WO2016146115A1 - Wälzlager, beispielsweise einer windkraftanlage - Google Patents

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WO2016146115A1
WO2016146115A1 PCT/DE2016/200062 DE2016200062W WO2016146115A1 WO 2016146115 A1 WO2016146115 A1 WO 2016146115A1 DE 2016200062 W DE2016200062 W DE 2016200062W WO 2016146115 A1 WO2016146115 A1 WO 2016146115A1
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WO
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bearing
rolling
axially
contact angle
rollers
Prior art date
Application number
PCT/DE2016/200062
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Bierlein
Rainer Schröder
Andreas Mangold
Christoph König
Matthias Kohlhepp
Waldemar ZOLL
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Publication date
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    • F16C23/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for aligning or positioning
    • F16C23/06—Ball or roller bearings
    • F16C23/08—Ball or roller bearings self-adjusting
    • F16C23/082—Ball or roller bearings self-adjusting by means of at least one substantially spherical surface
    • F16C23/086—Ball or roller bearings self-adjusting by means of at least one substantially spherical surface forming a track for rolling elements
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    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/38—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers
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    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/31—Wind motors

Definitions

  • the invention relates to a roller bearing, for example a wind turbine, which is designed as a spherical roller bearing, with a bearing inner ring, a bearing outer ring, and arranged with several in two axially spaced rows of rollers with different contact angles between the bearing inner ring and the bearing outer ring, designed as identical barrel rollers rolling elements, wherein the contact angle of the axially inner row of rollers is greater than the contact angle of the axially outer row of rollers.
  • a roller bearing for example a wind turbine, which is designed as a spherical roller bearing, with a bearing inner ring, a bearing outer ring, and arranged with several in two axially spaced rows of rollers with different contact angles between the bearing inner ring and the bearing outer ring, designed as identical barrel rollers rolling elements, wherein the contact angle of the axially inner row of rollers is greater than the contact angle of the axially outer row of rollers.
  • WO2014 / 062922 A1 describes a rolling bearing of a wind power plant designed as a spherical roller bearing, in which the rolling bodies of the two roller rows are arranged with different contact angles, that is, angles of inclination of the rolling body longitudinal axes with respect to the bearing rotational axis, between the bearing inner ring and the bearing outer ring.
  • the contact angle of the axially inner roller row is greater than the contact angle of the axially outer roller row, so that the roller bearing can transmit a larger, inwardly directed axial force than in the opposite direction.
  • the fact that the resulting axial force of the air forces acting on the rotor blades is mostly directed axially inward, ie in the direction of the gearbox and / or the generator of the wind power plant, is taken into account on the bearing side.
  • concrete information on the values of the contact angles can not be found in WO2014 / 062922 A1.
  • the service life of the rolling bearings of wind turbines is essentially determined by transient, ie periodic and stochastic loads.
  • a particularly large load on the rolling bearings occurs in an emergency shutdown of a wind turbine, which is required in an operating disturbance occurring, for example sensory detected vibrations, too strong wind, or overloading the electrical network.
  • the nacelle with the rotor or the rotor blades is turned out of the wind and the rotor braked to a standstill.
  • the forces acting in this case mean that, in the case of multi-row spherical roller bearings, the row of rolling elements is subjected comparatively strongly to the flatter contact angle by axial forces compared to the other rows of rolling elements.
  • the present invention is therefore based on the object, a rolling bearing of the type mentioned while maintaining its outer dimensions in terms of a higher load capacity and a longer service life.
  • the invention is therefore based on a known rolling bearing with a comparatively large diameter, for example a Windkraftan- situation, which is designed as a spherical roller bearing, with a bearing inner ring, a bearing outer ring, and with several axially spaced in two rows of rows with different contact angles ⁇ , ct2 arranged between the bearing inner ring and the bearing outer ring, as identically constructed barrel rollers formed rolling elements, wherein the contact angle ⁇ 2 of the axially inner roller row is greater than the contact angle ⁇ xi of the axially outer roller row ( ⁇ 2 > ⁇ 1 ).
  • such a roller bearing can better cope with the stationary and transient forces occurring during normal operation and the peak loads occurring in an emergency shutdown of the wind turbine, if the contact angle ⁇ of the axially outer row of rollers in the Eitereich between 2 ° and 10 °, preferably even in the range is between 3 ° and 7 °, and if the contact angle a 2 of the axially inner row of rollers is in the range between 7 ° and 20 °, with all angle data including the respective limit values.
  • a further increase in the bearing capacity and thus the maximum service life of the roller bearing can be achieved in that the rolling elements each have a central portion in which the lateral surface of the rolling element within a tolerance of 2-3 microns corresponds to an ideal barrel contour, and axially on each side of the middle section each have an end portion, wherein in the two end portions, the lateral surface deviates steadily from the ideal barrel contour in each case with a rounding in the respective end face of the rolling body.
  • the end faces of the rolling elements are perpendicular to the longitudinal axis of the rolling elements.
  • a short, separate edge rounding section axially adjoins the two-sided end sections of the rolling elements, which forms the transition from the respective end section of the rolling elements into the adjacent end face of the rolling element.
  • the two end-side edge rounding sections of the rolling elements are formed such that, in contrast to the respective end sections of the rolling elements, they are not part of the running surface of the respective rolling elements. Due to the given by the curves of the end portions axially outwardly disposed radial constrictions of the rolling elements increased edge voltages are avoided in the contact surfaces between the rolling elements and the raceways of the bearing rings, whereby the material load is reduced and the carrying capacity of the rolling bearing is increased.
  • Such an embodiment of rolling elements with the specification of concrete profile profiles of the end sections is known, for example, from DE 10 2010 053 140 A1.
  • the curves of the end portions of the rolling elements have a logarithmic profile, so follow a logarithmic curve.
  • the central portion of the rolling elements should extend over at least 70% of the total axial length of the rolling elements.
  • a further increase in the bearing capacity and thus the maximum service life of the roller bearing can be achieved by a suitable surface treatment of the rolling elements and at least the raceways of the bearing rings.
  • DLC coating is an amorphous hydrocarbon layer (aC: H) or metal-containing amorphous hydrocarbon layer (aC: H: Me) applied to the respective surface in a physical vapor deposition with a layer thickness between 0.4 ⁇ m and 4 pm.
  • the DLC coating increases both the surface hardness and the surface quality of the components concerned and thus the bearing capacity of the rolling bearing, as well as reducing bearing friction by up to 80%. As new Thanks to the DLC coating, the corrosion resistance of the rolling bearing is also improved.
  • the surface of the relevant component is converted in a galvanic process at a depth of between 0.5 ⁇ m and 2 ⁇ m into iron mixed oxide, which is also called black oxide because of its color. Brining reduces the wear on the contact surfaces of the rolling bearing and the bearing friction. In addition, the emergency running properties and the corrosion resistance of the rolling bearing are improved.
  • Both types of surface treatment can also be used combined in the rolling bearing, preferably in such a way that the rolling bodies are provided with a DLC coating and the running surfaces of the bearing rings are burnished.
  • the surfaces of the rolling elements and the bearing surfaces of the bearing rings can also be finished in a finely-finished X-life standard.
  • the X-life standard is an internal quality standard of the Schaeffler Group, which provides a higher dimensional accuracy than DIN standard 835-2 and a reduced roughness on the surfaces of the rolling elements and bearing surfaces of the bearing rings.
  • the rolling bearing has a negative operating clearance.
  • the rolling bearing is designed so that in the installed state no axial or radial bearing clearance occurs or a bias voltage is present.
  • Fig. 1 is a trained according to the invention roller bearing in half
  • FIG. 2 shows a rolling element of the rolling bearing of FIG. 1 in a diameter-related half side view.
  • FIG. 1 shows an inventive rolling bearing 1 in a half longitudinal center section, by means of which, for example, the rotor shaft of a wind turbine can be stored in the tower nacelle.
  • FIG. 2 shows an arbitrary rolling element 4, 5 of the roller bearing 1 according to FIG. 1 in a radial side view.
  • the rolling bearing 1 is designed as a spherical roller bearing with a bearing inner ring 2, a bearing outer ring 3 and a plurality of rolling elements 4, 5 designed as identical barrel rollers.
  • the rolling elements 4, 5 are arranged circumferentially equally distributed in two axially spaced rows of rollers 6, 7 with different contact angles ⁇ 1 , ⁇ 1 between a respective spherical tread 8, 9 of the bearing inner ring 2 and a common spherical tread 10 of the bearing outer ring 3.
  • the contact angle a 2 of the axially inner, trieb- or generator-side roller row 7 is greater than the contact angle ⁇ 1 of the axially outer, rotor-side row of rollers 6 ( ⁇ 2 > ⁇ 1 ).
  • the contact angle ⁇ 1 of the axially outer roller row 6 is, for example, 6.9 °
  • the contact angle ⁇ 2 of the axially inner roller row 7 has a value of 15.9 ".
  • the roller body 4, 5 has a middle section 11, in which the lateral surface 14 of the rolling element 4, 5 is widely spaced. Hend an ideal barrel contour 15 corresponds. This ideal barrel contour 15 is not present at the axial end regions of the roller body 4, 5 and therefore shown in dashed lines there.
  • the central section 11 of the rolling element 4. 5 passes axially on both sides in each case into a first end section 12 or a second end section 13, in which the lateral surface 14 of the rolling element 4, 5 deviates from an ideal barrel contour 15 in each case a run 16, 17 whose radius of curvature is smaller than the curvature radius which the barrel contour 15 has.
  • a first and a second edge rounding section 20, 21 adjoin the two end sections 12, 13 of the rolling element 4, 5 axially on the associated end face 18, 19 of the rolling element 4, 5 end axially.
  • the geometry of the two edge rounding sections 20, 21 respectively forms a first and a second raceway shortening 22, 23, so that the two edge rounding sections 20, 21 do not act as running surfaces of the rolling elements 4, 5 during operation of the rolling bearing 1.
  • the curves 16, 17 of the two axial end sections 12, 13 of the rolling element 4, 5 preferably correspond to the course of a logarithmic curve.
  • the middle section 11 of the rolling element 4, 5 extends by way of example more than 80% of the axial total length L w of the rolling element 4, 5, but it should not be less than 70% of the total length L w of the rolling body 4; 5.
  • the present selected contact angle ⁇ 1 0.2 of the two rows of rollers 6, 7 and the shape of the rolling elements 4, 5 serve to achieve a higher load capacity and a prolonged maximum service life of the bearing 1, which better cope with this occurring especially in the emergency shutdown of a wind turbine load peaks can.
  • the rolling elements 4, 5 and / or the running surfaces 8, 9, 10 of the two bearing rings 2, 3 may additionally be provided with a DLC coating or may be bridged. be nier. Such a combination of both types of surface treatment is also possible in such a way that the rolling bodies 4, 5 are provided with a DLC coating and the running surfaces 8, 9, 10 of the bearing rings 2, 3 are burnished.
  • Further measures for increasing the carrying capacity and extending the maximum service life of the roller bearing 1 may consist in that the surfaces 14, 18, 19 of the rolling elements 4, 5 and the running surfaces 8, 9, 10 of the two bearing rings 2 , 3 are finished according to X-life standard, and that the rolling bearing 1 is executed with a negative operating clearance.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager (1), das als ein Pendelrollenlager ausgeführt ist, mit einem Lagerinnenring (2), einem Lageraußenring (3), und mit mehreren in zwei axial beabstandeten Rollenreihen (6, 7) mit unterschiedlichen Kontaktwinkeln (α1, α2) zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring angeordneten, als baugleiche Tonnenrollen ausgebildeten Wälzkörpern (4, 5), wobei der Kontaktwinkel (α2) der axial inneren Rollenreihe (7) größer ist als der Kontaktwinkel (α1) der axial äußeren Rollenreihe (α2>α1). Zur Erzielung einer höheren Tragfähigkeit und einer längeren Gebrauchsdauer des Wälzlagers ist vorgesehen, dass der Kontaktwinkel der axial äußeren Rollenreihe im Bereich zwischen 2° und 10° liegt, einschließlich der genannten Grenzwerte, und dass der Kontaktwinkel der axial inneren Rollenreihe im Bereich zwischen 7° und 20° liegt, ebenfalls einschließlich der genannten Grenzwerte.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Wälzlager, beispielsweise einer Windkraftanlage Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, beispielsweise einer Windkraftanlage, wel- ches als ein Pendelrollenlager ausgeführt ist, mit einem Lagerinnenring, einem Lageraußenring, und mit mehreren in zwei axial beabstandeten Rollenreihen mit unterschiedlichen Kontaktwinkeln zwischen dem Lagerinnenring und dem Lageraußenring angeordneten, als baugleiche Tonnenrollen ausgebildeten Wälzkörpern, wobei der Kontaktwinkel der axial inneren Rollenreihe größer ist als der Kontaktwinkel der axial äußeren Rollenreihe.
Bei Untersuchungen von Schadensfällen an Hauptlagem von Windkraftanlagen ist festgestellt worden, dass diese nicht selten durch Verschleißschäden an Wälzlagern verursacht sind. Rotorwellen von Windkraftanlagen sind üblicher- weise mittels Pendelrollenlager gelagert, da diese sowohl Radialkräfte als auch Axialkräfte übertragen sowie fertig ungs- oder lastbedingte Fluchtungsfehler ausgleichen können. Aus der WO2014/062922 A1 ist ein als ein Pendelrollenlager ausgebildetes Wälzlager einer Windkraftanlage bekannt, bei dem die Wälzkörper der beiden Rollenreihen mit unterschiedlichen Kontaktwinkeln, also Neigungswinkeln der Wälzkörperlängsachsen gegenüber der Lagerdrehachse, zwischen dem Lager- innenring und dem Lageraußenring angeordnet sind. Der Kontaktwinkel der axial inneren Rollenreihe ist größer als der Kontaktwinkel der axial äußeren Rollenreihe, so dass das Wälzlager eine größere, nach innen gerichtete Axial- kraft übertragen kann als in der Gegenrichtung. Hierdurch wird lagerseitig die Tatsache berücksichtigt, dass die resultierende Axialkraft der auf die Rotorblät- ter wirksamen Luftkräfte meistens nach axial innen gerichtet ist, also in Rich- tung des Getriebes und/oder des Generators der Windkraftanlage. Konkrete Angaben über die Werte der Kontaktwinkel sind der WO2014/062922 A1 je- doch nicht zu entnehmen. Die Gebrauchsdauer der Wälzlager von Windkraftanlagen wird im Wesentli- chen durch instationäre, also periodische und stochastische Belastungen be- stimmt. Eine besonders große Belastung der Wälzlager tritt jedoch bei einer Notabschaltung einer Windkraftanlage auf, die bei einer auftretenden Betriebs- störung, zum Beispiel bei sensorisch erfassten Vibrationen, bei zu starkem Wind, oder bei einer Überlastung des elektrischen Netzes erforderlich ist. Bei einer Notabschaltung wird die Gondel mit dem Rotor oder die Rotorblätter allei- ne aus dem Wind gedreht, und der Rotor bis zum Stillstand abgebremst. Die dabei wirkenden Kräfte führen dazu, dass bei mehrreihigen Pendelrollenlagern die Reihe der Wälzkörper mit dem im Vergleich zu den anderen Wälzkörperrei- hen flacherem Kontaktwinkel durch axiale Kräfte vergleichsweise stark beauf- schlagt wird. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager der genannten Bauart unter Beibehaltung seiner äußeren Abmessungen im Hinblick auf eine höhere Tragfähigkeit sowie einer längeren Gebrauchsdauer weiterzubilden. Diese Aufgabe ist in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des An- spruchs 1 dadurch gelöst, dass der Kontaktwinkel αι der axial äußeren Rollen- reihe im Bereich zwischen 2° und 10° liegt, einschließlich der genannten Grenzwerte, und dass der Kontaktwinkel ot2 der axial inneren Rollenreihe im Bereich zwischen 7° und 20° liegt, ebenfalls einschließlich der genannten Grenzwerte.
Die Erfindung geht demnach aus von einem an sich bekannten Wälzlager mit einem vergleichsweise großen Durchmesser, beispielsweise einer Windkraftan- lage, das als ein Pendelrollenlager ausgeführt ist, mit einem Lagerinnenring, einem Lageraußenring, und mit mehreren in zwei axial beabstandeten Rollen- reihen mit unterschiedlichen Kontaktwinkeln αι, ct2 zwischen dem Lagerinnen- ring und dem Lageraußenring angeordneten, als baugleiche Tonnenrollen aus- gebildeten Wälzkörpern, wobei der Kontaktwinkel α2 der axial inneren Rollen- reihe größer ist als der Kontaktwinkel <xi der axial äußeren Rollen reihe ( α2 > α1). Wie Untersuchungen gezeigt haben, kann ein derartiges Wälzlager die im Normalbetrieb auftretenden stationären und instationären Kräfte sowie die bei einer Notabschaltung der Windkraftanlage auftretenden Lastspitzen besser verkraften, wenn der Kontaktwinkel αι der axial äußeren Rollenreihe im Eitereich zwischen 2° und 10°, bevorzugt sogar im Bereich zwischen 3° und 7° liegt, und wenn der Kontaktwinkel a2 der axial inneren Rollenreihe im Bereich zwischen 7° und 20° liegt, wobei alle Winkelangaben die jeweiligen Grenzwerte mit ein- schließen.
Eine weitere Erhöhung der Tragfähigkeit und damit der maximalen Gebrauchs- dauer des Wälzlagers kann dadurch erreicht werden, dass die Wälzkörper je- weils einen Mittelabschnitt aufweisen, in dem die Mantelfläche des Wälzkörpers innerhalb einer Toleranz von 2 - 3 μm einer idealen Tonnenkontur entspricht, sowie axial beidseitig des Mittelabschnitts jeweils einen Endabschnitt aufwei- sen, wobei in den beiden Endabschnitten die Mantelfläche abweichend von der idealen Tonnenkontur jeweils mit einer Rundung stetig in die betreffende Stirn- fläche des Wälzkörpers übergeht. Die Stirnflächen der Wälzkörper stehen senkrecht auf der Längsachse der Wälzkörper.
Gemäß einer dazu alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass sich an den beidseitigen Endabschnitten der Wälzkörper axial jeweils ein kur- zer, gesonderter Kantenverrundungsabschnitt anschließt, welcher den Über- gang von dem jeweiligen Endabschnitt der Wälzkörper in die benachbarte Stirn- fläche des Wälzkörpers bildet. Die beiden endseitigen Kantenverrundungsabschnitte der Wälzkörper sind so ausgebildet, dass sie im Gegensatz zu den jeweiligen Endabschnitten der Wälzkörper nicht Bestandteil der Lauffläche der jeweiligen Wälzkörper sind. Aufgrund der durch die Rundungen der Endabschnitte gegebenen axial außen angeordneten radialen Einschnürungen der Wälzkörper werden erhöhte Kan- tenspannungen in den Kontaktflächen zwischen den Wälzkörpern und den Laufbahnen der Lagerringe vermieden, wodurch die Materialbelastung verrin- gert und die Tragfähigkeit der Wälzlagers erhöht wird. Eine derartige Ausgestal- tung von Wälzkörpern mit der Angabe konkreter Profilverläufe der Endabschnit- te ist beispielsweise aus der DE 10 2010 053 140 A1 bekannt.
Bei einer Anwendung des erfindungsgemäßen Wälzlagers in einer Windkraft- anläge ist bevorzugt vorgesehen, dass die Rundungen der Endabschnitte der Wälzkörper ein logarithmisches Profil aufweisen, also einem logarithmischen Kurvenverlauf folgen.
Damit die Kontaktflächen zwischen den Wälzkörpern und den Laufbahnen der Lagerringe durch die gerundeten Endabschnitte nicht zu stark reduziert werden, sollte sich der Mittelabschnitt der Wälzkörper jedoch über mindestens 70% der axialen Gesamtlänge der Wälzkörper erstrecken.
Eine weitere Erhöhung der Tragfähigkeit und damit der maximalen Gebrauchs- dauer des Wälzlagers kann durch eine geeignete Oberflächenbehandlung der Wälzkörper und zumindest der Laufbahnen der Lagerringe erzielt werden.
Hierzu kann vorgesehen sein, dass die Wälzkörper und/oder die Laufflächen der Lagerringe mit einer DLC-Beschichtung versehen sind (DLC = diamond-like carbon). Bei einer DLC-Beschichtung handelt es sich um eine in einer physika- lischen Gasphasenabscheidung auf die jeweilige Oberfläche aufgebrachte amorphe Kohlenwasserstoffschicht (a-C:H) oder metallhaltige amorphe Koh- lenwasserstoffschicht (a-C:H:Me) mit einer Schichtdicke zwischen 0,4 μm und 4 pm. Durch die DLC-Beschichtung wird sowohl die Oberflächenhärte als auch die Oberflächengüte der betreffenden Bauteile und damit die Tragfähigkeit des Wälzlagers erhöht sowie die Lagerreibung um bis zu 80% reduziert. Als Ne- beneffekt wird durch die DLC-Beschichtung auch die Korrosionsbeständigkeit des Wälzlagers verbessert.
Alternativ dazu kann hierzu auch vorgesehen sein, dass die Wälzkörper und/oder die Laufflächen der Lagerringe brüniert sind. Durch das Brünieren wird die Oberfläche des betreffenden Bauteils in einem galvanischen Prozess in einer Tiefe zwischen 0,5 μm und 2 μm in Eisenmischoxid umgewandelt, das wegen seiner Färbung auch als Schwarzoxid bezeichnet wird. Durch das Brü- nieren werden der Verschleiß an den Kontaktflächen des Wälzlagers und die Lagerreibung reduziert. Zudem werden die Notlaufeigenschaften und die Kor- rosionsbeständigkeit des Wälzlagers verbessert.
Beide Arten der Oberflächenbehandlung können auch in dem Wälzlager kom- biniert angewendet sein, bevorzugt derart, dass die Wälzkörper mit einer DLC- Beschichtung versehen und die Laufflächen der Lagerringe brüniert sind.
Zur weiteren Erhöhung der Tragfähigkeit und damit einer Verlängerung der Gebrauchsdauer des Wälzlagers können die Oberflächen der Wälzkörper und die Laufflächen der Lagerringe auch nach X-life-Standard feinbearbeitet ausge- führt sein. Beim X-life-Standard handelt es sich um einen internen Qualitäts- standard der Schaeffler-Gruppe, der eine gegenüber der DIN-Norm 835-2 er- höhte Formgenauigkeit sowie eine verringerte Rauhtiefe an den Oberflächen der Wälzkörper und Laufflächen der Lagerringe vorsieht. Als weitere Maßnahme, um insbesondere auftretende Lastspitzen besser ver- kraften zu können, kann vorgesehen sein, dass das Wälzlager ein negatives Betriebsspiel aufweist. Hierzu wird das Wälzlager so ausgebildet, dass im ein- gebauten Zustand kein axiales oder radiales Lagerspiel auftritt beziehungswei- se eine Vorspannung vorhanden ist. Hierdurch wird zwar die Lagerreibung des Wälzlagers erhöht, da aber bei plötzlichen Lastwechseln, wie zum Beispiel bei einer Notabschaltung einer Windkraftanlage, kein Lagerspiel überbrückt wird, können die dabei in den Kontaktflächen zwischen den Wälzkörpern und den Laufflächen der Lagerringe auftretenden Lastspitzen besser, nämlich ohne auf- tretende Schäden, verkraftet werden.
Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In dieser zeigt
Fig. 1 ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Wälzlager in einer halben
Querschnittsansicht, und Fig. 2 einen Wälzkörper des Wälzlagers gemäß Fig. 1 in einer durchmesserbezogen halben Seitenansicht.
In Fig. 1 ist demnach ein erfindungsgemäßes Wälzlager 1 in einem halben Längsmittelschnitt abgebildet, mittels dem zum Beispiel die Rotorwelle einer Windkraftanlage in der Turmgondel gelagert sein kann. In Fig. 2 ist ein beliebi- ger Wälzkörper 4, 5 des Wälzlagers 1 gemäß Fig. 1 in einer radialen Seitenan- sicht dargestellt. i Das Wälzlager 1 ist als ein Pendelrollenlager mit einem Lagerinnenring 2, ei- nem Lageraußenring 3 und mehreren, als baugleiche Tonnenrollen ausgebilde- ten Wälzkörpern 4, 5 ausgebildet. Die Wälzkörper 4, 5 sind umfangsseitig gleichverteilt in zwei axial beabstandeten Rollenreihen 6, 7 mit unterschiedli- chen Kontaktwinkeln α1, α1 zwischen jeweils einer sphärischen Lauffläche 8, 9 des Lagerinnenrings 2 und einer gemeinsamen sphärischen Lauffläche 10 des Lageraußenrings 3 angeordnet. Der Kontaktwinkel a2 der axial inneren, getrie- be- oder generatorseitigen Rollenreihe 7 ist größer als der Kontaktwinkel α1 der axial äußeren, rotorseitigen Rollenreihe 6 (α2 > α1). Vorliegend beträgt der Kon- taktwinkel α1 der axial äußeren Rollenreihe 6 beispielhaft 6,9°, während der Kontaktwinkel α2 der axial inneren Rollenreihe 7 einen Wert von 15,9" aufweist.
Wie besonders gut in Fig. 2 erkennbar ist, weist der Wälzkörper 4, 5 einen Mit- telabschnitt 11 auf, in dem die Mantelfläche 14 des Wälzkörpers 4, 5 weitge- hend einer idealen Tonnenkontur 15 entspricht. Diese ideale Tonnenkontur 15 ist an den axialen Endbereichen des Wälzkörpers 4, 5 nicht vorhanden und daher dort gestrichelt dargestellt. Der Mittelabschnitt 11 des Wälzkörpers 4. 5 geht axial beidseitig jeweils in einen ersten Endabschnitt 12 beziehungsweise einen zweiten Endabschnitt 13 über, in denen die Mantelfläche 14 des Wälz- körpers 4, 5 abweichend von einer idealen Tonnenkontur 15 jeweils eine Run- dung 16, 17 aufweist, deren Krümmungsradius kleiner ist als derjenige Krüm- mungsradius, den die Tonnenkontur 15 aufweist. Am axialen Ende der beiden Endabschnitte 12, 13 des Wälzkörpers 4, 5 kann die jeweilige Rundung 16, 17 beispielsweise stetig in die betreffende Stirnfläche 18, 19 des Wälzkörpers 4, 5 übergehen. In dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel schließt sich jedoch axial endseitig an die beiden Endabschnitte 12, 13 des Wälzkörpers 4, 5 jeweils ein erster sowie ein zweiter Kantenverrundungsabschnitt 20, 21 an, welche an der zugeordneten Stirnseite 18, 19 des Wälzkörpers 4, 5 axial enden. Durch die Geometrie der beiden Kantenverrundungsabschnitte 20, 21 ist jeweils eine ers- te und eine zweite Laufbahnverkürzung 22, 23 ausgebildet, so dass die beiden Kantenverrundungsabschnitte 20, 21 im Betrieb des Wälzlagers 1 nicht als Lauffläche der Wälzkörper 4, 5 wirksam sind. Die Rundungen 16, 17 der beiden axialen Endabschnitte 12, 13 des Wälzkör- pers 4, 5 entsprechen bevorzugt dem Verlauf einer logarithmischen Kurve. Der Mittelabschnitt 11 des Wälzkörpers 4, 5 erstreckt sich beispielhaft über 80% der axialen Gesamtlänge Lw des Wälzkörpers 4, 5, er sollte jedoch 70% der Ge- samtlänge Lw des Wälzkörpers 4, 5 nicht unterschreiten.
Die vorliegend gewählten Kontaktwinkel α1 0.2 der beiden Rollenreihen 6, 7 sowie die Formgestaltung der Wälzkörper 4, 5 dienen der Erzielung einer höhe- ren Tragfähigkeit und einer verlängerten maximalen Gebrauchsdauer des Wälzlagers 1, wodurch dieses insbesondere bei der Notabschaltung einer Windkraftanlage auftretende Lastspitzen besser verkraften kann. Zu diesem Zweck können die Wälzkörper 4, 5 und/oder die Laufflächen 8, 9, 10 der bei- den Lagerringe 2, 3 zusätzlich mit einer DLC-Beschichtung versehen oder brü- niert sein. Möglich ist auch eine derartige Kombination beider Arten der Ober- flächenbehandlung derart, dass die Wälzkörper 4, 5 mit einer DLC- Beschichtung versehen und die Laufflächen 8, 9, 10 der Lagerringe 2, 3 brü- niert sind. Weitere Maßnahmen zur Erhöhung der Tragfähigkeit und der Ver- längerung der maximalen Gebrauchsdauer des Wälzlagers 1 können darin be- stehen, dass die Oberflächen 14, 18, 19 der Wälzkörper 4, 5 sowie die Laufflä- chen 8, 9, 10 der beiden Lagerringe 2, 3 nach X-life-Standard feinbearbeitet werden, und dass das Wälzlager 1 mit einem negativen Betriebsspiel ausge- führt wird.
Figure imgf000010_0001

Claims

Patentansprüche
1. Wälzlager (1), das als ein Pendelrollenlager ausgeführt ist, mit einem Lager- innenring (2), einem Lageraußenring (3), und mit mehreren in zwei axial beabstandeten Rollenreihen (6, 7) mit unterschiedlichen Kontaktwinkeln ( α1, α2) zwischen dem Lagerinnenring (2) und dem Lageraußenring (3) angeordneten, als baugleiche Tonnenrollen ausgebildeten Wälzkörpern (4, 5), wobei der Kon- taktwinkel ( α2) der axial inneren Rollenreihe (7) größer ist als der Kontaktwinkel ( α1) der axial äußeren Rollenreihe
( α2 > α1), dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktwinkel ( α1) der axial äuße- ren Rollenreihe (6) im Bereich zwischen 2° und 10° liegt, einschließlich der ge- nannten Grenzwerte, und dass der Kontaktwinkel (a2) der axial inneren Rollen- reihe (7) im Bereich zwischen 7° und 20° liegt, ebenfalls einschließlich der ge- nannten Grenzwerte.
2. Wälzlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktwin- kel ( α1) der axial äußeren Rollenreihe (6) im Bereich zwischen 3° und 7° liegt, einschließlich der genannten Grenzwerte.
3. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälz- körper (4, 5) jeweils einen Mittelabschnitt (11), in dem die Mantelfläche (14) des Wälzkörpers (4, 5) innerhalb einer Toleranz von 2 - 3 μηι einer idealen Tonnen- kontur (15) entspricht, sowie axial beidseitig des Mittelabschnitts (11) jeweils einen Endabschnitt (12, 13) aufweisen, wobei in den beiden Endabschnitten (12, 13) die Mantelfläche (14) abweichend von einer idealen Tonnenkontur (15) jeweils mit einer Rundung (16, 17) entweder stetig oder über jeweils einen Kantenverrundungsabschnitt (20, 21) in die betreffende Stirnfläche (18, 19) des Wälzkörpers (4, 5) übergeht.
4. Wälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rundungen (16, 17) der Endabschnitte (12, 13) der Wälzkörper (4, 5) ein logarithmisches Profil aufweisen.
5. Wälzlager nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Mittelabschnitt (11) der Wälzkörper (4, 5) über mindestens 70% der axialen Gesamtlänge (Lw) der Wälzkörper (4, 5) erstreckt.
6. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (4, 5) und/oder die Laufflächen (8, 9, 10) der Lagerringe (2, 3) mit einer DLC-Beschichtung versehen sind.
7. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (4, 5) und/oder die Laufflächen (8, 9, 10) der Lagerringe (2, 3) brüniert sind.
8. Wälzlager nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälz- körper (4, 5) mit einer DLC-Beschichtung versehen sind, und dass die Laufflä- chen (8, 9, 10) der Lagerringe (2, 3) brüniert sind.
9. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen (14, 18, 19) der Wälzkörper (4, 5) und die Laufflächen (8, 9, 10) der Lagerringe (2, 3) nach X-life-Standard feinbearbeitet ausgeführt sind.
10. Wälzlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ein negatives Betriebsspiel.
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