EP2864651A1 - Vorrichtung mit wenigstens einem pendelrollenlager mit vorspanneinheit und verfahren zum aufbringen einer vorspannung - Google Patents

Vorrichtung mit wenigstens einem pendelrollenlager mit vorspanneinheit und verfahren zum aufbringen einer vorspannung

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EP2864651A1
EP2864651A1 EP13739950.7A EP13739950A EP2864651A1 EP 2864651 A1 EP2864651 A1 EP 2864651A1 EP 13739950 A EP13739950 A EP 13739950A EP 2864651 A1 EP2864651 A1 EP 2864651A1
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EP
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unit
force
bearing
spherical roller
roller bearing
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Withdrawn
Application number
EP13739950.7A
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Kjell BOGVAD
Hans-Jürgen Liesegang
Christian Zang
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SKF China Sales Co Ltd
SKF AB
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SKF China Sales Co Ltd
SKF AB
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Publication date
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
  • It is a device with at least one spherical roller bearing is known, which has a split bearing ring.
  • DE 101 26 103 A1 discloses a bearing arrangement, in particular for a machine tool, with at least two roller bearings for supporting a shaft in a housing.
  • the bearings are designed to absorb axial forces and positioned in the same direction in tandem arrangement inserted into the housing.
  • Each rolling bearing is further axially biased by at least one clamping device, wherein the clamping devices of the rolling bearing are mutually coupled for mutual balancing of the rolling bearings acting on axial forces.
  • DE 43 33 196 AI discloses a spindle unit which can compensate for any displacement of the spindle by thermal expansion and which can adjust the bias on the bearings according to the speed of the spindle.
  • EP 1 705 392 B1 discloses a double-row spherical roller bearing in which a gap is provided between the two divided outer rings and a bias is applied to these split outer rings.
  • US 3,934,957 discloses a double-row spherical roller bearing with a split outer ring.
  • a spring is arranged between a housing surface and an outer ring.
  • a pair of spring members are interposed between the split outer rings as dampers.
  • the object of the invention is in particular to provide a generic device which is inexpensive to produce and durable.
  • the object is achieved by the features of claim 1, while advantageous embodiments and modifications of the invention can be taken from the dependent claims.
  • the invention is based on a device having at least one spherical roller bearing, which has at least one split bearing ring.
  • the device has at least one biasing unit, which is provided to exert a force on at least a first part of the bearing ring.
  • a “split bearing ring” is to be understood in particular as a bearing ring which has at least two separate components, which are preferably designed as rings.
  • a “preload unit” is to be understood in particular as a unit which is intended to exert a force on at least a first part of the bearing ring, wherein the unit is preferably provided to exert a force on a first ring of the bearing ring such that it, preferably along an axial direction of the spherical roller bearing, is pressed to a second ring of the bearing ring.
  • a durable design and cost-effective manufacturability of the device can be achieved.
  • it can be erricht that the parts of the split bearing ring are biased against each other, so that a bearing clearance of the spherical roller bearing is prevented in its axial direction.
  • the inhibition of the bearing clearance causes movements of a shaft which is connected to an inner ring of the spherical roller bearing in the axial direction, whereby a low wear of a gear, which is connected to the shaft is achieved.
  • the suppression of the bearing clearance causes the reduction of dynamic loads of the device.
  • a cost-effective construction is achieved in that the shaft which is connected to the inner ring is angularly movably supported by the spherical roller bearing, so that the shaft can be stored inexpensively by a three-point bearing.
  • the kinematic properties of the bearing are hardly negatively influenced by the bias unit.
  • control unit is to be understood as meaning, in particular, a unit which is provided for controlling a procedure, wherein the unit preferably has an electronic computing unit, a memory unit and an operating program stored in the memory unit.
  • the bias unit is formed as a hydro-elastic bias unit.
  • a "hydro-elastic" prestressing unit is to be understood in particular to mean a projection unit which is intended to transmit the force by means of an elastic element which can be filled with a liquid, such as in particular a hose exercise. This allows a simple and effective design can be achieved.
  • Fig. 2 shows a schematic partial section through a device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a wind power plant which has a device according to the invention (FIG. 2).
  • the device supports a shaft 34 of the wind turbine, which is attached to a rotor of the wind turbine, rotatable.
  • the device comprises a spherical roller bearing 10, which has an inner ring 32 and a split bearing ring 12 which is formed as an outer ring.
  • the shaft 34 is connected to the inner ring 32.
  • the split outer ring has a first part 14 and a second part 16, which are separately formed components.
  • a first row 36 of rolling elements of the spherical roller bearing 10 contacts the inner ring 32 and the first part 14.
  • a second row 38 of rolling elements of the spherical roller bearing 10 contacts the inner ring 32 and the second part 16.
  • a support unit 40 of the wind turbine receives the weight of the device and the rotor and transmits it to the ground.
  • the device has a holding unit with individual components 42 to 50, which fix the inner ring 32 relative to the carrier unit 40. Furthermore, the holding unit acts to fix the part 16 relative to the carrier unit.
  • the holding unit is fixed relative to the carrier unit 40.
  • the part 14 is movably mounted relative to the inner ring 32.
  • a hydro-elastic biasing unit 18 exerts a force on the member 14, which is directed parallel to an axial direction 26 of the spherical roller bearing.
  • the biasing unit has a hose 24, a liquid 28 and a control unit 20. The hose abuts the first part 14 and the components 44, 46 and is arranged between the first part 14 and the component 44.
  • a subset of the liquid 28 is disposed in the tube. Another subset of the liquid 28 is arranged in the control unit 20.
  • the control unit 20 has a memory unit in which a target value of the pressure of the subset of the liquid 28, which is arranged in the hose, is stored. The control unit regulates the pressure of the subset of the liquid 28, which in the
  • Hose is arranged on the set point. As a result, the force which the hose exerts on the part 14 is set to a constant value.
  • control unit ensures that a further liquid quantity of the liquid 28 is introduced into the tube.
  • control unit has a pump (not shown). If the pressure of the subset in the tube increases due to external influences, the control unit ensures that a liquid amount of the liquid 28 is carried out of the tube.
  • the biasing unit and the control unit is designed such that, in a sudden axial load of the part 14, the bearing shows a stiff behavior, the subset of the liquid 28, which is in the hose, but can change, so that a damping of Load occurs.
  • control unit can be achieved that, despite temperature changes that have an expansion or shrinkage of the shaft result, the force remains constant, so that a distortion of the bearing is prevented. Except for the force transmitted to the part 14 by the biasing unit, the part 14 is free of axial load.
  • the device can have a control unit which can change the pressure of the subset of the fluid which is arranged in the hose.

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Abstract

Vorrichtung mit wenigstens einem Pendelrollenlager und Verfahren Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit wenigstens einem Pendelrollen-lager (10), welches wenigstens einen geteilten Lagerring (12) aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung zumindest eine hydro-elastische Vorspannungseinheit (18) aufweist, welche dazu vorgesehen ist, über eine Steuereinheit eine Kraft auf wenigstens einen ersten Teil (14) des Lagerrings (12) auszuüben.

Description

B e s c h r e i b u n g
VORRICHTUNG MIT WENIGSTENS EINEM PENDELROLLENLAGER MIT VORSPANNEINHEIT UND VERFAHREN ZUM AUFBRINGEN EINER VORSPANNUNG
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist eine Vorrichtung mit wenigstens einem Pendelrollenlager bekannt, welches einen geteilten Lagerring aufweist.
Ferner ist eine Vorrichtung mit zwei Kegelrollenlagern bekannt, welche eine Welle lagern.
Beispielsweise ist aus der DE 101 26 103 A 1 eine Lageranordnung, insbesondere für eine Werkzeugmaschine, mit mindestens zwei Wälzlagern zum Lagern einer Welle in einem Gehäuse bekannt. Die Wälzlager sind zur Aufnahme von Axialkräften ausgelegt und gleichsinnig positioniert in Tandemanordnung in das Gehäuse eingesetzt. Jedes Wälzlager ist ferner durch mindestens eine Spanneinrichtung axial vorspannbar, wobei die Spanneinrichtungen der Wälzlager zum gegenseitigen Ausgleichen der an den Wälzlagern angreifenden Axialkräfte miteinander gekoppelt sind. Die DE 43 33 196 AI offenbart eine Spindeleinheit, welche jede Verlagerung der Spindel durch thermische Ausdehnung ausgleichen kann und welche die Vorspannung auf die Lager entsprechend der Drehzahl der Spindel einstellen kann.
Beispielsweise offenbart die EP 1 705 392 Bl ein zweireihiges Pendelrollenlager bei dem zwischen den zwei geteilten Außenringen ein Spalt vorgesehen ist und auf diese geteilten Außenringe eine Vorspannung aufgebracht wird.
Des Weiteren offenbart die US 3,934,957 ein zweireihiges Pendelrollenlager mit einem geteilten Außenring. Eine Feder ist zwischen einer Gehäusefläche und einem Außenring angeordnet. Ein Paar von Federelementen ist zwischen den geteilten Außenringen angeordnet als Dämpfer.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung bereitzustellen, welche kostengünstig herstellbar und langlebig ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit wenigstens einem Pendelrollenlager, welches wenigstens einen geteilten Lagerring aufweist.
Es wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung zumindest eine Vorspannungseinheit aufweist, welche dazu vorgesehen ist, eine Kraft auf wenigstens einen ersten Teil des Lagerrings auszuüben. Unter einem "geteilten Lagerring" soll insbesondere ein Lagerring verstanden werden, welcher wenigstens zwei separate Bauteile, welche vorzugsweise als Ringe ausgebildet sind, aufweist. Unter einer "Vorspannungseinheit" soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, eine Kraft auf wenigstens einen ersten Teil des Lagerrings auszuüben, wobei die Einheit vorzugsweise dazu vorgesehen ist, eine Kraft auf einen ersten Ring des Lagerrings derart auszuüben, dass dieser, vorzugsweise entlang einer axialen Richtung des Pendelrollenlagers, auf einen zweiten Ring des Lagerrings zu gedrückt wird. Unter "vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet und/oder speziell programmiert verstanden werden. Mit einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann eine langlebige Ausbildung und kostengünstige Herstellbarkeit der Vorrichtung erreicht werden. Insbesondere kann erricht werden, dass die Teile des geteilten Lagerrings gegeneinander vorgespannt sind, so dass ein Lagerspiel des Pendelrollenlagers in seine axiale Richtung unterbunden wird. Insbesondere bewirkt das Unterbinden des Lagerspiels Bewegungen einer Welle, die mit einem Innenring des Pendelrollenlagers verbunden ist, in die axiale Richtung, wodurch ein geringer Verschleiß eines Getriebes, das mit der Welle verbunden ist, erreicht wird. Im Besonderen bewirkt das Unterbinden des Lagerspiels das Reduzieren von dynamischen Belastungen der Vorrichtung. Insbesondere wird eine kostengünstige Bauweise dadurch erreicht, dass die Welle, die mit dem Innenring verbunden ist, durch das Pendelrollenlager winkelbeweglich gelagert ist, so dass die Welle kostengünstig durch eine Dreipunktlagerung gelagert werden kann. Insbesondere werden die kinematischen Eigenschaften des Lagers kaum negativ durch die Vorspannungseinheit beeinflusst.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung wenigstens eine Steuereinheit aufweist, welche dazu vorgesehen ist, die Kraft zu verändern. Unter einer "Steuereinheit " soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche zu einer Steuerung eines Vorgangs vorgesehen ist, wobei die Einheit vorzugsweise eine elektronische Recheneinheit, eine Speichereinheit und ein in der Speichereinheit gespeichertes Betriebsprogramm aufweist. Hierdurch kann eine effektive Einstellung der Kraft erreicht werden.
Vorzugsweise ist die Vorspannungseinheit als hydro-elastische Vorspannungseinheit ausgebildet. Unter einer "hydro-elastischen" Vorspannungseinheit soll insbesondere eine Vorsprungseinheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, die Kraft mittels eines elastischen und mit einer Flüssigkeit befüllbaren Elements, wie insbesondere einem Schlauch, auszuüben. Dadurch kann eine einfache und wirkungsvolle Bauweise erzielt werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Windkraftanlage,
Fig. 2 zeigt einen schematischen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Windkraftanlage, welche eine erfindungsgemäße Vorrichtung (Fig. 2) aufweist. Die Vorrichtung lagert eine Welle 34 der Windkraftanlage, die mit an einem Rotor der Windkraftanlage befestigt ist, drehbar. Hierzu umfasst die Vorrichtung ein Pendelrollenlager 10, welches einen Innenring 32 und einen geteilten Lagerring 12, der als Außenring ausgebildet ist, aufweist. Die Welle 34 ist mit dem Innenring 32 verbunden. Der geteilte Außenring weist einen ersten Teil 14 und einen zweiten Teil 16 auf, welches getrennt voneinander ausgebildete Bauteile sind. Eine erste Reihe 36 von Wälzkörpern des Pendelrollenlagers 10 berührt den Innenring 32 und den ersten Teil 14. Eine zweite Reihe 38 von Wälzkörpern des Pendelrollenlagers 10 berührt den Innenring 32 und den zweiten Teil 16.
Eine Trägereinheit 40 der Windkraftanlage nimmt die Gewichtskraft der Vorrichtung und des Rotors auf und überträgt sie auf den Erdboden. Die Vorrichtung weist eine Halteeinheit mit einzelnen Bauteilen 42 bis 50 auf, welche den Innenring 32 relativ zu der Trägereinheit 40 fixieren. Ferner wirkt die Halteeinheit daran mit, den Teil 16 relativ zu der Trägereinheit zu fixieren. Die Halteeinheit ist relativ zu der Trägereinheit 40 fixiert. Der Teil 14 ist relativ zu dem Innenring 32 beweglich gelagert. Eine hydro- elastische Vorspannungseinheit 18 übt eine Kraft auf den Teil 14 aus, welche parallel zu einer axialen Richtung 26 des Pendelrollenlagers gerichtet ist. Die Vorspannungseinheit weist einen Schlauch 24, eine Flüssigkeit 28 und eine Regelungseinheit 20 auf. Der Schlauch liegt an dem ersten Teil 14 und an den Bauteilen 44,46 an und ist zwischen dem ersten Teil 14 und dem Bauteil 44 angeordnet. Eine Teilmenge der Flüssigkeit 28 ist in dem Schlauch angeordnet. Eine andere Teilmenge der Flüssigkeit 28 ist in der Regelungseinheit 20 angeordnet. Die Regelungseinheit 20 weist eine Speichereinheit auf, in welcher ein Sollwert des Drucks der Teilmenge der Flüssigkeit 28, die in dem Schlauch angeordnet ist, gespeichert ist. Die Regelungseinheit regelt den Druck der Teilmenge der Flüssigkeit 28, die in dem
Schlauch angeordnet ist, auf dem Sollwert. Dadurch ist die Kraft, die der Schlauch auf den Teil 14 ausübt, auf einen konstanten Wert eingestellt.
Falls der Druck der Teilmenge im Schlauch durch äußere Einflüsse abfällt, sorgt die Regelungseinheit dafür, dass eine weitere Flüssigkeitsmenge der Flüssigkeit 28 in den Schlauch eingeführt wird. Hierzu weist Regelungseinheit eine Pumpe (nicht dargestellt) auf. Falls der Druck der Teilmenge im Schlauch durch äußere Einflüsse ansteigt, sorgt die Regelungseinheit dafür, dass eine Flüssigkeitsmenge der Flüssigkeit 28 aus dem Schlauch ausgeführt wird.
Ferner ist die Vorspannungseinheit und die Regelungseinheit derart ausgebildet, dass bei einer plötzlichen axialen Belastung des Teils 14 das Lager zwar ein steifes Verhalten zeigt, die Teilmenge der Flüssigkeit 28, die sich in dem Schlauch befindet, sich aber ändern kann, so dass eine Dämpfung der Belastung erfolgt.
Durch die Regelungseinheit kann erreicht werden, dass trotz Temperaturveränderungen, die ein Ausdehnen oder Schrumpfen der Welle zur Folge haben, die Kraft konstant bleibt, so dass ein Verspannen des Lagers verhindert wird. Bis auf die durch die Vorspannungseinheit auf den Teil 14 übertragene Kraft ist der Teil 14 axiallastfrei.
Alternativ zu der Regelungseinheit kann die Vorrichtung eine Steuereinheit aufwei- sen, welche den Druck der Teilmenge der Flüssigkeit, die im Schlauch angeordnet ist, verändern kann.
Bezugszeichenliste
10 Pendelrollenlager
12 Lagerring
14 Teil
16 Teil
18 Vorspannungseinheit
20 Regelungseinheit
24 Schlauch
26 Richtung
28 Flüssigkeit
30 Rotor
32 Innenring
34 Welle
36 Reihe
38 Reihe
40 Trägereinheit
42 Bauteil
44 Bauteil
46 Bauteil
48 Bauteil
50 Bauteil

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung mit wenigstens einem Pendelrollenlager (10), welches wenigstens einen geteilten Lagerring (12) aufweist,
gekennzeichnet durch
zumindest eine Vorspannungseinheit (18), welche dazu vorgesehen ist, eine Kraft auf wenigstens einen ersten Teil (14) des Lagerrings (12) auszuüben, wobei die Vorrichtung wenigstens eine Steuereinheit aufweist, welche dazu vorgesehen ist, die Kraft zu verändern, wobei die Vorspannungseinheit (18) als hydro-elastische Vorspannungseinheit (18) ausgebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Lagerring (12) als Außenring ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung wenigstens eine Regelungseinheit (20) aufweist, welche dazu vorgesehen ist, die Kraft auf einen vorbestimmten Wert zu regeln.
4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche , wobei die hydro- elastische Vorspannungseinheit (18) einen Schlauch (24) aufweist, welcher an dem ersten Teil (14) des Lagerrings (12) anliegt und in welchen zur Beeinflussung der Kraft Flüssigkeit ein- und auspumpbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Vorrichtung eine Regelungseinheit (20) aufweist, die dazu vorgesehen ist, den Druck einer Flüssigkeit (28) der Vorrichtung, welche in dem Schlauch (24) angeordnet ist, auf einen vorbestimmten Wert zu regeln.
6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kraft parallel zu der axialen Richtung (26) des Pendelrollenlagers (10) gerichtet ist.
7. Windkraftanlage mit einer Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche.
8. Verfahren, bei welchem zum Vorspannen eine Kraft auf wenigstens ein Teil eines Lagerrings (12) ausgeübt wird, mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
EP13739950.7A 2012-06-20 2013-06-19 Vorrichtung mit wenigstens einem pendelrollenlager mit vorspanneinheit und verfahren zum aufbringen einer vorspannung Withdrawn EP2864651A1 (de)

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