JP2010048342A - Large-sized roller bearing, main shaft supporting structure of wind power generator, and rotary shaft supporting structure of tunnel boring machine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、大型ころ軸受、風力発電機の主軸支持構造およびトンネル掘削機の回転軸支持構造に関し、特に、周方向に配置されて一つの保持器を形成する複数の保持器セグメントを含む大型ころ軸受、このような大型ころ軸受を備える風力発電機の主軸支持構造およびトンネル掘削機の回転軸支持構造に関するものである。 The present invention relates to a large roller bearing, a main shaft support structure for a wind power generator, and a rotary shaft support structure for a tunnel excavator, and in particular, a large roller including a plurality of cage segments arranged in the circumferential direction to form one cage. The present invention relates to a bearing, a main shaft support structure of a wind power generator including such a large roller bearing, and a rotary shaft support structure of a tunnel excavator.
ころ軸受は、一般的には、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間に配置される複数のころと、複数のころを保持する保持器とから構成される。保持器は通常、一体型、すなわち、環状の一つの部品で構成されている。 The roller bearing is generally composed of an outer ring, an inner ring, a plurality of rollers disposed between the outer ring and the inner ring, and a cage that holds the plurality of rollers. The cage is usually made of a single piece, that is, a single annular part.
風を受けるためのブレードが取り付けられた風力発電機の主軸を支持するころ軸受については、大きな荷重を受ける必要があるため、ころ軸受自体も大型となる。そうすると、ころや保持器等、ころ軸受を構成する各構成部材も大型となり、部材の生産や組み立てが困難となる。このような場合、各部材を分割可能とすると、生産や組み立てが容易となる。 A roller bearing that supports a main shaft of a wind power generator to which a blade for receiving wind is attached needs to receive a large load, so that the roller bearing itself is also large. If it does so, each structural member which comprises a roller bearing, such as a roller and a holder | retainer, will also become large sized, and production and assembly of a member will become difficult. In such a case, if each member can be divided, production and assembly are facilitated.
ここで、ころ軸受に含まれる保持器を軸受の回転軸線に沿う方向に延びる分割線によって分割した分割型の保持器に関する技術が、ヨーロッパ特許公報1408248A2(特許文献1)に開示されている。図12は、特許文献1に開示された分割型の保持器である保持器セグメントを示す斜視図である。図12を参照して、保持器セグメント101aは、ころを収容する複数のポケット104を形成するように軸受の回転軸線に沿う方向に延びる複数の柱部103a、103b、103c、103d、103eと、複数の柱部103a〜103eを連結するように周方向に延びる連結部102a、102bとを有する。
Here, a technique related to a split type cage in which a cage included in a roller bearing is divided by a dividing line extending in a direction along the axis of rotation of the bearing is disclosed in European Patent Publication No. 1408248A2 (Patent Document 1). FIG. 12 is a perspective view showing a cage segment which is a split type cage disclosed in
図13は、図12に示した保持器セグメント101aを含む円錐ころ軸受の一部を示す断面図である。図12および図13を参照して、保持器セグメント101aを含む円錐ころ軸受111の構成を説明すると、円錐ころ軸受111は、外輪112と、内輪113と、複数の円錐ころ114と、複数の円錐ころ114を保持する複数の保持器セグメント101a、101b、101c等とを有する。複数の円錐ころ114は、最もころの挙動が安定する位置であるPCD(Pitch Circle Diameter)105付近において、複数の保持器セグメント101a等によって保持されている。複数の円錐ころ114を保持する保持器セグメント101aは、周方向において隣接する同一形状の保持器セグメント101b、101cと、周方向のもっとも外側にある柱部103a、103eが当接するように連なって配置されている。複数の保持器セグメント101a、101b、101c等が連なって、円錐ころ軸受111に組み込まれ、円錐ころ軸受111に含まれる一つの環状の保持器が形成される。
特許文献1によると、樹脂製の各保持器セグメントを周方向に連ねて配置したときに、最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間に生じる最後のすき間の寸法を、保持器セグメントの中央を通る円の円周の0.15%以上、かつ、1%未満としている。このように構成することにより、保持器セグメント同士が衝突した際の衝突音等を防止すると共に、熱膨張時における保持器セグメント同士の膠着を防止することにしている。なお、特許文献1においては、保持器セグメントを、ポリフェニレンサルファイド(以下、「PPS」と称する)やポリエーテルエーテルケトン(以下、「PEEK」と称する)から製造している。
According to
ここで、周方向のすき間をこのような数値範囲としても、発明者が着眼した下記問題点に対応することはできない。図14は、円錐ころ軸受111を、風力発電機の主軸を支持する軸受として使用する場合の円錐ころ軸受111の一部を示す概略断面図である。なお、理解の容易の観点から、保持器セグメント101a、101c間に生ずるすき間115を、誇張して大きく図示している。
Here, even if the clearance in the circumferential direction is set in such a numerical range, it is not possible to cope with the following problems noted by the inventor. FIG. 14 is a schematic sectional view showing a part of the tapered roller bearing 111 when the tapered roller bearing 111 is used as a bearing for supporting the main shaft of the wind power generator. For easy understanding, the
図14を参照して、円錐ころ軸受111に支持される風力発電機の主軸110は、横軸で使用される。円錐ころ軸受111の使用時において、保持器セグメント101a〜101cは、例えば、図14中の矢印で示す方向に公転運動を行なう。保持器セグメント101a〜101cの公転運動は、各保持器セグメント101a〜101cが隣接する保持器セグメント101a〜101cを矢印の方向に順次押すように行われる。この場合、例えば、図14中のXIIで示す部分において円錐ころや保持器セグメント101aが自由落下してしまうことになる。そうすると、保持器セグメント101a、101c同士が衝突して、保持器セグメント101a、101cの変形や端面の摩耗、衝突音等が発生し、円錐ころ軸受111の機能を大きく低下させる恐れがある。
Referring to FIG. 14, the
円錐ころ軸受111を風力発電機の主軸110を支持する軸受として使用する場合、保持器セグメント101a〜101c自体も大型となるため、自由落下時の衝突による問題は大きい。したがって、上記に規定したすき間の寸法では不十分であり、周方向のすき間をさらに小さくする必要がある。しかし、樹脂製の保持器セグメントでは、熱膨張の影響もあり、周方向のすき間の寸法を小さくするにも限界がある。
When the tapered roller bearing 111 is used as a bearing for supporting the
この発明の目的は、機能の低下を防止することができる大型ころ軸受を提供することである。 An object of the present invention is to provide a large roller bearing capable of preventing a decrease in function.
この発明の他の目的は、機能の低下を防止することができる風力発電機の主軸支持構造を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a main shaft support structure for a wind power generator capable of preventing a decrease in function.
この発明のさらに他の目的は、機能の低下を防止することができるトンネル掘削機の回転軸支持構造を提供することである。 Still another object of the present invention is to provide a rotating shaft support structure for a tunnel excavator that can prevent a decrease in function.
この発明に係る大型ころ軸受は、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間に配置される複数のころと、ころを収容するポケットを有し、外輪および内輪の間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントとを備える。外輪の外径寸法は、1000mm以上であり、内輪の内径寸法は、750mm以上である。外輪、および内輪の熱による線膨張係数は、1×10−5/℃以上2×10−5/℃以下であり、保持器セグメントは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製であって、その熱による線膨張係数は、1×10−5/℃以上3×10−5/℃以下である。複数の保持器セグメントを周方向に無間隙に配置した場合に、最初に配置される保持器セグメントと最後に配置される保持器セグメントとの間にすき間を有し、室温において、すき間の周方向の寸法は、保持器セグメントの中央を通る円の円周の0.075%よりも大きく、0.12%よりも小さい。 The large roller bearing according to the present invention has an outer ring, an inner ring, a plurality of rollers arranged between the outer ring and the inner ring, and a pocket for accommodating the rollers, and is successively connected in the circumferential direction between the outer ring and the inner ring. A plurality of cage segments arranged. The outer diameter of the outer ring is 1000 mm or more, and the inner diameter of the inner ring is 750 mm or more. The coefficient of linear expansion due to heat of the outer ring and the inner ring is 1 × 10 −5 / ° C. or more and 2 × 10 −5 / ° C. or less, and the cage segment is made of resin containing a filler that reduces the coefficient of thermal expansion due to heat. And the linear expansion coefficient by the heat | fever is 1 * 10 < -5 > / degreeC or more and 3 * 10 < -5 > / degreeC or less. When a plurality of cage segments are arranged without gaps in the circumferential direction, there is a gap between the cage segment first arranged and the cage segment arranged last, and the circumferential direction of the gap at room temperature. Is greater than 0.075% and less than 0.12% of the circumference of a circle passing through the center of the cage segment.
このように、外輪の外径寸法が1000mm以上であり、内輪の内径寸法が750mm以上である大型ころ軸受において、保持器セグメントの材質を熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製とすることにより、保持器セグメントの熱膨張による寸法変化を小さくすることができる。そうすると、保持器セグメント間に生ずる周方向のすき間を、特許文献1に規定する範囲よりも小さくすることができる。
Thus, in the large roller bearing in which the outer diameter of the outer ring is 1000 mm or more and the inner diameter of the inner ring is 750 mm or more, the cage segment is made of a resin containing a filler that reduces the coefficient of thermal expansion due to heat. By doing so, the dimensional change by the thermal expansion of a cage segment can be made small. If it does so, the clearance of the circumferential direction which arises between holder | retainer segments can be made smaller than the range prescribed | regulated to
また、外輪、内輪、および保持器セグメントの熱による線膨張係数を上記範囲とすることにより、実使用状況において各軸受構成部材の熱による線膨張係数の差を許容することができる。なお、上記したPEEKの熱による線膨張係数は、約4.7×10−5/℃であり、PPSの熱による線膨張係数は、約5.0×10−5/℃である。 Further, by setting the coefficient of linear expansion due to heat of the outer ring, the inner ring, and the cage segment within the above range, a difference in coefficient of linear expansion due to heat of each bearing component member can be allowed in an actual use situation. In addition, the linear expansion coefficient by the heat | fever of PEEK mentioned above is about 4.7 * 10 < -5 > / degreeC, and the linear expansion coefficient by the heat | fever of PPS is about 5.0 * 10 < -5 > / degreeC .
具体的には、大型ころ軸受に備えられる外輪、および内輪は、温度変化により熱膨張する。ここで、上記した保持器セグメントの熱による線膨張係数と外輪、および内輪の熱による線膨張係数とを考慮すると、実使用状況において、室温における周方向のすき間の寸法を保持器セグメントの中央を通る円の円周の0.075%まで小さくすることができる。すなわち、周方向のすき間を円周の0.075%よりも大きくすることにより、すき間の周方向の寸法が負になって保持器セグメント同士が突っ張りあい、膠着する状態を回避することができる。 Specifically, the outer ring and the inner ring provided in the large roller bearing thermally expand due to temperature changes. Here, in consideration of the linear expansion coefficient due to the heat of the cage segment and the thermal expansion coefficient of the outer ring and the inner ring, the dimension of the clearance in the circumferential direction at room temperature in the actual use situation is the center of the cage segment. It can be reduced to 0.075% of the circumference of the passing circle. That is, by making the circumferential gap larger than 0.075% of the circumference, it is possible to avoid a state in which the circumferential dimension of the gap becomes negative and the cage segments are stuck and stuck together.
また、上記した用途に使用される大型ころ軸受において、複数の保持器セグメントによって構成される保持器は、耐久性、信頼性向上の観点から安全率を大きくすることが好ましい。保持器の安全率は、周方向のすき間の寸法を小さくするほどその値が大きくなる。保持器の安全率は、保持器セグメントの材質の疲労強度および保持器セグメントに発生する応力等の観点から、4.0以上が要求される。ここで、室温におけるすき間の周方向の寸法を保持器セグメントの中央を通る円の円周の0.12%よりも小さくすることにより、安全率を4.0以上に確保することができる。そうすると、上記した問題も含め、保持器セグメント同士の衝突等による強度的な不具合を回避することができる。 Moreover, in the large roller bearing used for the above-mentioned application, it is preferable that the cage constituted by a plurality of cage segments increase the safety factor from the viewpoint of durability and reliability improvement. The value of the safety factor of the cage increases as the circumferential clearance becomes smaller. The safety factor of the cage is required to be 4.0 or more from the viewpoint of the fatigue strength of the material of the cage segment and the stress generated in the cage segment. Here, by making the circumferential dimension of the gap at room temperature smaller than 0.12% of the circumference of the circle passing through the center of the cage segment, the safety factor can be secured to 4.0 or more. If it does so, the strength malfunction by the collision of cage segments etc. including the above-mentioned problem can be avoided.
このように、外輪の外径寸法が1000mm以上であり、内輪の内径寸法が750mm以上である大型ころ軸受において、保持器セグメントの材質を熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製とし、外輪、内輪および保持器セグメントの熱による線膨張係数を上記した範囲とし、保持器セグメント間の周方向のすき間を上記した範囲とすることにより、保持器セグメント同士の衝突による強度的な不具合等や、保持器セグメント同士の周方向の突っ張りあいによる変形等を防止することができる。したがって、このような保持器セグメントを備える大型ころ軸受の機能の低下を防止することができる。 As described above, in a large roller bearing in which the outer ring has an outer diameter of 1000 mm or more and the inner ring has an inner diameter of 750 mm or more, the cage segment is made of resin including a filler that reduces the coefficient of linear expansion due to heat. By setting the coefficient of linear expansion due to heat of the outer ring, the inner ring and the cage segment to the above range, and setting the clearance in the circumferential direction between the cage segments to the above range, there is a strong problem caused by the collision between the cage segments, etc. In addition, it is possible to prevent deformation due to circumferential tension between the cage segments. Accordingly, it is possible to prevent the function of the large roller bearing having such a cage segment from being deteriorated.
ここで、保持器セグメントとは、一つの環状の保持器を、少なくともころを収容する1つのポケットを有するように、軸受の回転軸線に沿う方向に延びる分割線によって分割した単位体である。また、最初の保持器セグメントとは、保持器セグメントを周方向に順次連ねて配置する際に、最初に配置される保持器セグメントをいい、最後の保持器セグメントとは、隣接する保持器セグメントを当接させ、周方向に順次連ねて配置していった際に、最後に配置される保持器セグメントをいう。複数の保持器セグメントが周方向に連なって大型ころ軸受に組み込まれ、一つの環状の保持器を構成する。 Here, the cage segment is a unit body obtained by dividing one annular cage by a dividing line extending in a direction along the rotation axis of the bearing so as to have at least one pocket for accommodating the rollers. The first cage segment is the cage segment that is placed first when the cage segments are sequentially arranged in the circumferential direction, and the last cage segment is the adjacent cage segment. The cage segments are arranged last when they are brought into contact with each other and sequentially arranged in the circumferential direction. A plurality of cage segments are connected to the large roller bearing in a circumferential direction to form one annular cage.
好ましくは、充填材は、炭素繊維、ガラス繊維、グラファイト、カーボンブラック、アルミニウム粉末、鉄粉、および二硫化モリブデンのうち、少なくともいずれか一つを含む。このような充填材は、樹脂との親和性が良好であるため、効率的に熱による線膨張係数を低下させることができる。 Preferably, the filler includes at least one of carbon fiber, glass fiber, graphite, carbon black, aluminum powder, iron powder, and molybdenum disulfide. Since such a filler has good affinity with the resin, the coefficient of linear expansion due to heat can be efficiently reduced.
さらに好ましくは、樹脂は、ポリアミド(PA)、ポリアセタール(POM)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、シンジオタクチック・ポリスチレン(SPS)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、液晶ポリマー(LCP)、フッ素樹脂、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリカーボネート(PC)、変性ポリフェニレンエーテル(mPPO)、ポリサルホン(PSF)、ポリエーテルサルホン(PES)、ポロアリレート(PAR)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルイミド(PEI)、および熱可塑性ポリイミド(PI)からなる群のうち、少なくともいずれか一つを含む。このような樹脂は、適切に充填材を含ませて熱による線膨張係数を上記した範囲に低下させることができる。 More preferably, the resin is polyamide (PA), polyacetal (POM), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), syndiotactic polystyrene (SPS), polyphenylene sulfide (PPS), polyether ether ketone ( PEEK), liquid crystal polymer (LCP), fluororesin, polyether nitrile (PEN), polycarbonate (PC), modified polyphenylene ether (mPPO), polysulfone (PSF), polyethersulfone (PES), polyarylate (PAR), At least one of the group consisting of polyamideimide (PAI), polyetherimide (PEI), and thermoplastic polyimide (PI) is included. Such a resin can appropriately include a filler to reduce the coefficient of thermal expansion due to heat to the above-described range.
さらに好ましくは、樹脂中の充填材の充填比率は、20重量%以上40重量%以下である。樹脂中の充填材の充填比率を上記範囲とすることにより、充填材の充填による他の不具合を発生させることなく、熱による線膨張係数を大きく低下させることができる。 More preferably, the filling ratio of the filler in the resin is 20% by weight or more and 40% by weight or less. By setting the filling ratio of the filler in the resin within the above range, the coefficient of thermal expansion due to heat can be greatly reduced without causing other problems due to filling of the filler.
さらに好ましくは、室温において、すき間の周方向の寸法は、保持器セグメントの中央を通る円の円周の0.075%よりも大きく、0.09%よりも小さい。こうすることにより、さらに安全率を大きくすることができる。 More preferably, at room temperature, the circumferential dimension of the gap is greater than 0.075% and less than 0.09% of the circumference of a circle passing through the center of the cage segment. By doing so, the safety factor can be further increased.
さらに好ましくは、ころは、円錐ころである。上記した風力発電機の主軸等に使用されるころ軸受は、大きなモーメント荷重やスラスト荷重、ラジアル荷重等を受ける必要がある。ここで、ころを円錐ころとすることにより、大きなモーメント荷重等を受けることができる。 More preferably, the roller is a tapered roller. The roller bearing used for the main shaft of the wind power generator described above needs to receive a large moment load, thrust load, radial load, and the like. Here, when the roller is a tapered roller, a large moment load or the like can be received.
さらに好ましくは、大型ころ軸受は、風力を受けるブレードと共に回転する風力発電機の主軸を支持する。このような大型ころ軸受は、交換やメンテナンスが困難な高所に設けられる風力発電機の主軸を支持するのに、適切である。 More preferably, the large roller bearing supports a main shaft of a wind power generator that rotates with a blade that receives wind power. Such large roller bearings are suitable for supporting the main shaft of a wind power generator provided at a high place where replacement and maintenance are difficult.
また、大型ころ軸受は、土砂を掘削するカッターを備えたカッターヘッドが一方端に設けられた回転軸を支持する。このような大型ころ軸受は、交換やメンテナンスが困難な地中で使用されるトンネル掘削機の回転軸を支持するのに、適切である。 Moreover, a large roller bearing supports the rotating shaft with which the cutter head provided with the cutter which excavates earth and sand was provided in one end. Such a large roller bearing is suitable for supporting the rotating shaft of a tunnel excavator used in the ground where replacement and maintenance are difficult.
なお、外輪と内輪との間には、軸受内部への異物の侵入を防止するシールが設けられていてもよい。このように構成することにより、例えば、掘削した土砂や泥水等、異物の大型ころ軸受内への侵入を防止することができる。したがって、大型ころ軸受の長寿命を実現することができる。 Note that a seal that prevents foreign matter from entering the inside of the bearing may be provided between the outer ring and the inner ring. By comprising in this way, the penetration | invasion into the large roller bearing of foreign materials, such as excavated earth and sand and muddy water, can be prevented, for example. Therefore, a long life of the large roller bearing can be realized.
この発明の他の局面において、風力発電機の主軸支持構造は、風力を受けるブレードと、その一端がブレードに固定され、ブレードとともに回転する主軸と、固定部材に組み込まれ、主軸を回転自在に支持する大型ころ軸受とを含む。大型ころ軸受は、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間に配置される複数のころと、ころを収容するポケットを有し、外輪および内輪の間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントとを備える。外輪、および内輪の熱による線膨張係数は、1×10−5/℃以上2×10−5/℃以下であり、保持器セグメントは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製であって、その熱による線膨張係数は、1×10−5/℃以上3×10−5/℃以下である。複数の保持器セグメントを周方向に無間隙に配置した場合に、最初に配置される保持器セグメントと最後に配置される保持器セグメントとの間にすき間を有し、室温において、すき間の周方向の寸法は、保持器セグメントの中央を通る円の円周の0.075%よりも大きく、0.12%よりも小さい。 In another aspect of the present invention, a main shaft support structure of a wind power generator includes a blade that receives wind power, a main shaft that is fixed to the blade, and that rotates together with the blade, and is incorporated in a fixing member to support the main shaft rotatably. Including large roller bearings. The large roller bearing has an outer ring, an inner ring, a plurality of rollers arranged between the outer ring and the inner ring, and a pocket for accommodating the rollers, and a plurality of rollers arranged sequentially in the circumferential direction between the outer ring and the inner ring. A cage segment. The coefficient of linear expansion due to heat of the outer ring and the inner ring is 1 × 10 −5 / ° C. or more and 2 × 10 −5 / ° C. or less, and the cage segment is made of resin containing a filler that reduces the coefficient of thermal expansion due to heat. And the linear expansion coefficient by the heat | fever is 1 * 10 < -5 > / degreeC or more and 3 * 10 < -5 > / degreeC or less. When a plurality of cage segments are arranged without gaps in the circumferential direction, there is a gap between the cage segment first arranged and the cage segment arranged last, and the circumferential direction of the gap at room temperature. Is greater than 0.075% and less than 0.12% of the circumference of a circle passing through the center of the cage segment.
このような風力発電機の主軸支持構造は、機能の低下を防止した大型ころ軸受を含むため、風力発電機の主軸支持構造自体の機能の低下を防止することができる。 Since the main shaft support structure of such a wind power generator includes a large roller bearing that prevents a decrease in function, it is possible to prevent a decrease in the function of the main shaft support structure itself of the wind power generator.
この発明のさらに他の局面においては、トンネル掘削機の回転軸支持構造は、土砂を掘削するカッターを備えたカッターヘッドと、一方端にカッターヘッドが備えられ、カッターヘッドとともに回転する回転軸と、固定部材に組み込まれ、回転軸を回転自在に支持する大型ころ軸受とを含む。大型ころ軸受は、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間に配置される複数のころと、ころを収容するポケットを有し、外輪および内輪の間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントとを備える。外輪、および内輪の熱による線膨張係数は、1×10−5/℃以上2×10−5/℃以下であり、保持器セグメントは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製であって、その熱による線膨張係数は、1×10−5/℃以上3×10−5/℃以下である。複数の保持器セグメントを周方向に無間隙に配置した場合に、最初に配置される保持器セグメントと最後に配置される保持器セグメントとの間にすき間を有し、室温において、すき間の周方向の寸法は、保持器セグメントの中央を通る円の円周の0.075%よりも大きく、0.12%よりも小さい。 In yet another aspect of the present invention, the rotary shaft support structure of the tunnel excavator includes a cutter head provided with a cutter for excavating earth and sand, a rotary shaft provided with a cutter head at one end and rotating together with the cutter head, And a large roller bearing that is incorporated in the fixed member and rotatably supports the rotating shaft. The large roller bearing has an outer ring, an inner ring, a plurality of rollers arranged between the outer ring and the inner ring, and a pocket for accommodating the rollers, and a plurality of rollers arranged sequentially in the circumferential direction between the outer ring and the inner ring. A cage segment. The coefficient of linear expansion due to heat of the outer ring and the inner ring is 1 × 10 −5 / ° C. or more and 2 × 10 −5 / ° C. or less, and the cage segment is made of resin containing a filler that reduces the coefficient of thermal expansion due to heat. And the linear expansion coefficient by the heat | fever is 1 * 10 < -5 > / degreeC or more and 3 * 10 < -5 > / degreeC or less. When a plurality of cage segments are arranged without gaps in the circumferential direction, there is a gap between the cage segment first arranged and the cage segment arranged last, and the circumferential direction of the gap at room temperature. Is greater than 0.075% and less than 0.12% of the circumference of a circle passing through the center of the cage segment.
このようなトンネル掘削機の回転軸支持構造は、機能の低下を防止した大型ころ軸受を含むため、トンネル掘削機の回転軸支持構造自体の機能の低下を防止することができる。 Such a rotary shaft support structure of the tunnel excavator includes a large roller bearing that prevents the function from being deteriorated, and thus the function of the rotary shaft support structure itself of the tunnel excavator can be prevented from being deteriorated.
この発明によれば、外輪の外径寸法が1000mm以上であり、内輪の内径寸法が750mm以上である大型ころ軸受において、保持器セグメントの材質を熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製とし、外輪、内輪および保持器セグメントの熱による線膨張係数を上記した範囲とし、保持器セグメント間の周方向のすき間を上記した範囲とすることにより、保持器セグメント同士の衝突による強度的な不具合等や、保持器セグメント同士の周方向の突っ張りあいによる変形等を防止することができる。したがって、このような保持器セグメントを備える大型ころ軸受の機能の低下を防止することができる。 According to the present invention, in a large roller bearing in which the outer ring has an outer diameter of 1000 mm or more and the inner ring has an inner diameter of 750 mm or more, the resin includes a filler that reduces the coefficient of thermal expansion of the cage segment material. By making the coefficient of linear expansion due to heat of the outer ring, the inner ring and the cage segment as described above, and by setting the circumferential clearance between the cage segments as described above, It is possible to prevent defects and the like and deformation due to circumferential tension between the cage segments. Accordingly, it is possible to prevent the function of the large roller bearing having such a cage segment from being deteriorated.
また、このような風力発電機の主軸支持構造は、機能の低下を防止した大型ころ軸受を含むため、風力発電機の主軸支持構造自体の機能の低下を防止することができる。 In addition, since the main shaft support structure of the wind power generator includes a large roller bearing that prevents the function from being deteriorated, it is possible to prevent the function of the main shaft support structure itself of the wind power generator from being deteriorated.
また、このようなトンネル掘削機の回転軸支持構造は、機能の低下を防止した大型ころ軸受を含むため、トンネル掘削機の回転軸支持構造自体の機能の低下を防止することができる。 Moreover, since the rotating shaft support structure of such a tunnel excavator includes the large roller bearing which prevented the fall of the function, the fall of the function of the rotating shaft support structure itself of a tunnel excavator can be prevented.
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図2は、この発明の一実施形態に係る大型円錐ころ軸受に備えられる保持器セグメント11aを示す斜視図である。図3は、図2に示す保持器セグメント11aを、図2中の線III−IIIを含み、軸受の回転軸線に直交する平面で切断した場合の断面図である。図4は、図2に示す保持器セグメント11aを、柱部14aの中央を通り、円周方向に直交する平面で切断した場合の断面図である。なお、理解の容易の観点から、図3および図4において、保持器セグメント11aが保持する複数の円錐ころ12a、12b、12cを点線で示している。また、一点鎖線でPCD22を示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a perspective view showing a
図2〜図4を参照して、まず、大型円錐ころ軸受に含まれる保持器セグメント11aの構成について説明する。保持器セグメント11aは、一つの環状の保持器を、少なくともころを収容する一つのポケットを有するように、軸受の回転軸線に沿う方向に延びる分割線によって分割した形状である。保持器セグメント11aは、円錐ころ12a、12b、12cを収容するポケット13a、13b、13cを形成するように、軸受の回転軸線に沿う方向に延びる4つの柱部14a、14b、14c、14dと、軸方向の両端に位置し、4つの柱部14a〜14dを連結するように周方向に延びる一対の連結部15a、15bとを含む。ここで、保持器セグメント11aは、その周方向外側の端部に柱部14a、14dが位置するよう構成されている。
With reference to FIGS. 2-4, the structure of the
一対の連結部15a、15bは、複数の保持器セグメント11aが大型円錐ころ軸受に組み込まれた際に、周方向に連なって一つの環状の保持器を形成するように、周方向において所定の曲率半径を有している。一対の連結部15a、15bのうち、円錐ころ12a〜12cの小径側に位置する連結部15aの曲率半径は、円錐ころ12a〜12cの大径側に位置する連結部15bの曲率半径よりも小さく構成されている。
The pair of connecting
ポケット13aの周方向両側に位置する柱部14a、14bおよびポケット13cの周方向両側に位置する柱部14c、14dのうち、柱部14a〜14dの側壁面の内径側には、保持器セグメント11aの径方向外側への移動を規制する内径側の案内爪17a、17b、17c、17dが設けられている。案内爪17a〜17dは、ポケット13a、13cに収容された円錐ころ12a、12cと内径側で接触する。また、ポケット13bの周方向両側に位置する柱部14b、14cのうち、柱部14b、14cの側壁面の外径側には、保持器セグメント11aの径方向内側への移動を規制する外径側の案内爪18b、18cが設けられている。案内爪18b、18cは、ポケット13bに収容された円錐ころ12bと外径側で接触する。各案内爪17a〜17d、18b、18cは、ポケット13a〜13c側に突出した形状である。また、図3に示す断面において、各案内爪17a〜17d、18b、18cの案内面は、断面円弧状であって、円錐ころ12a〜12cの転動面に沿う形状である。このように内径側および外径側の案内爪17a〜17d、18b、18cを設けることにより、保持器セグメント11aを案内爪17a〜17d、18b、18cの案内面に接触させて、ころ案内とすることができる。なお、周方向外側に位置する柱部14a、14dの周方向外側の端面21a、21bは、平らである。
Of the
ここで、保持器セグメント11aは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製である。こうすることにより、後述するように大型円錐ころ軸受を構成する外輪等の軸受構成部材との熱による線膨張係数の差を小さくすることができるため、温度変化による周方向のすき間の寸法の変化を小さくすることができる。
Here, the
なお、樹脂は、ポリアミド(PA)、ポリアセタール(POM)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、シンジオタクチック・ポリスチレン(SPS)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、液晶ポリマー(LCP)、フッ素樹脂、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリカーボネート(PC)、変性ポリフェニレンエーテル(mPPO)、ポリサルホン(PSF)、ポリエーテルサルホン(PES)、ポロアリレート(PAR)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルイミド(PEI)、および熱可塑性ポリイミド(PI)からなる群のうち、少なくともいずれか一つを含む。このような樹脂は、適切に充填材を含ませて熱による線膨張係数を上記した範囲に低下させることができる。なお、上記した樹脂を複数種類組み合わせてもよい。 The resin is polyamide (PA), polyacetal (POM), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), syndiotactic polystyrene (SPS), polyphenylene sulfide (PPS), polyether ether ketone (PEEK). , Liquid crystal polymer (LCP), fluororesin, polyether nitrile (PEN), polycarbonate (PC), modified polyphenylene ether (mPPO), polysulfone (PSF), polyethersulfone (PES), polyarylate (PAR), polyamideimide At least one of the group consisting of (PAI), polyetherimide (PEI), and thermoplastic polyimide (PI) is included. Such a resin can appropriately include a filler to reduce the coefficient of thermal expansion due to heat to the above-described range. In addition, you may combine multiple types of above-described resin.
ここで、樹脂は、PEEKとすることが好ましい。PEEK自体の熱による線膨張係数は、4.7×10−5/℃程度であり、充填材を含ませて熱による線膨張係数を低下させることが容易になる。 Here, the resin is preferably PEEK. The coefficient of linear expansion due to heat of PEEK itself is about 4.7 × 10 −5 / ° C., and it becomes easy to reduce the coefficient of linear expansion due to heat by including a filler.
また、充填材は、炭素繊維、ガラス繊維、グラファイト、カーボンブラック、アルミニウム粉末、鉄粉、および二硫化モリブデンのうち、少なくともいずれか一つを含む。このような充填材は、樹脂との親和性が良好であるため、効率的に熱による線膨張係数を低下させることができる。なお、上記した種類の充填材を複数充填させるようにしてもよい。 The filler contains at least one of carbon fiber, glass fiber, graphite, carbon black, aluminum powder, iron powder, and molybdenum disulfide. Since such a filler has good affinity with the resin, the coefficient of linear expansion due to heat can be efficiently reduced. Note that a plurality of fillers of the type described above may be filled.
ここで、保持器セグメント11aの熱による線膨張係数は、1×10−5/℃以上3×10−5/℃以下である。このように保持器セグメント11aの熱による線膨張係数を上記範囲とすることにより、実使用状況において大型円錐ころ軸受を構成する外輪等の軸受構成部材との熱による線膨張係数の差を許容することができる。具体的には、後述する。
Here, the coefficient of linear expansion due to heat of the
また、樹脂中の充填材の充填比率は、20重量%以上40重量%以下であることが好ましい。こうすることにより、充填材の充填による他の不具合、例えば、充填量過多による強度不足を発生させることなく、樹脂の熱による線膨張係数を大きく低下させることができる。 The filling ratio of the filler in the resin is preferably 20% by weight or more and 40% by weight or less. By doing so, the linear expansion coefficient due to the heat of the resin can be greatly reduced without causing other problems due to filling of the filler, for example, insufficient strength due to excessive filling amount.
なお、保持器セグメント11aは、一つの大型円錐ころ軸受に複数備えられるため、生産性の向上が要求されるが、このように構成することにより、射出成形等によって、大量に同形状の保持器セグメントを製造することが容易になる。
Since a plurality of
ここで、保持器セグメント11aは、具体的には、充填材として炭素繊維を30重量%含み、熱による線膨張係数が1.5×10−5/℃であるPEEK製であることが好ましい。このような保持器セグメント11aは、熱による線膨張係数が4.7×10−5/℃であるPEEK製の保持器セグメントや、熱による線膨張係数が5.0×10−5/℃であるPPS製の保持器セグメントと、熱による線膨張係数において大きく異なるものである。
Here, specifically, the
次に、上記した保持器セグメント11aを含む大型円錐ころ軸受の構成について説明する。図5は、複数の保持器セグメント11a、11b、11c、11d等を周方向に配置させた大型円錐ころ軸受31を、軸方向から見た概略断面図である。また、図6は、図5中においてVIで示す部分の拡大断面図である。ここで、保持器セグメント11b、11c、11dは、保持器セグメント11aと同一形状および同一素材であるため、その説明を省略する。なお、図5においては、保持器セグメント11a等に保持される円錐ころを省略している。また、ここでは、複数の保持器セグメント11a〜11dのうち、最初に配置される保持器セグメントを保持器セグメント11aとし、最後に配置される保持器セグメントを保持器セグメント11dとする。
Next, the structure of the large tapered roller bearing including the
図5および図6を参照して、大型円錐ころ軸受31は、外輪32と、内輪33と、複数の円錐ころ34と、複数の保持器セグメント11a〜11dとを備える。ここで、外輪32の外径寸法は、2500mmであり、内輪33の内径寸法は、2000mmである。また、外輪32および内輪33の熱による線膨張係数は、1×10−5/℃以上2×10−5/℃以下である。外輪32および内輪33の具体的な素材としては、例えば、熱による線膨張係数が、1.12×10−5/℃程度である肌焼鋼が選択される。
5 and 6, large tapered
保持器セグメント11a〜11dは、周方向において、順次連ねられて無間隙に配置される。ここでは、まず、最初に保持器セグメント11aが配置され、次に、保持器セグメント11bが保持器セグメント11aと当接するように、具体的には、保持器セグメント11aの端面21aと保持器セグメント11bの端面21cとが当接するように配置される。その後、保持器セグメント11cが保持器セグメント11bと当接するように、具体的には、保持器セグメント11bの端面21dと保持器セグメント11cの端面21eとが当接するように配置され、順次、保持器セグメントが配置されていき、最後に、保持器セグメント11dが配置される。このようにして、周方向に連ねられて、保持器セグメント11a〜11dが配置される。この場合、最初の保持器セグメント11aと最後の保持器セグメント11dとの間には、周方向のすき間39を有する。
The
次に、最初の保持器セグメント11aと最後の保持器セグメント11dとの間の周方向のすき間について説明する。図1は、図5においてIで示す部分の拡大断面図である。ここで、すき間39の周方向の寸法Rを、保持器セグメント11a〜11dの中央を通る円の円周の0.075%よりも大きく、かつ、0.12%よりも小さくする。この場合、すき間39の周方向の寸法Rが上記範囲となるように、各保持器セグメント11a〜11dの周方向の長さをそれぞれ調整することにしてもよいし、保持器セグメント11a〜11cを順次配置していき、最後の保持器セグメント11dを配置する際に、その端面21fを削って寸法を調整し、上記範囲となるようにしてもよい。
Next, the circumferential clearance between the
図7は、すき間39の比率と保持器の安全率の関係を示すグラフである。図1および図7を参照して、複数の保持器セグメント11a〜11dによって構成される保持器の安全率は、保持器セグメント11a〜11dの材質の疲労強度および保持器セグメント11a〜11dに発生する応力等の観点から、4.0以上が要求される。ここで、すき間39の周方向の寸法を円周の0.12%よりも小さくすることにより、安全率を4.0以上に確保することができる。そうすると、保持器セグメント11a〜11d同士の衝突等による強度的な不具合を回避することができる。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the ratio of the
ここで、上記した保持器セグメント11aの熱による線膨張係数Kbは、1.5×10−5/℃程度である。一方、外輪32および内輪33を肌焼鋼とすると、その熱による線膨張係数Kaは、1.12×10−5/℃程度である。ここで、温度上昇をΔtとし、温度上昇時における各部材の膨張量の差をδとすると、膨張量の差δは、数1の式によって表される。
Here, the linear expansion coefficient Kb due to heat of the
以上より、外輪の外径寸法が2500mmであり、内輪の内径寸法が2000mmである大型円錐ころ軸受31において、保持器セグメント11a〜11dの材質を熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製とし、外輪32、内輪33および保持器セグメント11a〜11dの熱による線膨張係数を上記した範囲とし、保持器セグメント11a〜11d間の周方向のすき間39を上記した範囲とすることにより、保持器セグメント同士の衝突による強度的な不具合等や、保持器セグメント11a〜11d同士の周方向の突っ張りあいによる変形等を防止することができる。したがって、このような保持器セグメント11a〜11dを備える大型円錐ころ軸受31の機能の低下を防止することができる。
As described above, in the large tapered
なお、上記の実施の形態において、最初の保持器セグメント11aと最後の保持器セグメント11dとの間に、周方向のすき間39の寸法Rを調整する間座を、最後の保持器セグメント11dに当接するように配置することにしてもよい。この場合、間座と最初の保持器セグメント11aとの間にすき間39が生ずることになる。このように構成することにより、最初の保持器セグメント11aと最後の保持器セグメント11dと周方向のすき間39の寸法を上記範囲とすることが、より容易になる。なお、この場合、間座は保持器セグメントと解釈すべきである。また、このような間座の周方向の寸法は、各保持器セグメント11a〜11dが連なる周方向の寸法において微小であるため、保持器セグメント11a〜11dと同じ素材であってもよいし、金属製であってもよいし、単なる樹脂製であってもよい。
In the above embodiment, a spacer for adjusting the dimension R of the
図8および図9は、この発明の一実施形態に係る大型円錐ころ軸受を主軸支持軸受55として適用した風力発電機の主軸支持構造の一例を示している。主軸支持構造の主要部品を支持するナセル52のケーシング53は、高い位置で、旋回座軸受51を介して支持台50上に水平旋回自在に設置されている。風力を受けるブレード57を一端に固定する主軸56は、ナセル52のケーシング53内で、軸受ハウジング54に組み込まれた主軸支持軸受55を介して、回転自在に支持されている、主軸56の他端は増速機58に接続され、この増速機58の出力軸が発電機59のロータ軸に結合されている。ナセル52は、旋回用モータ60により、減速機61を介して任意の角度に旋回させられる。
8 and 9 show an example of a main shaft support structure of a wind power generator in which a large tapered roller bearing according to an embodiment of the present invention is applied as a main
軸受ハウジング54に組み込まれた主軸支持軸受55は、この発明の一実施形態に係る大型円錐ころ軸受であって、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間に配置される複数のころと、ころを収容するポケットを有し、外輪および内輪の間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントとを備える。外輪、および内輪の熱による線膨張係数は、1×10−5/℃以上2×10−5/℃以下であり、保持器セグメントは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製であって、その熱による線膨張係数は、1×10−5/℃以上3×10−5/℃以下である。複数の保持器セグメントを周方向に無間隙に配置した場合に、最初に配置される保持器セグメントと最後に配置される保持器セグメントとの間にすき間を有し、室温において、すき間の周方向の寸法は、保持器セグメントの中央を通る円の円周の0.075%よりも大きく、0.12%よりも小さい。
The main shaft support bearing 55 incorporated in the bearing
このような大型円錐ころ軸受は、交換やメンテナンスが困難な高所に設けられる風力発電機の主軸を支持するのに、適切である。また、主軸支持軸受55は、大きな風力を受けるブレード57を一端に固定する主軸56を支持するため、大きなモーメント荷重やスラスト荷重、ラジアル荷重等を受ける必要がある。ここで、ころを円錐ころとすることにより、大きなモーメント荷重等を受けることができる。
Such a large tapered roller bearing is suitable for supporting the main shaft of a wind power generator provided at a high place where replacement and maintenance are difficult. Further, the main shaft support bearing 55 needs to receive a large moment load, a thrust load, a radial load and the like in order to support the
また、このような風力発電機の主軸支持構造は、機能の低下を防止した大型円錐ころ軸受を含むため、風力発電機の主軸支持構造自体の機能の低下を防止することができる。 Moreover, since the main shaft support structure of such a wind power generator includes a large tapered roller bearing that prevents the function from being deteriorated, it is possible to prevent the function of the main shaft support structure itself of the wind power generator from being deteriorated.
図10は、この発明の一実施形態に係る大型円錐ころ軸受を、回転軸を支持する軸受として適用したトンネル掘削機の回転軸支持構造の一例を示している。図10を参照して、トンネル掘削機の回転軸支持構造71は、土砂を掘削するカッター72を備えたカッターヘッド73と、一方端にカッターヘッド73が備えられ、カッターヘッド73とともに回転する回転軸74と、固定部材77に組み込まれ、リング部材78を介して回転軸74を回転自在に支持する大型複列円錐ころ軸受81とを含む。回転軸74を支持する大型複列円錐ころ軸受81は、上述した大型円錐ころ軸受を複列とした構成である。カッターヘッド73および回転軸74は、その全体がカッターヘッド支持部75によっても支持されている。
FIG. 10 shows an example of a rotary shaft support structure of a tunnel excavator in which a large tapered roller bearing according to an embodiment of the present invention is applied as a bearing that supports the rotary shaft. Referring to FIG. 10, a rotary
モータ76によって回転軸74は回転を加えられ、その一方端に備えられたカッターヘッド73が回転する。そうすると、カッターヘッド73の先端に備えられた複数のカッター72が、前方の切羽を掘削する。このようにして前方の切羽を掘削しながら、トンネル掘削機を進行させ、トンネルを形成する。掘削された土砂は、進行方向に対して後方に搬出され、除去される。
The
このような大型複列円錐ころ軸受81は、交換やメンテナンスが困難な地中で使用されるトンネル掘削機の回転軸74を支持するのに、適切である。また、回転軸74を支持する大型複列円錐ころ軸受81については、硬い岩盤等を破砕する際に生じる大きなスラスト荷重やモーメント荷重を受ける必要がある。ここで、大型複列円錐ころ軸受81を上記した大型円錐ころ軸受から構成することにより、大型複列円錐ころ軸受81は、大きなスラスト荷重やモーメント荷重を受けることができる。したがって、このような大型複列円錐ころ軸受81を含むトンネル掘削機の回転軸支持構造71も、大きなスラスト荷重やモーメント荷重を受けることができる。なお、保持器が分割されているため、外輪等、軌道輪の変形に沿うこともできる。
Such a large double row tapered
また、このようなトンネル掘削機の回転軸支持構造71は、機能の低下を防止した大型複列円錐ころ軸受81を含むため、トンネル掘削機の回転軸支持構造71自体の機能の低下を防止することができる。
Further, since the rotary
ここで、大型複列円錐ころ軸受81内への掘削された土砂の侵入を防止するため、大型複列円錐ころ軸受81に、シールを設けてもよい。図11は、上記した大型複列円錐ころ軸受81の一部を示す断面図である。図11を参照して、大型複列円錐ころ軸受81は、外輪82と、小径側端面を対向するように配置された左右の内輪83a、83bと、左右の内輪83a、83bの間に配置された内輪間座86と、外輪82と左右の内輪83a、83bとの間に配置された複数の円錐ころ84a、84bと、左右の列において、複数の円錐ころ84a、84bを保持するポケットを有し、外輪82と左右の内輪83a、83bとの間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメント85a、85bとを備え、左右の列において、周方向に連ねた最初の保持器セグメントと最後の保持器セグメントとの間を除いて、隣接する2つの保持器セグメント85a、85bの間には、円錐ころ84a、84bが配置される。外輪82と左右の内輪83a、83bとの間に、大型複列円錐ころ軸受81内への土砂の侵入を防止するシール91が設けられている。なお、ここでは、内輪83a側に設けられるシール91について説明するが、内輪83b側に設けられるシール91についても同様の構成であるため、その説明を省略する。
Here, a seal may be provided on the large double row tapered
シール91は、環状であり、断面略L字状であって剛性を有する芯金部92と、芯金部92に取り付けられ、弾性を有するゴム部93と、内径側に収縮可能なスプリング94とを備える。ゴム部93には、一方の内輪83aと適当な圧力でニップするリップ部95が設けられており、スプリング94は、リップ部95の外径側に配置される。芯金部92は、ゴム部93に設けられたリップ部95が、内輪83aの大鍔87側の外径面88とニップするよう、外輪82の一方端部89の内径面90に装着される。リップ部95は、スプリング94によって、内輪83aとのニップ状態を維持される。このようにして、シール91により、大型複列円錐ころ軸受81はシールされる。
The
このように構成することにより、カッター72によって掘削され、後方に搬送された土砂や泥水等の大型複列円錐ころ軸受81内への侵入を防止することができる。そうすると、土砂や泥水等の侵入による軸受部材の破損等を防止することができるため、大型複列円錐ころ軸受81を長寿命とすることができる。したがって、このような大型複列円錐ころ軸受81を備えるトンネル掘削機の回転軸支持構造についても、長寿命を実現することができる。
By comprising in this way, the penetration | invasion in the large double row tapered
なお、大型複列円錐ころ軸受内への土砂等の侵入を防止するシールは、大型複列円錐ころ軸受の外部側に設けてもよいし、左右の内輪のうち、いずれか一方にのみ設けられていてもよい。また、シールを複数配置して、土砂等の浸入をさらに効率的に防止してもよい。 In addition, the seal that prevents intrusion of earth and sand etc. into the large double-row tapered roller bearing may be provided on the outside of the large double-row tapered roller bearing, or only on one of the left and right inner rings. It may be. Further, a plurality of seals may be arranged to prevent the intrusion of earth and sand etc. more efficiently.
また、上記の実施の形態においては、大型複列円錐ころ軸受は、内輪の小径側端面が対向するように構成された大型複列円錐ころ軸受であったが、これに限らず、大径側端面が対向する構成であってもよいし、2列以上であってもよい。また、単列の大型円錐ころ軸受であってもよい。 In the above embodiment, the large double-row tapered roller bearing is a large double-row tapered roller bearing configured so that the end surfaces on the small diameter side of the inner ring face each other. The structure which an end surface opposes may be sufficient, and two or more rows may be sufficient. Further, it may be a single row large tapered roller bearing.
なお、上記の実施の形態においては、室温において、すき間の周方向の寸法を、保持器セグメントの中央を通る円の円周の0.075%よりも大きく、0.12%よりも小さくすることにしたが、さらには、保持器セグメントの中央を通る円の円周の0.075%よりも大きく、0.09%よりも小さくすることにしてもよい。こうすることにより、保持器の安全率を5.0以上とすることができるため、さらに衝突による変形等を低減することができる。 In the above embodiment, at room temperature, the circumferential dimension of the gap should be larger than 0.075% and smaller than 0.12% of the circumference of the circle passing through the center of the cage segment. However, it may be larger than 0.075% and smaller than 0.09% of the circumference of a circle passing through the center of the cage segment. By doing so, the safety factor of the cage can be set to 5.0 or more, so that deformation due to a collision can be further reduced.
また、上記の実施の形態においては、外輪および内輪の材質を肌焼鋼としたが、これに限らず、例えば、熱による線膨張係数が1.25×10−5/℃の軸受鋼等が選択される。 In the above embodiment, the material of the outer ring and the inner ring is case-hardened steel. However, the invention is not limited to this. For example, a bearing steel having a thermal linear expansion coefficient of 1.25 × 10 −5 / ° C. Selected.
また、上記の実施の形態において、外輪の外径寸法は2500mmとし、内輪の内径寸法は、2000mmとしたが、これに限らず、外輪の外径寸法が1000mm以上であり、内輪の内径寸法が750mm以上である大型ころ軸受についても適用される。なお、例えば、上記した用途において実際に使用される大型ころ軸受としては、外輪の外径寸法が5000mm以下であり、内輪の内径寸法が4500mm以下のものが適用される。 In the above embodiment, the outer diameter of the outer ring is 2500 mm and the inner diameter of the inner ring is 2000 mm. However, the outer diameter is not limited to this, and the inner diameter of the inner ring is 1000 mm or more. It is applied also to the large roller bearing which is 750 mm or more. For example, as a large roller bearing that is actually used in the above-described application, an outer ring having an outer diameter of 5000 mm or less and an inner ring having an inner diameter of 4500 mm or less is applied.
なお、上記の実施の形態においては、保持器セグメントに収容されるころとして、円錐ころを用いたが、これに限らず、円筒ころや針状ころ、棒状ころ等を用いてもよい。 In the above embodiment, the tapered roller is used as the roller accommodated in the cage segment. However, the present invention is not limited to this, and a cylindrical roller, a needle roller, a rod roller, or the like may be used.
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to the thing of embodiment shown in figure. Various modifications and variations can be made to the illustrated embodiment within the same range or equivalent range as the present invention.
この発明に係る大型ころ軸受は、機能の低下の防止が要求される風力発電機の主軸支持構造やトンネル掘削機の回転軸支持構造に、有効に利用される。 The large roller bearing according to the present invention is effectively used for a main shaft support structure of a wind power generator and a rotating shaft support structure of a tunnel excavator, which are required to prevent deterioration in function.
また、この発明に係る風力発電機の主軸支持構造は、機能の低下の防止が要求される場合に、有効に利用できる。 In addition, the main shaft support structure for a wind power generator according to the present invention can be used effectively when it is required to prevent the function from being deteriorated.
また、この発明に係るトンネル掘削機の回転軸支持構造は、機能の低下の防止が要求される場合に、有効に利用できる。 Moreover, the rotating shaft support structure for a tunnel excavator according to the present invention can be effectively used when it is required to prevent the function from being lowered.
11a,11b,11c,11d,85a,85b 保持器セグメント、12a,12b,12c,34,84a,84b 円錐ころ、13a,13b,13c ポケット、14a,14b,14c,14d 柱部、15a,15b 連結部、17a,17b,17c,17d,18b,18c 案内爪、21a,21b,21c,21d,21e,21f 端面、22 PCD、31 大型円錐ころ軸受、32,82 外輪、33,83a,83b 内輪、39 すき間、50 支持台、51 旋回座軸受、52 ナセル、53 ケーシング、54 軸受ハウジング、55 主軸支持軸受、56 主軸、57 ブレード、58 増速機、59 発電機、60 旋回用モータ、61 減速機、71 トンネル掘削機の回転軸支持構造、72 カッター、73 カッターヘッド、74 回転軸、75 カッターヘッド支持部、76 モータ、77 固定部材、78 リング部材、81 大型複列円錐ころ軸受、86 内輪間座、87 大鍔、88 外径面、89 一方端部、90 内径面、91 シール、92 芯金部、93 ゴム部、94 スプリング、95 リップ部。
11a, 11b, 11c, 11d, 85a, 85b Cage segment, 12a, 12b, 12c, 34, 84a, 84b Tapered roller, 13a, 13b, 13c Pocket, 14a, 14b, 14c, 14d Pillar part, 15a,
Claims (11)
前記外輪の外径寸法は、1000mm以上であり、
前記内輪の内径寸法は、750mm以上であり、
前記外輪、および前記内輪の熱による線膨張係数は、1×10−5/℃以上2×10−5/℃以下であり、
前記保持器セグメントは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製であって、その熱による線膨張係数は、1×10−5/℃以上3×10−5/℃以下であり、
複数の前記保持器セグメントを周方向に無間隙に配置した場合に、最初に配置される保持器セグメントと最後に配置される保持器セグメントとの間にすき間を有し、
室温において、前記すき間の周方向の寸法は、前記保持器セグメントの中央を通る円の円周の0.075%よりも大きく、0.12%よりも小さい、大型ころ軸受。 An outer ring, an inner ring, a plurality of rollers disposed between the outer ring and the inner ring, and a plurality of pockets that accommodate the rollers, and that are sequentially arranged in the circumferential direction between the outer ring and the inner ring. A large roller bearing comprising a cage segment of
The outer diameter of the outer ring is 1000 mm or more,
The inner diameter of the inner ring is 750 mm or more,
The linear expansion coefficient due to heat of the outer ring and the inner ring is 1 × 10 −5 / ° C. or more and 2 × 10 −5 / ° C. or less,
The cage segment is made of a resin including a filler that reduces the coefficient of thermal expansion due to heat, and the coefficient of linear expansion due to heat is 1 × 10 −5 / ° C. or more and 3 × 10 −5 / ° C. or less. ,
When a plurality of the cage segments are arranged without gaps in the circumferential direction, a gap is provided between the cage segment first arranged and the cage segment arranged last,
A large roller bearing wherein the circumferential dimension of the gap is greater than 0.075% and less than 0.12% of the circumference of a circle passing through the center of the cage segment at room temperature.
その一端が前記ブレードに固定され、ブレードとともに回転する主軸と、
固定部材に組み込まれ、前記主軸を回転自在に支持する大型ころ軸受とを含む風力発電機の主軸支持構造であって、
前記大型ころ軸受は、外輪と、内輪と、前記外輪および前記内輪の間に配置される複数のころと、前記ころを収容するポケットを有し、前記外輪および前記内輪の間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントとを備え、
前記外輪、および内輪の熱による線膨張係数は、1×10−5/℃以上2×10−5/℃以下であり、
前記保持器セグメントは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製であって、その熱による線膨張係数は、1×10−5/℃以上3×10−5/℃以下であり、
複数の前記保持器セグメントを周方向に無間隙に配置した場合に、最初に配置される保持器セグメントと最後に配置される保持器セグメントとの間にすき間を有し、
室温において、前記すき間の周方向の寸法は、前記保持器セグメントの中央を通る円の円周の0.075%よりも大きく、0.12%よりも小さい、風力発電機の主軸支持構造。 A blade that receives wind,
One end of which is fixed to the blade and rotates with the blade;
A main shaft support structure of a wind power generator including a large roller bearing incorporated in a fixed member and rotatably supporting the main shaft,
The large roller bearing has an outer ring, an inner ring, a plurality of rollers arranged between the outer ring and the inner ring, and a pocket for accommodating the rollers, and sequentially in the circumferential direction between the outer ring and the inner ring. A plurality of cage segments arranged in series,
The linear expansion coefficient due to heat of the outer ring and the inner ring is 1 × 10 −5 / ° C. or more and 2 × 10 −5 / ° C. or less.
The cage segment is made of a resin including a filler that reduces the coefficient of thermal expansion due to heat, and the coefficient of linear expansion due to heat is 1 × 10 −5 / ° C. or more and 3 × 10 −5 / ° C. or less. ,
When a plurality of the cage segments are arranged without gaps in the circumferential direction, a gap is provided between the cage segment first arranged and the cage segment arranged last,
A wind turbine main shaft support structure, wherein a circumferential dimension of the gap is greater than 0.075% and less than 0.12% of a circumference of a circle passing through a center of the cage segment at room temperature.
一方端に前記カッターヘッドが備えられ、カッターヘッドとともに回転する回転軸と、
固定部材に組み込まれ、前記回転軸を回転自在に支持する大型ころ軸受とを含むトンネル掘削機の回転軸支持構造であって、
前記大型ころ軸受は、外輪と、内輪と、前記外輪および前記内輪の間に配置される複数のころと、前記ころを収容するポケットを有し、前記外輪および前記内輪の間で周方向に順次連ねて配置される複数の保持器セグメントとを備え、
前記外輪、および内輪の熱による線膨張係数は、1×10−5/℃以上2×10−5/℃以下であり、
前記保持器セグメントは、熱による線膨張係数を低下させる充填材を含む樹脂製であって、その熱による線膨張係数は、1×10−5/℃以上3×10−5/℃以下であり、
複数の前記保持器セグメントを周方向に無間隙に配置した場合に、最初に配置される保持器セグメントと最後に配置される保持器セグメントとの間にすき間を有し、
室温において、前記すき間の周方向の寸法は、前記保持器セグメントの中央を通る円の円周の0.075%よりも大きく、0.12%よりも小さい、トンネル掘削機の回転軸支持構造。 A cutter head equipped with a cutter for excavating earth and sand;
The cutter head is provided at one end, and a rotating shaft that rotates together with the cutter head;
A rotary shaft support structure for a tunnel excavator including a large roller bearing incorporated in a fixed member and rotatably supporting the rotary shaft,
The large roller bearing has an outer ring, an inner ring, a plurality of rollers arranged between the outer ring and the inner ring, and a pocket for accommodating the rollers, and sequentially in the circumferential direction between the outer ring and the inner ring. A plurality of cage segments arranged in series,
The linear expansion coefficient due to heat of the outer ring and the inner ring is 1 × 10 −5 / ° C. or more and 2 × 10 −5 / ° C. or less.
The cage segment is made of a resin including a filler that reduces the coefficient of thermal expansion due to heat, and the coefficient of linear expansion due to heat is 1 × 10 −5 / ° C. or more and 3 × 10 −5 / ° C. or less. ,
When a plurality of the cage segments are arranged without gaps in the circumferential direction, a gap is provided between the cage segment first arranged and the cage segment arranged last,
The rotating shaft support structure for a tunnel excavator, wherein the circumferential dimension of the gap is greater than 0.075% and less than 0.12% of the circumference of a circle passing through the center of the cage segment at room temperature.
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