DE202012011274U1 - Vorgespannte Lagereinheit, insbesondere für eine Windkraftanlage - Google Patents
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Abstract
Vorgespannte Lagereinheit, insbesondere für eine Windkraftanlage, mit zwei über ein Lager aneinander gelagerte Bauteile, wobei das Lager eine Mehrzahl von zwischen zwei Lagerringen angeordneten Wälzkörpern aufweist und ein Klemmring zur Aufbringung einer insbesondere axialen Lagervorspannung vorgesehen ist, der mit einem der Bauteile über Schrauben befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schraubenköpfen oder den Schraubenmuttern und dem Klemmring Hülsen angeordnet sind.
Description
- Hintergrund der Erfindung
- Im Maschinenbau werden häufig angestellte Wälzlagerungen in X- oder O-Anordnung eingesetzt. Eine solche Lagerung besteht aus mindestens zwei Wälzlagern, deren Tragwinkel in einem Bereich von 0° < Tragwinkel < 90° liegen, vorzugsweise in einem Bereich von 15° < Tragwinkel < 45°. Eine solche Lagerung wird in der Regel axial über einen Klemmring vorgespannt. Dieser Klemmring muss die Vorspannkraft im Lager aufnehmen. Zusätzlich entstehen aufgrund von äußeren Betriebslasten Reaktionskräfte in den Wälzlagern, die ebenfalls vom Klemmring aufgenommen werden müssen. Der Klemmring ist axial mit einer Welle verschraubt, auf der die Lager sitzen. Diese Schrauben übertragen wiederum die Kräfte am Klemmring.
- Konstruktionsbedingt liegt hier eine sehr stark exzentrische Belastung der Verschraubung vor, da der Krafteinleitungspunkt verhältnismäßig weit von der Schraubenachse entfernt ist. Dies führt zu einer starken Biegebeanspruchung in den Schrauben. Dieser Effekt ist insbesondere bei Lagerungen mit großen Durchmessern wie sie in der Windkrafttechnik vorkommen kritisch, da aufgrund der großen Durchmesser die Klemmringe sehr flexibel sind. Bei den Extremlastfällen treten dadurch enorme Biegespannungen unter dem Schraubenkopf auf.
- Diese Flexibilität des Klemmrings ist einerseits gewünscht, da sich dadurch eine breitere Lastverteilung im Wälzlager einstellt, was wiederum die maximale Wälzkörperkraft senkt. Zusätzlich kompensiert diese Flexibilität teilweise Vorspannungsänderungen im Lagersystem aufgrund von Temperaturschwankungen oder Toleranzabweichungen.
- Andererseits stellt die Flexibilität des Klemmrings wie oben beschrieben ein Problem für die Verschraubung dar. Eine übliche Maßnahme ist, in der Welle eine zylindrische Senkung vorzusehen, sodass das Gewinde tiefer liegt. Dadurch wird die Klemmlänge der Schrauben erhöht und damit die Spannungen in der Schraube reduziert. Diese Maßnahme allein ist allerdings bei Lagerungen mit großem Durchmesser nicht ausreichend.
- Weitere übliche Maßnahmen sind eine Erhöhung der Klemmringdicke sowie die Verwendung von einer größeren Anzahl von Schrauben und/oder der Einsatz von größeren Schrauben. Dadurch wird das System allerdings erheblich versteift, was sich für die Lastverteilung im Lager negativ auswirkt. Außerdem führt eine solche Lösung zu höheren Kosten und einem höheren Gewicht, was insbesondere in der Windkraft kritisch ist.
- Aufgabe der Erfindung
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Spannungen in den Schrauben zu reduzieren insbesondere ohne den Klemmring und die Verschraubung zu versteifen.
- Lösung der Aufgabe
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Anspruch 1 gelöst. Danach ist die die Verwendung von Hülsen, insbesondere sogenannte Dehnhülsen vorgesehen, die sich zwischen Klemmring und Mutter bzw. Schraubenkopf befinden.
- Die Verwendung von Dehnhülsen führt dazu, dass durch die größere Klemmlänge die Schrauben elastischer werden. Außerdem ist die Dehnhülse ein zusätzliches elastisches Element, das das System Klemmring-Verschraubung nachgiebiger werden lässt. Durch die Erfindung werden zwei gewünschte positive Effekte erzielt:
Zum einen werden die Biegespannungen in den Schrauben deutlich reduziert, sodass die exzentrische Belastung der Schraube unkritischer wird. Dadurch kann – jeweils im Vergleich zu einer Einbausituation ohne Dehnhülsen – die Anzahl der Schrauben reduziert, die Schraubenauslastung verbessert bzw. die Schraubengröße verringert werden, was die Elastizität des Systems weiter erhöht. - Zum anderen kann durch die erhöhte Elastizität des Systems Klemmring-Verschraubung die Lastverteilung im Wälzlager optimiert werden. In den Bereichen hoher Last gibt der Klemmring verstärkt nach, wodurch die an dieser Stelle übertragbare Last sinkt. Diese Last nehmen dann die benachbarten weniger belasteten Wälzkörper verstärkt auf. Dadurch wird erreicht, dass sich eine breitere Lastzone im Lager ergibt und hierdurch die maximal auftretende Wälzkörperlast sinkt, was wiederum zu einer höheren statischen Sicherheit und Lebensdauer führt.
- Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Beschreibung der Figuren
- Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.
- Es zeigen
-
DE 10 2012 221 255.8 der Anmelderin beschrieben ist, auf die hiermit vollumfänglich verwiesen wird und deren Offenbarungsgehalt hiermit mit aufgenommen wird, -
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- Die
- Die
- Die
- Die
- Die
- Bezugszeichenliste
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- 1
- Außenwelle
- 2
- Innenwelle
- 3
- Klemmring
- 4
- Kegelrollenlager
- 5
- Klemmringverschraubung
- 6
- Reaktionskraft aus Lager
- 7
- Hebelarm
- 8
- Schraubenkraft
- 9
- Klemmringdicke
- 10
- Zylindrische Senkung
- 11
- Klemmlänge
- 12
- Dehnhülsenlänge
- 13
- Dehnhülsendurchmesser
- 14
- Dehnhülse
- 15
- Wälzkörperkraft
- 16
- Lastverteilung ohne Dehnhülse
- 17
- Lastverteilung mit Dehnhülse
- 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
-
- DE 102012221255 [0013]
Claims (9)
- Vorgespannte Lagereinheit, insbesondere für eine Windkraftanlage, mit zwei über ein Lager aneinander gelagerte Bauteile, wobei das Lager eine Mehrzahl von zwischen zwei Lagerringen angeordneten Wälzkörpern aufweist und ein Klemmring zur Aufbringung einer insbesondere axialen Lagervorspannung vorgesehen ist, der mit einem der Bauteile über Schrauben befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schraubenköpfen oder den Schraubenmuttern und dem Klemmring Hülsen angeordnet sind.
- Lagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Hülse länger als der Durchmesser der Schraube ist und insbesondere ein Vielfaches des Durchmessers beträgt.
- Lagereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass um den Umfang des Lagers eine Vielzahl von Schrauben insbesondere gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
- Lagereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnhülsen der um den Umfang verteilten Schrauben unterschiedlich ausgebildet sind.
- Lagereinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnhülsen sich hinsichtlich ihrer Länge und/oder ihres Durchmessers unterscheiden.
- Lagereinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Lagerbereichen, bei denen höhere Lasten zu erwarten sind, längere Dehnungshülsen als in Lagerbereichen mit kleineren Lasten angeordnet sind.
- Lagereinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsen derart gewählt sind, dass die Lastverteilung über das Lager im Vergleich zu einer unmittelbaren Schraubbefestigung des Klemmrings ohne Hülsen vergleichmäßigt ist.
- Lagereinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale auf die Wälzkörper im Betrieb einwirkenden Spitzenlast im Vergleich zu einer unmittelbaren Schraubbefestigung des Klemmrings ohne Hülsen reduziert ist.
- Lagereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Hauptlagereinheit für eine Windkraftanlage ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE201220011274 DE202012011274U1 (de) | 2012-11-24 | 2012-11-24 | Vorgespannte Lagereinheit, insbesondere für eine Windkraftanlage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE201220011274 DE202012011274U1 (de) | 2012-11-24 | 2012-11-24 | Vorgespannte Lagereinheit, insbesondere für eine Windkraftanlage |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE202012011274U1 true DE202012011274U1 (de) | 2014-02-25 |
Family
ID=50276589
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE201220011274 Expired - Lifetime DE202012011274U1 (de) | 2012-11-24 | 2012-11-24 | Vorgespannte Lagereinheit, insbesondere für eine Windkraftanlage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE202012011274U1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10054159B2 (en) * | 2015-09-10 | 2018-08-21 | Aktiebolaget Skf | Tensioner and method for preloading a bearing |
US10215225B2 (en) * | 2016-03-30 | 2019-02-26 | Kanzaki Kokyukoki Mfg. Co., Ltd. | Power-transmitting mechanism with rolling-element bearing |
CN111502933A (zh) * | 2019-01-30 | 2020-08-07 | 西门子歌美飒可再生能源创新与技术有限公司 | 用于风力涡轮机的轴承装置和风力涡轮机 |
EP4012212A1 (de) * | 2020-12-08 | 2022-06-15 | Aktiebolaget SKF | Lagergehäuse |
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2012
- 2012-11-24 DE DE201220011274 patent/DE202012011274U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
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US11454220B2 (en) | 2019-01-30 | 2022-09-27 | Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation & Technology S.L. | Bearing arrangement for a wind turbine and wind turbine |
EP4012212A1 (de) * | 2020-12-08 | 2022-06-15 | Aktiebolaget SKF | Lagergehäuse |
US11725695B2 (en) | 2020-12-08 | 2023-08-15 | Aktiebolaget Skf | Bearing housing |
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R163 | Identified publications notified |
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R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years | ||
R071 | Expiry of right |