DE102010053473A1 - Rotor bearing of wind turbine, has clamping ring that is arranged between partial rings which are arranged such that clamping ring fits with end-side retaining surfaces of rings with clearance for receiving rolling elements - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine Rotorlagerung einer Windkraftanlage mit einem zweireihigen Schrägwälzlager, das zweireihige Schrägwälzlager umfassend zwei Lagerringe, sowie eine Vielzahl von in zwei Lagerreihen angeordneten Wälzkörpern, wobei einer der beiden Lagerringe zwei Teilringe umfasst und das zweireihige Schrägwälzlager weiterhin einen auf durch Mantelflächen gebildete Sitzflächen der Teilringe angeordneten Klemmring umfasst.The invention relates to a rotor bearing a wind turbine with a double row angular contact bearings, the double row angular contact bearing comprising two bearing rings, and a plurality of arranged in two rows of rolling elements, wherein one of the two bearing rings comprises two partial rings and the double row angular contact bearings further formed on a lateral surfaces formed by seating surfaces of the partial rings arranged clamping ring comprises.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Derartige Rotorlager können z. B. als sogenannte Einlagerkonzepte eingesetzt werden. In diesem Fall nimmt das Rotorlager in einer Lagerstelle alle Kräfte und Momente auf.Such rotor bearings can, for. B. are used as so-called Einlagerkonzepte. In this case, the rotor bearing absorbs all forces and moments in a bearing.
Werden beispielsweise zweireihige Kegelrollenlager mit symmetrisch geteiltem Innenring im Rahmen eines Einlagerkonzeptes als Rotorlager einer Windkraftanlage eingesetzt, ist es erforderlich, den zwei Laufbahnen tragenden Innenring über seine komplette axiale Erstreckung abzustützen. In der Regel werden hierzu kurze Hohlwellen verwendet, die an den Rotorkopf oder den Maschinenträger angeschraubt werden und beide Teilringe des Innenringes radial abstützen. Der Einsatz einer solchen Hohlwelle zur Abstützung des Innenringes erhöht jedoch die Komplexität und damit die Kosten der Lagerung.If, for example, double-row tapered roller bearings with a symmetrically split inner ring are used as rotor bearings of a wind turbine in the context of a bearing concept, it is necessary to support the two raceways supporting inner ring over its entire axial extent. In general, short hollow shafts are used for this purpose, which are screwed to the rotor head or the machine carrier and radially support both partial rings of the inner ring. However, the use of such a hollow shaft to support the inner ring increases the complexity and thus the cost of storage.
Zwar ist es möglich, sowohl den (geteilten) Innenring als auch den Außenring über eine Vielzahl von Verschraubungen direkt mit dem Rotorkopf bzw. dem Maschinenträger zu verbinden und so auf eine Hohlwelle zu verzichten. In diesem Fall weisen die Teilringe des Innenringes jedoch keine radiale Zentrierung sowie keine radiale Abstützung auf. Unter hohen Belastungen kann daher eine radiale Verschiebung der beiden Teilringe auftreten. Dieser radiale Versatz führt während des Betriebs in Folge zu ungünstigen Lastverteilungen im Wälzlager und somit zu einer reduzierten Lebensdauer desselbigen.Although it is possible to connect both the (split) inner ring and the outer ring via a variety of fittings directly to the rotor head or the machine frame and so to dispense with a hollow shaft. In this case, however, the partial rings of the inner ring on no radial centering and no radial support. Under high loads can therefore occur a radial displacement of the two partial rings. This radial offset leads during operation in consequence to unfavorable load distributions in the rolling bearing and thus to a reduced lifetime desselbigen.
Aus der
Andererseits ist aus der
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Rotorlagerung einer Windkraftanlage zu schaffen, die die genannten Nachteile des Standes der Technik überwindet und insbesondere eine sehr präzise radiale Zentrierung der beiden Teilringe bewirkt, eine hohe Radialkraftübertragung zwischen den Teilringen ermöglicht ohne dass dabei eine übermäßige Verformung des geteilten Lagerringes im Betrieb entsteht und welche einfacher und kostengünstiger herzustellen ist und eine hohe Lebensdauer aufweist.The present invention has for its object to provide a rotor bearing a wind turbine, which overcomes the disadvantages of the prior art and in particular causes a very precise radial centering of the two partial rings, a high radial force transmission between the partial rings allows without causing excessive deformation of the divided Bearing ring arises during operation and which is easier and less expensive to produce and has a long service life.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Diese Aufgabe wird durch eine Rotorlagerung gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst. Demzufolge ist eine gattungsgemäße Rotorlagerung dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Teilringe über stirnseitige Anlageflächen kontaktieren und dass der Klemmring mit radialen Presspassungen auf den Sitzflächen der beiden Teilringe angeordnet ist, dass der Klemmring gegenüber stirnseitigen Halteflächen auf den Teilringen eine Spielpassung aufweist und dass der Klemmring an beiden Teilringen Borde zum Anlauf der Wälzkörper ausbildet.This object is achieved by a rotor bearing according to the independent claim. Accordingly, a generic rotor bearing is characterized in that contact the two partial rings on end-side abutment surfaces and that the clamping ring is arranged with radial interference fits on the seating surfaces of the two partial rings that the clamping ring against frontal support surfaces on the partial rings has a clearance fit and that of the clamping ring two partial rings Borde forms to start the rolling elements.
Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, den geteilten Lagerring mit einem Klemmring auszurüsten, der gleichzeitig mehrere Funktionen übernimmt, so dass sich ein sehr einfacher und stabiler Aufbau der Rotorlagerung ergibt. The invention is based on the knowledge to equip the split bearing ring with a clamping ring, which simultaneously performs several functions, so that there is a very simple and stable construction of the rotor bearing.
Ein wesentliches Merkmal ist dabei die Presspassung zwischen dem Klemmring und den als Auflageflächen für den Klemmring dienenden, durch Mantelflächen gebildeten Sitzflächen der beiden Teilringe. Unter Presspassung ist hierbei zu verstehen, dass z. B. bei einem geteilten Innenring die Außenmantelflächen der Teilringe einen größeren Durchmesser aufweisen als die diese Flächen kontaktierende Innenmantelfläche des Klemmringes. Diese Presspassung bewirkt einerseits eine präzise Zentrierung beider Teilringe und wirkt außerdem einer radialen Verformung der beiden Teilringe im Betrieb entgegen: Betriebskräfte, die eine radiale Verformung der Teilringe bewirken könnten, werden durch aus der Presspassung resultierende Spannkräfte weitestgehend aufgehoben. Mögliche dennoch kurzzeitig auftretende radiale Verformungen durch Belastungsspitzen werden nach dem Abklingen solcher Belastungsspitzen durch die Spannkräfte wieder rückgängig gemacht. Des Weiteren ermöglicht die Presspassung eine Übertragung von großen Radialkräften zwischen den beiden Teilringen. Der geteilte Lagerring muss somit nicht radial unterstützt werden, sondern kann direkt mit einer Anschlusskonstruktion z. B. dem Rotorkopf oder dem Maschinenträger verbunden werden.An essential feature is the interference fit between the clamping ring and serving as bearing surfaces for the clamping ring formed by lateral surfaces seating surfaces of the two partial rings. Under press fit is to be understood here that z. B. in a split inner ring, the outer circumferential surfaces of the partial rings have a larger diameter than the surfaces contacting these surfaces inner surface of the clamping ring. This press fit on the one hand causes a precise centering of the two partial rings and also counteracts a radial deformation of the two partial rings during operation: operating forces that could cause a radial deformation of the partial rings are largely eliminated by clamping forces resulting from the interference fit. Possible nevertheless short-term occurring radial deformations by load peaks are reversed after the decay of such load peaks by the clamping forces. Furthermore, the interference fit allows transmission of large radial forces between the two sub-rings. The split bearing ring must therefore not be supported radially, but can directly with a connection structure z. B. the rotor head or the machine carrier are connected.
Um diese Verbindung des geteilten Lagerringes mit einer Anschlusskonstruktion zu ermöglichen, weist der Klemmring erfindungsgemäß ein axiales Spiel gegenüber stirnseitigen Anlageflächen der beiden Teilringe auf. Dies ermöglicht eine eindeutige axiale Kraftübertragung direkt zwischen den beiden Teilringen, z. B. über stirnseitige Kontaktflächen auf beiden Teilringen. Ein axiales Verspannen des Klemmringes wird somit verhindert.In order to enable this connection of the split bearing ring with a connecting structure, the clamping ring according to the invention on an axial play against the frontal contact surfaces of the two partial rings. This allows a clear axial power transmission directly between the two partial rings, z. B. on the frontal contact surfaces on both partial rings. An axial distortion of the clamping ring is thus prevented.
Erfindungsgemäß soll der Klemmring gleichzeitig Borde auf den beiden Teilringen für ein Anlaufen der Wälzkörper bereitstellen. Borde an Lagerringen sind zur axialen Führung der Wälzkörper erforderlich. Durch die Integration dieser Funktion in den Klemmring wird der Aufbau der Rotorlagerung wesentlich vereinfacht. So ist besonders die Herstellung der beiden Teilringe einfacher, da die Bearbeitung der Laufbahnen für die Wälzkörper, wenn diese Laufbahnen an einem axialen Ende keine Borde aufweisen, schneller und präziser durchgeführt werden kann. Insbesondere können Fertigungsverfahren eingesetzt werden, die bei einer Laufbahn, die an beiden axialen Enden mit Borden versehen ist, nicht möglich sind. So ist es möglich, eine Laufbahn auf einen Teilring durch Hartdrehen und anschließendes Honen zu erzeugen, da der Zugang zur Laufbahn während der Fertigung besser ist. Herkömmliche Lagerringe, auch aus dem Stand der Technik bekannte Teilringe, mit Borden an beiden axialen Endflächen der Laufbahn können hingegen nur durch Schleifen der Laufbahn hergestellt werden. Durch Hartdrehen und anschließendes Honen kann kostengünstiger gefertigt werden.According to the invention, the clamping ring should simultaneously provide ribs on the two partial rings for starting the rolling elements. Borders on bearing rings are required for the axial guidance of the rolling elements. The integration of this function into the clamping ring considerably simplifies the construction of the rotor bearing. Thus, in particular, the production of the two partial rings is simpler, since the machining of the raceways for the rolling elements, if these tracks have no rims at one axial end, can be performed faster and more precisely. In particular, manufacturing methods can be used which are not possible with a raceway which is provided at both axial ends with ribs. Thus, it is possible to produce a raceway on a part ring by hard turning and subsequent honing, since the access to the track during manufacture is better. Conventional bearing rings, also known from the prior art partial rings, with ribs on both axial end surfaces of the track, however, can be made only by grinding the track. By hard turning and subsequent honing can be made cheaper.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Embodiments of the present invention are defined in the subclaims.
Jeder Teilring weist eine Laufbahn für die Wälzkörper auf. Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass beide Teilringe identisch sind, insbesondere dass das zweireihige Schrägwälzlager bezüglich einer senkrecht zur Lagerachse stehenden Ebene symmetrisch ist.Each partial ring has a raceway for the rolling elements. According to one embodiment, it is provided that both partial rings are identical, in particular that the double-row angular contact bearing is symmetrical with respect to a plane perpendicular to the bearing axis.
Die beiden Teilringe können axial miteinander verspannt werden, um den erfindungsgemäßen geteilten Lagerring bereitzustellen. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass beide Teilringe eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen zum Befestigen des zweireihigen Schrägwälzlagers an Anschlusskonstruktionen aufweisen. Durch diese fluchtenden Bohrungen geführte Schrauben bewirken somit einerseits die notwendige axiale Verspannung der beiden Teilringe und andererseits die gewünschte Befestigung des geteilten Lagerringes an einer Anschlusskonstruktion. Grundsätzlich denkbar ist natürlich auch, einerseits Bohrungen in den Teilringen vorzusehen, die ausschließlich zur axialen Verspannung der Teilringe dienen, und andererseits die Befestigung des Teilringes über davon unabhängige Maßnahmen zu bewerkstelligen, z. B. separate Bohrungen und Verschraubungen.The two partial rings can be clamped together axially to provide the split bearing ring according to the invention. It can be provided in particular that both partial rings have a plurality of through holes for fastening the double-row oblique roller bearing to connecting structures. Guided by these aligned holes screws thus cause on the one hand the necessary axial tension of the two partial rings and on the other hand, the desired attachment of the split bearing ring on a connecting structure. In principle, of course, also conceivable, on the one hand to provide holes in the sub-rings, which serve exclusively for axial clamping of the partial rings, and on the other hand to accomplish the attachment of the sub-ring on independent measures, for. B. separate holes and fittings.
Auch der andere, also nicht geteilte Lagerring kann eine Vielzahl von umfänglich verteilten Durchgangsbohrungen zum Befestigen dieses Lagerringes an einer Anschlusskonstruktion aufweisen.The other, so not divided bearing ring may have a plurality of circumferentially distributed through holes for attaching this bearing ring to a connecting structure.
Eine weitere Vereinfachung der Konstruktion ergibt sich, wenn die Sitzflächen der beiden Teilringe auf denen der Klemmring sitzt den gleichen Durchmesser aufweisen. So kann der Klemmring bezüglich einer senkrecht zur Lagerachse stehenden Ebene symmetrisch sein.A further simplification of the construction results when the seating surfaces of the two partial rings on which the clamping ring is seated have the same diameter. Thus, the clamping ring can be symmetrical with respect to a plane perpendicular to the bearing axis.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die radialen Presspassungen zwischen dem Klemmring und den Sitzflächen der beiden Teilringe durch ein Differenzmaß zwischen den Sitzflächen der Teilringe und einer diese kontaktierenden Mantelfläche des Klemmringes von 0,5 mm pro 1,0 m Außendurchmesser des Innenringes gebildet wird. Bei einem Außendurchmesser des Innenringes von z. B. 2,0 m ergibt sich somit ein Differenzmaß von 1,0 mm.According to one embodiment, it is provided that the radial interference fits between the clamping ring and the seating surfaces of the two partial rings is formed by a difference between the seating surfaces of the partial rings and a lateral surface of the clamping ring contacting them of 0.5 mm per 1.0 m outer diameter of the inner ring. At an outer diameter of the inner ring of z. B. 2.0 m, this results in a difference of 1.0 mm.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Klemmring eine oder mehrere umlaufende Schmiernuten aufweist, die den Sitzflächen der Teilringe zugewandt ist bzw. sind, wobei die Schmiernut bzw. Schmiernuten mittels radialen Bohrungen mit einem Wälzkörperraum verbunden sind. Hierdurch wird eine weitere Funktion in den Klemmring integriert. Nämlich die Versorgung des Wälzkörperraumes, also des Bereiches radial zwischen den Laufbahnen der beiden Lagerringe und axial zwischen den beiden Enden des Schrägrollenlagers, mit Schmierstoff. Der Schmierstoff kann dabei während des Betriebs oder beim Austausch des Schmierstoffes bei einer Wartung des Schrägrollenlagers über eine oder mehrere axiale Bohrungen in die Schmiernut(en) gefördert werden. Mehrere umfänglich gleichmäßig verteilte radiale Bohrungen ermöglichen dabei das Zuführen des Schmierstoffes in den Wälzkörperraum. Denkbar ist insbesondere, dass genau zwei Schmiernuten vorgesehen sind, wobei je eine Schmiernut axial über einer Sitzfläche eines Teilringes angeordnet ist. According to a further embodiment it is provided that the clamping ring has one or more circumferential lubrication grooves, which is or are facing the seating surfaces of the partial rings, wherein the lubrication groove or lubrication grooves are connected by means of radial bores with a Wälzkörperraum. As a result, another function is integrated into the clamping ring. Namely, the supply of the Wälzkörperraumes, so the area radially between the raceways of the two bearing rings and axially between the two ends of the tapered roller bearing, with lubricant. During operation or replacement of the lubricant during maintenance of the tapered roller bearing, the lubricant can be conveyed via one or more axial bores into the lubrication groove (s). Several circumferentially uniformly distributed radial bores thereby allow the supply of the lubricant in the Wälzkörperraum. It is conceivable, in particular, that exactly two lubrication grooves are provided, wherein a respective lubrication groove is arranged axially above a seat surface of a partial ring.
Gemäß einer Ausführungsform bildet der Klemmring auf den beiden Teilringen einen Haltebord aus. Ein sogenannter Haltebord eines Schrägrollenlagers, typischerweise auch „kleiner Bord” genannt, hat die wesentliche Funktion die Wälzkörper während der Montage des Schrägrollenlagers bzw. auch im Betrieb vor einem axialen Herausfallen oder Herausrutschen zu schützen. Im Gegensatz zum sogenannten „großen Bord” nimmt der Haltebord im Betrieb geringere Axialkräfte auf. Die Ausbildung der Halteborde kann somit problemlos durch den Klemmring erfolgen.According to one embodiment, the clamping ring forms a retaining board on the two partial rings. A so-called retaining board of a tapered roller bearing, typically also called "small board", has the essential function to protect the rolling elements during assembly of the tapered roller bearing or even during operation against axial falling out or slipping out. In contrast to the so-called "large board", the retaining board absorbs lower axial forces during operation. The formation of the retaining rims can thus be done easily by the clamping ring.
Das zweireihige Schrägwälzlager kann ein zweireihiges Kegelrollenlager oder ein zweireihiges Schrägzylinderrollenlager sein. Dabei kann der Innenring in entsprechende Teilringe mit darauf angeordnetem Klemmring geteilt werden. Der Klemmring sitzt mit einer Innenmantelfläche auf einer Außenmantelfläche des Innenringes.The double-row angular contact bearing may be a double-row tapered roller bearing or a double-row angular cylindrical roller bearing. In this case, the inner ring can be divided into corresponding sub-rings with clamping ring arranged thereon. The clamping ring is seated with an inner circumferential surface on an outer circumferential surface of the inner ring.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Klemmring gegenüber stirnseitigen Anlageflächen auf den Teilringen eine Spielpassung aufweist, die durch eine Differenz der axialen Erstreckung des Klemmringes gegenüber dem axialen Abstand der Anlageflächen von s kleiner gleich 0,15 mm gebildet wird. Der Klemmring weist somit eine um s kleinere Breite auf, als die beiden Anlageflächen axial voneinander beabstandet sind. So wird sichergestellt, dass keine Presspassung zwischen Klemmring und Anlageflächen entsteht, die zu einem Ausbeulen des Klemmringes führen würde und gleichzeitig eine genaue axiale Führung der Wälzkörper über den die Borde ausbildenden Klemmring gewährleistet wird. Insbesondere kann gelten, 0,05 mm <= s <= 0,10 mm.According to one embodiment, it is provided that the clamping ring with respect to the end abutment surfaces on the partial rings has a clearance, which is formed by a difference of the axial extent of the clamping ring against the axial distance of the contact surfaces of s equal to 0.15 mm. The clamping ring thus has a smaller by s s width, as the two contact surfaces are axially spaced from each other. This ensures that no interference fit between the clamping ring and contact surfaces, which would lead to buckling of the clamping ring and at the same time a precise axial guidance of the rolling elements is ensured by the ribs forming the clamping ring. In particular, 0.05 mm <= s <= 0.10 mm may apply.
Denkbar ist – insbesondere bei einem zwei Teilringe umfassenden Innenring – dass beide Lagerreihen des zweireihigen Schrägwälzlagers eine O-Anordnung oder aber auch eine X-Anordnung ausbilden.It is conceivable - especially in a two-part rings comprehensive inner ring - that both rows of bearings of the double-row angular contact bearing form an O-arrangement or even an X-arrangement.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigenEmbodiments of the present invention are explained below with reference to the accompanying figures. Show
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Gleiche oder funktionsgleiche Elemente sind durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.Identical or functionally identical elements are identified by the same reference numerals.
Die Rotorlagerung
Der Außenring
Das Ausführungsbeispiel gemäß
Die beiden Teilringe
Der Klemmring
Der Klemmring
Wie in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- WindkraftanlageWind turbine
- 22
- Maschinenturmmachine tower
- 33
- Maschinenhauspower house
- 44
- Generatorgenerator
- 55
- Rotorrotor
- 66
- Rotorblattrotor blade
- 77
- Rotornaberotor hub
- 88th
- Rotorlagerungrotor bearing
- 99
- Außenringouter ring
- 1010
- Innenringinner ring
- 1111
- Wälzkörperrolling elements
- 1212
- Teilringpartial ring
- 1313
- Teilringpartial ring
- 1414
- Klemmringclamping ring
- 1515
- Befestigungsbohrungmounting hole
- 1616
- Lagerachsebearing axle
- 1717
- Anlageflächecontact surface
- 1818
- Anlageflächecontact surface
- 1919
- Innenmantelfläche (des Klemmringes)Inner circumferential surface (of the clamping ring)
- 2020
- Sitzfläche (eines Teilringes)Seat (of a partial ring)
- 2121
- Sitzfläche (eines Teilringes)Seat (of a partial ring)
- 2222
- Bordshelf
- 2323
- Bordshelf
- 2424
- Halteflächeholding surface
- 2525
- Halteflächeholding surface
- 2626
- Spaltgap
- 27, 2827, 28
- Schmiernutlubrication
- 29, 3029, 30
- Bohrungdrilling
- 3131
- Wälzkörperraumanti-friction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102007062056 A1 [0005] DE 102007062056 A1 [0005]
- DE 102007042770 A1 [0006] DE 102007042770 A1 [0006]
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DE (1) | DE102010053473A1 (en) |
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