WO2018194025A1 - 旋回軸受およびその加工方法 - Google Patents

旋回軸受およびその加工方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2018194025A1
WO2018194025A1 PCT/JP2018/015718 JP2018015718W WO2018194025A1 WO 2018194025 A1 WO2018194025 A1 WO 2018194025A1 JP 2018015718 W JP2018015718 W JP 2018015718W WO 2018194025 A1 WO2018194025 A1 WO 2018194025A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
raceway surface
slewing bearing
surface portion
cross
main
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/015718
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
晋也 中条
Original Assignee
Ntn株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2018057554A external-priority patent/JP2018179291A/ja
Application filed by Ntn株式会社 filed Critical Ntn株式会社
Publication of WO2018194025A1 publication Critical patent/WO2018194025A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/70—Bearing or lubricating arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/14—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load
    • F16C19/18—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with two or more rows of balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/64—Special methods of manufacture
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention is, for example, a swivel used for a swivel part of various machines used in the vicinity of the outdoors or indoors, such as a swivel seat for a yaw and a blade of a wind power generator, a deck crane, a construction machine, and a lifting machine.
  • the present invention relates to a bearing and a processing method thereof.
  • Rotating bearings are used for the wind power generator yaw, blade slewing seats, and the like.
  • the moment load in the direction of bending by the wind received by the blade is dominant.
  • the magnitude of the moment load mainly depends on the wind speed. For this reason, under extreme load conditions such as typhoons, the slewing bearing receives a very large moment load.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a part of a slewing bearing for blades.
  • This slewing bearing is a four-point contact ball bearing, and the rolling element 33 made of a ball contacts two points P1, Q1 of the raceway surface 31a of the inner ring 31 and two points P2, Q2 of the raceway surface 32a of the outer ring 32, respectively. is doing.
  • the curved surfaces constituting each of the raceway surfaces 31a and 32a are Gothic arch-shaped cross-sectional arcs having a radius of curvature larger than that of the rolling elements 33 and having different centers of curvature.
  • the magnitudes of the two contact angles ⁇ P and ⁇ Q in the steady state are equal to each other.
  • FIG. 9 is a partially enlarged view of FIG. 8, with one of the contact angle theta P is increased, the track surface 31a and the rolling
  • the contact position P1 with the moving body 33 changes.
  • a shoulder ride-out occurs where the contact ellipse A1 protrudes from the track surface 31a.
  • edge loading occurs, leading to early peeling.
  • the contact ellipse A1 is an action portion of an elliptical load surface pressure centered on the contact position P1.
  • the height of the shoulder serving as the end of the raceway surface is extended to the same height as or higher than the center position of the arc forming the cross section of the raceway surface.
  • Patent Documents 1 and 2 In each of the wheel bearing devices of Patent Documents 1 and 2, angular ball bearings are used. When the shoulder height is increased in this way, it becomes difficult to finish the raceway surface by ordinary grinding.
  • an auxiliary track surface is provided at the edge of the track surface.
  • the auxiliary raceway surface smoothly follows an arc-shaped curve constituting the cross section of the raceway surface, and is composed of a curve or a straight line having a larger radius of curvature than the above curve.
  • the auxiliary raceway surface having the above-mentioned cross-sectional shape has a larger inclination than a surface obtained by extending the raceway surface as it is, and a certain degree of inclination angle can be ensured. Thereby, the raceway surface and the auxiliary raceway surface can be finished by grinding.
  • the slewing bearing of the present invention includes an inner ring having an annular inner ring raceway surface formed on the outer peripheral surface, An outer ring in which an annular outer ring raceway surface facing the inner ring raceway surface is formed on an inner peripheral surface; A plurality of rolling elements interposed between the inner ring raceway surface and the outer ring raceway surface;
  • the inner ring raceway surface and the outer ring raceway surface are respectively A main raceway surface portion having a circular cross-sectional shape;
  • An auxiliary track surface portion that smoothly follows one end of the main track surface portion, and whose cross-sectional shape is a line located outside the arc extension line forming the cross section of the main track surface portion with respect to the center of the arc;
  • Have The bearing radial direction position at the opposite end to the main raceway surface part in the auxiliary raceway surface part is substantially the same as the bearing radial direction position at the center of the arc, or the track is more than the bearing radial position at the center of the center of the arc
  • the bearing radial position at the opposite end to the main raceway surface portion in the auxiliary raceway surface portion is substantially the same as the bearing radial direction position at the center of the arc, or the bearing radial direction at the center of the arc Since it is located farther from the bottom of the track surface than the position, it is possible to prevent the rolling element from climbing over the shoulder even under extreme load conditions.
  • the rolling element contacts the main raceway surface portion of the raceway surface. At this time, the contact ellipse is within the range of the main track surface portion.
  • the cross-sectional shape of the auxiliary track surface part is composed of a line located outside the center of the arc with respect to the arc extension line forming the cross section of the main track surface part. Occurrence is prevented.
  • the auxiliary track surface portion has the cross-sectional shape, even if the shoulder height of the track surface is increased as described above, the inclination is larger than the surface obtained by extending the track surface as it is, and a certain tilt angle is obtained. Can be secured. For this reason, the finishing of the raceway surface can be performed by either turning or grinding.
  • a slewing bearing for blades of a wind power generator has a very low rotational speed of less than 1 rpm, and an oil film cannot be formed on the raceway surface. Therefore, it is not necessary to make the surface roughness of the raceway surface extremely fine. For this reason, there is no problem even if the finishing of the raceway surface is performed by turning. Finishing can be performed efficiently by finishing the raceway surface only by turning without grinding.
  • the auxiliary track surface portion of the track surface may be a straight line having a tangent extending from an end of an arc that forms a cross section of the main track surface portion, and the cross-sectional shape is the main track.
  • An arc shape having a radius of curvature larger than the radius of curvature of the arc forming the cross section of the surface portion may be used. In any case, the functions and effects can be obtained.
  • a chamfered portion is provided at a connection portion between a shoulder surface that is a surface following the auxiliary track surface portion and the auxiliary track surface portion. Also good. By providing a chamfered portion in the connection portion, the edge load due to the contact ellipse can be further alleviated.
  • the arithmetic average roughness of the inner ring raceway surface and the outer ring raceway surface may be within a range of Ra0.1 or more and Ra0.6 or less.
  • an angle ⁇ formed by two straight lines respectively connecting both ends of a line segment forming a cross section of the auxiliary track surface portion and the center of the arc forming the cross section of the main track surface portion is 1 ° ⁇ ⁇ . It may be within a range of 10 °.
  • the angle ⁇ is 1 ° or less, the difference in inclination between the auxiliary track surface portion and the main track surface portion is small, and the length of the auxiliary track surface portion is short, so that the effect of suppressing the occurrence of edge load cannot be obtained.
  • the angle ⁇ is 10 ° or more, the maximum contact stress generated on the raceway surface becomes excessive instead of suppressing the generation of edge load.
  • the angle ⁇ is preferably within the above range.
  • an angle ⁇ formed by a straight line connecting both ends of a line segment forming a cross section of the auxiliary track surface portion and a tangent line extending from an end serving as a contact point with the auxiliary track surface portion in an arc forming a cross section of the main track surface portion It may be within a range of 1 ° ⁇ ⁇ 30 °.
  • the angle ⁇ is 1 ° or less, since the difference in inclination between the auxiliary track surface portion and the main track surface portion is small and the length of the auxiliary track surface portion is short, the effect of suppressing the occurrence of edge load cannot be obtained.
  • the angle ⁇ is 30 ° or more, the maximum contact stress generated on the raceway surface is excessive instead of suppressing the generation of edge load.
  • the angle ⁇ is preferably within the above range.
  • the slewing bearing of the present invention is a bearing that supports a blade of a wind power generator so as to be rotatable about an axis substantially perpendicular to the axis of the spindle with respect to the main shaft, or a nacelle of the wind power generator can be rotated with respect to a support base. Suitable for use as a bearing to be supported.
  • the slewing bearing machining method of the present invention is a method of machining the slewing bearing, and finishes the raceway surface by turning.
  • the bearing radial position of the shoulder of the raceway surface is substantially the same as the bearing radial direction position of the center of the arc forming the cross section of the raceway surface, or the bearing at the center of the arc
  • the finishing process is difficult because the side surface of the finishing tool hits the shoulder of the raceway surface.
  • the slewing bearing that is the object of this processing method has a main raceway surface portion having an arc-shaped cross section and an auxiliary raceway surface portion that smoothly follows one end of the main raceway surface portion.
  • the cross-sectional shape of the raceway surface portion is composed of a line located on the outer side with respect to the center of the arc with respect to the extension line of the arc forming the cross section of the main raceway surface portion.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a part of FIG. 1. It is an enlarged view which shows the different state of the part of FIG. 2A. It is an enlarged view of the other part of FIG. It is an enlarged view which shows the different state of the part of FIG. 3A. It is a figure which shows the cross-sectional shape of a part in the track surface of the inner ring of the slewing bearing. It is a figure which shows the cross-sectional shape of a part in the track surface of the outer ring
  • the slewing bearing BR is, for example, a bearing that supports a blade of a wind power generator so as to be rotatable about an axis substantially perpendicular to the main shaft axis with respect to the main shaft, or a nacelle of the wind power generator so as to be rotatable with respect to a support base. Used as a bearing to support.
  • the slewing bearing BR includes an inner ring 1 and an outer ring 2, and rolling elements 3 arranged in two rows in a plurality of rows interposed between the inner ring 1 and the outer ring 2.
  • the rolling element 3 is a ball.
  • the inner ring 1, the outer ring 2, and the rolling element 3 are made of bearing steel.
  • the rolling elements 3 in each row roll on an annular inner ring raceway surface 11 and an outer ring raceway surface 21 respectively formed on the inner ring outer peripheral surface and the outer ring inner peripheral surface, which are peripheral surfaces facing each other of the inner ring 1 and the outer ring 2. .
  • the slewing bearing BR is a double-row angular ball bearing, and the raceway surfaces 11 and 21 are formed so that the contact angle ⁇ is back to back.
  • the steady-state contact angle ⁇ shown in FIG. 1 is in the range of 40 to 50 °.
  • a plurality of rolling elements 3 in each row are held in a circumferentially separated state by a cage 4 or a spacer.
  • the cage 4 is manufactured from, for example, an iron plate.
  • the cage 4 made of an iron plate is disposed between the inner ring 1 and the outer ring 2 and has a pocket in which the rolling element 3 is inserted. Both ends of the annular space between the inner ring 1 and the outer ring 2 are sealed by seals 5 and 6, respectively.
  • the inner ring 1 is provided with a plurality of through holes 7 at regular intervals in the circumferential direction. These through holes 7 are used, for example, for connecting and fixing the inner ring 1 to a casing, blade, or the like of a nacelle described later.
  • the outer ring 2 is also provided with a plurality of through holes 8 at regular intervals in the circumferential direction. These through-holes 8 are used, for example, for connecting and fixing the outer ring 2 to a support base described later.
  • the through holes 7 and 8 of the inner and outer rings 1 and 2 are formed in parallel to the bearing axial direction.
  • the raceway surface 11 of the inner ring 1 includes a main raceway surface portion 11a and an auxiliary raceway surface portion 11b.
  • the main raceway surface portion 11a is a portion where the rolling elements 3 are in contact with the rolling element 3 in a steady state, and the cross-sectional shape thereof is an arc shape (center O1) having a larger radius of curvature than the rolling element 3 (center O).
  • bearing radial direction position The position of the one end of the main raceway surface portion 11a in the bearing radial direction R (hereinafter simply referred to as “bearing radial direction position”) is on the inner diameter side of the bearing radial direction position of the center O1 of the arc that forms a cross section of the main raceway surface portion 11a. It is.
  • the other end of the main raceway surface portion 11a is located at the same position as the inner diameter end in the bearing radial direction R of the circle having the same concentric diameter as the arc, and smoothly follows the cylindrical portion 12 between the raceway surfaces 11 on the outer diameter surface of the inner ring. ing.
  • the auxiliary track surface portion 11b is a surface that smoothly follows one end of the main track surface portion 11a.
  • the cross-sectional shape of the auxiliary track surface portion 11b is more outward than the arc O1 that forms the cross section of the main track surface portion 11a. It consists of a line that is located.
  • the cross-sectional shape of the auxiliary track surface portion 11b is a tangent line extending from one end of the main track surface portion 11a that is an arc shape, or an arc having a larger curvature radius than the main track surface portion 11a.
  • a chamfered portion 14 is provided at a connection portion between the auxiliary track surface portion 11 b and the shoulder surface 13.
  • the shoulder surface 13 is a cylindrical surface located outside the raceway surface 11 in the bearing axial direction on the inner ring outer diameter surface.
  • the cross section of the chamfered portion 14 may be linear or curved.
  • the bearing radial direction position of the shoulder 15 which is the opposite end to the main raceway surface part 11a in the auxiliary raceway surface part 11b is substantially the same as the bearing radial direction position of the arc center O1, or the bearing radial direction of the arc center O1. It is located farther from the bottom of the track surface 11 than the position. In the case of this embodiment, the bearing radial direction position of the shoulder 15 is located farther from the bottom of the raceway surface 11 than the bearing radial direction position of the center O1 of the arc.
  • the relief amount n of the auxiliary raceway surface portion 11b with respect to the arc extension line forming the cross section of the main raceway surface portion 11a is the amount of elastic deformation generated by a load that causes contact stress that satisfies the guidelines for wind turbine design.
  • a guideline for wind turbine design for example, there is GL certification (GL Guideline for the Certification of Wind Turbines Edition 2010_R0).
  • the maximum allowable contact stress is the type of material, surface hardness, and quenching. It is described that it is determined in consideration of the depth.
  • the angles ⁇ and ⁇ shown in FIG. 4 are determined so that the relief amount n is an elastic deformation amount generated by a load that is a contact stress that satisfies the GL certification.
  • the angle ⁇ is in the range of 1 ° ⁇ ⁇ 10 ° and the angle ⁇ is in the range of 1 ° ⁇ ⁇ 30 °, depending on the type of bearing material, surface hardness, and quenching depth.
  • the angle ⁇ is an angle formed by two straight lines that connect both ends of a line segment that forms a cross section of the auxiliary track surface portion 11b and the center O1 of the arc that forms a cross section of the main track surface portion 11a.
  • the angle ⁇ is formed by a straight line connecting both ends of a line segment forming a cross section of the auxiliary track surface portion 11b and a tangent line extending from an end serving as a contact point with the auxiliary track surface portion 11b in an arc forming a cross section of the main track surface portion 11a. Is an angle.
  • the outer ring raceway surface 21 is also formed in the same manner as the inner ring raceway surface 11. That is, as shown in FIG. 3A, which is a partially enlarged view of FIG. 1, the outer ring raceway surface 21 includes a main raceway surface portion 21a and an auxiliary track surface portion 21b.
  • the main raceway surface portion 21a is a portion where the rolling elements 3 are in contact with the rolling element 3 in a steady state, and the cross-sectional shape thereof is an arc shape (center O2) having a radius of curvature larger than that of the rolling element 3 (center O).
  • the bearing radial position at one end of the main raceway surface portion 21a is on the outer diameter side of the bearing radial direction position of the center O2 of the arc forming the cross section of the main raceway surface portion 21a.
  • the other end of the main raceway surface portion 21a is located at the same position as the outer diameter end in the bearing radial direction R of the circle having the same concentric diameter as the arc, and smoothly follows the cylindrical portion 22 between the raceway surfaces 21 on the inner surface of the outer ring. ing.
  • the auxiliary track surface portion 21b is a surface that smoothly follows one end of the main track surface portion 21a.
  • the cross-sectional shape of the auxiliary track surface portion 21b is more outward than the arc O2 that forms the cross section of the main track surface portion 21a. It consists of a line that is located.
  • the cross-sectional shape of the auxiliary track surface portion 21b is a tangent extending from one end of the main track surface portion 21a that is an arc shape, or an arc having a larger curvature radius than the main track surface portion 21a.
  • a chamfered portion 24 is provided at a connecting portion between the auxiliary track surface portion 21 b and the shoulder surface 23.
  • the shoulder surface 23 is a cylindrical surface located outside the raceway surface 21 in the bearing axial direction on the inner surface of the outer ring.
  • the bearing radial direction position of the shoulder 25 that is the opposite end to the main raceway surface part 21a in the auxiliary raceway surface part 21b is the same as the bearing radial direction position of the arc center O2, or the bearing radial position of the arc center O2 Rather than the bottom of the track surface 21.
  • the bearing radial direction position of the shoulder portion 25 is located farther from the bottom of the raceway surface 21 than the bearing radial direction position of the arc center O2.
  • the escape amount n of the auxiliary raceway surface portion 21b with respect to the extension line of the arc that forms the cross section of the main raceway surface portion 21a is, for example, the amount of elastic deformation generated by a load that becomes a contact stress that satisfies the GL certification. Yes. Therefore, the angles ⁇ and ⁇ shown in FIG. 5 are determined in the same manner as in the case of the inner ring raceway surface 11.
  • Finishing of the inner ring raceway surface 11 and the outer ring raceway surface 21 is performed by turning after the heat treatment.
  • slewing bearings for blades of wind power generators generally have a very low rotational speed of less than 1 rpm, and oil film formation on both raceway surfaces 11 and 21 cannot be expected. Therefore, the surface roughness of both raceway surfaces 11 and 21 is extremely low. There is no need to make it fine. For this reason, there is no problem even if the finishing of both raceway surfaces 11 and 21 is performed by turning.
  • the arithmetic average roughness of both raceway surfaces 11 and 21 is, for example, in the range of Ra 0.1 or more and Ra 0.6 or less, and more preferably in the range of Ra 0.15 or more and Ra 0.5 or less.
  • both raceway surfaces 11 and 21 can be finished by turning so that the surface roughness does not become a problem even with the current technology.
  • the finishing process by turning is preferably applied to a slewing bearing having a steel ball diameter contact angle ⁇ in the range of 40 to 50 °.
  • the cross-sectional shapes of the auxiliary raceway surface portions 11b and 21b of the raceway surfaces 11 and 21 are lines positioned outside the arc centers O1 and O2 with respect to the arc extension lines that form the cross section of the main raceway surface portions 11a and 21a. For this reason, even if the heights of the shoulder portions 15 and 25 of both the raceway surfaces 11 and 21 are increased, the inclination is larger than the surface obtained by extending the both raceway surfaces 11 and 21 as they are, and a certain degree of inclination angle can be secured. . For this reason, finishing of both raceway surfaces 11 and 21 can be performed by turning. By finishing both raceway surfaces 11 and 21 only by turning without grinding, finishing can be performed efficiently.
  • the rolling element 3 is in elastic contact with the main raceway surface portions 11 a and 21 a of both raceway surfaces 11 and 21.
  • the contact ellipses A1 and A2 of both the raceway surfaces 11 and 21 are within the range of the main raceway surface portions 11a and 21a.
  • both the raceway surfaces 11 and 12 and the rolling element 3 are elastically deformed, so that the contact between the both raceway surfaces 11 and 12 and the rolling element 3 is obtained as shown in FIGS. 2B and 3B.
  • the positions of the center points P1 and P2 change, the contact angle ⁇ increases, and the contact ellipses A1 and A2 increase.
  • the contact ellipses A1 and A2 protrude from the main track surface portions 11a and 21a to the auxiliary track surface portions 11b and 21b.
  • the cross-sectional shape of the auxiliary track surface portions 11b and 21b is a line positioned outside the arc centers O1 and O2 with respect to the arc extension lines forming the cross sections of the main track surface portions 11a and 21a, the contact ellipse A1 , A2 is prevented from occurring on the auxiliary track surface portions 11b and 21b.
  • the relief amount n of the auxiliary track surface portions 11b and 21b is an elastic deformation amount generated by a load that becomes a contact stress that satisfies a guideline such as GL certification. Since the slewing bearing for windmills is designed so that each part satisfies the guidelines such as GL certification, the auxiliary track surface portions 11b and 21b are deformed more than the elastic deformation generated by the contact stress that satisfies the guidelines. do not do. For this reason, a load does not arise in the relief part of auxiliary track surface parts 11b and 21b.
  • the generation of edge load is effective.
  • the angles ⁇ and ⁇ are equal to or lower than the lower limit value, the difference in inclination between the auxiliary track surface portions 11b and 21b and the main track surface portions 11a and 21a is small, and the length of the auxiliary track surface portions 11b and 21b is short. The effect which suppresses is not acquired.
  • angles ⁇ and ⁇ are equal to or higher than the upper limit values, the maximum contact stress generated on the raceway surfaces 11 and 21 becomes excessive instead of suppressing the occurrence of edge loading. For these reasons, it is preferable to set the angles ⁇ and ⁇ within the above range.
  • FIG. 6 and 7 show an example of a wind power generator to which the slewing bearing BR is applied.
  • This wind power generator 51 is provided with a nacelle 53 on a support base 52 so as to be able to turn horizontally, and a main shaft 55 is rotatably supported in a casing 54 of the nacelle 53, and at one end of the main shaft 55 protruding outside the casing 54.
  • the blade 56 which is a swirl wing is attached.
  • the other end of the main shaft 55 is connected to a speed increaser 57, and the output shaft 58 of the speed increaser 57 is coupled to the rotor shaft of the generator 59.
  • the nacelle 53 is turnably supported by the turn bearing BR1.
  • a slewing bearing BR1 for the nacelle 53 having a gear provided on the outer peripheral surface of the outer ring 2 is used.
  • a plurality of drive sources 60 are installed in the casing 54, and pinion gears are fixed to the drive sources 60 via reduction gears (not shown). It arrange
  • the outer ring 2 is connected and fixed to the support base 52 through the plurality of through holes 5, and the inner ring 1 (FIG. 1) is fixed to the casing 54.
  • the plurality of drive sources 60 are driven in synchronization, and this turning driving force is transmitted to the outer ring 2. Therefore, the nacelle 53 can turn relative to the support base 52.
  • the blade 56 is rotatably supported by the slewing bearing BR2.
  • this slewing bearing BR2 in the slewing bearing BR of the above-described embodiment, for example, a structure in which a gear is provided on the inner peripheral surface of the inner ring 1 is applied.
  • a driving source (not shown) that drives the blade 56 to turn is provided at the protruding end portion 55 a of the main shaft 55.
  • the outer ring 2 of the slewing bearing is connected and fixed to the distal end portion 55a, and a gear provided on the inner peripheral surface of the inner ring 1 meshes with the pinion gear of the drive shaft.
  • the slewing bearing BR2 supports the blade 56 of the wind turbine generator 51 with respect to the main shaft 55 so as to be rotatable about an axis L2 substantially perpendicular to the main shaft axis L1. In this way, the angle of the blade 56 and the direction of the nacelle 53 are changed at any time according to the wind state.
  • the slewing bearing BR of the present invention can be applied to, for example, a construction machine such as a hydraulic excavator and a crane, a rotary table of a machine tool, a turret, a parabolic antenna and the like in addition to a wind power generator.
  • a construction machine such as a hydraulic excavator and a crane
  • a rotary table of a machine tool such as a turret, a parabolic antenna and the like in addition to a wind power generator.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

旋回軸受（ＢＲ）は、内輪（１）および外輪（２）の互いに対向する周面にそれぞれ円環状の軌道面（１１，２１）が形成され、これら各軌道面（１１，２１）間に複数の転動体（３）が介在する。各軌道面（１１，２１）は、断面形状が円弧状の主軌道面部（１１ａ，２１ａ）と、この主軌道面部（１１ａ，２１ａ）の一方端に滑らかに続き、断面形状が、主軌道面部（１１ａ，２１ａ）の断面をなす円弧の延長線よりも円弧の中心に対して外側に位置する線からなる補助軌道面部（１１ｂ，２１ｂ）とを有する。補助軌道面部（１１ｂ，２１ｂ）における主軌道面部（１１ａ，２１ａ）に対して反対側端の軸受径方向位置が、円弧の中心の軸受径方向位置とほぼ同じか、または円弧の中心の軸受径方向位置よりも軌道面（１１，２１）の底に対して遠くに位置する。

Description

旋回軸受およびその加工方法 関連出願
　本出願は、２０１７年４月１７日出願の特願２０１７－０８１１４２および２０１８年３月２６日出願の特願２０１８－０５７５５４の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
　この発明は、例えば、風力発電装置のヨー、ブレード用の旋回座や、デッキクレーン、建設機械、物揚機械等、屋外または屋内に近接して使用される諸機械の旋回部に使用される旋回軸受およびその加工方法に関する。
　風力発電装置のヨー、ブレード用の旋回座等には、旋回軸受が使用されている。これらの旋回軸受が受ける荷重は、ブレードが受けた風により撓む方向のモーメント荷重が支配的である。モーメント荷重の大きさは、主に風速に依存する。このため、台風等の極値荷重条件下においては、非常に大きなモーメント荷重を旋回軸受が受けることとなる。
　図８は、ブレード用の旋回軸受の一部を示す断面図である。この旋回軸受は、４点接触玉軸受であり、ボールからなる転動体３３が、内輪３１の軌道面３１ａの２点Ｐ１，Ｑ１、および外輪３２の軌道面３２ａの２点Ｐ２，Ｑ２とそれぞれ接触している。各軌道面３１ａ，３２ａを構成する曲面は、それぞれ転動体３３よりも曲率半径が大きく、曲率中心が互いに異なるゴシックアーチ状の断面円弧状である。定常状態における二つの接触角θＰ，θＱの大きさは互いに等しい。
　図８に示す定常状態から、旋回軸受が大きなモーメント荷重を受けると、例えば図８の部分拡大図である図９に示すように、一方の接触角θＰが大きくなって、軌道面３１ａと転動体３３との接触位置Ｐ１が変わる。これにより、接触楕円Ａ１が軌道面３１ａからはみ出る肩乗り上げが発生する。肩乗り上げが発生すると、エッジロードが発生し、早期剥離につながる。なお、接触楕円Ａ１は、接触位置Ｐ１を中心とする楕円状の負荷面圧の作用部分のことである。
　車輪用軸受装置では、前記肩乗り上げを防止するために、軌道面の端となる肩の高さを軌道面の断面をなす円弧の中心位置と同じ高さか、またはそれ以上の高さに延長することが提案されている（例えば特許文献１，２）。特許文献１，２の車輪用軸受装置は、いずれもアンギュラ玉軸受が使用されている。このように肩の高さを高くすると、通常の研削加工では軌道面の仕上げ加工が難しくなる。
　そこで、特許文献１では、軌道面の縁部に補助軌道面を設けている。補助軌道面は、軌道面の断面を構成する円弧状の曲線から滑らかに続き、上記曲線よりも曲率半径の大きな曲線または直線からなる。上記断面形状の補助軌道面は、軌道面をそのまま延長させた面に比べて傾斜が大きく、ある程度の傾斜角度が確保できるため、研削加工するときに、砥石側面で加工する状態とはならない。これにより、軌道面および補助軌道面を研削加工で仕上げることが可能である。
　また、特許文献２には、肩の高さが円弧の中心位置の高さ以上である軌道面の仕上げ加工を、軌道面の曲率半径と同じ寸法である球形砥石を用いて研削加工することが記載されている。
特許第４２５１３１４号明細書 特開２０１５－１８３７４７号公報
　風力発電装置等の旋回軸受においても、車輪用軸受装置と同様に、転動体の肩乗り上げを防止するために、軌道面の端となる肩の高さを高くすることが検討されている。特許文献１，２の技術を適用すれば、肩の高さが高い軌道面の加工が可能であるが、旋削加工で粗仕上げをしてから研削加工により精密仕上げを行うのは時間がかかり、加工能率がよくない。特に特許文献２の技術を適用し、球形砥石を用いて軌道面を研削加工で仕上げるのは、軌道面を片側ごと加工することとなり、コスト面で不利である。
　この発明の目的は、前記肩乗り上げを防止するために軌道面の肩の高さを高くしても、軌道面を効率良く仕上げ加工することができる旋回軸受を提供することである。
　この発明の他の目的は、軌道面の肩の高さが高い旋回軸受の軌道面を効率良く仕上げ加工することができる旋回軸受の加工方法を提供することである。
　この発明の旋回軸受は、外周面に円環状の内輪軌道面が形成された内輪と、
　内周面に、前記内輪軌道面に対向する円環状の外輪軌道面が形成された外輪と、
　前記内輪軌道面と外輪軌道面との間に介在する複数の転動体と、
を備える旋回軸受において、
　前記内輪軌道面および前記外輪軌道面は、それぞれ、
　　断面形状が円弧状の主軌道面部と、
　　前記主軌道面部の一方端に滑らかに続き、断面形状が、前記主軌道面部の断面をなす円弧の延長線よりも前記円弧の中心に対して外側に位置する線からなる補助軌道面部と、
を有し、
　前記補助軌道面部における前記主軌道面部に対して反対側端の軸受径方向位置が、前記円弧の中心の軸受径方向位置とほぼ同じか、または前記円弧の中心の軸受径方向位置よりも前記軌道面の底に対して遠くに位置する。
　この構成の旋回軸受は、補助軌道面部における主軌道面部に対して反対側端の軸受径方向位置が、前記円弧の中心の軸受径方向位置とほぼ同じか、または前記円弧の中心の軸受径方向位置よりも軌道面の底に対して遠くに位置するため、極値荷重条件下でも転動体の肩乗り上げを防止することができる。定常状態では、転動体が軌道面の主軌道面部と接触する。このとき、接触楕円は主軌道面部の範囲内に収まっている。旋回軸受に大きなモーメント荷重が負荷されて接触角が増大し、また接触楕円が大きくなると、接触楕円が軌道面の主軌道面部から補助軌道面部にはみ出す。補助軌道面部の断面形状は、主軌道面部の断面をなす円弧の延長線よりも円弧の中心に対して外側に位置する線からなるため、接触楕円が補助軌道面部にはみ出しても、エッジロードの発生が防止される。
　また、補助軌道面部が前記断面形状であると、前記のように軌道面の肩の高さを高くしても、軌道面をそのまま延長させた面に比べて傾斜が大きくて、ある程度の傾斜角度を確保できる。このため、軌道面の仕上げ加工を、旋削加工でも研削加工でも行うことができる。例えば風力発電装置のブレード用旋回軸受は、回転速度が１ｒｐｍ未満と非常に遅く、軌道面の油膜形成が期待できないため、軌道面の表面粗さを極度に細かくする必要がない。このため、軌道面の仕上げ加工を旋削加工で行っても問題ない。研削加工を行わずに旋削加工のみで軌道面を仕上げることで、仕上げ加工を効率良く行うことができる。
　この発明において、前記軌道面の前記補助軌道面部は、断面形状が前記主軌道面部の断面をなす円弧の端から延ばした接線からなる直線状であってもよく、また、断面形状が前記主軌道面部の断面をなす円弧の曲率半径よりも大きな曲率半径の円弧状であってもよい。いずれであっても、前記作用および効果が得られる。
　この発明において、前記内輪の外周面および前記外輪の内周面のそれぞれにおいて、前記補助軌道面部に続く面である肩面と、前記補助軌道面部との接続部に面取部が設けられていてもよい。前記接続部に面取部を設けることで、接触楕円によるエッジロードをより一層緩和させることができる。
　この発明において、前記内輪軌道面および外輪軌道面の算術平均粗さが、Ｒａ０．１以上Ｒａ０．６以下の範囲内にあってもよい。両軌道面の算術平均粗さを上記のように定めることで、現在の技術でも、表面粗さが問題とならない程度に軌道面を旋削加工で仕上げることができる。
　この発明において、前記補助軌道面部の断面をなす線分の両端と、前記主軌道面部の断面をなす前記円弧の中心とをそれぞれ結ぶ２本の直線が互いになす角度αが、１°＜α＜１０°の範囲内にあってもよい。上記角度αが１°以下の場合、補助軌道面部と主軌道面部の傾斜差が小さく、かつ補助軌道面部の長さが短いため、エッジロードの発生を抑制する効果が得られない。また、上記角度αが１０°以上の場合、エッジロードの発生を抑制することができる代わりに、軌道面に発生する最大接触応力が過大となる。これらの理由から、上記角度αを上記範囲内とするのが好ましい。
　また、前記補助軌道面部の断面をなす線分の両端を結ぶ直線と、前記主軌道面部の断面をなす円弧における前記補助軌道面部との接点となる端から延ばした接線とがなす角度βが、１°＜β＜３０°の範囲内にあってもよい。上記角度βが１°以下の場合、補助軌道面部と主軌道面部の傾斜差が小さく、かつ補助軌道面部の長さが短いため、エッジロードの発生を抑制する効果が得られない。また、上記角度βが３０°以上の場合、エッジロードの発生を抑制することができる代わりに、軌道面に発生する最大接触応力が過大となる。これらの理由から、上記角度βを上記範囲内とするのが好ましい。
　この発明の旋回軸受は、風力発電装置のブレードを主軸に対して、主軸軸心に略垂直な軸心回りに旋回自在に支持する軸受、または風力発電装置のナセルを支持台に対して旋回自在に支持する軸受として使用するのに適する。
　この発明の旋回軸受の加工方法は、上記の旋回軸受を加工する方法であって、前記軌道面を旋削加工によって仕上げ加工する。
　軌道面の断面の全体が円弧状であると、軌道面の肩の軸受径方向位置が、軌道面の断面をなす円弧の中心の軸受径方向位置とほぼ同じか、または前記円弧の中心の軸受径方向位置よりも軌道面の底に対して遠くに位置する場合、仕上げ用の工具の側面が軌道面の肩に当たってしまうため、仕上げ加工が難しい。これに対し、この加工方法の対象となる旋回軸受は、軌道面が、断面形状が円弧状の主軌道面部と、この主軌道面部の一方端に滑らかに続く補助軌道面部とを有し、補助軌道面部の断面形状が、主軌道面部の断面をなす円弧の延長線よりも円弧の中心に対して外側に位置する線からなっている。補助軌道面部が上記断面形状であると、軌道面の肩の高さを高くしても、軌道面をそのまま延長させた面に比べて傾斜が大きくて、ある程度の傾斜角度を確保できる。このため、軌道面の仕上げ加工を、旋削加工で行うことができる。研削加工を行わずに旋削加工のみで軌道面を仕上げることで、仕上げ加工を効率良く行うことができる。
　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。
　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
この発明の一実施形態にかかる旋回軸受の断面図である。 図１の一部分の拡大図である。 図２Ａの部分の異なる状態を示す拡大図である。 図１の他の一部分の拡大図である。 図３Ａの部分の異なる状態を示す拡大図である。 同旋回軸受の内輪の軌道面における一部分の断面形状を示す図である。 同旋回軸受の外輪の軌道面における一部分の断面形状を示す図である。 風力発電装置の一例の一部を切り欠いて表した斜視図である。 同風力発電装置の破断側面図である。 従来の風力発電装置のブレード用の旋回軸受の一部を示す断面図である。 図８の部分拡大図である。
　この発明の一実施形態を図１ないし図５共に説明する。この旋回軸受ＢＲは、例えば風力発電装置のブレードを主軸に対して主軸軸心に略垂直な軸心回りに旋回自在に支持する軸受、または風力発電装置のナセルを支持台に対して旋回自在に支持する軸受として使用される。
　図１に示すように、旋回軸受ＢＲは、内輪１および外輪２と、これら内輪１と外輪２との間に介在する各列複数で２列に並ぶ転動体３とを備える。転動体３はボールである。内輪１、外輪２、および転動体３は軸受鋼からなる。各列の転動体３は、内輪１および外輪２の互いに対向する周面である内輪外周面および外輪内周面にそれぞれ形成された円環状の内輪軌道面１１，外輪軌道面２１を転動する。この旋回軸受ＢＲは、複列のアンギュラ玉軸受とされ、各軌道面１１，２１は接触角θが背中合わせとなるように形成されている。図１に示す定常状態の接触角θは、４０～５０°の範囲内とされる。
　各列の複数の転動体３は、それぞれ保持器４または間座によって周方向に離間した状態で保持されている。保持器４は、例えば鉄板から製造される。この鉄板からなる保持器４は内輪１と外輪２との間に配置され、転動体３が入るポケットを有している。内輪１と外輪２との間の環状空間の両端は、シール５，６によってそれぞれ密封されている。
　内輪１には、複数の貫通孔７が円周方向一定間隔おきに設けられている。これら貫通孔７は、例えば、内輪１を後述のナセルのケーシング、ブレード等に連結固定するために用いられる。外輪２にも、複数の貫通孔８が円周方向一定間隔おきに設けられている。これら貫通孔８は、例えば、外輪２を後述の支持台等に連結固定するために用いられる。内外輪１，２の各貫通孔７，８は、軸受軸方向に平行に形成されている。
　図１の一部分の拡大図である図２Ａに示すように、内輪１の軌道面１１は、主軌道面部１１ａと補助軌道面部１１ｂとからなる。主軌道面部１１ａは、定常状態において転動体３が転動自在に接する部分であり、その断面形状が、転動体３（中心Ｏ）よりも曲率半径が大きい円弧状（中心Ｏ１）である。主軌道面部１１ａの一方端の軸受径方向Ｒにおける位置（以下、単に「軸受径方向位置」という。）は、主軌道面部１１ａの断面をなす円弧の中心Ｏ１の軸受径方向位置よりも内径側である。主軌道面部１１ａの他方端は、前記円弧と同心同径の円における軸受径方向Ｒの内径端と同位置であり、内輪外径面における両軌道面１１間の円筒状部分１２に滑らかに続いている。
　補助軌道面部１１ｂは、主軌道面部１１ａの一方端に滑らかに続く面であり、その断面形状は、主軌道面部１１ａの断面をなす円弧の延長線よりも前記円弧の中心Ｏ１に対して外側に位置する線からなる。この実施形態の場合、補助軌道面部１１ｂの断面形状は、円弧状である主軌道面部１１ａの一方端から延びる接線、もしくは主軌道面部１１ａよりも大きな曲率半径の円弧からなる。補助軌道面部１１ｂと肩面１３との接続部には、面取部１４が設けられている。肩面１３は、内輪外径面における軌道面１１の軸受軸方向外側に位置する円筒状の面である。面取部１４の断面は直線状であっても、曲線状であってもよい。補助軌道面部１１ｂにおける主軌道面部１１ａに対して反対側端である肩部１５の軸受径方向位置は、円弧の中心Ｏ１の軸受径方向位置とほぼ同じか、または円弧の中心Ｏ１の軸受径方向位置よりも軌道面１１の底に対して遠くに位置する。この実施形態の場合、肩部１５の軸受径方向位置は、円弧の中心Ｏ１の軸受径方向位置よりも軌道面１１の底に対して遠くに位置している。
　主軌道面部１１ａの断面をなす円弧の延長線に対する補助軌道面部１１ｂの逃がし量ｎは、風車設計のガイドラインを満足する接触応力となる荷重で発生する弾性変形量としている。風車設計のガイドラインとしては、例えばＧＬ認証（GL Guideline for the Certification of Wind Turbines Edition 2010_R0）がある。このＧＬ認証の「７．３軸受」の「７．３．５．１　極値荷重での静的定格」の項に、最大許容接触応力の大きさは、材料の種類、表面硬さ、焼入れ深さを考慮して決定することが記載されている。
　前記逃がし量ｎが、前記ＧＬ認証を満足する接触応力となる荷重で発生する弾性変形量となるように、図４に示す各角度α，βが定められている。軸受材料の種類、表面硬さ、焼入れ深さによって異なるが、角度αは１°＜α＜１０°の範囲内とされ、角度βは１°＜β＜３０°の範囲内とされる。なお、角度αは、補助軌道面部１１ｂの断面をなす線分の両端と、主軌道面部１１ａの断面をなす円弧の中心Ｏ１とをそれぞれ結ぶ２本の直線が互いになす角度である。また、角度βは、補助軌道面部１１ｂの断面をなす線分の両端を結ぶ直線と、主軌道面部１１ａの断面をなす円弧における補助軌道面部１１ｂとの接点となる端から延ばした接線とがなす角度である。
　外輪軌道面２１も、内輪軌道面１１と同様に形成されている。すなわち、図１の部分拡大図である図３Ａに示すように、外輪軌道面２１は、主軌道面部２１ａと補助軌道面部２１ｂとからなる。主軌道面部２１ａは、定常状態において転動体３が転動自在に接する部分であり、その断面形状が、転動体３（中心Ｏ）よりも曲率半径が大きい円弧状（中心Ｏ２）である。主軌道面部２１ａの一方端の軸受径方向位置は、主軌道面部２１ａの断面をなす円弧の中心Ｏ２の軸受径方向位置よりも外径側である。主軌道面部２１ａの他方端は、前記円弧と同心同径の円における軸受径方向Ｒの外径端と同位置であり、外輪内径面における両軌道面２１間の円筒状部分２２に滑らかに続いている。
　補助軌道面部２１ｂは、主軌道面部２１ａの一方端に滑らかに続く面であり、その断面形状は、主軌道面部２１ａの断面をなす円弧の延長線よりも前記円弧の中心Ｏ２に対して外側に位置する線からなる。この実施形態の場合、補助軌道面部２１ｂの断面形状は、円弧状である主軌道面部２１ａの一方端から延びる接線、もしくは主軌道面部２１ａよりも大きな曲率半径の円弧からなる。補助軌道面部２１ｂと肩面２３との接続部には、面取部２４が設けられている。肩面２３は、外輪内径面における軌道面２１の軸受軸方向外側に位置する円筒状の面である。補助軌道面部２１ｂにおける主軌道面部２１ａに対して反対側端である肩部２５の軸受径方向位置は、円弧の中心Ｏ２の軸受径方向位置と同じか、または円弧の中心Ｏ２の軸受径方向位置よりも軌道面２１の底に対して遠くに位置する。この実施形態の場合、肩部２５の軸受径方向位置は、円弧の中心Ｏ２の軸受径方向位置よりも軌道面２１の底に対して遠くに位置している。
　内輪１の場合と同様に、主軌道面部２１ａの断面をなす円弧の延長線に対する補助軌道面部２１ｂの逃がし量ｎは、例えば前記ＧＬ認証を満足する接触応力となる荷重で発生する弾性変形量としている。そのために、図５に示す各角度α，βが、内輪軌道面１１の場合と同様に定められている。
　内輪軌道面１１および外輪軌道面２１の仕上げ加工は、熱処理後に旋削加工により行われる。例えば風力発電装置のブレード用旋回軸受は、一般的に回転速度が１ｒｐｍ未満と非常に遅く、両軌道面１１，２１の油膜形成が期待できないため、両軌道面１１，２１の表面粗さを極度に細かくする必要がない。このため、両軌道面１１，２１の仕上げ加工を旋削加工で行っても問題ない。両軌道面１１，２１の算術平均粗さは、例えばＲａ０．１以上Ｒａ０．６以下の範囲内、より好ましくはＲａ０．１５以上Ｒａ０．５以下の範囲内とされる。両軌道面１１，２１の算術平均粗さを上記のように定めることで、現在の技術でも、表面粗さが問題とならない程度に両軌道面１１，２１を旋削加工で仕上げることができる。なお、旋削加工による仕上げ加工は、鋼球径の接触角θが４０～５０°の範囲内にある旋回軸受に適用するのが望ましい。
　各軌道面１１，２１の補助軌道面部１１ｂ，２１ｂの断面形状は、主軌道面部１１ａ，２１ａの断面をなす円弧の延長線よりも円弧の中心Ｏ１，Ｏ２に対して外側に位置する線からなるため、両軌道面１１，２１の肩部１５，２５の高さを高くしても、両軌道面１１，２１をそのまま延長させた面に比べて傾斜が大きくて、ある程度の傾斜角度を確保できる。このため、両軌道面１１，２１の仕上げ加工を旋削加工で行うことが可能である。研削加工を行わずに旋削加工のみで両軌道面１１，２１を仕上げることで、仕上げ加工を効率良く行うことができる。
　上記構成からなる旋回軸受ＢＲの作用を説明する。旋回軸受ＢＲが定常状態にあるとき、図２Ａおよび図３Ａに示すように、転動体３が両軌道面１１，２１の主軌道面部１１ａ，２１ａと弾性接触している。このとき、両軌道面１１，２１の接触楕円Ａ１，Ａ２は主軌道面部１１ａ，２１ａの範囲内にある。
　旋回軸受ＢＲに大きなモーメント荷重が作用すると、両軌道面１１，１２および転動体３が弾性変形することで、図２Ｂおよび図３Ｂのように、両軌道面１１，１２と転動体３との接触中心点Ｐ１，Ｐ２の位置が変わり、接触角θが増大し、また接触楕円Ａ１，Ａ２が大きくなる。これにより、接触楕円Ａ１，Ａ２が主軌道面部１１ａ，２１ａから補助軌道面部１１ｂ，２１ｂにはみ出す。しかし、補助軌道面部１１ｂ，２１ｂの断面形状は、主軌道面部１１ａ，２１ａの断面をなす円弧の延長線よりも円弧の中心Ｏ１，Ｏ２に対して外側に位置する線からなるため、接触楕円Ａ１，Ａ２が補助軌道面部１１ｂ，２１ｂにはみ出しても、エッジロードの発生が防止される。
　補助軌道面部１１ｂ，２１ｂの逃がし量ｎは、ＧＬ認証等のガイドラインを満足する接触応力となる荷重で発生する弾性変形量とされている。風車用の旋回軸受は各部がＧＬ認証等のガイドラインを満足するように設計されているため、補助軌道面部１１ｂ，２１ｂに、前記ガイドラインを満足する接触応力で発生する弾性変形量以上の変形が発生しない。このため、補助軌道面部１１ｂ，２１ｂの逃し部に荷重が生じない。
　補助軌道面部１１ｂ，２１ｂを規定する前記角度αを１°＜α＜１０°の範囲内，また前記角度βを１°＜β＜３０°の範囲内としたことにより、エッジロードの発生を効果的に抑制することができる。例えば、角度α，βが下限値以下の場合、補助軌道面部１１ｂ，２１ｂと主軌道面部１１ａ，２１ａの傾斜差が小さく、かつ補助軌道面部１１ｂ，２１ｂの長さが短いため、エッジロードの発生を抑制する効果が得られない。逆に、角度α，βが上限値以上の場合、エッジロードの発生を抑制することができる代わりに、軌道面１１，２１に発生する最大接触応力が過大となる。これらの理由から、角度α，βを上記範囲内とするのが好ましい。
　図６および図７は上記旋回軸受ＢＲが適用される風力発電装置の一例を示す。この風力発電装置５１は、支持台５２上にナセル５３を水平旋回自在に設け、このナセル５３のケーシング５４内に主軸５５を回転自在に支持し、この主軸５５のケーシング５４外に突出した一端に、旋回翼であるブレード５６を取り付けてなる。主軸５５の他端は増速機５７に接続され、増速機５７の出力軸５８が発電機５９のロータ軸に結合されている。
　ナセル５３は、旋回軸受ＢＲ１により旋回自在に支持される。前記実施形態の旋回軸受ＢＲにおいて、例えば、外輪２の外周面にギヤ等が設けられたものが、前記ナセル５３用の旋回軸受ＢＲ１に用いられる。図６に示すように、ケーシング５４に複数の駆動源６０が設置され、各駆動源６０に図示しない減速機を介してピニオンギヤが固定される。外輪２（図１）に設けられた前記ギヤが前記ピニオンギヤに噛み合うように配置される。例えば、外輪２が複数の貫通孔５により支持台５２に連結固定され、内輪１（図１）がケーシング５４に固定される。複数の駆動源６０を同期して駆動させ、この旋回駆動力を外輪２へ伝達する。よって、支持台５２に対してナセル５３が相対的に旋回可能となる。
　ブレード５６は、旋回軸受ＢＲ２により旋回自在に支持される。この旋回軸受ＢＲ２は、前記実施形態の旋回軸受ＢＲにおいて、例えば、内輪１の内周面にギヤを設けたものが適用される。主軸５５の突出した先端部５５ａには、ブレード５６を旋回駆動する駆動源（図示せず）が設けられる。前記先端部５５ａにこの旋回軸受の外輪２が連結固定され、内輪１の内周面に設けたギヤが、前記駆動軸のピニオンギヤに噛み合っている。図示しない駆動源を駆動させ、この旋回駆動力を内輪１に伝達することで、ブレード５６が旋回可能となる。したがって、旋回軸受ＢＲ２は、風力発電装置５１のブレード５６を主軸５５に対して、主軸軸心Ｌ１に略垂直な軸心Ｌ２回りに旋回自在に支持する。このように、ブレード５６の角度およびナセル５３の向きを風の状態に合わせて随時変更する。
　この発明の旋回軸受ＢＲは、風力発電装置以外にも、例えば油圧ショベル、クレーン等の建設機械、工作機械の回転テーブル、砲座、パラボラアンテナ等に適用できる。
　以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１…内輪
２…外輪
３…転動体
１１…内輪軌道面
１１ａ…主軌道面部
１１ｂ…補助軌道面部
１３…肩面
１４…面取部
２１…外輪軌道面
２１ａ…主軌道面部
２１ｂ…補助軌道面部
２３…肩面
２４…面取部
５２…支持台
５３…ナセル
５５…主軸
５６…ブレード
ＢＲ，ＢＲ１，ＢＲ２…旋回軸受
Ｏ１，Ｏ２…円弧の中心
Ｒ…軸受径方向

Claims (10)

  1. 　外周面に円環状の内輪軌道面が形成された内輪と、
    　内周面に、前記内輪軌道面に対向する円環状の外輪軌道面が形成された外輪と、
    　前記内輪軌道面と外輪軌道面との間に介在する複数の転動体と、
    を備える旋回軸受において、
    　前記内輪軌道面および前記外輪軌道面は、それぞれ、
    　　断面形状が円弧状の主軌道面部と、
    　　前記主軌道面部の一方端に滑らかに続き、断面形状が、前記主軌道面部の断面をなす円弧の延長線よりも前記円弧の中心に対して外側に位置する線からなる補助軌道面部と、
    を有し、
    　前記補助軌道面部における前記主軌道面部に対して反対側端の軸受径方向位置が、前記円弧の中心の軸受径方向位置とほぼ同じか、または前記円弧の中心の軸受径方向位置よりも前記軌道面の底に対して遠くに位置する、
    旋回軸受。
  2. 　請求項１に記載の旋回軸受において、前記軌道面の前記補助軌道面部は、断面形状が前記主軌道面部の断面をなす円弧の端から延ばした接線からなる直線状である旋回軸受。
  3. 　請求項１に記載の旋回軸受において、前記軌道面の前記補助軌道面部は、断面形状が前記主軌道面部の断面をなす円弧の曲率半径よりも大きな曲率半径の円弧状である旋回軸受。
  4. 　請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の旋回軸受において、前記内輪の外周面および前記外輪の内周面のそれぞれにおいて、前記補助軌道面部に続く面である肩面と、前記補助軌道面部との接続部に面取部が設けられている旋回軸受。
  5. 　請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の旋回軸受において、前記内輪軌道面および外輪軌道面の算術平均粗さが、Ｒａ０．１以上Ｒａ０．６以下の範囲内にある旋回軸受。
  6. 　請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の旋回軸受において、前記補助軌道面部の断面をなす線分の両端と、前記主軌道面部の断面をなす前記円弧の中心とをそれぞれ結ぶ２本の直線が互いになす角度αが、１°＜α＜１０°の範囲内にある旋回軸受。
  7. 　請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の旋回軸受において、前記補助軌道面部の断面をなす線分の両端を結ぶ直線と、前記主軌道面部の断面をなす円弧における前記補助軌道面部との接点となる端から延ばした接線とがなす角度βが、１°＜β＜３０°の範囲内にある旋回軸受。
  8. 　請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の旋回軸受において、風力発電装置のブレードを主軸に対して、主軸軸心に略垂直な軸心回りに旋回自在に支持する旋回軸受。
  9. 　請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の旋回軸受において、風力発電装置のナセルを支持台に対して旋回自在に支持する旋回軸受。
  10. 　請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の旋回軸受を加工する方法であって、
    　前記内輪軌道面および外輪軌道面を旋削加工によって仕上げ加工する旋回軸受の加工方法。
PCT/JP2018/015718 2017-04-17 2018-04-16 旋回軸受およびその加工方法 WO2018194025A1 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017081142 2017-04-17
JP2017-081142 2017-04-17
JP2018-057554 2018-03-26
JP2018057554A JP2018179291A (ja) 2017-04-17 2018-03-26 旋回軸受およびその加工方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018194025A1 true WO2018194025A1 (ja) 2018-10-25

Family

ID=63856344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/015718 WO2018194025A1 (ja) 2017-04-17 2018-04-16 旋回軸受およびその加工方法

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2018194025A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021197531A1 (de) * 2020-03-30 2021-10-07 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Radsatzlager für ein schienenfahrzeug und schienenfahrzeug
US11668342B2 (en) 2019-02-01 2023-06-06 Roller Bearing Company Of America, Inc. Integrated stud ball bearing with precision matched raceway contact angles for consistent stiffness of gimbal assembly

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08210359A (ja) * 1995-01-31 1996-08-20 Ntn Corp 転がり軸受
JP2004052784A (ja) * 2002-07-16 2004-02-19 Ntn Corp 車輪用軸受装置
JP2010281352A (ja) * 2008-06-06 2010-12-16 Ntn Corp 旋回軸受およびその軌道溝加工方法
JP2011196455A (ja) * 2010-03-19 2011-10-06 Ntn Corp 車輪用軸受装置
JP2011241938A (ja) * 2010-05-20 2011-12-01 Ntn Corp 車輪用軸受装置
JP2013076424A (ja) * 2011-09-29 2013-04-25 Ntn Corp 車輪用軸受装置
JP2014517229A (ja) * 2011-06-01 2014-07-17 ヴォッベン プロパティーズ ゲーエムベーハー 大型転がり軸受
JP2015183747A (ja) * 2014-03-24 2015-10-22 株式会社ジェイテクト 車輪用軸受装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08210359A (ja) * 1995-01-31 1996-08-20 Ntn Corp 転がり軸受
JP2004052784A (ja) * 2002-07-16 2004-02-19 Ntn Corp 車輪用軸受装置
JP2010281352A (ja) * 2008-06-06 2010-12-16 Ntn Corp 旋回軸受およびその軌道溝加工方法
JP2011196455A (ja) * 2010-03-19 2011-10-06 Ntn Corp 車輪用軸受装置
JP2011241938A (ja) * 2010-05-20 2011-12-01 Ntn Corp 車輪用軸受装置
JP2014517229A (ja) * 2011-06-01 2014-07-17 ヴォッベン プロパティーズ ゲーエムベーハー 大型転がり軸受
JP2013076424A (ja) * 2011-09-29 2013-04-25 Ntn Corp 車輪用軸受装置
JP2015183747A (ja) * 2014-03-24 2015-10-22 株式会社ジェイテクト 車輪用軸受装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11668342B2 (en) 2019-02-01 2023-06-06 Roller Bearing Company Of America, Inc. Integrated stud ball bearing with precision matched raceway contact angles for consistent stiffness of gimbal assembly
WO2021197531A1 (de) * 2020-03-30 2021-10-07 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Radsatzlager für ein schienenfahrzeug und schienenfahrzeug

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7922396B2 (en) Double row self-aligning roller bearing and main shaft support structure of wind power generator
CN104632880B (zh) 用于流体机械应用的轴承装置
US7927019B2 (en) Slewing bearing structure
JP5606972B2 (ja) 旋回軸受のシール構造および旋回軸受
JP2008064248A (ja) 転がり軸受用保持器、転がり軸受、および風力発電機の主軸支持構造
WO2005050038A1 (ja) 複列自動調心ころ軸受および風力発電機主軸支持装置
JP2007536473A (ja) 風力タービン用変速機の軸のための位置決め軸受アセンブリ
US20130202234A1 (en) Slewing bearing structure
US20150098825A1 (en) Bearing arrangement
EP3742010B1 (en) Wind turbine with a slewing ring bearing and method for assembling a slewing ring bearing with a predetermined preload
JP5620941B2 (ja) 垂直軸型流体発電装置の回転軸装置及び垂直軸型流体発電装置
US20180202489A1 (en) Double-row self-aligning roller bearing
WO2018194025A1 (ja) 旋回軸受およびその加工方法
JP2024069478A (ja) 複列円すいころ軸受
US11339827B2 (en) Load-variable rolling bearing and rolling element for the same
CN113294443B (zh) 轴承装置及风力发电设备
JP2012112488A (ja) 旋回軸受のシール構造および旋回軸受
JP6144287B2 (ja) 風力発電装置
JP2018179291A (ja) 旋回軸受およびその加工方法
CN112955671B (zh) 滚动轴承装置和风力设备
JP2006349032A (ja) 複列円錐ころ軸受および風力発電機の主軸支持構造
JP2006177447A (ja) 複列転がり軸受
JP2017057951A (ja) 複列自動調心ころ軸受
JP2016211601A (ja) 旋回軸受のシール構造および旋回軸受
JP2006090346A (ja) 複列自動調心ころ軸受および風力発電機の主軸支持構造

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18787996

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18787996

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1