EP4034775A1 - Wellengleitlager - Google Patents

Wellengleitlager

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Publication number
EP4034775A1
EP4034775A1 EP20771495.7A EP20771495A EP4034775A1 EP 4034775 A1 EP4034775 A1 EP 4034775A1 EP 20771495 A EP20771495 A EP 20771495A EP 4034775 A1 EP4034775 A1 EP 4034775A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shaft
depressions
sliding bearing
shaped
transmission
Prior art date
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Ceased
Application number
EP20771495.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Meyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Flender GmbH
Original Assignee
Flender GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Flender GmbH filed Critical Flender GmbH
Publication of EP4034775A1 publication Critical patent/EP4034775A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/14Special methods of manufacture; Running-in
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24CABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/04Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for treating only selected parts of a surface, e.g. for carving stone or glass
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/10Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load
    • F16C17/102Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for both radial and axial load with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24CABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/10Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for compacting surfaces, e.g. shot-peening
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2223/00Surface treatments; Hardening; Coating
    • F16C2223/02Mechanical treatment, e.g. finishing
    • F16C2223/08Mechanical treatment, e.g. finishing shot-peening, blasting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/31Wind motors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the invention relates to a shaft sliding bearing, in particular a shaft of a wind power plant gearbox, with at least one sliding surface which has a surface roughness. Furthermore, the invention relates to a method for producing such a shaft plain bearing. In addition, the invention relates to a transmission with at least one such shaft plain bearing, a drive train with such a transmission, a wind power plant with such a drive train and an industrial application with such a transmission.
  • the speeds in a wind turbine gearbox depend on the high speed and are in the range between six and 20 revolutions per minute.
  • the generator speed is in the range between 900 and 2000 revolutions per minute, so that the gearbox has a key function and a good efficiency of e.g. 98% (avoidance of high cooling costs) is essential for market success. Accordingly, every supposedly small improvement in the plain bearing technology, which plays a decisive role for the transmission, and therefore with the efficiency, is a significant step.
  • Shaft plain bearings are heavily used in gearboxes for wind turbines.
  • An undesirable mixed friction operation cannot be ruled out, especially in the case of dynamic peak loads or with single blade assembly.
  • very high contact pressures occur at very low Gleitgeschwindig speeds.
  • micro-hydrodynamics within the surface roughness of the sliding surfaces of the shaft sliding bearings can contribute to lubrication.
  • this micro-hydrodynamics is severely restricted, since the surface roughness of the shaft plain bearing sliding surfaces is smoothed during the running-in of a shaft plain bearing, which is why both For example, in the subsequent single sheet assembly, the micro-hydrodynamics are negligible.
  • DE 102014 208419 A relates to a running surface of a cam of a valve camshaft known.
  • EP 1207 314 A2 relates to a translational plain bearing in an internal combustion engine between the piston and the cylinder.
  • DE 4316 012 A1 relates to a method for Feinbearbei processing of workpiece surfaces, in particular for the bores in the cylinder of an internal combustion engine.
  • EP 2341 248 A2 relates to a roller bearing, individual rollers of the roller bearing being provided with a surface structure.
  • the present invention creates a shaft sliding bearing of the type mentioned, in which the sliding surface is provided with a structure formed from depressions, the depth of the depressions being greater than that Surface roughness and less than 80mpi and in particular in the range between 20-50mpi.
  • the structure formed from Ver promotes the micro-hydrodynamics of the corresponding sliding surface, since the smoothing effect described above is compensated by the depressions, whose depth is greater than the surface roughness of the sliding surface, which is why it is not or only are slightly smoothed and are therefore still present after running in.
  • the depressions are preferably arranged evenly distributed on the sliding surface in order to give the entire sliding surface the most uniform possible micro-hydrodynamics.
  • depressions can be designed in the form of grooves, with grooves in the form of grooves advantageously extending transversely to the sliding direction, which has a particularly good effect.
  • depressions can be designed in the shape of a bowl and / or trough.
  • bowl-shaped and / or trough-shaped depressions essentially have the shape of a cuboid, for example with dimensions of 20 ⁇ 20 ⁇ 20 ⁇ m to 50 ⁇ 50 ⁇ 50 ⁇ m.
  • Essentially in this context means that the corners of the cuboid shape can be rounded.
  • the side surfaces can also be inclined.
  • the alignment of cup-shaped and / or trough-shaped recesses is non-uniform.
  • Cup-shaped and / or trough-shaped recesses with inconsistent alignment can be produced easily and inexpensively, for example by means of shot peening, so that expensive roller burnishing tools with embossing dies are not required.
  • the bowl-shaped and / or trough-shaped depressions preferably have an outer circumference in the range of 70-300 ⁇ m. Such dimensions have proven to be very effective.
  • the depressions advantageously have an area proportion of 3-50% of the total sliding surface, in particular an area proportion of 30-50%. With such a surface area, effective micro-hydrodynamics are guaranteed.
  • the present invention also provides a method for producing a shaft sliding bearing according to the invention, in which the depressions are produced by means of roller embossing, laser machining, sandblasting, shot blasting and / or eroding. With this manufacturing process, the depressions can be made in the at least one sliding surface of a shaft plain bearing with little effort and at low cost.
  • the present invention creates a transmission with at least one shaft sliding bearing according to the invention, in particular in the form of a planetary gear, in which, for example, the planetary gears are mounted on their associated planetary gear axis and / or on the associated planet carrier using inventive shafts.
  • the present invention proposes a drive train, comprising a rotor shaft which is connected to transmit torque to a transmission, which in turn is connected to a generator to transmit torque, the transmission being designed according to the invention.
  • the present invention creates a wind power plant, comprising a rotor which is attached to a nacelle, a drive train being arranged on the nacelle, which is connected to the rotor in a torque-transmitting manner, the drive train being designed according to the invention. Since in particular a rotating shaft of the drive train is mounted with the at least one shaft plain bearing. Furthermore, the present invention creates an industrial application comprising a drive means which is connected to a transmission in a torque-transmitting manner, which is coupled to a mechanical application in a torque-transmitting manner, the transmission being designed according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a radial sliding bearing or radial sliding bearing acting in a radial manner according to an embodiment of the present inven tion;
  • FIG 2 shows an enlarged sectional view of a recess which is formed on the sliding surface of the Wel lengleitlagers shown in FIG 1;
  • FIG. 3 shows a schematic side view of an axially acting shaft sliding bearing or axial sliding bearing according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 shows an enlarged sectional view of a recess which is formed on the sliding surface of the Wel lengleitlagers shown in FIG. 3;
  • FIG. 5 shows a sectional view of a partial area of an embodiment of a transmission according to the invention
  • FIG. 6 shows a schematic sectional view of an embodiment of a wind power plant according to the invention.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of an embodiment of a drive train according to the invention and 8 shows a schematic representation of an embodiment of an industrial application according to the invention.
  • the shaft plain bearing 1 comprises a sleeve 2 which is made from a shaft plain bearing material and in the present case defines a sliding surface 3 on its outside.
  • the sliding surface 3 has a predetermined surface roughness, which in the present case is 10pm.
  • the inside of the sleeve 2 serves as a mounting surface for non-positive, positive, or cohesive fastening of the sleeve 2 to a component, such as a planetary gear axle of a transmission, as will be explained in more detail below with reference to FIG.
  • the sliding surface 3 can alternatively also be provided on the inside and the mounting surface on the outside of the sleeve 2.
  • two lubricant collecting recesses 4 are formed on the sliding surface 3, which, in the assembled state of the shaft plain bearing 1, are connected to a lubricant supply system via a bore 5. Furthermore, a lubricant supply groove 6 extends between the two lubricant collecting recesses 4, which, in the assembled state of the shaft sliding bearing 1, is also connected via a bore 5 to a lubricant supply system.
  • the sliding surface 3 is also provided with a structure which in the present case is formed by a large number of depressions 7. The depth t of the respective depressions 7, starting from the outside of the sliding surface 3, is greater than the surface roughness of the sliding surface 3 and less than 80 ⁇ m.
  • the depressions 7 have an essentially cuboid shape with dimensions of 40 ⁇ 40 ⁇ 40 ⁇ m. 2 shows a cross-sectional view of such a recess 7. It should however be clear that other shapes and dimensions can be selected, such as cup-shaped recesses 7 with two for example circular cross-section, groove-shaped recesses 7 or the like. However, the depth t should not exceed 80 pm.
  • the proportion of the area of the depressions 7 in the total sliding surface 3 is preferably between 3-50%, in the present case 40%.
  • the shaft sliding bearing 1 comprises an annular disk 8 which is made of a shaft sliding bearing material and a sliding surface 3 is defined on one side.
  • the sliding surface 3 has a predetermined surface roughness, which in the present case is likewise 10pm.
  • the opposite side GE forms a mounting surface for non-positive, positive or cohesive fastening of the annular disk 8 to a component, such as, for example, on the inside of a planet carrier cheek of a transmission, as will be explained in more detail below with reference to FIG.
  • a plurality of lubricant collecting grooves 4 which extend in a star shape in the radial direction and which are open at the radially inward end in the present case are provided on the sliding surface 3. At the radially outward end, the lubricant collecting grooves 4 are continued by narrower dirt grooves 9 which are led to the outer edge of the annular disk 8.
  • the sliding surface 3 is provided with a structure analogous to the first embodiment, which is formed in the present case by a large number of recesses 7.
  • the depth t of the respective recesses 7, starting from the outside of the sliding surface 3, is greater than the surface roughness of the sliding surface 3 and less than 80 ⁇ m.
  • the United depressions 7 are groove-shaped and have an egg-shaped cross section.
  • the width b and depth h are each 50 pm.
  • a cross-sectional view of a depression 7 is shown in FIG. 4. However, it should be clear that here too other shapes and dimensions can be selected for the depressions 7. However, the depth t should not exceed 80pm.
  • the proportion of the area of the depressions 7 in the total th sliding surface 3 is preferably between 3-50%, in the present case 30%.
  • a significant advantage of the shaft plain bearings 1 shown in FIGS. 1 and 3 is that the structure formed from depressions 7, which is provided in addition to the surface roughness of the sliding surface 3, clearly promotes the micro-hydrodynamics of the corresponding sliding surface 3, since a Entry of the corresponding Wellengleitla gers 1 occurring, the surface roughness of the sliding surface 3 minimizing smoothing effect is compensated by the depressions 7 kom whose depth t is greater than the surface roughness of the sliding surface 3, which is why they are not or only slightly smoothed, thus also after Running-in are still present and contribute to micro-hydrodynamics.
  • the depressions 7 of the shaft plain bearings 1 shown in Figures 1 and 3 are preferably manufactured by means of roller stamping, laser machining, sandblasting, shot peening and / or eroding, which is why the shaft plain bearings 1 can be manufactured easily and inexpensively.
  • FIG. 5 shows a partial area of a transmission 10 according to an embodiment of the present invention, which is a planetary transmission. More precisely, FIG. 5 shows a planet gear 12 rotatably mounted on a planet carrier 11 with an associated planet gear axis. 13. The radial mounting of the planetary gear 12 takes place using a shaft sliding bearing 1 shown in FIG. 1, which is fastened with its inside of the sleeve 2 to the planetary gear axle 13. For the axial bearing, two shafts slide bearings 1 shown in FIG. 3 are used, which are fixed to the planet carrier 11.
  • FIG. 1 An embodiment of a wind power plant 14 according to the invention is shown in FIG.
  • the wind turbine 14 includes a rotor 15 which can be set in rotation by the wind is.
  • the rotor 15 is connected via a rotor shaft 16 to a transmission 10 according to the invention in a torque-transmitting manner.
  • the transmission 10 in turn is connected to a generator 17 in a torque-transmitting manner.
  • the rotor shaft 16, the transmission 10 and the generator 17 belong to a drive train 18, which is accommodated in a nacelle 19 of the wind turbine 14.
  • the generator 17 has two, three, or four pairs of pools.
  • FIG. 7 shows a schematic structure of an embodiment of a drive train 18 according to the invention, which can be used in a wind power plant 14 (not shown in detail) or in an industrial application 20 (not shown in detail).
  • the drive train 18 comprises a transmission 10 according to the invention, which is connected on the input side to a drive means 21 or a rotor 15 of the wind turbine 14 and to which drive power is thus supplied. In a wind power plant 14, this is done by means of a rotor shaft 16.
  • the transmission 10 in this case comprises planetary stages 22, 23 and 24 and a spur gear stage 25, which are arranged one behind the other.
  • the gear stages 22, 23, 24 and 25 output an output to a generator 17 or a mechanical application 26.
  • FIG. 8 schematically shows the structure of an embodiment of an industrial application 20 according to the invention, which has a drive means 21.
  • the drive means 21 is designed to provide a drive power that is transported to a transmission 10 according to the invention through a torque-transmitting connection.
  • the transmission 10 is in turn connected in a torque-transmitting manner to a mechanical application 26 in order to transport an output power to the mechanical application 26.

Landscapes

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  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

Wellengleitlager (1) mit mindestens einer Gleitfläche (3), die eine Oberflächenrauheit aufweist, wobei die Gleitfläche (3) mit einer aus Vertiefungen (7) gebildeten Struktur versehen ist, wobei die Tiefe (t) der Vertiefungen (7) größer als die Oberflächenrauheit und kleiner als 80μm ist und insbesondere im Bereich zwischen 20-50μm liegt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Wellengleitlagers (1). Zudem betrifft die Erfindung ein Getriebe (10) mit zumindest einem solchen Wellengleitlager (1), einen Antriebsstrang (18) mit einem solchen Getriebe (10), eine Windkraftanlage (14) mit einem solchen Antriebsstrang (18) sowie eine Industrie-Applikation (20) mit einem solchen Getriebe (10).

Description

Beschreibung
Wellengleitlager
Die Erfindung betrifft ein Wellengleitlager, insbesondere ei ner Welle eines Windkraftwerk-Getriebes, mit mindestens einer Gleitfläche, die eine Oberflächenrauheit aufweist. Ferner be trifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines sol chen Wellengleitlagers. Zudem betrifft die Erfindung ein Ge triebe mit zumindest einem solchen Wellengleitlager, einen Antriebsstrang mit einem solchen Getriebe, eine Windkraftan lage mit einem solchen Antriebsstrang sowie eine Industrie- Applikation mit einem solchen Getriebe.
Die Drehzahlen in einem Windkraftwerk-Getriebes hängen von der Schnelllaufzahl ab und liegen im Bereich zwischen sechs bis 20 Umdrehung pro Minute. Die Generatordrehzahl liegt im Bereich zwischen 900 und 2000 Umdrehung pro Minute, so dass das Getriebe eine Schlüsselfunktion aufweist und ein guter Wirkungsgrad von z.B. 98% (Vermeidung hohen Kühlaufwandes) zwingend für einen Markterfolg ist. Dementsprechend ist jede vermeintlich kleine Verbesserung der Gleitlagertechnologie, die eine entscheidende Rolle für das Getriebe spielt, und da mit des Wirkungsgrades, ein bedeutender Schritt.
Wellengleitlager werden in Getrieben für Windkraftanlagen stark beansprucht. Ein unerwünschter Mischreibungsbetrieb ist nicht auszuschließen, insbesondere im Fall von dynamischen Spitzenlasten oder bei der Einzelblattmontage. Hierbei treten sehr hohe Kontaktdrücke bei sehr geringen Gleitgeschwindig keiten auf. Vor diesem Hintergrund muss davon ausgegangen werden, dass keine hydrodynamische Tragfähigkeit vorhanden ist. Lediglich die sogenannte Mikro-Hydrodynamik innerhalb der Oberflächenrauheiten der Gleitflächen der Wellengleitla ger kann zur Schmierung beitragen. Diese Mikro-Hydrodynamik ist jedoch stark eingeschränkt, da während des Einlaufens ei nes Wellengleitlagers eine Glättung der Oberflächenrauheit der Wellengleitlagergleitflächen stattfindet, weshalb bei- spielsweise bei der nachfolgenden Einzelblattmontage die Mir ko-Hydrodynamik vernachlässigbar ist.
Zur Behebung dieser Problematik ist es bekannt, die Gleitflä chen von Wellengleitlagern mit einer Einlauf- bzw. Notlaufbe schichtung zu versehen. Derartige Wellengleitlager werden auch als Mehrschicht-Wellengleitlager bezeichnet. Der Aufwand zur Herstellung eines solchen Mehrschicht-Wellengleitlagers ist allerdings sehr aufwendig und teuer.
Aus dem Stand der Technik ist bereits bekannt:
Die DE 102014 208419 A betrifft eine Lauffläche eines No ckens einer Ventilnockenwelle bekannt.
Die EP 1207 314 A2 betrifft ein translatorisches Gleitlager in einem Verbrennungsmotor zwischen dem Kolben und dem Zylin der.
Die DE 4316 012 Al betrifft ein Verfahren zur Feinbearbei tung von Werkstückoberflächen, insbesondere für die Bohrungen im Zylinder eines Verbrennungsmotors.
Die EP 2341 248 A2 betrifft ein Wälzlager, wobei einzelne Rollen des Wälzlagers mit einer Oberflächenstruktur versehen sind.
Die US 2009/139799 Al beschäftigt sich mit einer Mikrostruk turierung an Zahnrädern.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wellen gleitlager mit alternativem Aufbau zu schaffen, das die zuvor beschriebene Problematik ganz oder zumindest teilweise besei tigt.
Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Wellengleitlager der eingangs genannten Art, bei dem die Gleitfläche mit einer aus Vertiefungen gebildeten Struktur versehen ist, wobei die Tiefe der Vertiefungen größer als die Oberflächenrauheit und kleiner als 80mpi ist und insbesondere im Bereich zwischen 20-50mpi liegt. Die zusätzlich zur der Gleitfläche eigenen Oberflächenrauheit vorgesehene, aus Ver tiefungen gebildete Struktur fördert die Mikro-Hydrodynamik der entsprechenden Gleitfläche, da der zuvor beschriebene Glättungseffekt durch die Vertiefungen kompensiert wird, de ren Tiefe größer als die Oberflächenrauheit der Gleitfläche ist, weshalb sie nicht oder nur geringfügig geglättet werden und somit auch nach dem Einlaufen noch vorhanden sind.
Die Vertiefungen sind auf der Gleitfläche bevorzugt gleichmä ßig verteilt angeordnet, um der gesamten Gleitfläche eine möglichst einheitliche Mikro-Hydrodynamik zu verleihen.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können Vertiefungen rillenförmig ausgebildet sind, wobei sich ril lenförmig ausgebildete Vertiefungen vorteilhaft quer zur Gleitrichtung erstrecken, was eine besonders gute Wirkung nach sich zieht.
Alternativ oder zusätzlich können Vertiefungen napf- und/oder muldenförmig ausgebildet sein.
Bevorzugt weisen napf- und/oder muldenförmig ausgebildete Vertiefungen im Wesentlichen die Form eines Quaders auf, bei spielsweise mit Abmessungen von 20x20x20pm bis 50x50x50pm.
„Im Wesentlichen" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Ecken der Quaderform abgerundet sein können. Ebenso können die Seitenflächen eine Neigung aufweisen.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Ausrichtung napf- und/oder muldenförmig ausgebildete Vertie fungen uneinheitlich. Napf- und/oder muldenförmige Vertiefun gen mit uneinheitlicher Ausrichtung lassen sich einfach und preiswert fertigen, beispielsweise mittels Kugelstrahlen, so dass teure Rollierwerkzeuge mit Prägestempeln entfallen. Die napf- und/oder muldenförmig ausgebildeten Vertiefungen weisen bevorzugt einen Außenumfang im Bereich von 70-300pm auf. Derartige Abmessungen haben sich als sehr effektiv er wiesen.
Vorteilhaft weisen die Vertiefungen einen Flächenanteil von 3-50% der gesamten Gleitfläche auf, insbesondere einen Flä chenanteil von 30-50%. Bei einem solchen Flächenanteil ist eine wirkungsvolle Mikro-Hydrodynamik gewährleistet.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe schafft die vorlie gende Erfindung ferner ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Wellengleitlagers, bei dem die Vertiefungen mittels Wälzprägen, Laserbearbeitung, Sandstrahlen, Kugel strahlen und/oder Erodieren gefertigt werden. Mit diesen Fer tigungsverfahren lassen sich die Vertiefungen mit geringem Aufwand und kostengünstig in die zumindest eine Gleitfläche eines Wellengleitlagers einbringen.
Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Getriebe mit zu mindest einem erfindungsgemäßen Wellengleitlager, insbesonde re in Form eines Planetengetriebes, bei dem beispielsweise die Planetenradräder unter Einsatz erfindungsgemäßer Wellen gleitlager an ihrer zugehörigen Planetenradachse und/oder am zugehörigen Planetenträger gelagert sind.
Zudem schlägt die vorliegende Erfindung vor einen Antriebs strang, umfassend eine Rotorwelle, die drehmomentübertragend mit einem Getriebe verbunden ist, das wiederrum drehmoment übertragend mit einem Generator verbunden ist, wobei das Ge triebe erfindungsgemäß ausgebildet ist.
Darüber hinaus schafft die vorliegende Erfindung eine Wind kraftanlage, umfassend einen Rotor, der an einer Gondel ange bracht ist, wobei an der Gondel ein Antriebsstrang angeordnet ist, der drehmomentübertragend mit dem Rotor verbunden ist, wobei der Antriebsstrang erfindungsgemäß ausgebildet ist. Da bei ist insbesondere eine Rotierwelle des Antriebsstrangs mit dem zumindest einen Wellengleitlager gelagert ist. Des Weiteren schafft die vorliegende Erfindung eine Indus trie-Applikation, umfassend ein Antriebsmittel, das mit einem Getriebe drehmomentübertragend verbunden ist, das mit einer mechanischen Anwendung drehmomentübertragend gekoppelt ist, wobei das Getriebe erfindungsgemäß ausgebildet ist.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Er findung wird auf die Unteransprüche sowie auf die nachfolgen de Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt
FIG 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines radi al wirkenden Wellengleitlagers bzw. Radialgleitlagers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung;
FIG 2 eine vergrößerte Schnittansicht einer Vertiefung, die auf der Gleitfläche des in FIG 1 gezeigten Wel lengleitlagers ausgebildet ist;
FIG 3 eine schematische Seitenansicht eines axial wirkenden Wellengleitlagers bzw. Axialgleitlagers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
FIG 4 eine vergrößerte Schnittansicht einer Vertiefung, die auf der Gleitfläche des in FIG 3 gezeigten Wel lengleitlagers ausgebildet ist;
FIG 5 eine Schnittansicht eines Teilbereiches einer Ausfüh rungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes;
FIG 6 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungs form einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage;
FIG 7 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs und FIG 8 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Industrie-Applikation.
Gleiche Bezugsziffern bezeichnen nachfolgend gleiche oder gleichartige Bauteile bzw. Bauteilbereiche.
FIG 1 zeigt ein Wellengleitlager 1 gemäß einer Ausführungs form der vorliegenden Erfindung, bei dem es sich um ein Radi algleitlager handelt. Das Wellengleitlager 1 umfasst eine Hülse 2, die aus einem Wellengleitlagerwerkstoff hergestellt ist und vorliegend an ihrer Außenseite eine Gleitfläche 3 de finiert. Die Gleitfläche 3 weist eine vorbestimmte Oberflä chenrauheit auf, die im vorliegenden Fall lOpm beträgt. Die Innenseite der Hülse 2 dient als Montagefläche zur kraft-, form- oder stoffschlüssigen Befestigung der Hülse 2 an einem Bauteil, wie beispielsweise an einer Planetenradachse eines Getriebes, wie es nachfolgend unter Bezugnahme auf FIG 5 noch näher erläutert ist. Es sollte allerdings klar sein, dass die Gleitfläche 3 alternativ auch an der Innenseite und die Mon tagefläche an der Außenseite der Hülse 2 vorgesehen sein kann. An der Gleitfläche 3 sind vorliegend zwei Schmierstoff sammelaussparungen 4 ausgebildet, die im montierten Zustand des Wellengleitlagers 1 über eine Bohrung 5 mit einem Schmierstoffzuführsystem verbunden sind. Ferner erstreckt sich zwischen den beiden Schmierstoffsammelaussparungen 4 ei ne Schmierstoffversorgungsnut 6, die im montierten Zustand des Wellengleitlagers 1 ebenfalls über eine Bohrung 5 mit ei nem Schmierstoffzuführsystem verbunden ist. Die Gleitfläche 3 ist zudem mit einer Struktur versehen, die vorliegend durch eine Vielzahl von Vertiefungen 7 gebildet ist. Die Tiefe t der jeweiligen Vertiefungen 7 ausgehend von der Außenseite der Gleitfläche 3 ist dabei größer als die Oberflächenrauheit der Gleitfläche 3 und kleiner als 80pm. Vorliegend weisen die Vertiefungen 7 eine im Wesentlichen quaderförmige Form mit Abmessungen von 40x40x40pm auf. FIG 2 zeigt eine Quer schnittansicht einer solchen Vertiefung 7. Es sollte aller dings klar sein, dass auch andere Formen und Abmessungen ge wählt werden können, wie napfförmige Vertiefungen 7 mit bei- spielsweise kreisrundem Querschnitt, rillenförmige Vertiefun gen 7 oder dergleichen. Die Tiefe t sollte 80pm jedoch nicht überschreiten. Der Flächenanteil der Vertiefungen 7 an der gesamten Gleitfläche 3 liegt bevorzugt zwischen 3-50%, vorliegend bei 40%.
FIG 3 zeigt ein Wellengleitlager 1 gemäß einer weiteren Aus führungsform der vorliegenden Erfindung, bei dem es sich um ein Axialgleitlager handelt. Das Wellengleitlager 1 umfasst eine Ringscheibe 8, die aus einem Wellengleitlagerwerkstoff hergestellt ist und an einer Seite eine Gleitfläche 3 defi niert. Die Gleitfläche 3 weist eine vorbestimmte Oberflächen rauheit auf, die vorliegend ebenfalls lOpm beträgt. Die ge genüberliegende Seite bildet eine Montagefläche zur kraft-, form- oder stoffschlüssigen Befestigung der Ringscheibe 8 an einem Bauteil, wie beispielsweise an einer Innenseite einer Planetenträgerwange eines Getriebes, wie es nachfolgend unter Bezugnahme auf FIG 5 noch näher erläutert ist. An der Gleit fläche 3 ist vorliegend eine Mehrzahl von sich sternförmig in radialer Richtung erstreckenden Schmierstoffsammelnuten 4 vorgesehen, die vorliegend am radial einwärts gelegenen Ende offen sind. Am radial auswärts gelegenen Ende werden die Schmierstoffsammelnuten 4 durch schmalere Schmutznuten 9 fortgesetzt die bis zum Außenrand der Ringscheibe 8 geführt sind. Die Gleitfläche 3 ist analog zur ersten Ausführungsform mit einer Struktur versehen, die vorliegend durch eine Viel zahl von Vertiefungen 7 gebildet ist. Die Tiefe t der jewei ligen Vertiefungen 7 ausgehend von der Außenseite der Gleit fläche 3 ist dabei größer als die Oberflächenrauheit der Gleitfläche 3 und kleiner als 80pm. Vorliegend sind die Ver tiefungen 7 rillenförmig ausgebildet und weisen einen Ei förmigen Querschnitt auf. Die Breite b und Tiefe h betragen jeweils 50pm. Eine Querschnittansicht einer Vertiefung 7 zeigt FIG 4. Es sollte allerdings klar sein, dass auch hier für die Vertiefungen 7 andere Formen und Abmessungen gewählt werden können. Die Tiefe t sollte 80pm jedoch nicht über schreiten. Der Flächenanteil der Vertiefungen 7 an der gesam- ten Gleitfläche 3 liegt bevorzugt zwischen 3-50%, vorliegend bei 30%.
Ein wesentlicher Vorteil der in den Figuren 1 und 3 darge stellten Wellengleitlager 1 besteht darin, dass die zusätz lich zur der Gleitfläche 3 eigenen Oberflächenrauheit vorge sehene, aus Vertiefungen 7 gebildete Struktur die Mikro- Hydrodynamik der entsprechenden Gleitfläche 3 deutlich för dert, da ein beim Einlaufen des entsprechenden Wellengleitla gers 1 auftretender, die Oberflächenrauheit der Gleitfläche 3 minimierender Glättungseffekt durch die Vertiefungen 7 kom pensiert wird, deren Tiefe t größer als die Oberflächenrau heit der Gleitfläche 3 ist, weshalb sie nicht oder nur ge ringfügig geglättet werden, somit auch nach dem Einlaufen noch vorhanden sind und zur Mikro-Hydrodynamik beitragen.
Die Vertiefungen 7 der in den Figuren 1 und 3 dargestellten Wellengleitlager 1 sind bevorzugt mittels Wälzprägen, Laser bearbeitung, Sandstrahlen, Kugelstrahlen und/oder Erodieren gefertigt, weshalb sich die Wellengleitlager 1 einfach und preiswert hersteilen lassen.
FIG 5 zeigt einen Teilbereich eines Getriebes 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei dem es sich um ein Planetengetriebe handelt. Genauer gesagt zeigt FIG 5 ein an einem Planetenträger 11 drehbar gelagertes Planetenrad 12 mit zugehöriger Planetenradachse. 13. Die radiale Lagerung des Planetenrads 12 erfolgt unter Verwendung eines in FIG 1 gezeigten Wellengleitlagers 1, das mit seiner Innenseite der Hülse 2 an der Planetenradachse 13 befestigt ist. Für die axiale Lagerung werden zwei in FIG 3 dargestelltes Wellen gleitlager 1 verwendet, die am Planetenträger 11 fixiert sind.
In FIG 6 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Windkraftanlage 14 dargestellt. Die Windkraftanlage 14 um fasst einen Rotor 15, der durch Wind in Drehung versetzbar ist. Der Rotor 15 ist über eine Rotorwelle 16 mit einem er findungsgemäßen Getriebe 10 drehmomentübertragend verbunden. Das Getriebe 10 wiederrum ist drehmomentübertragend mit einem Generator 17 verbunden. Die Rotorwelle 16, das Getriebe 10 und der Generator 17 gehören zu einem Antriebsstrang 18, der in einer Gondel 19 der Windkraftanlage 14 aufgenommen ist.
Der Generator 17 weist zwei, drei, oder vier Poolpaare auf.
FIG 7 zeigt einen schematischen Aufbau einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs 18, der in einer nicht näher dargestellten Windkraftanlage 14 oder in einer nicht näher dargestellten Industrie-Applikation 20 einsetzbar ist. Der Antriebsstrang 18 umfasst ein erfindungsgemäßes Ge triebe 10, das eingangsseitig mit einem Antriebsmittel 21 oder einem Rotor 15 der Windkraftanlage 14 verbunden ist und dem so eine Antriebsleistung zugeführt wird. In einer Wind kraftanlage 14 erfolgt dies mittels einer Rotorwelle 16. Das Getriebe 10 umfasst vorliegend Planetenstufen 22, 23 und 24 sowie eine Stirnradstufe 25, die hintereinander angeordnet sind. Die Getriebestufen 22, 23, 24 und 25 geben eine Ab triebsleistung an einen Generator 17 oder eine mechanische Anwendung 26 ab.
In FIG 8 ist schematisch der Aufbau einer Ausführungsform ei ner erfindungsgemäßen Industrie-Applikation 20 dargestellt, die über ein Antriebsmittel 21 verfügt. Das Antriebsmittel 21 ist dazu ausgebildet, eine Antriebsleistung bereitzustellen, die durch eine drehmomentübertragende Verbindung an ein er findungsgemäßes Getriebe 10 transportiert wird. Das Getriebe 10 ist wiederrum drehmomentübertragend mit einer mechanischen Anwendung 26 verbunden, um eine Abtriebsleistung zur mechani schen Anwendung 26 zu transportieren.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Wellengleitlager (1), insbesondere einer Welle eines Wind kraftwerk-Getriebes, mit mindestens einer Gleitfläche (3), die eine Oberflächenrauheit aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche (3) mit einer aus Vertiefungen (7) gebildeten Struktur versehen ist, wobei die Gleitfläche (3) neben den Vertiefungen (7) eine sonstige Oberflächenrauheit aufweist, wobei die Tiefe (t) der Vertiefungen (7) größer als die Ober flächenrauheit und kleiner als 80pm ist und insbesondere im Bereich zwischen 20-50pm liegt.
2. Wellengleitlager (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Vertiefungen (7) auf der Gleitfläche (3) gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
3. Wellengleitlager (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass Vertiefungen (7) rillenförmig ausgebildet sind.
4. Wellengleitlager (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, dass sich rillenförmig ausgebildete Vertiefungen (7) quer zur Gleitrichtung erstrecken.
5. Wellengleitlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass Vertiefungen (7) napf- und/oder muldenförmig ausgebildet sind.
6. Wellengleitlager (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, dass napf- und/oder muldenförmig ausgebildete Vertiefun gen (7) im Wesentlichen die Form eines Quaders aufweisen.
7. Wellengleitlager (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge kennzeichnet, dass die Ausrichtung napf- und/oder muldenför mig ausgebildete Vertiefungen (7) uneinheitlich ist.
8. Wellengleitlager (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass napf- und/oder muldenförmig aus gebildete Vertiefungen (7) einen Außenumfang im Bereich von 70-300pm aufweisen.
9. Wellengleitlager (1) nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (7) einen Flächenanteil von 3-50% der gesamten Gleitfläche (3) aufwei sen, insbesondere einen Flächenanteil von 30-50%.
10. Verfahren zur Herstellung eines Wellengleitlagers (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, dass die Vertiefungen (7) mittels Wälzprägen, Laserbear beitung, Sandstrahlen, Kugelstrahlen und/oder Erodieren ge fertigt werden.
11. Getriebe (10) mit zumindest einem Wellengleitlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
12. Antriebsstrang (18), umfassend eine Rotorwelle (16), die drehmomentübertragend mit einem Getriebe (10) verbunden ist, das wiederrum drehmomentübertragend mit einem Generator (17) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (10) nach Anspruch 11 ausgebildet ist.
13. Windkraftanlage (14), umfassend einen Rotor (15), der an einer Gondel (19) angebracht ist, wobei an der Gondel (19) ein Antriebsstrang (18) angeordnet ist, der drehmomentüber tragend mit dem Rotor (15) verbunden ist, dadurch gekenn zeichnet, dass der Antriebsstrang (18) nach Anspruch 12 aus gebildet ist, wobei insbesondere eine Rotorwelle (16) des An triebsstrangs (18) mit dem zumindest einen Wellengleitlager (1) gelagert ist.
14. Industrie-Applikation (20), umfassend ein Antriebsmittel (21), das mit einem Getriebe (10) drehmomentübertragend ver bunden ist, dass mit einer mechanischen Anwendung (26) dreh momentübertragend gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (10) nach Anspruch 11 ausgebildet ist.
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