ES2859152T3 - Dispositivo de pretensado del rodamiento para una unidad de rodamiento grande, así como la unidad de rodamiento grande - Google Patents

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Abstract

Dispositivo de pretensado del rodamiento para pretensar una unidad de rodamiento grande ajustada (2) que consta de una pieza interior (28) con una rosca externa (30) y una pieza exterior (26) con una rosca interna (24) y la pieza exterior (26) o la pieza interior (24) se ha diseñado para el tensado contra un anillo o aro de rodamiento (12) de un rodamiento (8) de la unidad de rodamiento grande (2) , donde la rosca externa (30) y la rosca interna (24) se engranan una en otra y cada una de ellas comprende un flanco de rosca que transmite la carga (32a) y un flanco de rosca opuesto (32b), donde un flanco de rosca respectivo (32a,b) presenta un ángulo de flanco (α1, α2), que se caracteriza por que el ángulo del flanco (α1) del flanco de rosca que transmite la carga es como máximo de 10º, preferiblemente como máximo de 5º y en particular de 0º.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de pretensado del rodamiento para una unidad de rodamiento grande, así como la unidad de rodamiento grande
La invención se refiere a un dispositivo de pretensado del rodamiento para pretensar una unidad de rodamiento grande ajustada, así como a dicha unidad de rodamiento grande, en particular, a un rodamiento importante de una instalación de fuerzas eólicas.
Por unidades de rodamiento grandes se entienden los rodamientos existentes en todo el mundo, que se han configurado para cargas elevadas de sustentación, por ejemplo, de varias toneladas y típicamente presentan un diámetro mayor de 0,5 metros, preferiblemente mayor de 1 m y preferiblemente mayor de 1,5m y en particular mayor de dos metros. El diámetro se refiere pues a un diámetro interior de un anillo de rodamiento (más pequeño) de la unidad de rodamiento grande.
El rodamiento principal de una instalación de fuerzas eólicas es una unidad de rodamiento grande de este tipo. Con el rodamiento principal se almacena un rotor de la instalación de fuerzas eólicas, que tiene un cubo de rotor o bien está unido a uno. En este se disponen cada una de las palas del rotor, por las cuales se recoge la fuerza eólica y se transmite al cubo del rotor en un movimiento de rotación. El rotor presenta, por ejemplo, un eje del rodamiento que gira en funcionamiento y está colocado sobre el rodamiento principal frente a una carcasa del rodamiento, por ejemplo, una carcasa aparte o bien una pieza suelta de un soporte de la máquina. Alternativamente, el rotor está colocado frente a un eje del rodamiento fijo en funcionamiento sobre el rodamiento principal.
Los montajes con rodamientos ajustados pretensados pertenecen desde hace tiempo al estado de la técnica. Por ejemplo, pueden estar estructurados a base de rodamientos de rodillos cónicos o bien rodamientos de bolas de contacto angular. Los rodamientos ajustados tienen al menos dos rodamientos, que están distanciados uno de otro habitualmente en una dirección axial. Se conocen unidades de rodamiento grandes en la conocida disposición X o bien O a base de al menos dos rodamientos. El pretensado se aplica en la mayoría de los casos por medio de un anillo de rodamiento desplazable. Este se desplaza en dirección axial en el montaje hasta que se consiga el pretensado deseado. En una disposición O se aplica el pretensado mediante el desplazamiento de un anillo interior, por el contrario, en una disposición X mediante el desplazamiento de un anillo exterior.
Para fijar el anillo de rodamiento desplazable en la posición deseada existen distintos elementos constructivos. Una posibilidad consiste en utilizar una tapa o un anillo de apriete que se colocan por medio de tornillos. Otra posibilidad consiste, por ejemplo, en la utilización de un anillo de sujeción o aro de retención. Ambas soluciones tienen en común que la dimensión X debe adaptarse (lijar el espesor o la chapa de aleación intermedia).
En particular en montajes de tamaño pequeño hasta grande se ha ampliado el uso de tuercas con ranuras o tuercas onduladas. Frente a la utilización de tapas atornilladas o de aros de sujeción, éstas tienen la gran ventaja de que no se necesita ninguna adaptación debido a los márgenes de tolerancia y se puede realizar el desplazamiento del anillo de rodamiento en un sentido axial para introducir el pretensado apretando la tuerca ondulada. Algunas configuraciones de las tuercas onduladas presentan elementos de seguridad adicionales, con los cuales no se pueden aflojar por si solas. Las configuraciones cumplen una norma, por ejemplo, DIN981 o bien DIN1804. Las tuercas onduladas presentan en general roscas métricas con ángulos de los flancos de 15°.Para montajes inferiores se ha garantizado este sistema.
En unidades de rodamientos grandes los asientos del rodamiento en general se han configurado como asientos prensados o forzados con una gran sobrepresión, para evitar el llamado movimiento relativo del aro y por tanto la herrumbre de contacto o entre dos piezas y el desgaste en el asiento del rodamiento. Esto conduce a que una fuerza axial relativamente grande sea necesaria para desplazar los anillos del rodamiento. Aquí interviene la fuerza de pretensado deseada. Las fuerzas para el desplazamiento axial del anillo del rodamiento para conseguir la fuerza de pretensado deseada se han aplicado, por ejemplo, mediante prensas hidráulicas.
De la EP 1856 409 A1 se conoce un rodamiento principal de una instalación de fuerzas eólicas, al cual se ha atornillado una tuerca ondulada sobre un eje del rodamiento.
De un modo similar, se ha atornillado una tuerca ondulada a un eje de rodamiento para la fijación de un anillo de rodamiento, en una disposición de un rodamiento para un aparato o dispositivo médico, como el que se menciona en la EP 1674746 A2.
De la WO 2017/147766A1 se deduce además un dispositivo auxiliar para aplicar el pretensado al rodamiento.
La DE 102015218 863 A1 describe además un dispositivo del rodamiento con un anillo interior al que se atornilla una tuerca como tope axial para cuerpos rodantes.
En todas las variantes para el ajuste del pretensado en una unidad de rodamiento grande con ayuda del desplazamiento axial de un anillo del rodamiento existe el problema de que el anillo del rodamiento puede bascular.
En base a ello la invención tiene el cometido de facilitar un ajuste eficaz de un pretensado del rodamiento en una unidad de rodamiento grande, en particular sin que un anillo de rodamiento se incline o bascule respecto a un eje del rodamiento.
El cometido se resuelve conforme a la invención mediante un dispositivo de pretensado del rodamiento con las características de la reivindicación 1, así como mediante una unidad de rodamiento grande conforme a la reivindicación 15. Las ventajas indicadas con relación al dispositivo de pretensado del rodamiento y las configuraciones preferidas se transfieren del mismo modo a la unidad de rodamiento grande.
El dispositivo de pretensado del rodamiento sirve para pretensar una unidad de rodamiento grande ajustada, que presente al menos dos rodamientos distanciados. La unidad de rodamiento grande tiene en general un eje de rodamiento, así como una carcasa de rodamiento, que descansan sobre al menos dos rodamientos. En funcionamiento una de ambas piezas gira (eje de rodamiento o la carcasa de rodamiento, mayoritariamente el eje), alrededor de un eje de rotación o de un eje de rodamiento. Ambos rodamientos están distanciados típicamente uno del otro, por ejemplo, una mitad del diámetro del rodamiento en una dirección axial, es decir en la dirección del eje de rotación. Ambos rodamientos se han ajustado en una disposición O o bien X. Para crear el pretensado preferiblemente se desplaza un anillo de rodamiento únicamente en dirección axial. Los otros (tres) anillos de rodamiento de ambos rodamientos se mantendrán fijos en un sentido axial (asiento fijo del rodamiento). Al menos dos rodamientos de la unidad del rodamiento grande tienen preferiblemente los mismos diámetros o diámetros similares (+/-20%), es decir, los diámetros interiores de los anillos interiores del rodamiento tienen típicamente los mismos diámetros.
Para el pretensado de la unidad de rodamiento grande el dispositivo de pretensado del rodamiento tiene al menos una pieza interior con rosca externa y una pieza exterior con rosca interna. Según la variante, la pieza exterior o la pieza interior actúa indirectamente o incluso directamente sobre un anillo del rodamiento de uno de los dos rodamientos de la unidad de rodamiento grande, para desplazar el anillo de rodamiento en una dirección axial con el objetivo de tensar la unidad de rodamiento grande. La rosca interna y la rosca externa se engranan una con otra. Ambas roscas tienen respectivamente un flanco de rosca transmisor de la carga, así como un flanco de rosa en el lado opuesto. Por flancos de rosca transmisores de carga se entienden los flancos de rosca los cuales al tensar transfieren una fuerza tensora que actúa en dirección axial al girar ambas piezas (pieza exterior, pieza interior). Cada flanco de rosca tiene respectivamente un ángulo de flanco, por lo que el ángulo del flanco del flanco de rosca transmisor de la carga es como máximo de 10°, preferiblemente como máximo de 5° y en particular de 0°. El ángulo del flanco del flanco de rosca en el lado opuesto es ±>0°, se sitúa preferiblemente en el intervalo de 0°-30°, especialmente en 0°, en 15° o en 30°. Preferiblemente el ángulo del flanco del flanco de rosca transmisor de la carga equivale a 0° y el del flanco opuesto a 0°, 15° o 30°.
Por ángulo de flanco se entiende en el presente documento aquel ángulo bajo el cual el flanco de la rosca está orientado con respecto al plano ortogonal, que está orientado perpendicularmente a un eje de giro, para que la pieza interior y la pieza exterior giren una con respecto a la otra. El eje de giro es en particular el eje de rotación de la unidad del rodamiento grande.
Esta configuración se basa en la consideración de que al aplicar el pretensado a las unidades de rodamiento grandes, por ejemplo, con una tuerca ondulada convencional, que tienen ángulos de flanco de 30° o de 15°, todas las roscas deben presentar tolerancias condicionadas por la fabricación. Por este motivo entre una rosca y la tuerca onduladas existirá un juego, para evitar un agarrotamiento o que no exista suficiente juego. Esto lleva a que la tuerca ondulada pueda ser desplazada según el juego radialmente al eje del rodamiento (perpendicular al eje de rotación). Mediante el ángulo del flanco distinto de 0 en las tuercas onduladas convencionales esto conduce obligatoriamente a un balanceo de la tuerca ondulada. En los rodamientos pequeños esto no representa ningún problema, puesto que el ancho de los anillos de rodamiento y su sección respecto al diámetro son grandes y por tanto el anillo de rodamiento no puede balancearse con respecto al eje de rodamiento. Por tanto, la tuerca ondulada se alinea a un anillo de rodamiento. En los rodamientos grandes, como en la unidad de rodamiento grande presente con un diámetro de rodamiento >1m y en particular > 1,5 m las condiciones son claramente otras. Los anchos del anillo de rodamiento y las secciones son pequeñas con respecto al diámetro.
Esto conduce en las tuercas convencionales a que los anillos de rodamiento puedan ladearse sobre el eje de rodamiento, puesto que, por el ancho pequeño del anillo de rodamiento respecto a su diámetro, la conducción en un asiento de rodamiento del eje de rodamiento en comparación a los rodamientos pequeños se reduce claramente. Además, los anillos son claramente más flexibles por la sección comparativamente menor. Puesto que también la tuerca de la rosca puede ladearse por el efecto antes descrito, en el montaje con ayuda de las tuercas de rosca convencionales se llegaría a unas inclinaciones notables y por tanto a errores de planeidad axial considerables para el rodamiento pretensado. Esto puede alterar notablemente el funcionamiento del rodamiento y conducir a un daño prematuro del rodamiento. Para limitar o evitar el ladeado de la tuerca ondulada convencional, se podría limitar claramente el juego de la rosca, lo que conduciría en particular en grandes dimensiones a una explosión de gastos y enormes dificultades de fabricación. Alternativamente durante el montaje se tendría que garantizar que el anillo de rodamiento o la tuerca no pueden ladearse, lo que únicamente es factible con un gran gasto. Además, en funcionamiento existe el peligro de que la rosca ondulada y el anillo de rodamiento se coloque sucesivamente y se ladeen.
El problema del ladeo o inclinación al utilizar tuercas onduladas convencionales se resuelve conforme a la invención de manera que el ángulo del flanco de la rosca transmisora de la carga (por ejemplo, de la tuerca ondulada y de una rosca ondulada, que se coloca sobre el eje del rodamiento), que también al tensar transmite la fuerza, sea claramente menor que en el caso de la rosca convencional y en particular equivalente o implementado con 0°. Esto conducirá a que una desviación radial de la pieza interior con respecto a la pieza exterior, es decir por ejemplo de la tuerca ondulada con respecto al eje de rodamiento, no produzca ninguna inclinación. Una pieza interior o pieza exterior (en particular, tuerca) configurada de este modo no puede ladearse bajo una carga. Con esta configuración las tolerancias y el juego de rosca se pueden definir de un modo aproximado, sin que esto tenga una influencia negativa en la excentricidad axial. El ángulo de los flancos opuestos que se descarga o aligera al tensar la pieza exterior frente a la pieza interior (o viceversa) puede ajustarse a 0° o con cualquier ángulo mayor, en particular con un ángulo de 0 hasta 30°. Los ángulos de los flancos de los flancos de rosca que transmiten carga son idénticos. Lo mismo sirve para los flancos en posiciones opuestas.
Para aplicar el pretensado se desliza axialmente en una disposición O el anillo de rodamiento (anillo interior) y en una disposición X el anillo de rodamiento exterior de uno de los dos rodamientos de la unidad de rodamiento grande establecida.
Si el pretensado se aplica sobre el deslizamiento del anillo de rodamiento exterior (anillo externo) (disposición X), preferiblemente en la carcasa del rodamiento de la unidad de rodamiento grande se enroscará una rosca interna con el ángulo del flanco anteriormente descrito. Para crear el pretensado se introduce en esta rosca interior un anillo tensor con la rosca externa. La carcasa del rodamiento constituye en este caso la pieza externa y el anillo tensor la pieza interna.
Si el pretensado se aplica sobre un deslizamiento del anillo de rodamiento interior (anillo interno) (disposición O), el eje del rodamiento tendrá preferiblemente una rosca ondulada con el ángulo del flanco anteriormente descrito. En el eje de rodamiento se desatornilla una tuerca ondulada, en general un anillo tensor con rosca interior para desplazar el anillo tensor axialmente y crear el pretensado. El anillo tensor con la rosca interior forma, en este caso, la pieza exterior y el eje del rodamiento la pieza interior.
En una configuración preferida el anillo interior del rodamiento tiene un ancho B así como un diámetro d, donde la relación de B/d es menor de 0,3, preferiblemente menor de 0,1 y en particular incluso menor de 0,05. El anillo interior y por tanto el rodamiento es también muy delgado en comparación con su diámetro. Especialmente en dichos rodamientos existe el peligro de un ladeado. En los rodamientos de la unidad de rodamiento grande se trata preferiblemente de rodamientos de una fila o hilera. Alternativamente se pueden presentar rodamientos de dos o varias hileras.
Los rodamientos de rodillos cónicos con un diámetro d de únicamente 100mm tienen, por ejemplo, un cociente de anchura del anillo interior respecto al diámetro interior (B/d) de 0,3 hasta 0,7. En los rodamientos grandes el cociente se sitúa típicamente en <0,3. Para d=1000 mm el B/d es típicamente de aproximadamente 0,1 y en rodamientos a partir de d=2000 mm B/d es inferior a 0,05.
Como ya se ha mencionado, en las unidades de rodamiento grandes los asientos de rodamiento (anillos de rodamiento) se han configurado en general como asientos prensados con una gran sobrepresión, para evitar el llamado movimiento del aro y por tanto la herrumbre de contacto y el desgaste en el asiento de rodamiento. Esto conduce a que se necesite una fuerza axial relativamente grande para desplazar los anillos de rodamiento. A lo que se añade la fuerza de pretensado que se pretende conseguir. Por lo tanto, se trata de una gran fuerza global y por eso para girar la pieza interior o la pieza exterior se necesita un elevado momento de giro, puesto que tanto en el paso de rosca como en la superficie entre la pieza interior/pieza exterior y el anillo de rodamiento (anillo exterior o anillo interior) aparece fricción. Para minimizarla durante el montaje se dispone de un elemento que reduce la fricción en una configuración práctica. Este se encuentra entre la pieza interior y la pieza exterior y/o entre la pieza interior /pieza exterior y el anillo de rodamiento que se desplaza axialmente hacia el mismo.
En el caso del elemento reductor de la fricción se trata preferiblemente de un lubricante, en particular una grasa o aceite lubricante. En particular la sustancia lubricante se aplica con presión sobre un sistema de abastecimiento de material lubrificante con presión. Especialmente se trata en el caso del sistema de provisión de lubricante de un entramado de aceite a presión. Aquí en general se aplica el lubricante bajo presión entre los flancos de rosca transmisores de carga o bien entre las superficies de ataque con las cuales entran en contacto la pieza interior/pieza exterior y anillo de rodamiento.
Preferiblemente se crea una presión de aceite a través de las perforaciones de aceite en una ranura del flanco de rosca transmisor de la carga y la fricción disminuye. Para complementar o bien de modo alternativo se crea un entramado a presión de lubricante de ese tipo en las superficies de ataque antes mencionadas. A través de estas configuraciones preferidas se minimiza el momento de giro necesario en la tuerca ondulada.
Alternativamente o de un modo complementario para la aplicación de un lubricante se emplea preferiblemente un revestimiento que disminuye la fricción como el elemento reductor de la fricción. Como revestimiento se emplea por ejemplo un teflón o DLC (diamond like carbide).
Otra posibilidad (alternativa o en combinación con una o ambas de las posibilidades mencionadas) de minimizar la fricción consiste en usar cuerpos rodantes (por ejemplo, rodillos o bolas). Estos se pueden disponer en una rosca y/o entre la pieza interior/pieza exterior y el anillo de rodamiento que se va a ajustar. La configuración puede ser todo bolas/todo rodillos con distanciadores o jaulas.
El revestimiento que disminuye la fricción y /o los cuerpos rodantes se emplean especialmente cuando el dispositivo de pretensado del rodamiento se emplea como dispositivo auxiliar temporal (herramienta de pretensado) para aplicar la fuerza de pretensado únicamente en el montaje de este y seguidamente se retira. El lubricante, en particular el entramado a presión de lubricante descrito se emplea preferiblemente cuando el dispositivo de pretensado del rodamiento es un componente duradero de la unidad de rodamiento grande, es decir incluso en un funcionamiento normal de la unidad de rodamiento grande es el mismo.
Especialmente en este caso, cuando incluso el dispositivo de pretensado del rodamiento es el componente estable de la unidad de rodamiento grande, se emplean o se integran dispositivos conocidos preferiblemente desde el punto de vista técnico para proteger contra la torsión, evitando así que se afloje la pieza interior/pieza exterior durante el funcionamiento.
En general existen dos variantes de configuración, de forma que en la primera variante el dispositivo de pretensado del rodamiento es el componente estable o duradero de la unidad de rodamiento grande y en la segunda variante únicamente se emplea de forma temporal durante el montaje de la unidad de rodamiento grande.
El dispositivo de pretensado del rodamiento se emplea también en una variante preferida como dispositivo auxiliar o bien herramienta auxiliar de montaje para el montaje de las unidades de rodamiento grandes ajustadas, es decir, éste o los componentes de este se separan tras el montaje. Es decir, por medio del dispositivo de pretensado del rodamiento se desplaza el anillo del rodamiento a la posición, que se necesita para la producción del pretensado del rodamiento deseado. En esta posición el anillo de rodamiento se fija entonces a un (otro) elemento de pretensado y el dispositivo de pretensado del rodamiento, al menos la parte interior/la parte exterior, que ha actuado sobre el anillo de rodamiento que va a ser tensado, se separa de nuevo. Preferiblemente se separa de nuevo también la contrapieza correspondiente, es decir la pieza exterior/pieza interior, que no actúa sobre el anillo de rodamiento. En el caso del elemento de pretensado se trata en particular de un anillo de apriete o de un anillo de sujeción o retención. Por lo que el reto está en el montaje del anillo de rodamiento, mediante cuyo desplazamiento se aplica el pretensado en el sistema.
El elemento de pretensado se apoya típicamente por un lado en una superficie del contrarodamiento o contrasoporte (activa en la dirección axial) y se tensa contra esta superficie de rodamiento. Por otro lado, el elemento de pretensado se apoya en el anillo de rodamiento. Así, por ejemplo, el anillo de apriete se tensa contra una superficie del contrarodamiento, por ejemplo, una superficie frontal del eje de rodamiento o de la carcasa de rodamiento con ayuda de los elementos tensores, por ejemplo, tornillos tensores. El anillo de sujeción se apoya por ejemplo en una muesca anular o en una nervadura anular en el eje del rodamiento o en la carcasa de rodamiento.
Esta superficie de contrarodamiento se ha configurado en general, por ejemplo, en el eje del rodamiento o en la carcasa de rodamiento. Entre la superficie de contrarodamiento y el anillo de rodamiento (si este se encuentra en una posición pretensada deseada) existe una distancia axial definida, conocida seguidamente como dimensión o medida de la distancia. En la configuración preferida el dispositivo de pretensado del rodamiento se ha configurado para averiguar esta medida o dimensión de la distancia, es decir para determinar una distancia axial entre el anillo de rodamiento y un punto de referencia. El punto de referencia se ha configurado especialmente por medio de la superficie del contrarodamiento o bien se ha dispuesto mediante un punto de referencia determinado, que define la superficie del contrarodamiento.
Para averiguar esta medida o dimensión de la distancia X, se monta en general inicialmente el anillo de rodamiento, lo que requiere fuerzas axiales parcialmente grandes debido al asiento de prensado y a la fuerza de pretensado. Tradicionalmente se emplean para ello prensas hidráulicas para el montaje del anillo y para aplicar el pretensado. Suelen ser caras y su control es extraordinariamente difícil. Frecuentemente al desplazar el anillo de rodamiento se producen balanceos.
Con la utilización del dispositivo de pretensado como ayuda en el montaje este problema se resuelve, y el anillo de rodamiento es conducido a la posición requerida sin balanceo y entonces se logra la dimensión de la distancia. Para ello se integra un dispositivo de medición adecuado (por ejemplo, un botón de mando de prueba). La determinación y el ajuste del pretensado del rodamiento deseado se realiza por ejemplo con ayuda de un dispositivo y de un procedimiento, como el que se describe en la EP 2 801 792 A2. Con ayuda de la dimensión de la distancia averiguada se adapta entonces el elemento del pretensado (por ejemplo, el grosor del anillo de sujeción en la dirección axial) y seguidamente se coloca.
Un método especialmente preferido para averiguar la dimensión de la distancia consiste en el análisis del ángulo de torsión. Puesto que las dimensiones del dispositivo de pretensado del rodamiento se miden exactamente o bien se conocen exactamente, se puede averiguar o calcular la dimensión de la distancia de la torsión a base del paso de rosca conocido respecto a la posición del ángulo de la pieza interior y exterior. Preferiblemente se ha integrado un registro automático del ángulo de giro y una herramienta de análisis o evaluación, que averigua y otorga automáticamente la dimensión de la distancia.
En una configuración preferida inicialmente la pieza interior/pieza exterior, que actúa sobre el anillo de rodamiento hacia su desplazamiento axial, se encuentra colocada solo temporalmente y se retirará después del montaje. La contrapieza, es decir, la pieza exterior/pieza interior, que no actúa sobre el anillo de rodamiento, puede ser componente duradero de la unidad de rodamiento grande.
En la configuración preferida, sin embargo, también esta contrapieza se emplea de forma temporal durante el montaje y se retira tras el montaje. Se ha previsto en particular que esta contrapieza se una temporalmente a la unidad de rodamiento grande.
En el caso de la contrapieza se trata de la pieza interior con la rosca externa, así que la contrapieza se fija preferiblemente al eje del rodamiento. La rosca exterior de la pieza interior ya no se coloca sobre el eje del rodamiento, sino que sobre un anillo/eje aparte, que temporalmente está unido al eje de rodamiento con la finalidad del montaje del anillo, por ejemplo, se atornilla. La disposición puede ser transferida análogamente a la disposición X. Aquí una pieza exterior con rosca interior se fija temporalmente a la carcasa del rodamiento.
Para aplicar el par de apriete, es decir para regular axialmente el anillo de rodamiento se ha previsto preferiblemente un mecanismo. Este se ha configurado preferiblemente de manera que se agarre a la pieza interior o a la pieza exterior por el lado circunferencial, es decir que se introduzca el par de apriete por el lado del perímetro.
Por ejemplo, si presenta uno o varios elementos de ajuste, en particular émbolos hidráulicos, que tangencialmente entre la pieza interior y la pieza exterior, es decir, que se aplican por ejemplo entre la tuerca del eje y el anillo interior de la rosca.
Alternativamente a ello se configura un anillo dentado en una pieza interior o en una pieza exterior, que es accionado por uno o varios piñones en funcionamiento.
Dicho dispositivo tiene la ventaja decisiva frente a las prensas hidráulicas, de que el anillo de rodamiento se desliza paralelamente al plano y así se desplaza y por tanto no puede balancearse. Además, se puede controlar y registrar el ajuste de forma muy precisa respecto al par de la pieza interior (tuerca de eje) /pieza exterior (anillo de sujeción).
En los dispositivos de pretensado del rodamiento conforme a la invención, representados en las figuras 5 hasta 8 se ha redondeado la cara frontal de la rosca en la configuración preferida o bien se ha provisto de cantos biselados, en las esquinas, es decir en el paso a los flancos de rosca laterales. Por cara frontal de la rosca se entiende la zona parcial de la rosca, que comunica ambos flancos de rosca, es decir, el flanco de rosca transmisor de carga con el flanco de rosca situado enfrente. Mediante la configuración con la orientación del flanco de rosca inferior a 0°, una cara frontal determinada de la rosca puede apoyarse sobre una base de una tuerca de la rosca. Mediante el redondeado o achaflanado en la cara frontal de la rosca se crea una superficie de apoyo definida y se evita así un balanceo de la pieza interior hacia la pieza exterior.
En una configuración preferida se configuran la pieza interior y la pieza exterior para un centrado radial, es decir una disposición a ser posible concéntrica. Para ello presentan unas zonas o superficies de ajuste radiales opuestas, entre las cuales exista una dimensión o medida escindible máxima prevista. En el caso del ajuste se trata, por ejemplo, de un ajuste conforme a ISO 286. La dimensión escindible se elige por tanto de manera que un desplazamiento radial de la línea central de la pieza interior respecto a la línea central de la pieza exterior sea como máximo de 0,1 hasta 0,5 mm. Es decir, la dimensión escindible entre las zonas de ajuste opuestas para una disposición exactamente concéntrica es como máximo de 0,1 mm hasta 0,5 mm y preferiblemente de como máximo 0,3 mm.
El dispositivo de pretensado de rodamiento se emplea en general en las unidades de rodamiento grandes. Un sector de aplicación preferido son las unidades de rodamiento grandes de las instalaciones de energía eólica, como, por ejemplo, el rodamiento principal o incluso el rodamiento del engranaje etc.
Las configuraciones ejemplo de la invención se aclaran con ayuda de las figuras. Estas se muestran en representaciones esquemáticas:
Fig. 1 una representación fragmentada de una unidad de rodamiento grande pretensada y ajustada, convencional, con un anillo de rodamiento como elemento de pretensado,
Fig. 2 una representación fragmentada de una unidad de rodamiento grande pretensada y ajustada, convencional, con un anillo de sujeción como elemento de pretensado,
Fig. 3A,3B geometrías de rosca convencionales
Fig. 3C una geometría de rosca conforme a la invención
Fig. 4A, 4B una disposición convencional entre un eje del rodamiento y una tuerca ondulada en una disposición concéntrica (fig. 4A) así como en un estado inclinado (fig. 4B)
Fig. 5 una disposición conforme a la invención entre un eje de rodamiento y una tuerca ondulada, Fig. 6 una representación fragmentada o por secciones de la disposición conforme a la fig. 5, donde adicionalmente se ha previsto un suministro de lubricante,
Fig. 7 una representación fragmentada de un dispositivo de pretensado del rodamiento, que se emplea como dispositivo auxiliar en el montaje de la unidad de rodamiento grande,
Fig. 8 una representación fragmentada similar a la de la figura 7, donde de forma complementaria se colocan cuerpos rodantes entre los flancos de rosca como elementos reductores de la fricción, Fig. 9 así como una representación fragmentada o por secciones similar a la de la figura 7 con un eje de rodamiento y una tuerca ondulada con zonas de ajuste radiales para el centrado radial.
En las figuras las mismas piezas disponen de los mismos signos de referencia.
Una unidad de rodamiento grande 2 conforme a las figuras 1 y 2 presenta en general un rotor montado o que descansa sobre un estator. En una configuración ejemplo se ha representado un eje de rodamiento 4 así como una carcasa de rodamiento 6 sin limitación alguna en su conjunto. Ambos componentes se han dispuesto sobre dos rodamientos 8. En funcionamiento uno de estos dos componentes 4,6 gira alrededor de un eje de rotación. Es decir, tanto el eje de rodamiento 4 como también la carcasa de rodamiento 6 se pueden configurar según la variante como rotor o como estator. Habitualmente el eje de rodamiento 4 gira en funcionamiento alrededor del eje de rotación R. El otro componente se mantiene fijo. La unidad de rodamiento grande 2 completa se extiende a lo largo del eje de rotación R en un sentido axial 10.
Ambos rodamientos 8 se encuentran a una distancia en una dirección axial. Presentan respectivamente un anillo interior 12, un anillo exterior 14 así como unos cuerpos rodantes 16 intermedios.
En la unidad de rodamiento grande representada en ambas figuras 1,2 se trata de una disposición del rodamiento en una disposición O. En ésta, los ejes de los cuerpos rodantes 16 tienden a inclinarse de manera que formen una V. Además, se conoce también una disposición X, en la que los ejes de los cuerpos rodantes 16 frente a la disposición O señalizada se encuentran ladeados en sentido contrario de un modo conocido.
Los anillos interiores 12 así como los anillos exteriores 14 de ambos rodamientos 8 se denominan seguidamente en general también como anillos del rodamiento. Del total de cuatro anillos de rodamiento, preferiblemente tres anillos de rodamiento se han fijado en un sentido axial 10 mediante los correspondientes topes en el eje de rodamiento 4 o en la carcasa de rodamiento 6. Estos anillos de rodamiento fijos pueden ser un componente integral del eje de rodamiento 4 o de la carcasa de rodamiento 6, tal como se ha descrito en la EP 2947 339 A1 de la solicitante. El cuarto anillo de rodamiento restante, en la configuración ejemplo con la disposición O del anillo interior 12 representado en la mitad derecha de la imagen, es capaz de desplazarse en una dirección axial 10 para crear un pretensado.
En una disposición X se dispondría el anillo interior 12 frente a un tope fijo y el anillo exterior 14 del rodamiento derecho 8 se ajustaría en una dirección axial 10.
En el montaje de la unidad de rodamiento grande 2 el pretensado deseado se va a ajustar mediante un desplazamiento axial de este anillo de rodamiento 12. La posición axial del anillo de rodamiento 12 se ajusta y se fija, por ejemplo, conforme a la figura 1, mediante un elemento de pretensado 18 configurado como anillo de sujeción. El anillo de sujeción se apoya con su cara anterior en el anillo interior 12 y con su cara posterior en una superficie del contrarodamiento 20. La superficie de contrarodamiento 20 se ha configurado mediante una pared lateral de una tuerca anular, que se ha diseñado en el eje de rodamiento 4 para la recepción del anillo de sujeción. En la variante de la configuración conforme a la figura 2, el elemento de pretensado 18 se ha configurado como un anillo de sujeción, el cual asimismo con una superficie tensora contra el anillo interior 12, se tensa con otra superficie contra una superficie de contrarodamiento 20. La superficie de contrarodamiento 20 es en este ejemplo una cara frontal del eje de rodamiento 4. El anillo de sujeción se tensa por ejemplo con ayuda de elementos tensores aquí no representados, en particular tornillos tensores, hasta que su superficie tensora entra en contacto con la superficie del contrarodamiento 20.
La distancia entre la superficie del contrarodamiento 20 y la superficie de ataque o contacto del elemento tensor 18 en un anillo de rodamiento 12 define una dimensión de distancia X axial.
El anillo interior presenta además un ancho B así como un diámetro interior d.
El ajuste del anillo de rodamiento en dirección axial 10 para ajustar la fuerza de pretensado se explica a continuación en la disposición O representada en las figuras 1 y 2, sin limitación alguna del conjunto.
Para el ajuste axial del anillo de rodamiento se ha previsto un dispositivo de pretensado del rodamiento conforme a la invención. Este sirve en la disposición O representada en las figuras 1 y 2 para el ajuste axial del anillo interior 12 y en una disposición X para un ajuste axial del anillo exterior 14.
Fundamentalmente existe la posibilidad de realizar el ajuste axial requerido del anillo de rodamiento 12, 14 con ayuda de un anillo tensor 22 (véase por ejemplo las figuras 4A,4B). Este es en un caso de una disposición O una tuerca ondulada con rosca interior 24. Dicha tuerca ondulada es por tanto en general una pieza exterior 26 de una unión roscada del dispositivo de pretensado del rodamiento. La pieza exterior 26 se atornilla en general a una pieza interior 28 con una rosca exterior 30.
La pieza interior 28 se ha configurado en la disposición O mediante el eje de rodamiento 4.
En una disposición X se dispondría inversamente al ajuste axial del anillo exterior 14, un anillo tensor con rosca exterior, donde el anillo tensor se atornillaría entonces con rosca interior a una pieza exterior determinada. La pieza exterior se configura entonces mediante la carcasa del rodamiento 6.
Las figuras 3A,3B muestran geometrías de rosca convencionales de una rosca métrica (fig. 3A) así como de una rosca para trapecio (fig. 3B), en las cuales se han orientado un flanco de rosca correspondiente 32 A,B bajo un ángulo del flanco a1, a2 de 30° o bien de 15°. El ángulo del flanco a1, a2 se ha definido aquí como el ángulo, el cual asume el correspondiente flanco de rosca 32a, 32b - en una vista seccional o en corte por el eje de rotación R -respecto a un plano ortogonal o bien al eje vertical perpendicular al eje de rotación R, tal como se ha representado en las figuras 3A hasta 3C.
En las figuras 3A hasta 3C se ha representado un flanco de rosca como una línea a trazos y un flanco de rosca como una línea en trazo continuo. La línea de trazo continuo representa un flanco de rosca 32a transmisor de una carga, cargado al tensar y la línea a trazos representa un flanco de rosca 32b opuesto, descargado al tensar.
En la figura 3C se ha representado una geometría de rosca conforme a la invención, en la cual el flanco de rosca 32a transmisor de una carga está orientado hacia un ángulo de flanco a1 de 0°. El flanco de rosca opuesto 32b se ha provisto de un ángulo de flanco a2 de 15° conforme a la figura 3C. En general el ángulo de flanco a2, puede ser por ejemplo de 0°, 15° o incluso 30° o bien un valor intermedio.
Con la geometría de rosca conforme a la invención conforme a la figura 3 se puede evitar una inclinación o ladeo de la pieza exterior 26 o bien de la pieza interior 28 al aplicar la correspondiente fuerza axial al anillo de rodamiento 12, 14 que se va a tensar.
El problema de la inclinación en los anillos tensores 22 convencionales configurados como tuercas onduladas se aclara con ayuda de las figuras 4 y 4B; la figura 4A muestra esta situación en una disposición concéntrica de la tuerca de la rosca con respecto al eje del rodamiento 4. Es bueno reconocer el juego de rosca S necesario entre la rosca interior 24 y la rosca exterior 30. Debido a este juego S los ejes centrales y de rotación de ambas piezas (pieza exterior 26, pieza interior 28) se inclinan uno con respecto al otro, tal como se representa en la figura 4B.
En una configuración de rosca conforme a la invención, en la cual se ha configurado especialmente el flanco de rosca 32a transmisor de la carga con un ángulo de flanco a1 de 0°, se evita una inclinación de este tipo, tal como se ha representado en la figura 5.
La figura 5 muestra por tanto una configuración conforme a la invención con una pieza interior 28 (eje de rodamiento 4) y una pieza exterior 26 (anillo tensor 22, tuerca de rosca), en los cuales respectivamente el flanco de rosca transmisor de carga 32a se ha dispuesto con un ángulo de flanco a l de 0°. En una configuración ejemplo el ángulo del flanco a2 del flanco de rosca opuesto 32b es igualmente de 0°.
Las figuras 6 y 9 muestran, respectivamente, representaciones en corte (media), en las cuales únicamente se han representado el anillo interior l2, el eje de rodamiento 4 así como el dispositivo de tensado del rodamiento con la pieza interior 28 y la pieza exterior 26.
La figura 6 muestra una variante de la configuración, en la cual para evitar la fricción al menos entre los flancos de rosca 32a transmisores de carga de la pieza interior 28 y de la pieza exterior 26 y por otro lado también para reducir la fricción entre las superficies de contacto 33 situadas una junta a la otra entre el anillo interior 12 y la pieza exterior 26, se coloca un lubricante, en particular aceite. Para ello se ha configurado un sistema de abastecimiento de lubricante, que en particular tiene conductos de alimentación 34, que desembocan en lugares de salida, para que el lubricante, en particular el aceite, pueda salir por los flancos de rosca 32a o por las zonas de contacto 33. En particular el lubricante es abastecido bajo presión y para ello el sistema de suministro del lubricante dispone de una bomba de presión determinada.
En las variantes de configuración representadas en las figuras 5 y 6 (así como en las variantes de configuración conforme a la fig. 9), el dispositivo de pretensado del rodamiento está integrado directamente en la unidad de rodamiento grande 2.
Con ayuda de las figuras 7 y 8 se aclara ahora un dispositivo de pretensado del rodamiento, el cual únicamente se emplea de forma temporal como dispositivo auxiliar en el montaje de la unidad de rodamiento 2. El dispositivo de pretensado del rodamiento tiene en general la pieza exterior 26 y la pieza interior 28. Si el dispositivo de pretensado del rodamiento se emplea como dispositivo auxiliar, ambos componentes 26, 28 únicamente se emplearán en el montaje y de lo contrario se eliminarán. En un componente duradero de la unidad de rodamiento grande 8 se mantienen durante el funcionamiento de la unidad de rodamiento grande 2 componentes fijos de la unidad de rodamiento grande 2. Especialmente el dispositivo de pretensado del rodamiento sirve pues también para el mantenimiento del pretensado, es decir, que sobre la pieza interior 28 que actúa hacia el anillo de rodamiento 12 que se va a ajustar o bien sobre la pieza exterior 26 (anillo de rodamiento 22) define entonces un elemento de pretensado duradero. En este caso no se requiere ningún elemento de pretensado, como, por ejemplo, un anillo de sujeción o un anillo de apriete, tal como esto se ha explicado respecto a las figuras 1,2.
Al utilizar como dispositivo auxiliar (herramienta de pretensado) ambas piezas, es decir tanto la pieza exterior 26 como la pieza interior 28, únicamente se fijan temporalmente en la unidad de rodamiento grande 2. En una unidad de rodamiento grande 2 con disposición O se fija la pieza interior 28 temporalmente en particular al eje del rodamiento 4, por ejemplo, con ayuda de tornillos. La pieza interior 28 se ha configurado conforme a las figuras 7 y 8 como un elemento anular con la rosca exterior 30, la cual está tensada temporalmente contra una cara frontal del eje de rodamiento 4 y por tanto está fija al eje de rodamiento 4. A esta pieza interior 28 se atornilla entonces el anillo tensor 22 como pieza exterior 26 según el tipo de tuerca ondulada.
Especialmente en esta variante de la configuración, en la cual el dispositivo de pretensado del almacenamiento únicamente se emplea como dispositivo auxiliar, se emplean por ejemplo cuerpos rodantes 36, por ejemplo, rodillos o bolas, como elementos reductores de la fricción, tal como se ha representado en la figura 8. Alternativamente o de forma complementaria se pueden prever también revestimientos que reducen la fricción (no representados) incluso en las zonas cargadas por la fricción.
El dispositivo de pretensado configurado como dispositivo auxiliar sirve además para la determinación de la dimensión de la distancia X (véase figs. 1,2). Para ello se ha previsto un dispositivo medidor no representado en detalle para el registro de la dimensión de distancia X, que registra automáticamente la dimensión de la distancia X y la emite, tan pronto como el pretensado deseado es alcanzado por un ajuste axial del anillo de rodamiento 12,14. En base a la dimensión de la distancia X así averiguada se realiza entonces una adaptación del elemento del pretensado 18 (anillo de sujeción, anillo de apriete etc.), para obtener correctamente de forma duradera el pretensado deseado durante el funcionamiento.
La figura 9 muestra una configuración preferida, en la que se han dispuesto las dimensiones para un centrado radial de la pieza exterior 26 con respecto a la pieza interior 28. Para ello se han configurado zonas de ajuste radiales 38, que presentan una dimensión escindible M definida. En la figura 9, se indican por tanto dos pares de zonas de ajuste alternativas. Por un lado, se podrían configurar las zonas de paso 38 como zonas definidas, adicionales entre la pieza exterior 26 y la pieza interior 28. Alternativamente se han configurado mediante una dimensión de distancia M definida entre una base de rosca y una zona frontal de un paso de rosca.
Un centrado radial de este tipo es especialmente ventajoso en el caso de que el elemento de pretensado 18 (es decir en una configuración ejemplo la pieza exterior 26, el anillo tensor 22, la tuerca ondulada) asuma funciones adicionales. Por ejemplo, este elemento de pretensado 18 sirve asimismo como una superficie de ataque para un sellado o bien se ha integrado en el elemento de pretensado 18 un sello laberintico.
En general mediante el centrado radial se mantiene mínimo la excentricidad o el salto radial.
Listado de referencias
2 unidad de rodamiento grande
4 eje del rodamiento
6 carcasa del rodamiento
8 rodamiento o cojinete
10 dirección axial
12 anillo interior
14 anillo exterior
16 cuerpo rodante
18 elemento de pretensado
20 superficie del contrarodamiento
22 anillo tensor/tuerca ondulada o de eje
24 rosca interior
26 pieza exterior
28 pieza interior
30 rosca exterior
32a, b flanco de rosca
33 superficie de ataque o zonas de contacto
34 canal o conducto de alimentación
36 cuerpo rodante
38 superficie radial de ajuste o de contacto
a l, a2 ángulo del flanco
B ancho
d diámetro
M dimensión escindible
R eje de rotación
S juego de rosca
X dimensión de distancia

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo de pretensado del rodamiento para pretensar una unidad de rodamiento grande ajustada (2) que consta de una pieza interior (28) con una rosca externa (30) y una pieza exterior (26) con una rosca interna (24) y la pieza exterior (26) o la pieza interior (24) se ha diseñado para el tensado contra un anillo o aro de rodamiento (12) de un rodamiento (8) de la unidad de rodamiento grande (2) , donde la rosca externa (30) y la rosca interna (24) se engranan una en otra y cada una de ellas comprende un flanco de rosca que transmite la carga (32a) y un flanco de rosca opuesto (32b), donde un flanco de rosca respectivo (32a,b) presenta un ángulo de flanco (al, a2), que se caracteriza por que el ángulo del flanco (a1) del flanco de rosca que transmite la carga es como máximo de 10°, preferiblemente como máximo de 5° y en particular de 0°.
2. Dispositivo de pretensado del rodamiento conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en el cual la pieza exterior (26) o la pieza interior (28) se ha diseñado como un anillo tensor o de apriete (22).
3. Dispositivo de pretensado del rodamiento conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en el cual el anillo tensor (22) se ha diseñado como la pieza exterior (26) en forma de una tuerca ondulada o de eje con una rosca interna (24), que se puede atornillar a un eje del rodamiento (4), o bien como la pieza interior (28) en forma de un anillo tensor (22) con una rosca exterior (30), que se puede atornillar a una carcasa del rodamiento (6).
4. Dispositivo de pretensado del rodamiento conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en el cual el rodamiento (8) comprende un anillo interior (12), que consta de un ancho (B) y un diámetro (d) y el cociente B/d es menor de 0,3 y preferiblemente menor de 0,1.
5. Dispositivo de pretensado del rodamiento conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en el cual un elemento reductor de la fricción (36) se inserta entre las roscas de la pieza interior (28) y la pieza exterior (26) y/o entre la pieza interior (28), respectivamente la pieza exterior (26), y un anillo de rodamiento (12), contra el cual se tensa la pieza interior (28), respectivamente la pieza exterior (26).
6. Dispositivo de pretensado del rodamiento conforme a la reivindicación anterior, en el cual el elemento reductor de la fricción se elige entre
- Un lubricante como el aceite
- Un revestimiento reductor de la fricción
- Cuerpos rodantes (36) como bolas, cilindros o rodillos
7. Dispositivo de pretensado del rodamiento conforme a la reivindicación anterior, en el cual se dispone de una alimentación para el lubricante que comprende conductos de alimentación (34) formados en la pieza interior y/o en la pieza exterior (26).
8. Dispositivo de pretensado del rodamiento conforme a una de las reivindicaciones anteriores, que se ha diseñado como un dispositivo auxiliar durante el montaje de la unidad de rodamiento grande (2), que se ha diseñado para determinar una dimensión de la distancia (X) entre un punto de referencia (20) y el anillo de rodamiento (12) en un estado pretensado.
9. Dispositivo de pretensado del rodamiento conforme a la reivindicación anterior, en el cual la dimensión de la distancia (X) se ha determinado como una función de un ángulo de giro, en particular por medio de un dispositivo de detección del ángulo de giro automático, entre la pieza interior (28) y la pieza exterior (26).
10. Dispositivo de pretensado del rodamiento conforme a una de las reivindicaciones anteriores, que se ha diseñado como un dispositivo auxiliar durante el montaje de la unidad de rodamiento grande (2) y que está tensado solo temporalmente contra el anillo de rodamiento (12) durante el montaje de la unidad de rodamiento grande (2).
11. Dispositivo de pretensado del rodamiento conforme a una de las dos reivindicaciones anteriores, en el cual el dispositivo auxiliar es la pieza interior (28) que no actúa sobre el anillo de rodamiento (12) o bien la pieza exterior (26) que no actúa sobre el anillo de rodamiento (12), que puede fijarse de forma desmontable a la unidad de rodamiento grande (2), donde en particular la pieza interior (28) puede fijarse de forma desmontable a un eje del rodamiento (4) o bien la pieza exterior (28) a una carcasa del rodamiento (6).
12. Dispositivo de pretensado del rodamiento conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en la cual adicionalmente se ha dispuesto un mando para el giro recíproco de la pieza exterior (26) y de la pieza interior (28), donde preferiblemente
- Se disponen al menos uno y preferiblemente varios elementos de ajuste hidráulicos o bien
- La pieza interior (28) o la pieza exterior (26) es accionada por medio de un anillo dentado, en particular un anillo dentado que gira circunferencialmente, por medio de al menos uno y preferiblemente varios piñones de accionamiento distribuidos alrededor de una circunferencia.
13. Dispositivo de pretensado del rodamiento conforme a una de las anteriores reivindicaciones, en la que una cara frontal de la rosca, de la rosca interior (24) y/o de la rosca exterior (30) dispone o se rodea de un canto biselado.
14. Dispositivo de pretensado del rodamiento conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en la que la pieza interior (28) y la pieza exterior (26) se han configurado para un centrado radial una respecto a la otra y con esta finalidad constan respectivamente de superficies de ajuste radiales (38), entre las cuales existe una dimensión escindible máxima predeterminada (M).
15. Unidad de rodamiento grande ajustada (2), en particular rodamiento principal de una instalación de fuerzas eólicas con un dispositivo de pretensado del rodamiento conforme a una de las reivindicaciones anteriores.
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