滚动轴承装置和风力设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种尤其用于风力设备的滚动轴承装置(1)，其具有外环(2)和至少部分地支承在外环(2)内的内环(3)，其中外环(2)和内环(3)能够围绕旋转轴(4)相对彼此旋转，其中在外环(2)和内环(3)之间布置具有第一滚动体(6)的第一滚子轴承(5)、具有第二滚动体(8)的第二滚子轴承(7)和具有第三滚动体(10)的第三滚子轴承(9)，其中第一滚子轴承(5)和第二滚子轴承(7)构造为轴向轴承并且第三滚子轴承(9)构造为径向轴承，其特征在于，在滚动轴承装置(1)的未负荷状态下，第一滚动体(6)具有第一对数的滚子轮廓，而第二滚动体(8)具有与第一对数的滚子轮廓不同的第二对数的滚子轮廓。另一主题是具有两个构造成轴向轴承的滚子轴承(5、7)和两个构造成径向轴承的滚子轴承(9、11)的滚动轴承装置，其中，构造成径向轴承的滚子轴承(9、11)具有不同的对数的轮廓。此外还提出具有滚动轴承装置(1)的风力设备。

【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设备
本专利技术基于一种尤其用于风力设备的滚动轴承装置，所述滚动轴承装置具有外环和至少部分地支承在外环内的内环，其中，外环和内环可围绕旋转轴彼此相对旋转，其中，在外环和内环之间布置有具有第一滚动体的第一滚子轴承、具有第二滚动体的第二滚子轴承和具有第三滚动体的第三滚子轴承，其中，第一滚子轴承和第二滚子轴承构造为轴向轴承，并且第三滚子轴承构造为径向轴承。此外，本专利技术基于一种尤其用于风力设备的滚动轴承装置，所述滚动轴承装置具有外环和至少部分地支承在外环内的内环，其中，外环和内环可围绕旋转轴彼此相对旋转，其中，在外环和内环之间布置有具有第一滚动体的第一滚子轴承、具有第二滚动体的第二滚子轴承、具有第三滚动体的第三滚子轴承和具有第四滚动体的第四滚子轴承，其中，第一滚子轴承和第二滚子轴承构造为轴向轴承，并且第三滚子轴承和第四滚子轴承构造为径向轴承。
技术介绍
这种尤其是以三排的滚子回转连接形式的滚动轴承装置在现有技术中充分已知。滚动体的构造和成型典型地符合德国DIN标准26281。在2010年十一月的DIN标准26281中，在第6段“参考几何形状”通过轮廓函数描述了滚子轴承的滚动体的滚子轮廓的构造。这种滚动轴承装置例如以所谓的大型滚动轴承的形式用于支承风力设备的转子轴。风力设备通常具有塔架和可旋转地布置在塔架上且起到机架作用的吊舱。布置在吊舱中的转子轴在一端与转子毂连接，所述转子毂承载由风驱动的转子叶片，而另一端经由可能的传动器直接或间接地与发电机耦连以用于产生电流。这种大型滚动轴承在风力设备运行时经受特别的负荷条件。在将风力传递到转子叶片和转子轴上时，会出现大的力和力矩，它们对轴承元件提出了高的机械要求。另一方面，轴承还必须在长运行时间内在这些条件下确保可靠的运行并且具有相应高的使用寿命。为了量化滚动轴承在出现妨碍功能的损坏之前能够承受的负荷，首先两个特征参数是重要的(参见DIN标准26281)。静态承载量说明例如静止的滚动轴承在遭受变形之前可承受哪种静态的负荷，滚动轴承的功能或精度由于该变形而受到妨碍。在滚动轴承的情况下，动态承载量说明在百万转后导致百分之10的失效率的负荷。滚动轴承的使用寿命可以通过经验公式由静态承载量或动态承载量和在给定的应用情况中主宰的负荷来计算。这些公式同样是上述德国DIN标准26281的内容并且使得本领域技术人员能够实现，将滚动轴承的尺寸设计调整为符合相应的应用情况中给出的负荷情况。特别地，滚动体的凸度由此根据预期的负荷来设计。在此，经由上述的轮廓函数可以精确地描述滚动体轮廓，其中，通过相应地选择在轮廓函数中包含的成型参数可以实现更强的或者更小的凸度。在此，对于选择合适的凸度来说两个考虑是决定性的。一方面，经由高凸形的滚动体形状可以实现相对于极端负荷的更高的抵抗能力。在高负荷下，在凸形滚动体与滚道之间发生强烈的弹性变形，由此接触面增大并且因此负荷在空间上分布，从而以这种方式经由变形拦截高负载。另一方面，在滚动体形状的强的凸性的情况下在正常运行中、也就是说在较低或中等负载下，仅给出相应小的接触区域，由此出现更严重的磨损。因此，在正常运行中，较小的凸度是有利的。因此，在这两个相对立的极端，即一方面抵抗强的负载的能力和另一方面抵抗磨损的能力，之间选择合适的凸度。三排和四排的滚子回转连接能够承受轴向和径向力。通过在风力设备中作用在转子轴承上的不对称的负载分布(一方面的风力和另一方面的倾覆力)，两个轴向滚子轴承不利地不均匀地被加载并且因此也不均等地被利用。此外，在确定滚子轴承尺寸时总是以预期的最高的力为导向，从而两个轴承中的一个以不必要的方式过度确定尺寸。相应的情况存在于四排的滚子回转连接中，不仅和两个轴向轴承相关，而且也和两个径向轴承相关。在所有滚道中具有相同的对数的滚子轮廓的三排和四排滚子回转连接中，两个轴向滚道中的一个对于在极端负载下的最大压力是临界(kritisch)的，但在使用寿命计算中过度地确定尺寸。第二滚道在极端负荷下达到较低的压力，但在使用寿命上处于极限。两个轴向的滚道中(在转子轴承中在轮毂侧或发电机侧，在叶片轴承中在叶片侧或轮毂侧)，哪一个在使用寿命方面临界以及哪一个在极端负载下临界，可以取决于风能设备而不同。通过使用相同的对数的轮廓，取决于随后的应用，必须增强一个或两个轴向滚道的直径和/或长度，这导致整个滚动轴承的尺寸增加，并因此导致成本升高。这同样适用于在径向滚道中的三排的滚子回转连接和在两个径向滚道中的四排的滚子回转连接。根据风能设备的设计方案和邻接的组件的弹性表现，必须增强三排的滚子回转连接的径向滚道或四排的滚子回转连接的径向滚道的直径和/或长度，这同样导致整个滚动轴承的尺寸增加并且由此导致成本升高。这个问题主要发生在主轴承或转子轴承中，但当然也发生在使用滚子轴承作为叶片轴承或作为方位轴承的情况下。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种滚动轴承装置和一种具有所述滚动轴承装置的风力设备，其中，允许滚子回转连接针对所期待的要求对于不同的子轴承的个性化匹配和优化。此目的通过一种尤其用于风力设备的滚动轴承装置来实现，该滚动轴承装置具有外环和至少部分地支承在外环内的内环，其中，外环和内环能够围绕旋转轴相对彼此旋转，其中，在外环和内环之间布置有具有第一滚动体的第一滚子轴承、具有第二滚动体的第二滚子轴承和具有第三滚动体的第三滚子轴承，其中，第一滚子轴承和第二滚子轴承构造为轴向轴承，并且第三滚子轴承构造为径向轴承，其特征在于，在滚动轴承装置的未负荷状态下，第一滚动体具有第一对数的滚子轮廓，并且第二滚动体具有与第一对数的滚子轮廓不同的第二对数的滚子轮廓。这种装置尤其是三排的滚子回转连接，其中，两个轴向轴承分别承受在轴向方向上的负荷，并且径向轴承相应地承受在径向方向上的负荷。根据本专利技术的装置与现有技术相比具有以下优点，即两个轴向轴承可以分别单独地与负荷情况相匹配，并且因此考虑到了以下情况，即两个滚子轴承由于风力设备的不对称性和由于风力设备的不同运行模式而必须满足不同的要求。因此，第一滚动体例如可以在“正常”负荷下和在正常运行中(转动的转子毂)在第一滚子轴承的使用寿命方面优化，而第二滚动体在关断模式(转子毂不转动并且尤其被固定)下在极端和短时间的负荷峰值下在第二滚子轴承的最大承载能力方面优化。换言之：常规方式中经常使用两个相同尺寸的滚子轴承作为轴向轴承。在此出现的问题是，必须根据预期的最大的负载情况确定滚子轴承的尺寸，因为转子轴承还必须能无损地经受住飓风。面向转子毂(Rotornabe)并且在正常运行中主要负荷的滚子轴承在此正常运行中却始终以明显低于此预期的最大的负载峰值受到负荷，从而滚动体在该轴承中的过大的成型部(也称为凸性或者隆起部)导致滚道中的提高的磨损，因为滚动体由于较小的负荷而过少变形并且因此仅形成与滚道的减小的接触面。但是不能选择轴承的更小的成型部或缩小，因为否则不能满足预期的最大负载情况。就此而言，根据本专利技术在正常运行中承载主要负载的滚子轴承(这里是第一滚子轴承)构造成具有较小的成型部，因此这种滚子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.滚动轴承装置(1)，尤其用于风力设备，该滚动轴承装置具有外环(2)和至少部分地支承在外环(2)内的内环(3)，其中，外环(2)和内环(3)能够围绕旋转轴(4)相对彼此旋转，其中，在外环(2)和内环(3)之间布置有具有第一滚动体(6)的第一滚子轴承(5)、具有第二滚动体(8)的第二滚子轴承(7)和具有第三滚动体(10)的第三滚子轴承(9)，其中，第一滚子轴承(5)和第二滚子轴承(7)构造为轴向轴承并且第三滚子轴承(9)构造为径向轴承，其特征在于，在滚动轴承装置(1)的未负荷状态下，第一滚动体(6)具有第一对数的滚子轮廓，而第二滚动体(8)具有与第一对数的滚子轮廓不同的第二对数的滚子轮廓。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181025 DE 102018218275.21.滚动轴承装置(1)，尤其用于风力设备，该滚动轴承装置具有外环(2)和至少部分地支承在外环(2)内的内环(3)，其中，外环(2)和内环(3)能够围绕旋转轴(4)相对彼此旋转，其中，在外环(2)和内环(3)之间布置有具有第一滚动体(6)的第一滚子轴承(5)、具有第二滚动体(8)的第二滚子轴承(7)和具有第三滚动体(10)的第三滚子轴承(9)，其中，第一滚子轴承(5)和第二滚子轴承(7)构造为轴向轴承并且第三滚子轴承(9)构造为径向轴承，其特征在于，在滚动轴承装置(1)的未负荷状态下，第一滚动体(6)具有第一对数的滚子轮廓，而第二滚动体(8)具有与第一对数的滚子轮廓不同的第二对数的滚子轮廓。


2.根据权利要求1所述的滚动轴承装置(1)，其中，所述第三滚动体(10)在所述滚动轴承装置(1)的未负荷状态下具有第三对数的滚子轮廓，并且所述第三对数的滚子轮廓不同于所述第一对数的滚子轮廓和/或所述第二对数的滚子轮廓。


3.根据权利要求1或2所述的滚动轴承装置(1)，其中，所第一对数的滚子轮廓在未负荷状态下满足以下轮廓函数



其中Dwel对应于第一滚动体(6)的最大直径，而Lwel对应于第一滚动体(6)的有效长度，以及c1表示第一滚动体(6)的对数系数，其中第二对数的滚子轮廓在未负荷状态下满足以下轮廓函数



其中Dwe2对应于第二滚动体(8)的最大直径，而Lwe2对应于第二滚动体(8)的有效长度，以及c2表示第二滚动体(8)的对数系数，其中c1小于c2。


4.根据前述权利要求中任一项所述的滚动轴承装置(1)，其中，所述第一滚动体(6)和所述第二滚动体(8)构造为圆柱滚子或滚针滚子，并且所述第一滚动体(6)的对数系数c1在0.0001和0.0003之间，优选在0.0002和0.0003之间，并且所述第二滚动体(8)的对数系数c2在0.0004和0.0009之间，优选在0.0005和0.0007之间。


5.根据前述权利要求中任一项所述的滚动轴承装置(1)，其中，所述第一滚动体(6)和/或所述第二滚动体(8)构造为圆锥滚子，并且所述第一滚动体(6)的对数系数c1在0.0001和0.0004之间，优选处于0.00025和0.00035之间并且特别优选基本上为0.0003，并且所述第二滚动体(8)的对数系数c2在0.0005和0.0009之间，优选在0.0006和0.0008之间，并且特别优选基本上为0.0007。


6.根据前述权利要求中任一项所述的滚动轴承装置(1)，其中，所述第三对数的滚子轮廓在未负荷状态下满足以下轮廓函数



其中Dwe3对应于第三滚动体(10)的最大直径，且Lwe3对应于第三滚动体(10)的有效长度，并且其中第三滚动体(10)的对数系数c3不等于0.00035的参考对数系数c0。


7.根据前述权利要求中任一项所述的...

【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德国有限公司，蒂森克虏伯股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE