滚动轴承装置和风力涡轮机制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于风力涡轮机(10)的滚动轴承装置(1)，其具有外环(2)和至少部分地在外环(2)内支承的内环(3)，其中外环(2)和内环(3)围绕旋转轴(4)可相对于彼此旋转，其中在外环(2)和内环(3)之间布置具有第一圆锥滚子(6)的第一圆锥滚子轴承(5)和具有第二圆锥滚子(8)的第二圆锥滚子轴承(7)，其特征在于，在滚动轴承装置(1)的无负载状态下，第一圆锥滚子(6)具有第一滚子对数曲线，第二圆锥滚子(8)具有与第一滚子对数曲线不同的第二滚子对数曲线。此外，提出了一种具有滚动轴承装置(1)的风力涡轮机(10)。

Rolling bearing units and wind turbines

The invention relates to a rolling bearing device (1) for a wind turbine (10), which has an outer ring (2) and an inner ring (3) at least partially supported in the outer ring (2), wherein the outer ring (2) and the inner ring (3) can rotate relative to each other around the rotation axis (4), wherein a first tapered roller bearing (5) with a first tapered roller (6) and a first tapered roller bearing (8) are arranged between the outer ring (2) and the inner ring (3 The second tapered roller bearing (7) is characterized in that the first tapered roller (6) has a first roller logarithmic curve under the no-load condition of the rolling bearing device (1), and the second tapered roller (8) has a second roller logarithmic curve different from the first roller logarithmic curve. In addition, a wind turbine (10) with rolling bearing device (1) is proposed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】滚动轴承装置和风力涡轮机
本专利技术涉及一种用于风力涡轮机的滚动轴承装置，其具有外环和至少部分地安装在外环内的内环，其中外环和内环可围绕一个旋转轴相对于彼此旋转，其中在外环和内环之间布置具有第一圆锥滚子的第一圆锥滚子轴承和具有第二圆锥滚子的第二圆锥滚子轴承。
技术介绍
这种滚动轴承装置在现有技术中是众所周知的。例如，文献DE102014106558A1公开了一种用于将内环可旋转地连接到外环的轴承装置，其中该内环和外环通过两个彼此轴向偏移的圆锥滚子轴承支承，以使得外环相对于内环可旋转地支承。当外环相对于内环或内环相对于外环旋转时，外环和内环以其滚道在两个圆锥滚子轴承的圆锥滚子上滚动。两个圆锥滚子轴承相对于彼此定位成O形布置或x形布置。在该文献中还提到，该轴承装置可用于支承风力涡轮机的转子轴。从文献DE102007049087A1中也已知类似的轴承装置。圆锥滚子的形成和形状通常根据德国DIN标准26281进行。在2010年11月的DIN标准26281中，在第6.5节中说明了通过曲线函数形成圆锥滚子轴承的圆锥滚子的滚子曲线。这种滚动轴承装置例如以所谓的大滚动轴承的形式使用，用于支撑风力涡轮机的转子轴。风力涡轮机通常具有塔架以及可旋转地安装在塔架上并且用作机器承载件的机舱。布置在机舱中的转子轴的一端连接到转子轮毂，该转子轮毂承载由风力驱动的转子叶片，而另一端通过可能的传动装置直接或间接地与发电机连接以产生电力。从所引用的现有技术中已知通过双列圆锥滚子轴承支承转子轴以承受轴向力和径向力。这里，两个圆锥滚子轴承构建为对称的。通过在风力涡轮机中作用在转子轴承上的不对称的载荷分布(一方面是风力，另一方面是倾斜力)，两个对称的圆锥滚子轴承不利地不均匀地加载，因此磨损也是不相同的。此外，在圆锥滚子轴承的尺寸设计时总是基于最高的预期力，因此两个轴承中的一个不必要地过大。因此，文献DE102014104862A1提出了对两个圆锥滚子轴承中的滚动元件进行不同的尺寸设计，以使其单独地适应风力涡轮机中出现的不均匀载荷。例如，相比于更靠近发电机的另一个圆锥滚子轴承，布置得更靠近设置有转子叶片的转子轮毂的该圆锥滚子轴承尺寸更大并因此具有更长的使用寿命。这种方法的缺点在于，每次调节和优化各个滚动元件时也必须相应地改变和调节内环和外环中的滚道。这通常会改变滚动轴承装置的整体几何形状，于是滚动轴承装置的整体几何形状也必须相应地进行调整和重建。由于整体几何形状的改变，可能还需要修改轴承支撑部。因此，这种“定制”相对复杂且昂贵。考虑到对相应圆锥滚子轴承的要求，通过风力涡轮机的不同运行模式进一步增强了这种不对称性。在风力涡轮机的正常运行中(转子轮毂旋转)，例如，面向转子轮毂的圆锥滚子轴承磨损更严重，因此这里的挑战尤其在于轴承的最大寿命，并不在于其最大负载能力。然而，当由于极端天气，例如飓风而关闭风力涡轮机时(转子轮毂静止)，朝向发电机的圆锥滚子轴承必须承受极端负载峰值。尽管这些峰值载荷很少发生，但是非常高，因此在该圆锥滚子轴承中，特别是要求最大负载能力而不是最大寿命。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种滚动轴承装置，以及具有滚动轴承装置的风力涡轮机，其中不会发生在现有技术中所提及的缺点，而是允许将两个圆锥滚子轴承中的每个都针对所预期的要求进行简单的个性化的匹配和优化。该目的通过用于风力涡轮机的滚动轴承装置解决，其具有外环和至少部分地在外环内支承的内环，其中外环和内环围绕一个旋转轴可相对于彼此旋转，其中在外环和内环之间布置具有第一圆锥滚子的第一圆锥滚子轴承和具有第二圆锥滚子的第二圆锥滚子轴承，其特征在于，在滚动轴承装置的无负载状态下，第一圆锥滚子具有第一滚子对数曲线，第二圆锥滚子具有与第一滚子对数曲线不同的第二滚子对数曲线。与现有技术不同，根据本专利技术的装置具有这样的优点，即，并不强制将圆锥滚子和所对应的滚道的整个尺寸进行匹配，而是将第一和第二圆锥滚子的滚子曲线形成为不同的，并且由此根据在现有技术中提到的不同要求进行调节和优化。滚子曲线的改变可以有利地在不改变滚道或者甚至内环和外环的几何形状的情况下实现，由此，根据本专利技术的滚动轴承装置可相对经济和简单地实现。由此尤其可以考虑到这样的情况，即，由于风力涡轮机的不对称性以及由于风力涡轮机的不同运行模式，两个圆锥滚子轴承必须满足不同的要求。由此，例如，第一圆锥滚子可以在“正常”负载下和在正常运行(转子轮毂旋转)中在第一圆锥滚子轴承的寿命方面进行优化，而第二圆锥滚子在关闭模式(转子轮毂不旋转并且尤其固定)中的极端和短期峰值负荷下，在第二圆锥滚子轴承的最大负载能力方面进行优化。根据本专利技术的滚动轴承装置尤其设置为风力涡轮机的转子轴的转子轴承和/或主轴承。换句话说，按传统的方式，两个相等尺寸的圆锥滚子轴承通常用作风力发电机中的转子位置。这就产生了这样的问题，即圆锥滚子轴承必须根据最大预期载荷情况确定尺寸，因为转子轴承也必须能够无损承受飓风。但是，面向转子轮毂并且在正常运行中主要负载的圆锥滚子轴承在该正常运行中将始终承受远低于最大预期负载峰值的负载，由此，圆锥滚子的过大曲线(也被称为凸度或凸起)在该圆锥滚子轴承中导致滚道中的磨损增加，因为这些圆锥滚子由于较低的载荷而变形太小并且因此仅形成与滚道减小的接触表面。但是，不能选择较小的轴承曲线或缩小轴承，因为否则将不能覆盖最大预期载荷的情况。由此，根据本专利技术，在正常运行中主要负载的圆锥滚子轴承(这里为第一圆锥滚子轴承)，以更小的曲线形成，由此优化了该圆锥滚子轴承在正常运行中的耐久性，即在正常和较低负载下。此外，另一个由于其位置主要在风力涡轮机的静止状态下和临界最大负载情况下(例如，在飓风中)承受高负载的圆锥滚子轴承，以更大的曲线形成，由此在该轴承中在圆锥滚子由于高负载而强烈变形时分别在圆锥滚子和滚道之间形成大的接触表面，因此实现了高负载下的较低表面压力。本专利技术的有利实施例和扩展方案可在从属权利要求以及参考附图的说明中得到。根据本专利技术的一个优选的实施例设定，在无负载状态下的第一滚子对数曲线满足下列曲线函数其中Dwe1为第一圆锥滚子的最大直径(以毫米计)以及Lwe1为所述第一圆锥滚子的有效长度(以毫米为单位)，并且其中第一圆锥滚子的对数系数c1不等于0.00045的参考对数系数c0。曲线函数P(x)以毫米为单位给出圆锥滚子的曲线。曲线函数和曲线函数中使用的参数原则上以及由DIN标准26281中已知。在根据本专利技术的滚动轴承装置中，在第一圆锥滚子中使用对数系数c1，其与通常的参考对数系数c0不同。类似地，在无负载状态下的第二滚子对数曲线优选满足下列曲线函数其中Dwe2为第二圆锥滚子的最大直径以及Lwe2为所述第二圆锥滚子的有效长度，并且其中第二圆锥滚子的对数系数c2不等于0.00045的参考对数系数c0。在根据本专利技术的滚动轴承装置中，在第二圆锥滚子中使用对数系数c2，其与通常的参考对数系数c0不同。优选地，第一和第二圆锥滚子的区别仅在于其滚子曲线。这意味着除了不同的滚子曲线之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术涉及一种用于风力涡轮机(10)的滚动轴承装置(1)，其具有外环(2)和至少部分地在外环(2)内支承的内环(3)，其中外环(2)和内环(3)围绕一个旋转轴(4)能够相对于彼此旋转，其中在外环(2)和内环(3)之间布置具有第一圆锥滚子(6)的第一圆锥滚子轴承(5)和具有第二圆锥滚子(8)的第二圆锥滚子轴承(7)，其特征在于，在所述滚动轴承装置(1)的无负载状态下，第一圆锥滚子(6)具有第一滚子对数曲线，第二圆锥滚子(8)具有与第一滚子对数曲线不同的第二滚子对数曲线。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170331 DE 102017106962.31.本发明涉及一种用于风力涡轮机(10)的滚动轴承装置(1)，其具有外环(2)和至少部分地在外环(2)内支承的内环(3)，其中外环(2)和内环(3)围绕一个旋转轴(4)能够相对于彼此旋转，其中在外环(2)和内环(3)之间布置具有第一圆锥滚子(6)的第一圆锥滚子轴承(5)和具有第二圆锥滚子(8)的第二圆锥滚子轴承(7)，其特征在于，在所述滚动轴承装置(1)的无负载状态下，第一圆锥滚子(6)具有第一滚子对数曲线，第二圆锥滚子(8)具有与第一滚子对数曲线不同的第二滚子对数曲线。


2.根据权利要求1所述的滚动轴承装置(1)，其中在无负载状态下的第一滚子对数曲线满足下列曲线函数



其中Dwe1为第一圆锥滚子(6)的最大直径以及Lwe1为所述第一圆锥滚子(6)的有效长度，并且其中第一圆锥滚子(6)的对数系数c1不等于0.00045的参考对数系数c0。


3.根据权利要求1所述的滚动轴承装置(1)，其中在无负载状态下的第二滚子对数曲线满足下列曲线函数



其中Dwe2为第二圆锥滚子(8)的最大直径以及Lwe2为所述第二圆锥滚子(8)的有效长度，并且其中第二圆锥滚子(8)的对数系数c2不等于0.00045的参考对数系数c0。


4.根据前述权利要求中任意一项所述的滚动轴承装置(1)，其中所述第一圆锥滚子(6)的对数系数c1比参考对数系数c0更小并且所述第二圆锥滚子(8)的对数系数c2比参考对数系数c0更大。


5.根据前述权利要求中任意一项所述的滚动轴承装置(1)，其中所述第一圆锥滚子(6)的对数系数c1在0.0001至0.0004之间，优选在0.00025至0.00035之间，并且特别优选基本上在0.0003左右。

【专利技术属性】
技术研发人员：尼科·布泽曼，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯罗特艾德有限公司，蒂森克虏伯股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE