhin eine Übertragung von Radialkräften zwischen den Einzelringen ermöglicht wird; jedoch ohne Vergrößerungen des Bauraums bzw. mit praktisch nicht spürbaren Schwächungen der Lagerkonstruktion.The invention now makes use of the fact that a selective arrangement of fastening means in and / or on the already existing through holes for fastening screws further enables a transmission of radial forces between the individual rings; However, without enlarging the space or with virtually no noticeable weakening of the bearing structure.
Die Durchgangsbohrungen dienen weiterhin zur Aufnahme der durch sie geführten Befestigungsschrauben – ohne dass hier Änderungen der Befestigung des Lagerrings an einer Anschlusskonstruktion notwendig wären. Das Befestigungsmittel wird zusätzlich zu den Schrauben angeordnet. Die Schrauben werden dabei durch das Befestigungsmittel geführt.The through holes also serve to accommodate the guided through them fastening screws - without this would be necessary changes to the mounting of the bearing ring on a connecting structure. The fastener is placed in addition to the screws. The screws are guided through the fastener.
Der aus zwei oder mehr Einzelringen bestehende Lagerring kann sowohl ein Außenring als auch ein Innenring sein.The consisting of two or more individual rings bearing ring can be both an outer ring and an inner ring.
Bevorzugte Ausführungsformen werden durch die Unteransprüche angegeben.Preferred embodiments are indicated by the subclaims.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Befestigungsmittel durch ein separates Maschinenelement gebildet wird. Das Befestigungsmittel kann somit den jeweiligen mechanischen Anforderungen entsprechend ausgelegt werden, z. B. bezüglich der Werkstoffwahl. Außerdem ermöglicht ein separates Maschinenelement, dass beide Einzelringe symmetrisch aufgebaut werden könnten, wodurch die Fertigung der Einzelringe vereinfacht wird. Das separate Maschinenelement ist vorzugsweise im Wesentlichen rotationssymmetrisch und konzentrisch zur Durchgangsbohrung angeordnet. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Maschinenelement eine Spannhülse oder ein Rohr ist. Entscheidend ist lediglich, dass das Befestigungselement einen freien Innendurchmesser aufweist, durch den die Befestigungsschraube hindurchgeführt werden kann.According to one embodiment it is provided that the fastening means by a separate Machine element is formed. The fastening means can thus be designed according to the respective mechanical requirements, for. B. with regard to the choice of material. In addition, a separate machine element that both individual rings could be constructed symmetrically, whereby the production of the individual rings is simplified. The separate machine element is preferably arranged substantially rotationally symmetrical and concentric to the through hole. It is preferably provided that the machine element is a clamping sleeve or a tube. It is only decisive that the fastening element has a free inner diameter, through which the fastening screw can be passed.
Eine Spannhülse, also ein Rohr mit einem über seine axiale Erstreckung verlaufenden Schlitz, kann sehr einfach in die Durchgangsbohrungen eingebracht werden, indem der Durchmesser der Spannhülse durch ein elastisches Verformen reduziert wird, während die Spannhülse in eine Durchgangsbohrung geschoben wird. Möglich ist ebenso, ein Rohr zu verwenden, wobei dann vorteilhafterweise eine Presspassung zwischen dem Rohr und einer oder beiden Durchgangsbohrungen der Einzelringe gewählt wird.A clamping sleeve, ie a tube with a slot extending over its axial extent, can be very easily introduced into the through-bores by reducing the diameter of the clamping sleeve by elastic deformation while the clamping sleeve is pushed into a through-bore. It is also possible to use a tube, in which case advantageously an interference fit between the tube and one or both through-holes of the individual rings is selected.
Durch die Presspassung wird gewährleistet, dass Radialkräfte von einem Einzelring zu dem anderen Einzelring sofort durch das Rohr aufgenommen werden und die in dem Rohr verlaufenden Befestigungsschrauben sofort entlastet werden. Durch ein separates Maschinenelement als Befestigungsmittel können auch vorhandene aus zwei Einzelringen bestehende Lagerringe bzw. bereits bestehende, verifizierte Konstruktionen problemlos nachträglich mit erfindungsgemäßen Befestigungsmitteln versehen werden. Die separaten Maschinenelemente können aus Messing, gehärtetem oder ungehärtetem Wälzlagerstahl, Aluminium oder ähnlichen Werkstoffen bestehen.The interference fit ensures that radial forces from one single ring to the other single ring are immediately absorbed by the pipe and the fastening screws running in the pipe are immediately relieved. By a separate machine element as a fastener existing existing two single rings bearing rings or existing, verified constructions can be easily retrofitted with fastening means according to the invention. The separate machine elements may be made of brass, hardened or unhardened bearing steel, aluminum or similar materials.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich das separate Maschinenelement über die gesamte Länge der Durchgangsbohrungen erstreckt. Einerseits wird die Festigkeit gegenüber nur verhältnismäßig kurzen Maschinenelementen erhöht. Andererseits wird die Montage erleichtert, da mit bloßem Auge erkennbar ist, ob das Maschinenelement korrekt in den Durchgangsbohrungen positioniert ist, also in beiden Durchgangsbohrungen liegt.According to one embodiment, it is provided that the separate machine element extends over the entire length of the through holes. On the one hand, the strength is increased compared to only relatively short machine elements. On the other hand, the assembly is facilitated because it is visible to the naked eye, whether the machine element is correctly positioned in the through holes, that is in both through holes.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Durchgangsbohrungen an sich zugewandten Enden jeweils einen Abschnitt mit gegenüber der restlichen Durchgangsbohrung verändertem Durchmesser aufweisen und das Maschinenelement axial nur innerhalb dieser Abschnitte angeordnet ist. Der gegenüber der restlichen Durchgangsbohrung veränderte Durchmesser kann größer oder kleiner als der Durchmesser außerhalb des Abschnitts sein. Sofern der Durchmesser innerhalb des Abschnitts größer ist, kann somit ein Maschinenelement gewählt werden, dessen axiale Erstreckung geringer ist, als die Summe der axialen Erstreckungen beider fluchtender Durchgangsbohrungen. Insbesondere kann die axiale Erstreckung, also Länge, des Maschinenelements der Summe der axialen Erstreckungen, also Längen, beider Abschnitte der fluchtenden Durchgangsbohrungen sein; während der Montage kann das Maschinenelement somit bis zum Anschlag in eine Durchgangsbohrung geschoben werden. Ein Außendurchmesser des Maschinenelements entspricht hierzu im Wesentlichen dem Innendurchmesser der Durchgangsbohrungen im dem Abschnitt mit größerem Durchmesser. Vorzugsweise entspricht der Innendurchmesser des Maschinenelements im Wesentlichem dem Innendurchmesser der Durchgangsbohrungen außerhalb des Abschnitts mit größerem Durchmesser. Die nach dem Einsetzen des Maschinenelements entstehende Durchgangsbohrung durch den kompletten Lagerring kann somit einen im Wesentlichen konstanten Innendurchmesser aufweisen und es kann eine bezogen auf die Schwächung des Lagerrings größtmögliche Befestigungsschraube gewählt werden.According to one embodiment, it is provided that the through-bores at each of the ends facing each other have a section with a diameter which is changed relative to the remaining through-hole and the machine element is arranged axially only within these sections. The diameter changed from the rest of the through hole may be larger or smaller than the diameter outside the section. If the diameter within the section is greater, it is thus possible to select a machine element whose axial extension is smaller than the sum of the axial extensions of both aligned through-holes. In particular, the axial extension, ie length, of the machine element may be the sum of the axial extensions, that is to say lengths, of both sections of the aligned through-holes; During assembly, the machine element can thus be pushed to the stop in a through hole. An outer diameter of the machine element for this purpose substantially corresponds to the inner diameter of the through holes in the larger diameter portion. Preferably, the inner diameter of the machine element substantially corresponds to the inner diameter of the through holes outside of the larger diameter portion. The resulting after insertion of the machine element through hole through the entire bearing ring can thus have a substantially constant inner diameter and it can be selected based on the weakening of the bearing ring largest possible fastening screw.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zwei Einzelringe jeweils eine Vielzahl, insbesondere 50 bis 150, vorzugsweise 70 bis 100, Durchgangsbohrungen aufweisen und in oder an jeder Durchgangsbohrung ein Befestigungsmittel angeordnet ist. Diese hohe Anzahl an Durchgangsbohrungen stellt sicher, dass durch entsprechend viele Befestigungsmittel Radialkräfte in hohem Ausmaß übertragen werden können, ohne eine bedeutende Schwächung durch Ausnehmungen an einem Einzelring in Kauf nehmen zu müssen. Außerdem kann durch diese hohe Anzahl an Befestigungsmitteln sichergestellt werden, dass ein mögliches Versagen eines Befestigungsmittels keine spürbare Beeinträchtigung der Radialkraftübertragung insgesamt darstellt. Weiterhin ermöglicht eine derart hohe Anzahl eine sehr genaue Definition der radialen Position der beiden Einzelringe im Betrieb. Grundsätzlich denkbar wäre auch, dass Befestigungsmittel in und/oder an nur ausgewählten Durchgangsbohrungen angeordnet werden. Z. B. könnten Befestigungsmittel nur an jeder zweiten Durchgangsbohrung angeordnet werden.According to one embodiment, it is provided that the two individual rings each have a plurality, in particular 50 to 150, preferably 70 to 100, through holes and in or on each through hole, a fastening means is arranged. This high number of through holes ensures that by correspondingly many fasteners radial forces can be transmitted to a high degree, without having to accept a significant weakening through recesses on a single ring in purchasing. In addition, it can be ensured by this high number of fasteners that a possible failure of a fastener is not a significant impairment of the radial force transmission overall. Furthermore, such a high number allows a very accurate definition of the radial position of the two individual rings during operation. In principle, it would also be conceivable for fastening means to be arranged in and / or on only selected through-holes. For example, fasteners could be placed only on every second throughbore.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Befestigungsmittel einstückig mit einem Einzelring ausgebildet ist. Insbesondere können eine Vielzahl von Befestigungsmitteln an nur einem Einzelring ausgebildet werden, so dass beide Einzelringe zwangsläufig unsymmetrisch aufgebaut sind. Auch wenn die Herstellung gegenüber der Variante mit separaten Maschinenelementen als Befestigungsmittel aufwendiger ist, kann ggf. eine größere Radialkraftübertragung verwirklicht werden und die Montage gestaltet sich sehr einfach.According to one embodiment, it is provided that the fastening means is formed integrally with a single ring. In particular, a plurality of fastening means can be formed on only a single ring, so that both individual rings are necessarily constructed asymmetrically. Even if the production compared to the Variant with separate machine elements as a fastener is more expensive, if necessary, a greater radial force transmission can be realized and the assembly is very simple.
Insbesondere kann bei dieser Ausführungsform vorgesehen sein, dass das Befestigungsmittel ein an einem Einzelring ausgebildeter Ringvorsprung ist, wobei der Ringvorsprung in die fluchtende Durchgangsbohrung des anderen Einzelrings eingreift. Vorteilhafterweise entspricht der Außendurchmesser des Ringvorsprungs im Wesentlichen (Presspassung sinnvoll) dem Innendurchmesser eines Abschnitts der Durchgangsbohrung des anderen Einzelrings, während die Innendurchmesser wiederum derart gewählt werden, dass die die sich durch den kompletten Lagerring erstreckende Durchgangsbohrung einen konstanten Innendurchmesser aufweist.In particular, it can be provided in this embodiment that the fastening means is a formed on a single ring ring projection, wherein the annular projection engages in the aligned through hole of the other single ring. Advantageously, the outer diameter of the annular projection substantially (press fit meaning) corresponds to the inner diameter of a portion of the through hole of the other single ring, while the inner diameter are in turn selected such that the extending through the entire bearing ring through hole has a constant inner diameter.
Die erfindungsgemäße Möglichkeit zur Übertragung von Radialkräften zwischen den beiden Einzelringen eignet sich insbesondere im Einsatz bei Großwälzlagern, z. B. bei Windkraftanlagen oder Tunnelvortriebsmaschinen. Insbesondere beim Einsatz eines erfindungsgemäßen Wälzlagers im Rahmen eines Einlagerkonzeptes ergibt sich der Vorteil, dass einerseits nur einer der Einzelringe mit einer Anschlusskonstruktion, z. B. Maschinengehäuse, Generatorwelle, Antriebswelle, etc., direkt in Kontakt stehen muss, so dass die vorzusehende Abstützfläche reduziert werden kann. Andererseits ermöglicht das erfindungsgemäße Wälzlager einen äußerst kompakten Aufbau und stellt eine gegenüber dem Stand der Technik nur unwesentliche Schwächung der Lagerkonstruktion dar.The possibility according to the invention for the transmission of radial forces between the two individual rings is particularly suitable for use in slewing bearings, for. B. in wind turbines or tunnel boring machines. In particular, when using a rolling bearing according to the invention in the context of a Einlagerkonzeptes there is the advantage that on the one hand only one of the individual rings with a connection structure, for. B. machine housing, generator shaft, drive shaft, etc., must be in direct contact, so that the support surface to be provided can be reduced. On the other hand, the rolling bearing according to the invention allows an extremely compact construction and represents a comparison with the prior art only insignificant weakening of the bearing structure.
Entsprechend betrifft die Erfindung auch eine Windkraftanlage, umfassend ein erfindungsgemäßes, mehrreihiges Wälzlager, wobei der aus zwei Einzelringen bestehende Lagerring nur über einen der beiden Einzelringe in direktem Kontakt mit einer Anschlusskonstruktion steht. Dabei kann der in direktem Kontakt mit der Anschlusskonstruktion stehende Lagerring radial an oder in der Anschlusskonstruktion abgestützt sein oder auch nur über eine axiale Stirnseite an der Anschlusskonstruktion anliegen. Der mit der Anschlusskonstruktion nicht in direkter Verbindung stehende Einzelring, also z. B. der nicht abgestützte Einzelring, muss nur über die Befestigungsschrauben mit dem abgestützten Einzelring verbunden werden, um Radialkräfte von diesem in den abgestützten Einzelring und somit in die Anschlusskonstruktion zu leiten.Accordingly, the invention also relates to a wind turbine, comprising a multi-row roller bearing according to the invention, wherein the existing of two single rings bearing ring is only one of the two individual rings in direct contact with a connecting structure. In this case, the bearing ring, which is in direct contact with the connecting structure, can be supported radially on or in the adjacent construction or else rest against the adjacent construction via an axial end face. The with the adjacent construction not in direct connection standing single ring, so z. As the unsupported single ring, only needs to be connected via the mounting screws with the supported single ring to direct radial forces of this in the supported single ring and thus in the adjacent construction.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Darin zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying figures. Show:
Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Gleiche oder funktionsgleiche Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
Das Wälzlager
Sowohl der Außenring
Die Durchgangsbohrung
Das zur der Befestigungsschraube zusätzliche Befestigungsmittel
Der Innendurchmesser der Spannhülsen wiederum ist derart gewählt, dass Befestigungsschrauben mit entsprechend großem Durchmesser verwendet werden können.The inner diameter of the clamping sleeves in turn is chosen such that mounting screws can be used with a correspondingly large diameter.
Wie in dem Ausschnitt einer Seitenansicht dieses Ausführungsbeispiels in
Das Befestigungsmittel
Zur Aufnahme des Befestigungselements
Das Befestigungselement
Selbstverständlich könnte auch eine Kombination des dritten Ausführungsbeispiels mit dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel an derselben Durchgangsbohrung
Auch wenn in allen Ausführungsbeispielen, die Einzelringe
Der einteilig ausgeführte Außenring
Das Befestigungsmittel
Der Durchmesser D2 der Abschnitte
Schematisch ist eine Anschlusskonstruktion
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Wälzlagerroller bearing
- 22
- Außenringouter ring
- 33
- Innenringinner ring
- 3'3 '
- Einzelringsingle ring
- 3''3 ''
- Einzelringsingle ring
- 44
- Wälzkörperrolling elements
- 55
- Lagerreihebearing series
- 66
- Lagerreihebearing series
- 77
- KäfigCage
- 88th
- DurchgangsbohrungThrough Hole
- 99
- DurchgangsbohrungThrough Hole
- 9'9 '
- DurchgangsbohrungThrough Hole
- 9''9 ''
- DurchgangsbohrungThrough Hole
- 1010
- Befestigungsmittelfastener
- 1111
- Abschnittsection
- 1212
- Abschnittsection
- 1313
- Kontaktflächecontact area
- 1414
- Kontaktflächecontact area
- 1515
- WindkraftanlageWind turbine
- 1616
- Rotorrotor
- 1717
- Anschlusskonstruktionadjacent construction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 4798482 [0004] US 4798482 [0004]
- DE 102007062056 A1 [0005, 0008] DE 102007062056 A1 [0005, 0008]
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DE102010018141A DE102010018141A1 (en) | 2010-04-24 | 2010-04-24 | Multi-rowed rolling bearing i.e. rotor bearing, for wind-power plant, has attaching unit arranged for transferring radial forces between single rings in and/or at through holes, where through holes are aligned to each other |
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DE102010018141A Ceased DE102010018141A1 (en) | 2010-04-24 | 2010-04-24 | Multi-rowed rolling bearing i.e. rotor bearing, for wind-power plant, has attaching unit arranged for transferring radial forces between single rings in and/or at through holes, where through holes are aligned to each other |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2010-04-24 DE DE102010018141A patent/DE102010018141A1/en not_active Ceased
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Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20120824 Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 HERZOGENAURACH, DE Effective date: 20120824 |
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