DE102019206039A1

DE102019206039A1 - Wälzlager, insbesondere Wälzlager mit großem Durchmesser

Info

Publication number: DE102019206039A1
Application number: DE102019206039.0A
Authority: DE
Inventors: Damien Barciet
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2019-04-26
Publication date: 2020-10-29
Also published as: US20210215195A1; US11319989B2; CN111853053A; US11067120B2; US20200340524A1

Abstract

Das Wälzlager umfasst einen Innenring 12 und einen Außenring 14, die konzentrisch um eine Rotationsachse X-X' angeordnet sind, die in eine Axialrichtung läuft, und zumindest ein erstes und ein zweites Axiallager 16, 18, die jeweils axial zwischen dem Innen- und Außenring angeordnet sind, und die jeweils zumindest eine Reihe von Wälzkörpern 16a, 18a haben, wobei das erste und zweite Axiallager 16, 18 voneinander in einer axialen Richtung beabstandet sind.Das Wälzlager umfasst ferner nur ein Radiallager 20, das radial zwischen dem Innen- und Außenring angeordnet ist und zumindest eine Reihe von Wälzkörpern 20a hat. Das Radiallager 20 ist zwischen einer Außenlaufbahn 36, die sich an dem Innenring 12 befindet, und einer Innenlaufbahn 38, die sich an dem Außenring (14) befindet, angeordnet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Wälzlager zum Aufnehmen von axialen und radialen Kräften und die einen Innenring und einen Außenring haben, die konzentrisch um eine Rotationsachse angeordnet sind, die in der axialen Richtung läuft.
Die Erfindung betrifft insbesondere das Gebiet der Wälzlager mit großem Durchmesser, insbesondere jene, die in einer Tunnelbohrmaschine oder auf dem Gebiet der Verteidigung, wie beispielsweise bei Radar-, Kohle- oder Aushebungsanwendungen, verwendet werden. Wälzlager mit großen Durchmessern können auch für die Befestigung von Rotorblättern an Windturbinen verwendet werden.
Ein Wälzlager mit großem Durchmesser umfasst im Allgemeinen zwei konzentrische Innen- und Außenringe und eine Lageranordnung, die zwei Reihen von axialen Rollen und eine Reihe von radialen Rollen aufweist. Solche Wälzlager werden im Allgemeinen häufig sowohl axial als auch radial mit relativ starken Lasten belastet.
Abhängig von der Verwendung des Wälzlagers können erhebliche Kräfte auftreten, die eine Verformung des Lagers, insbesondere der Rotationsringe, verursachen können, was in einigen Fällen dazu führt, dass sich die Ringe lokal trennen. Tatsächlich kann eine radiale Lücke zwischen dem rotierenden Ring und dem feststehenden Ring des Wälzlagers erzeugt werden.
Um diesen Nachteil zu überwinden, umfasst das Wälzlager, das im Patent EP-B1-2 307 745 offenbart ist, ein Radiallager, das radial zwischen dem Innen- und Außenring angeordnet ist, und ein Axialrollenlager und ein kombiniertes Radialaxialrollenlager, die axial zwischen den Ringen angeordnet sind.
Jedoch ist ein solches Wälzlager nicht geeignet, hohe axiale Lasten und hohe Neigungsmomente aufzunehmen.
Bezug kann auch auf das Wälzlager genommen werden, das in Patent EP-B 1-2 092 204 offenbart ist, das entwickelt wurde, um eine gleichmäßigere Kraftverteilung zu erzeugen und der Verformung der Ringe entgegenzuwirken. Dieses Wälzlager umfasst zwei gegenüberliegende Radiallager und zwei gegenüberliegende Axiallager, die derart angeordnet sind, dass sie einen Nasenring des Außenrings umgeben.
Jedoch benötigt die radiale Abmessung eines solchen Wälzlagers einen erheblichen Installationsraum. Ansonsten benötigt die Montage der vier Lager auch eine große Anzahl von Einbauschritten.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu überwinden.
Es ist eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wälzlager bereitzustellen, das geeignet ist, sowohl axiale und radiale Lasten aufzunehmen als auch radiale Verformungen zu tragen, die unter hohen radialen Lasten auftreten können.
In einer Ausführungsform umfasst das Wälzlager einen Innenring und einen Außenring, die konzentrisch um eine Rotationsachse angeordnet sind, die in der axialen Richtung läuft, und zumindest ein erstes und ein zweites Axiallager, die jeweils axial zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet sind, wobei das erste und das zweite Axiallager voneinander in der axialen Richtung beabstandet sind. Das erste und das zweite Axiallager haben jeweils zumindest eine Reihe von Wälzkörpern.
Das Wälzlager umfasst ferner nur ein Radiallager, das radial zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet ist, und das zumindest eine Reihe von Wälzkörpern hat.
Gemäß einem allgemeinen Merkmal der Erfindung ist das Radiallager zwischen einer Außenlaufbahn, die an dem Innenring lokalisiert ist, und einer Innenlaufbahn, die an dem Außenring lokalisiert ist, angeordnet.
Unter den Begriffen „Axiallager“ werden Lager verstanden, die dazu eingerichtet sind, axiale Lasten aufzunehmen, wohingegen unter dem Begriff „Radiallager“ Lager verstanden werden, die dazu eingerichtet sind, radiale Lasten aufzunehmen.
Bei einer solchen Anordnung des Radiallagers werden eine radiale Verformung des Wälzlagers und eine Lücke, die sich zwischen Innenring und Außenring in der radialen Richtung öffnet, begrenzt.
Außerdem ist ein Wälzlager mit zwei axialen Lagern dazu geeignet, hohe axiale Lasten und hohe Neigungsmomente aufzunehmen.
Ansonsten ist mit Bezug auf ein Wälzlager, das zwei Radiallager aufweist, die radial zwischen dem Innen- und dem Außenring angeordnet sind, die Anzahl der Teile, die verwendet wird, um die Ringe zu bilden, mit dem neuen Design des Wälzlagers begrenzt. Der Installationsraum, der benötigt wird, ist reduziert und das Design des Wälzlagers ist kompakt.
Das Radiallager kann radial mit Bezug auf das erste und zweite Axiallager versetzt sein. Bevorzugt ist das Radiallager axial zwischen dem ersten und dem zweiten Axiallager lokalisiert. Entsprechend steht das Radiallager nicht in der axialen Richtung über das erste und das zweite Axiallager hervor. Dank dieser Anordnung gibt es in der axialen Richtung keinen zusätzlichen Raumbedarf für die Anordnung des Radiallagers.
In einer Ausführungsform umfasst einer von dem Innenring und dem Außenring eine ringförmige Nut, die sich in einer radialen Richtung in Richtung des anderen Rings öffnet, und in der sich eine auskragende Nase des anderen Rings befindet.
Das erste und das zweite Axiallager können axial auf jeder Seite der auskragenden Nase des anderen Rings angeordnet sein. Das erste und das zweite Axiallager können jeweils zwischen der auskragenden Nase des anderen Rings und der Nut des Rings angeordnet seien.
Bei einer besonderen Ausführungsform hat jede auskragende Nase des anderen Rings und des Rings eine Auskragung, die entsprechend hintereinander in der radialen Richtung eingreift, wobei die Außen- und Innenlaufbahn für das Radiallager auf den Auskragungen lokalisiert ist. Insbesondere kann zumindest die Auskragung des anderen Rings eine L-förmige Form mit einem radialen Abschnitt und einem axialen Abschnitt haben. Der axiale Abschnitt kann ein freies Ende des radialen Abschnitts erweitern.
In einer Ausführungsform ist der Ring, der die Nut aufweist, in der axialen Richtung in zumindest einen Trageteil und einen Halteteil getrennt, die miteinander gesichert sind, wobei sich die Außen- oder Innenlaufbahn für das Radiallager an dem Trageteil befindet. Das erste Axiallager kann axial zwischen dem Trageteil und dem anderen Ring angeordnet sein. Das zweite Axiallager kann axial zwischen dem Halteteil und dem anderen Ring angeordnet sein. Der Trageteil und der Halteteil des Rings können zusammen die ringförmige Nut begrenzen.
Der Ring des Wälzlagers kann ein Innenring sein und der andere Ring kann der Außenring sein. Alternativ kann der Ring der Außenring sein und der andere Ring kann der Innenring sein.
Das erste und das zweite Axiallager und das Radiallager umfassen jeweils zumindest eine Reihe von Wälzkörpern, zum Beispiel Zylinderrollen. Alternativ kann die Verwendung von anderen Arten von Wälzkörpern, zum Beispiel Kugeln, auch betrachtet werden. Bevorzugt umfassen das erste und das zweite Axiallager und das Radiallager jeweils nur eine Reihe von Wälzkörpern. Alternativ kann zumindest eines von dem ersten und dem zweiten Axiallager und dem Radiallager zumindest zwei Reihen von Wälzkörpern aufweisen.
In einer Ausführungsform umfasst das Wälzlager nur das erste und das zweite Axiallager, die axial zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet sind.
Die Wälzkörper der Axial- und Radiallager können in Käfigen angeordnet sein, die zum Beispiel aus Kunststoff, Stahl etc. hergestellt sind. Der Käfig kann segmentiert sein oder in einem Stück hergestellt sein. Alternativ kann das Wälzlager mehrere Abstandshalter aufweisen, die umfänglich zwischen den Wälzkörpern angeordnet sind.
Die Laufbahnen, die auf dem Innen- und Außenring für die Axial- und Radiallager lokalisiert sind, können direkt auf den Ringen gebildet sein. Die Laufbahnen können gehärtet sein.
Alternativ können die Laufbahnen, die auf den Innen- und Außenringen gebildet sind, durch separate Teile gebildet sein, die an den Ringen gesichert sind.
Die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile werden durch das Studium der ausführlichen Beschreibung der speziellen Ausführungsformen verstanden, die als nichtbeschränkende Beispiele gegeben werden und die durch die angehängten Zeichnungen illustriert sind, in denen:

1 ein partieller Querschnitt eines Wälzlagers gemäß einem ersten Beispiel der Erfindung ist, und
2 ein partieller Querschnitt eines Wälzlagers gemäß einem zweiten Beispiel der Erfindung ist.

Das Wälzlager 10, wie es in 1 gezeigt ist, ist ein Wälzlager mit großem Durchmesser, das einen ersten Ring 12 und einen zweiten Ring 14 aufweist. Bei dem gezeigten Beispiel ist der erste Ring 12 der Innenring des Wälzlagers, wohingegen der zweite Ring 14 der Außenring ist. Das Wälzlager 10 kann beispielsweise in einer Tunnelbohrmaschine, einer Windturbine oder einer beliebigen anderen Anwendung verwendet werden, die ein Wälzlager mit großem Durchmesser verwendet.
Der Innen- und Außenring 12, 14 sind konzentrisch und erstrecken sich entlang der Lagerrotationsachse X-X', die in einer axialen Richtung läuft.
Das Wälzlager 10 umfasst ein erstes und ein zweites Axiallager 16, 18, die axial zwischen dem Innen- und Außenring 12, 14 angeordnet sind, und ein Radiallager 20, das radial zwischen den Ringen angeordnet ist.
Der Innenring 12 umfasst eine ringförmige Nut 22, die sich in einer radialen Richtung nach außen in Richtung des Außenrings 14 öffnet. Der Innenring 12 umfasst eine äußere zylindrische Fläche 12a, aus der die Nut 22 gebildet wird. Der Innenring 12 umfasst ferner zwei gegenüberliegende radiale Vorderflächen 12b, 12c, die axial die Außenfläche 12a des Rings begrenzen.
Der Außenring 14 umfasst eine ringförmig auskragende Nocke oder Nase 24, die in die ringförmige Nut 22 des Innenrings eingreift. Die Nase 24 erstreckt sich radial nach innen.
Das erste und zweite Axiallager 16, 18 sind axial zwischen der Nase 24 des Außenrings und der Nut 22 des Innenrings angeordnet. Das Radiallager 20 ist axial zwischen der Nase 24 des Außenrings und der Nut 22 des Innenrings angeordnet.
Die erste und zweite Axiallager 16 und 18 sind voneinander in der Axialrichtung beabstandet. Das erste und das zweite Axiallager 16, 18 sind auf jeder Seite der Nase 24 des Außenrings angeordnet. Die Rotationsachsen der Axiallager 16, 18 sind relativ zueinander parallel und senkrecht zu der Rotationsachse X-X' des Wälzlagers 10.
In dem gezeigten Beispiel umfasst das Axiallager 16, 18 eine Reihe von axialen Zylinderrollen 16a, 18a mit einer Rotationsachse 16b, 18b, die senkrecht zu der Rotationsachse X-X' des Wälzlagers 10 ist. Die axialen Rollen 16a, 18a rollen auf Laufbahnen, die sich an der Nut 22 des Innenrings und an der Nase 24 des Außenrings befinden.
Eine erste Flanke 22a der Nut und eine erste Flanke 24a der Nase 24, die axial der ersten Flanke 22a gegenüberliegt, begrenzen die Laufbahnen für die axialen Rollen 16a. Eine zweite Flanke 22b der Nut und eine zweite Flanke 24b der Nase, die axial der zweiten Flanke 22b gegenüberliegt, begrenzen die Laufbahnen für die axialen Rollen 18a. Die gegenüberliegenden ersten und zweiten Flanken 22a, 22b begrenzen axial die Nut 22 des Innenrings. Ebenso begrenzen die gegenüberliegenden ersten und zweiten Flanken 24a, 24b hier axial die Nase 24 des Außenrings. Die ersten und zweiten Axiallager 16, 18 kommen in Kontakt mit den gegenüberliegenden Flanken 24a, 24b der auskragenden Nase 24.
In dem gezeigten Beispiel ist die axiale Länge der Rollen 16a des ersten Axiallagers größer als die der Rollen 18a des zweiten Axiallagers. Alternativ kann die axiale Länge der Rollen 16a kleiner oder gleich zu der der Rollen 18a sein.
Die Nase 24 des Außenrings ist mit einer ringförmigen Auskragung 26 versehen, die sich nach innen erstreckt. Die Auskragung 26 hat eine L-Form. Die Auskragung 26 umfasst einen radialen Abschnitt 26a, der sich radial nach innen von der Nase 24 erstreckt, und einen freien axialen Abschnitt 26b, der eine Kante mit kleinem Durchmesser des radialen Abschnitts erweitert.
In dem gezeigten Beispiel ist der Außenring 14 aus einem Stück hergestellt. Alternativ kann der Außenring 14 in der axialen Richtung in zumindest zwei separate Teile geteilt sein, die miteinander gesichert sind. In einer anderen Variante kann die Nase 24 separat von dem Hauptteil des Außenrings hergestellt sein. In dem gezeigten Beispiel ist auf dem Außenring 14 eine Zahnung bereitgestellt.
Der Innenring 12 ist in der axialen Richtung in zwei getrennte Teile, einem Trageteil 28 und einem Halteteil 30, geteilt, die miteinander gesichert sind. Der Trageteil 28 und der Halteteil 30 lagern axial gegeneinander. In dem gezeigten Beispiel sind die Durchgangslöcher 32 in dem Trage- und dem Halteteil 28, 30 vorgesehen, die die Befestigung dieser zwei Teile mittels Bolzen ermöglicht.
Der Trageteil 28 und der Halteteil 30 des Innenrings begrenzen zusammen die Nut 22. Die erste Flanke 22a, die an dem Innenring 12 die Laufbahn für das Axiallager 16 begrenzt, befindet sich auf dem Trageteil 28. Die zweite Flanke 22a, die an dem Innenring 12 die Laufbahn für das Axiallager 18 begrenzt, befindet sich auf dem Halteteil 30.
Der Trageteil 28 des Innenrings umfasst eine ringförmige axiale Auskragung 34, die sich axial in Richtung des Halteteils 30 erstreckt, während sie axial beabstandet bleibt. Die Auskragung 34 liegt axial dem radialen Abschnitt 26a der Auskragung 26 des Außenrings gegenüber. Die Auskragung 34 umgibt radial den axialen Abschnitt 26b der Auskragung 26. Die Auskragung 34 und der axiale Abschnitt 26b der Auskragung 26 greifen hintereinander ein und sind in der radialen Richtung beabstandet. Der radiale Abschnitt 26a der Auskragung 26 ist axial zwischen dem Trageteil 28 und dem Halteteil 30 angeordnet.
Zwischen der Auskragung 34 des Innenrings und der Auskragung 26 der Nase des Außenrings ist das Radiallager 20 angeordnet, genauer gesagt ist das Radiallager 20 radial zwischen der Auskragung 34 und dem axialen Abschnitt 26b der Auskragung 26 angeordnet.
Die Auskragung 34 des Innenrings begrenzt eine Außenlaufbahn 36 des Radiallagers 20. Der axiale Abschnitt 26b der Auskragung 26 des Außenrings begrenzt eine Innenlaufbahn 38 für das Radiallager. Die Bohrung der Auskragung 34 begrenzt die Außenlaufbahn 36. Die Außenfläche des axialen Abschnitts 26b der Auskragung begrenzt die Innenlaufbahn 38. Die Außenlaufbahn 36 liegt radial der Innenlaufbahn 38 gegenüber. Das Radiallager 20 ist radial zwischen der Außenlaufbahn 36, die an dem Innenring 12 begrenzt ist, und der Innenlaufbahn 38, die an dem Außenring 14 begrenzt ist, angeordnet.
Die Rotationsachse des Radiallagers 20 ist koaxial mit der Rotationsachse X-X' des Wälzlagers 10. In dem gezeigten Beispiel umfasst das Radiallager 20 eine Reihe von radialen Zylinderrollen 20a mit einer Rotationsachse 20b, die parallel zu der Rotationsachse X-X' ist. Die radialen Rollen 20a rollen auf den Außen- und Innenlaufbahnen 36, 38, die sich an den Innen- und Außenringen befinden.
Das Radiallager 20 ist radial nach innen mit Bezug auf das erste und zweite Axiallager 16, 18 versetzt. Das Radiallager 20 befindet sich axial zwischen dem ersten und zweiten Axiallager 16, 18.
Ansonsten ist, wie voranstehend erwähnt, in diesem dargestellten Beispiel der erste Ring des Wälzlagers der Innenring 12, wohingegen der zweite Ring der Außenring 14 ist.
Als eine Alternative könnte es möglich sein, eine umgekehrte Anordnung bereitzustellen, bei der erste Ring den Außenring 12 bildet und der zweite Ring den Innenring 14 bildet, wie in der 2 gezeigt ist, in der identische Teile die gleichen Bezugszeichen bekommen haben. In diesem zweiten Beispiel öffnet sich die Nut 22, die an dem Außenring 12 gebildet ist, radial nach innen, und die Nase 24 des Innenrings erstreckt sich radial nach außen.
Der axiale Abschnitt 26b der Auskragung 26 des Innenrings begrenzt die Außenlaufbahn 36 des Radiallagers 20. Die Auskragung 34 des Außenrings begrenzt die Innenlaufbahn 38 des Radiallagers 20. Genauer gesagt, begrenzt die Bohrung des Axialabschnitts 26b der Auskragung die Außenlaufbahn 36. Die Außenfläche der Auskragung 34 begrenzt die Innenlaufbahn 38. In dieser Ausführungsform befindet sich die Außenlaufbahn 36 des Radiallagers weiterhin auf dem Innenring 12 und die Innenlaufbahn 38 des Radiallagers befindet sich an dem Außenring 14. Das Radiallager 20 ist mit Bezug auf das erste und das zweite Axiallager 16, 18 radial nach außen versetzt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2307745 B1 [0005]
EP 12092204 B [0007]

Claims

Wälzlager aufweisend: - einen Innenring (12) und einen Außenring (14), die konzentrisch um eine Rotationsachse (X-X') angeordnet sind, die in eine Axialrichtung läuft, - zumindest ein erstes und ein zweites Axiallager (16, 18), die jeweils axial zwischen dem Innen- und Außenring angeordnet sind, und die jeweils zumindest eine Reihe von Wälzkörpern (16a, 18a) haben, wobei das erste und zweite Axiallager (16, 18) voneinander in einer axialen Richtung beabstandet sind, und - nur ein Radiallager (20), das radial zwischen dem Innen- und Außenring angeordnet ist und zumindest eine Reihe von Wälzkörpern (20a) hat, dadurch gekennzeichnet, dass das Radiallager (20) zwischen einer Außenlaufbahn (36), die sich an dem Innenring (12) befindet, und einer Innenlaufbahn (38), die sich an dem Außenring (14) befindet, angeordnet ist.
Wälzlager gemäß Anspruch 1, wobei das Radiallager (20) mit Bezug auf das erste und zweite Axiallager (16, 18) radial versetzt ist.
Wälzlager gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Radiallager (20) sich axial zwischen dem ersten und dem zweiten Axiallager (16, 18) befindet.
Wälzlager gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei einer von dem Innen- und dem Außenring (12) eine ringförmige Nut (22) aufweist, die sich in einer radialen Richtung in Richtung des anderen Rings (14) öffnet, und in der sich eine auskragende Nase (24) des anderen Rings (14) befindet.
Wälzlager gemäß Anspruch 4, wobei das erste und das zweite Axiallager (16, 18) axial auf jeder Seite der auskragenden Nase (24) des anderen Rings (14) angeordnet sind.
Wälzlager gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei das erste und das zweite Axiallager (16, 18) jeweils axial zwischen der auskragenden Nase (24) des anderen Rings (14) und der Nut (22) des Rings angeordnet sind.
Wälzlager gemäß einem der vorherigen Ansprüche 4 bis 6, wobei die auskragende Nase (24) des anderen Rings (14) und der Ring (12) jeweils eine Auskragung (26, 34) haben, die jeweils in der radialen Richtung hintereinander eingreifen, wobei sich die Außen- und Innenlaufbahnen (36, 38) des Radiallagers (20) auf den Auskragungen (26, 34) befinden.
Wälzlager gemäß Anspruch 7, wobei zumindest die Auskragung (26) des anderen Rings (14) eine L-Form mit einem radialen Abschnitt (26a) und einem axialen Abschnitt (26b) hat.
Wälzlager gemäß einem der vorherigen Ansprüche 4 bis 8, wobei der Ring (12), der die Nut (22) aufweist, in der axialen Richtung in zumindest einen Trageteil (28) und einen Halteteil (30) geteilt ist, die miteinander gesichert sind, wobei die Außen- oder Innenlaufbahn (36, 38) für das Radiallager (20) sich an dem Trageteil (28) befindet, und wobei das erste Axiallager (16) axial zwischen dem Trageteil (28) und dem anderen Ring (14) angeordnet ist, wobei das zweite Axiallager (18) axial zwischen dem Halteteil (30) und dem anderen Ring (14) angeordnet ist.
Wälzlager gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste und zweite Axiallager (16, 18) und das Radiallager (20) jeweils nur eine Reihe von Zylinderrollen aufweisen.