CN109210082B - 特别是用于风力涡轮机的滚动轴承用的间隔件 - Google Patents

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Abstract

所述间隔件包括：相对的第一部分和第二部分(40、42)，其彼此面对；和至少两个间隔开的加强梁(44、46)，其连接到所述第一部分和所述第二部分并且相对于所述第一部分和所述第二部分横向地延伸，所述加强梁这两者布置在所述第一部分和所述第二部分(40、42)的一侧，所述间隔件还包括连接到所述第一部分和所述第二部分的至少一个抵接梁(48)，所述抵接梁相对于所述第一部分和所述第二部分横向地延伸并且位于与所述两个加强梁相对的一侧，所述第一部分和所述第二部分与所述加强梁和抵接梁(44、46、48)一起限定出被构造用于接纳至少一个接触滚子的腔格(50)。

Description

特别是用于风力涡轮机的滚动轴承用的间隔件
技术领域
本发明涉及滚动轴承的领域，特别是具有内圈和外圈并且在内圈与外圈之间具有一列或多列接触滚子的滚动轴承。
本发明更特别涉及适用于风力涡轮机的大直径滚动轴承的领域。
背景技术
在该应用中，滚动轴承用于根据风向而成角度地定向涡轮机的转子，以及用于使涡轮机的叶片(blades)围绕它们的纵向轴线定向。该滚动轴承主要受到(在轴向和径向上两者)的应力载荷，通常是相对强的载荷。
专利申请WO2012/126529(SKF)公开了一种用于风力涡轮机的滚动轴承，该滚动轴承包括：两个同心的内圈和外圈、布置在设置于所述这两个圈的滚道与引导面之间的两列倾斜接触滚子、以及多个在周向上布置在滚子之间的圆锥(形)间隔件。各间隔件通常包括：两个相对的容腔，其具有适于滚子的凹状轮廓并且在轴向上由侧向凸缘限定；和两个相对的内平面表面和外平面表面。
各间隔件的平面表面和侧向凸缘可以分别与内圈和外圈的滚道和引导面接触。间隔件与圈之间的这种接触引起滚动轴承的摩擦扭矩增大。
专利申请WO2012/155946(SKF)公开了一种被设计用于减小其摩擦贡献的滚动轴承用的圆锥(形)间隔件。然而，申请人已经注意(observed)到这种间隔件展现出弱点。事实上，在风力涡轮机运行期间，在滚子与间隔件之间发生高压缩载荷，引起间隔件变形。这显著地(notably)导致滚子和间隔件抵靠(/对抗)(against)内圈和外圈的过度滑动以及(导致)所述圈的滚道上的润滑剂被去除和过早的磨损。
发明内容
本发明的一个目的是克服这些缺点。
本发明的一个特别目的是提供一种间隔件，该间隔件在确保在运行期间低变形的同时具有良好的刚度。
间隔件适用于滚动轴承，滚动轴承包括内圈、外圈和布置在设置于这两个圈的滚道之间的至少一列接触滚子。
在一个实施方式中，间隔件包括：相对的第一部分和第二部分，其彼此面对；和至少两个间隔开的加强梁，其连接到所述第一部分和所述第二部分并且相对于所述这两个部分横向地延伸。所述加强梁这两者布置在所述第一部分和所述第二部分的一侧。
所述间隔件还包括连接到所述第一部分和所述第二部分的至少一个抵接梁，所述抵接梁相对于所述第一部分和所述第二部分横向地延伸并且位于与所述两个加强梁相对的一侧。所述第一部分和所述第二部分与所述加强梁和抵接梁一起限定出被构造用于接纳至少一个接触滚子的腔格。
第一部分和第二部分各自包括与所述滚子的端面(相接触)的内接触表面。所述加强梁和抵接梁也可以各自包括内接触表面，该内接触表面形成了供所述滚子的外滚动表面用的支承表面。
优选的是，所述抵接梁的外表面包括凹状球面部分，所述凹状球面部分向外定向并具有与所述接触滚子的滚动表面的轮廓相对应的轮廓。所述抵接梁的外表面还可以包括两个凸状球面部分，所述两个凸状球面部分侧向地布置在所述凹状球面部分的每侧。有利的是，所述凸状球面部分相对于穿过所述抵接梁的中心的平面而言彼此不对称。
优选的是，间隔件还包括凹状球面部分，各凹状球面部分形成在所述第一部分和所述第二部分的侧向边缘中的一者上并且位于所述加强梁之间。所述凹状球面部分可以相对于穿过所述加强梁的中心的平面而言彼此不对称。有利的是，各凹状球面部分的半径大于各凸状球面部分的半径。
在一个实施方式中，间隔件还包括从所述第一部分和所述第二部分中的一者延伸的第一联接部分以及从所述第一部分和所述第二部分中的另一者延伸的第二联接部分，所述抵接梁在所述第一联接部分与所述第二联接部分之间横向地延伸。第一联接部分和第二联接部分中的每一者可以从相关联的第一部分或第二部分的侧向边缘延伸。
设置有第一联接部分和第二联接部分的间隔件的总体结构被减轻(/轻量化)(lightened)。然而作为另一种选择，能够预见到这样的间隔件：该间隔件没有联接部分，并且包括在第一部分的内接触表面与第二部分的内接触表面之间横向延伸并且连接到所述表面的加强梁。在这种情况下，第一部分和第二部分具有增大的长度。
所述加强梁可以在第一部分与第二部分之间横向延伸。优选的是，所述加强梁在第一部分的内接触表面与第二部分的内接触表面之间横向延伸并且连接到所述表面。所述加强梁中的每一者可以布置在第一部分和第二部分的拐角处。
在一个特定的实施方式中，所述加强梁中的一者相对于另一加强梁而言具有增大的宽度，以便能够使相关联的滚子保持在所述腔格内。
优选的是，间隔件可以由金属(诸如黄铜或青铜)形成一体。作为另一种选择，间隔件可以由聚合物材料制成。所述抵接梁以及第一部分和第二部分的截面可以具有C的总体形状。
本发明还涉及一种滚动轴承，该滚动轴承包括内圈、外圈、布置在设置于所述内圈和所述外圈上的滚道与引导面之间的至少一列接触滚子、和多个在周向上布置在滚子之间的如先前限定的间隔件，每个间隔件的所述抵接梁与相邻的间隔件抵靠接触以及与容纳在所述相邻的间隔件内的滚子抵靠接触。
优选的是，各滚子相对于相关联的间隔件的腔格而言在大小上被设定为使得在所述滚子与所述间隔件的所述抵接梁或所述加强梁之间设置有周向间隙。
在使用时，由相邻的间隔件施加在各间隔件的抵接梁上的压缩载荷被传递到所述间隔件的第一部分和第二部分，而不是像传统的圆锥间隔件的情况那样作用在被所述间隔件支撑的滚子上。相同的低的压缩力施加在各滚子上，而不是高的累积的(cumulative)压缩力。间隔件的变形大大(strongly)减小。
另外，使用加强梁使得能够增大间隔件的机械强度以及能够减小第一部分和第二部分的变形。布置在内圈与外圈之间的滚子的数量也可以增多。这导致滚动轴承的承载能力(load bearing capacity)更高以及使用寿命延长。
如先前所定义的滚动轴承可以特别用作风力涡轮机用的轴承。
附图说明
通过研究由非限制性示例给出并由附图示出的具体实施方式的详细说明，本发明及其优点将被更好地理解，在附图中：
-图1是根据本发明的第一示例的滚动轴承的半截面(half section)，
-图2和图3是图1的滚动轴承的间隔件的立体图，
-图4和图5分别是图2和图3的间隔件的俯视图和侧视图，
-图6是示出了三个间隔件和相关联的滚子在安装在滚动轴承中时的立体图，以及
-图7是根据本发明的第二示例的间隔件及其相关联的滚子的立体图。
具体实施方式
如图1所示的滚动轴承为大直径滚动轴承，其包括内圈10和外圈12，在内圈10与外圈12之间容纳有两列倾斜(的)或角接触滚子14和16。该滚动轴承还包括多个间隔件(spacers)18，所述多个间隔件18在周向上被布置在滚子14、16之间，以保持它们的周向间隔。各间隔件18均展现出良好的刚度并且被适配成避免在运行(operation)期间(发生)高变形。
内圈10和外圈12是同心的，并且沿着滚动轴承的轴承旋转轴线(未示出)沿轴向延伸。内圈10和外圈12为实心型式(solid type)。
滚子14、16彼此相同并且各自包括外(部)滚动表面14a、16a和轴向限定所述滚动表面的相对端横向面(未标记)。在图示的实施方式中，各滚子14、16的滚动表面均具有圆柱形轮廓(/形状)(profile)。作为另一种选择，滚动表面可以具有球面轮廓(sphericalprofile)或对数轮廓(logarithmic profile)。对于每一列来说，滚子的旋转轴线14b、16b会聚在位于轴承的纵向轴线上的一个单个点，并且相对于轴承轴线而言以确定的角度布置。在图示的实施方式中，两列滚子的旋转轴线14b、16b以彼此成90°的角度布置，并且与轴承轴线成大约45°(的角度)。每个滚子的旋转轴线14b、16b与轴承轴线之间的角度例如可以在20°至70°之间。
内圈10包括外圆柱(形)表面，该外圆柱表面上形成有第一环形滚道20和第二环形滚道22。各滚道20、22从内圈的外圆柱表面向内倾斜地延伸并且具有截头锥形状。各滚道20、22的截面具有与滚子的滚动表面14a、16a接触的直的内轮廓。
类似地，外圈12包括形成在其圆柱(形)环形孔上的第一滚道24和第二滚道26。滚道24、26分别平行于滚道20、22。各滚道24、26从外圈的孔向外倾斜地延伸并且具有截头锥形状。各滚道24、26的截面具有与滚子的滚动表面14a、16a接触的直的内轮廓。内圈的滚道20、22和外圈的滚道24、26彼此相互面对，同时关于滚子的旋转轴线14b、16b对称。
内圈10还包括环形(的)引导面28、30，该环形引导面28、30形成在内圈10的外表面上并且可以与间隔件18接触。各引导面28、30是直的并且与相应的滚道20、22垂直地布置，并且(各引导面28、30)连接到所述滚道的小直径的边缘。各引导面28、30相对于滚子的旋转轴线14b、16b而言径向地延伸。各引导面28、30和相关联的滚道20、22限定出径向向外地定向的V形槽。
外圈12还包括引导面32、34，该引导面32、34形成在外圈12的孔中并且可以与间隔件18接触。引导面32、34和引导面28、30彼此相互面对并且是对应地平行的。各引导面32、34是直的并且与相应的滚道24、26垂直地布置，并且(各引导面32、34)连接到所述滚道的大直径的边缘。各引导面32、34相对于滚子的旋转轴线14b、16b而言径向地延伸。各引导面32、34和相关联的滚道24、26限定出径向向内地定向的V形槽。
内圈的滚道20和引导面28与外圈的滚道24和引导面32一起限定出第一环形空间，滚子14和间隔件18容纳在第一环形空间内。滚子的滚动表面14a与滚道20、24接触。布置在滚道20、24之间的各滚子14被相关联的间隔件18保持，间隔件18可以抵靠(bear against)引导面28、32。
类似地，内圈的滚道22和引导面30与外圈的滚道26和引导面34一起限定出第二环形空间，滚子16和间隔件18布置在第二环形空间内。布置在滚道22、26之间的各滚子16被相关联的间隔件18保持，间隔件18可以抵靠(bear against)引导面30、34。
为了将滚子14、16和相关联的间隔件18引入到限定在内圈10与外圈12之间的第一环形空间和第二环形空间内，所述外圈包括填充孔(未示出)，每个填充孔从外圆柱表面径向地延伸并且开口到(/通向)(opening into)由滚道和引导面限定的环形空间中的一者内。外圈还包括两个塞，所述两个塞关闭(/封闭)填充孔，并且每个塞包括两个平面表面，这两个平面表面分别局部地替代(replace)外圈的滚道和引导面。
间隔件18彼此相同，并且每个间隔件均放置在各列的两个连续的滚子14、16之间。有利的是，间隔件18可以一部分由金属制成，例如由黄铜或青铜制成。
如在图2和图3中更清楚地示出的，每个间隔件18均包括两个平行相对的第一部分40和第二部分42以及(包括)在所述部分40、42之间横向延伸的两个间隔开的第一侧向加强梁44和第二侧向加强梁46。每个间隔件18还包括抵接梁(/邻接梁)(abutting beam)48，抵接梁48连接到第一部分40和第二部分42并且相对于所述部分横向地延伸。加强梁44、46两者布置在第一部分40和第二部分42的一侧，抵接梁48布置在相对侧。每个间隔件的加强梁44、46被适配成在周向上位于两个相邻的滚子之间。每个间隔件的抵接梁48也被适配成在周向上位于两个相邻的滚子之间。第一部分40和第二部分42以及侧向的抵接梁48的截面具有C的总体形状。
如图1所示，每个间隔件的形成了内(侧)部分和外(侧)部分的第一部分40和第二部分42被分别适配成与内圈和外圈的引导面30、34和28、32直接接触。
再次参照图2和图3，第一部分40和第二部分42以及梁44、46、48界定出用于接纳一个滚子的腔格(pocket)50。在间隔件18于滚动轴承内的安装位置，腔格50在周向上在一侧由抵接梁48限定而在另一侧由加强梁44、46限定。由于加强梁44、46彼此间隔开，因此腔格50在这两个梁之间侧向地开口(open)。换言之，在间隔件18于滚动轴承内的安装位置，腔格50在加强梁44、46之间朝向相邻的间隔件(沿)周向开口。开口或孔被限定在加强梁44、46之间。腔格50通过所述孔而侧向地开口。
在间隔件18于滚动轴承内的安装位置，腔格50在径向上由第一部分40和第二部分42限定。腔格50沿轴向在两个方向上开口。就相关联的滚子的旋转轴线而言，第一部分40和第二部分42在径向上延伸，梁46至48在轴向上延伸。
各间隔件的第一侧向部分40和第二侧向部分42彼此平行。第一部分40和第二部分42具有内(侧)平面接触表面40a、42a，所述内平面接触表面40a、42a彼此面对并且形成供相关联的滚子的端面用的支承表面(bearing surfaces)。平面接触表面40a、42a之间的间隙大致(substantially)等于滚子的长度。第一部分40和第二部分42各自具有有相似长度和厚度的矩形形状。部分40、42的宽度小于滚子的半径。
第一部分40由两个相对的纵向边缘40b、40c以及由两个相对的侧向边缘40d、40e限定。类似地，第二部分42同样由两个相对的纵向边缘42b、42c以及由两个相对的侧向边缘42d、42e限定。
各间隔件的加强梁44、46在第一部分和第二部分的平面接触表面40a、42a之间横向地延伸并且连接到所述表面。加强梁44、46布置在与抵接梁48相对的一侧。
第一加强梁44在第一部分和第二部分的纵向边缘40b、42b的面对端(之间)延伸。梁44还在侧向边缘40d、42d的面对端(之间)延伸。加强梁44布置在第一部分和第二部分的平面接触表面40a、42a的拐角处。第二加强梁46面对第一加强梁44。第二加强梁46在第一部分和第二部分的纵向边缘40c、42c的面对端(之间)延伸。梁46还在侧向边缘40d、42d的面对端(之间)延伸。加强梁46设置在第一部分和第二部分的平面接触表面40a、42a的另一拐角处。加强梁44、46沿着第一部分40和第二部分42的面对的侧向边缘40d、42d而彼此间隔开。
各加强梁44、46包括内平面接触表面(inner planar contact surface)44a、46a，内平面接触表面44a、46a形成了供相关联的滚子的朝向腔格50向内导向的滚动表面用的支承表面(bearing surface)。第一加强梁的接触表面44a朝向第一部分和第二部分的侧向边缘40e、42e定向。在图示的示例中，第二加强梁的接触表面46a朝向第一部分和第二部分的纵向边缘40b、42b定向。这里，加强梁46具有比其它加强梁中的一者44大的宽度，以便更容易地将间隔件18及其相关联的滚子安装到滚动轴承内。事实上，在间隔件的一侧安装于滚动轴承之前，滚子被加强梁46承载(/携带)(carried)。在公开的示例中，各加强梁的接触表面44a、46a是平面的。作为另一种选择，这些接触表面44a、46a中的至少一者可以是凹状的(concave)。
在图示的示例中，间隔件18还包括用于使抵接梁48连接到第一部分40和第二部分42的联接部分52、54。联接部分52从第一部分的侧向边缘40e延伸。联接部分54从第二部分的侧向边缘42e延伸。抵接梁48在与第一部分40和第二部分42相反的一侧连接到联接部分52、54。抵接梁48在所述联接部分之间横向地延伸。联接部分52、54相对于第一部分40和第二部分42而言具有减小的宽度。联接部分52、54具有内平面接触表面(未标记出)，该内平面接触表面彼此面对并形成了供相关联的滚子的端面用的支承表面。各联接部分52、54的所述接触表面与相关联的第一部分或第二部分的接触表面40a、42a共面。第一部分40和联接部分52分别与第二部分42和连接部分54关于穿过抵接梁48和加强梁44、46的中心的平面对称。
抵接梁48包括内平面接触表面48a，该内平面接触表面48a形成供相关联的滚子的朝向腔格50向内导向的滚动表面用的支承表面。作为另一种选择，接触表面48a可以是凹状的。抵接梁48还包括与内表面48a相反向的外表面48b。
如图2和图5所示，外表面48b设置有中心凹状球面部分56和两个凸状球面部分58、60(在所述凹状部分的每侧侧向地布置一个凸状球面部分)。凹状球面部分56和凸状球面部分58、60向外定向。凹状球面部分56具有与滚子的滚动表面的轮廓(/形状)(profile)相对应的轮廓。各凸状球面部分58、60在凹状部分的一个侧向边缘延伸并连接到联接部分52、54中的一者。凸状球面部分58、60相对于穿过抵接梁48和加强梁44、46的中心的平面而言彼此不对称。凸状球面部分58、60根据(/按照)两个不同的方向放射(radiate)。换言之，凸状球面部分58、60的中心是不同的。所述部分的半径也可以是不同的。
如图3和图4所示，间隔件还包括凹状球面部分62、64，各凹状球面部分62、64形成在第一部分和第二部分的侧向边缘40d、42d中的一者上。凹状球面部分62、64向外定向(/朝外)。凹状球面部分62、64在加强梁44、46之间纵向延伸。凹状球面部分62、64相对于穿过抵接梁48和加强梁44、46的中心的平面而言彼此不对称。凹状球面部分62、64根据两个不同的方向放射。各凹状球面部分62、64的半径大于抵接梁48的各凸状球面部分58、60的半径。
间隔件18还包括形成在第二部分42和抵接梁44上的防误操作凹部(fool proofrecess)66，以用于确保间隔件正确地安装在滚子轴承(/滚动轴承)内部，这是因为凹状球面部分62、64和凸状球面部分58、60是不对称的。
在如图6所示的间隔件18的安装位置，一个间隔件18的抵接梁48抵靠相邻的间隔件18和容纳在所述相邻的间隔件中的滚子14。更确切地说，抵接梁的凹状球面部分56抵靠被容纳在相邻的间隔件18中的滚子的滚动表面，并且凸状球面部分58、60分别抵靠所述相邻的间隔件的凹状球面部分62、64。在一个间隔件的抵接梁48的凹状球面部分56与由在周向上连续的(/相继的)间隔件支撑的相邻滚子14之间存在直接接触。在一个间隔件的凸状球面部分58、60与在周向上连续的间隔件的凹状球面部分62、64之间也存在直接接触。另外，每个滚子相对于相关联的间隔件18的腔格而言大小被设置成使得在所述滚子与所述间隔件的抵接梁48或加强梁44、46之间设置有周向间隙。
在本示例中，间隔件18被适配成保持一个滚子。在图7所示的第二示例中(其中相同的部件被赋予相同的附图标记)，间隔件18被适配成保持一对两个叠置的(superposed)滚子。
尽管已经基于具有双列倾斜接触滚子的滚动轴承阐述了本发明，但是应该理解，本发明可以适用于具有单列滚子或至少三列滚子的轴承。另外，在图示的实施方式中，滚动轴承是O型轴承。作为另一种选择，还可以的是能够预见X型滚动轴承。
此外，内圈和/或外圈可以包括齿轮齿(gearing teeth)，以使得连接到传动齿轮，例如连接到马达的输出轴。在另一个实施方式中，内圈和/或外圈可以连接到千斤顶(jack)，例如液压或气动千斤顶。

Claims (8)

1.一种滚动轴承用的间隔件，所述滚动轴承包括：内圈、外圈和布置在设置于所述内圈的滚道与设置于所述外圈的滚道之间的至少一列接触滚子，其特征在于，所述间隔件包括：相对的第一部分和第二部分(40、42)，其彼此面对；和至少两个间隔开的加强梁(44、46)，其连接到所述第一部分和所述第二部分并且相对于所述第一部分和所述第二部分横向地延伸，所述加强梁这两者布置在所述第一部分和所述第二部分(40、42)的一侧，所述间隔件还包括连接到所述第一部分和所述第二部分的至少一个抵接梁(48)，所述抵接梁(48)相对于所述第一部分和所述第二部分横向地延伸并且位于与所述两个加强梁相对的一侧，所述第一部分和所述第二部分(40、42)与所述加强梁和抵接梁(44、46、48)一起限定出被构造用于接纳至少一个接触滚子的腔格(50)，
所述抵接梁(48)的外表面包括凹状球面部分(56)，所述凹状球面部分(56)向外定向并具有与所述接触滚子的滚动表面的轮廓相对应的轮廓，所述抵接梁(48)的外表面包括两个凸状球面部分(58、60)，所述两个凸状球面部分(58、60)侧向地布置在所述凹状球面部分(56)的每侧。
2.根据权利要求1所述的间隔件，其特征在于，所述凸状球面部分(58、60)相对于穿过所述抵接梁(48)的中心的平面而言彼此不对称。
3.根据权利要求1或2所述的间隔件，其特征在于，还包括凹状球面部分(62、64)，各凹状球面部分(62、64)形成在所述第一部分和所述第二部分的侧向边缘(40d、42d)中的一者上并且位于所述加强梁(44、46)之间。
4.根据权利要求3所述的间隔件，其特征在于，所述凹状球面部分(62、64)相对于穿过所述加强梁(44、46)的中心的平面而言彼此不对称。
5.根据权利要求3所述的间隔件，其特征在于，各凹状球面部分(62、64)的半径大于各凸状球面部分(58、60)的半径。
6.根据权利要求1或2所述的间隔件，其特征在于，还包括从所述第一部分和所述第二部分中的一者延伸的第一联接部分(52)以及从所述第一部分和所述第二部分中的另一者延伸的第二联接部分(54)，所述抵接梁(48)在所述第一联接部分与所述第二联接部分(52、54)之间横向地延伸。
7.根据权利要求1或2所述的间隔件，其特征在于，所述加强梁(44、46)中的一者相对于另一加强梁而言具有增大的宽度，以便能够使相关联的滚子保持在所述腔格(50)内。
8.一种滚动轴承，包括内圈(10)、外圈(12)、布置在设置于所述内圈和所述外圈上的滚道与引导面之间的至少一列接触滚子(14)、和多个在周向上布置在滚子之间的根据前述权利要求中的任一项所述的间隔件(18)，每个间隔件的所述抵接梁(48)与相邻的间隔件和容纳在所述相邻的间隔件内的滚子抵靠接触，各滚子(14)相对于相关联的间隔件的腔格(50)的大小被设定为使得在所述滚子与所述间隔件的所述抵接梁或所述加强梁之间设置有周向间隙。
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