DE10043936A1 - Gleitlager - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Gleitlager mit einem Außenring (1), einem konzentrisch dazu angeordneten Innenring (2) und Gleitbelagträgern (3), auf denen Gleitbeläge (4) angeordnet sind. Die Gleitbelagträger (3) sind in radial verlaufenden Bohrungen (5) des Innenrings (2) angeordnet und greifen in eine auf der Innenseite des Außenrings (1) umlaufende Nut (6) ein. Zum Austausch der Gleitbeläge (4) werden die Gleitbelagträger (3) durch die radial verlaufenden Bohrungen (5) des Innenrings (2) entnommen. Die Gleitbelagträger (3) werden mit neuen Gleitbelägen (4) versehen oder gegen neue Gleitbelagträger (3) mit daran angebrachten Gleitbelägen (4) ausgetauscht. Danach werden die Gleitbelagträger (3) durch die Bohrungen (5) des Innenrings (2) in radial nach außen verlaufender Richtung in das Gleitlager eingeführt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Gleitlager und ein Verfahren zur Montage und
Demontage der Gleitbeläge des Gleitlagers.
Es sind bereits Gleitlager mit auswechselbaren Gleitbelägen bekannt. Derartige
Gleitlager weisen einen Außenring und einen konzentrisch dazu angeordneten
Innenring auf. Die Gleitbeläge sind im Bereich zwischen dem Innenring und dem
Außenring angeordnet, so daß keine direkte Berührung zwischen Innen- und
Außenring erfolgt sondern jeweils ein Gleitbelag dazwischengeschaltet ist.
Insbesondere bei großen Gleitlagern, wie beispielsweise bei Turmdrehkranzlagern
für Windkraftanlagen ist es wünschenswert, einen Austausch der Gleitplatten ohne
Ausbau des Gleitlagers durchführen zu können. Bei bekannten Gleitlagern wird
dies dadurch ermöglicht, daß der Innenring oder der Außenring mit einem
Trennstück versehen ist, das zum Austausch der Gleitplatten demontiert werden
kann. Der Zugang zu den Gleitplatten erfolgt dabei über die auf diese Weise im
Umfang des Innen- oder Außenrings geschaffene Lücke. Nachteilig ist in diesem
Zusammenhang allerdings, daß der mit dem Trennstück versehene Innen- oder
Außenring eine geringere Steifigkeit als ein einstückiger Ring aufweist und daß der
Wechsel der Gleitplatten relativ zeitaufwendig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleitlager bereitzustellen, bei dem
die Gleitplatten mit möglichst geringem Aufwand ausgewechselt werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst. Ein
Verfahren zum Auswechseln der Gleitbeläge wird durch die Merkmalskombination
des Anspruchs 9 beschrieben.
Das erfindungsgemäße Gleitlager weist einen Außenring, einen konzentrisch dazu
angeordneten Innenring und Gleitbelagträger auf, auf denen Gleitbeläge befestigt
sind. Die Gleitbelagträger sind in radial verlaufenden Bohrungen des Innenrings
angeordnet und greifen in eine auf der Innenseite des Außenrings umlaufende Nut
ein.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß sowohl der Außenring als auch
der Innenring jeweils einstückig ausgeführt sind und somit eine hohe mechanische
Stabilität aufweisen.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Gleitbelagträger im Rahmen eines
Gleitbelagwechsels sehr einfach über die radial verlaufenden Bohrungen des
Innenrings entnommen werden können, ohne daß es einer Demontage des
Gleitlagers bedarf.
Die Gleitbelagträger weisen sowohl auf ihren Stirnflächen als auch auf je zwei
gegenüberliegenden Seitenflächen jeweils einen Gleitbelag auf. Dies hat den
Vorteil, daß das Gleitlager sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung
Kräfte aufnehmen kann.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist die Nut des Außenrings einen
trapezförmigen Querschnitt auf und die Gleitbelagträger sind keilförmig
ausgebildet. Die Gleitbeläge sind auf den beiden Hauptflächen der Keile
angeordnet. Dies hat den Vorteil, daß sich durch radiale Verschiebung der
Gleitbelagträger sowohl das Axialspiel als auch das Radialspiel des Gleitlagers
einstellen läßt.
Die Fixierung der Gleitbelagträger in Radialrichtung des Gleitlagers erfolgt durch
Klemmringe, die jeweils in eine in jeder radial verlaufenden Bohrung des
Innenrings umlaufende Nut eingreifen. Diese Klemmringe können
vorteilhafterweise einen keilförmigen Querschnitt aufweisen und unter
Vorspannung in die Nuten eingesetzt sein. Auf diese Weise wird eine in
Radialrichtung des Gleitlagers wirkende Kraftkomponente erzeugt, durch die die
Gleitbeläge gegen ihre Gegenflächen am Außenring gepreßt werden. Dadurch ist
eine permanente radiale und bei Verwendung von keilförmigen Gleitbelagträger
auch axiale Spielfreiheit des Gleitlagers gewährleistet.
Der Außenring des Gleitlagers kann mit einer Verzahnung für die
Zusammenwirkung mit einem Antriebsmotor ausgestattet sein. Zur Erfassung des
Drehwinkels des Antriebsmotors kann ein entsprechender Sensor am Innenring
angebracht sein.
Zum Austausch der Gleitbeläge werden die Gleitbelagträger beim
erfindungsgemäßen Gleitlager durch die radial verlaufenden Bohrungen des
Innenrings entnommen und mit neuen Gleitbelägen versehen oder gegen neue
Gleitbelagträger ausgetauscht. Anschließend werden die Gleitbelagträger durch die
Bohrungen des Innenrings in radial nach außen verlaufender Richtung in das
Gleitlager eingeführt und schließlich mit Klemmringen gesichert.
Sind Außenring und Innenring des Gleitlagers in einer horizontalen Ebene
angeordnet, so kann der Innenring mittels Hydraulikstempeln angehoben werden,
um die Demontage und Montage der Gleitbelagträger 3 zu vereinfachen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Figuren dargestellten
Ausführungsformen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gleitlagers in Aufsicht,
Fig. 2 das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Gleitlagers in Schnittdarstellung,
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2,
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gleitlagers in
Schnittdarstellung,
Fig. 5 eine Gleitbelaganordnung in Aufsicht,
Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gleitlagers eingebaut in
eine Windkraftanlage in Schnittdarstellung und
Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gleitlagers während des
Gleitbelagwechsels in Schnittdarstellung.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Gleitlagers in Aufsicht bzw. in Schnittdarstellung. Das Gleitlager weist einen
Außenring 1 und einen konzentrisch dazu angeordneten Innenring 2 auf. Am
Innenring 2 sind Gleitbelagträger 3 befestigt, auf denen Gleitbeläge 4 angebracht
sind. Die Gleitbelagträger 3 sind in radial verlaufenden Bohrungen 5 des Innenrings
2 angeordnet und greifen in eine umlaufende Nut 6 des Außenrings 1 ein. Am
Gleitbelagträger 3 sind insgesamt drei plattenförmige Gleitbeläge 4 angeordnet und
zwar einer an der Stirnfläche des Gleitbelagträgers 3 und zwei an zwei sich
gegenüberliegenden Seitenflächen des Gleitbelagträgers 3. Die Gleitbeläge 4 stehen
jeweils mit den benachbarten Wandflächen der Nut 6 des Außenrings 1 in
gleitendem Kontakt. Der Innenring 2 stützt sich somit sowohl in axialer als auch in
radialer Richtung über die Gleitplatten 4 am Außenring 1 ab. Damit dies möglich
ist, ist es erforderlich, daß der Gleitbelagträger 3 sowohl in axialer als auch in
radialer Richtung des Gleitlagers fixiert ist. Die Fixierung in axialer Richtung
erfolgt mittels der Wandung der Bohrung 5, die auf die Außenabmessungen des
Gleitbelagträgers 3 abgestimmt ist. Die Fixierung in radialer Richtung des
Gleitlagers erfolgt mittels eines elastischen Klemmrings 7, der in eine in der
Bohrung 5 umlaufende Nut 8 eingreift und verhindert, daß sich der Gleitbelagträger
3 entlang der Bohrung 5 vom Außenring 1 weg verschiebt. Bei dem Klemmring 7
kann es sich um einen geschlitzten Federring handeln, der in die Nut 8
eingeschnappt wird und dort durch seine radial nach außen gerichtete Federkraft
fixiert ist.
Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2 im Bereich der Nut 8. Bei
dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel kommt ein Klemmring 7 mit
keilförmigen Querschnitt zum Einsatz, der in eine keilförmig ausgebildete Nut 8
eingeschnappt ist. Der Klemmring 7 ist in Radialrichtung der Bohrung 5
vorgespannt und versucht daher, möglichst tief in die Nut 8 einzudringen. Wegen
der keilförmigen Ausbildung des Klemmrings 7 und der Nut 8 ist ein weiteres
Eindringen aber nur in Verbindung mit einer Verschiebung des Klemmrings 7
entlang der Bohrung 5, d. h. in Radialrichtung zum Gleitlager möglich. Da der
Klemmring 7 an der Endfläche des Gleitbelagträgers 3 anschlägt, ist eine
Verschiebung des Klemmrings 7 entlang der Bohrung 5 nur in Verbindung mit
einer Verschiebung des Gleitbelagträgers 3 in gleicher Richtung möglich. Dies führt
dazu, daß der Gleitbelagträger 3 durch den keilförmig ausgebildeten Klemmring 7
in Radialrichtung des Gleitlagers vorgespannt ist, d. h. der an der Stirnfläche des
Gleitbelagträgers 3 angebrachte Gleitbelag 4 wird gegen die ihm gegenüberliegende
Fläche des Außenrings 1 gepreßt. Die Anpreßkraft kann über die Dimensionierung
des Klemmrings 7 und der Nut 8 eingestellt werden.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gleitlagers,
wobei nur ein Ausschnitt im Bereich des Gleitbelagträgers 3 dargestellt ist. Bei
diesem Ausführungsbeispiel ist der Gleitbelagträger 3 im Bereich der Nut 6 nicht
quaderförmig sondern keilförmig ausgebildet und die Nut 6 besitzt einen
trapezförmigen Querschnitt. Auf den beiden Hauptflächen des Keils ist je ein
Gleitbelag 4 angebracht, d. h. pro Gleitbelagträger 3 sind lediglich zwei Gleitbeläge
4 vorgesehen. Da durch die keilförmige Ausbildung des Gleitbelagträgers 3 auf die
Gleitbeläge 4 sowohl axiale als auch radiale Kräfte übertragen werden können, ist
ein auf der Stirnfläche des Gleitbelagträgers 3 angeordneter Gleitbelag 4 zur
Aufnahme von Radialkräften nicht erforderlich. Das in Fig. 4 dargestellte
Ausführungsbeispiel hat die Besonderheit, daß bei einer Verschiebung des
Gleitbelagträgers 3 in der Bohrung 6 sowohl das Axialspiel als auch das Radialspiel
des Gleitlagers beeinflußt werden. Verwendet man bei diesem Ausführungsbeispiel
den in Fig. 3 dargestellten keilförmigen Klemmring 7, so ist das Gleitlager sowohl
in Axialrichtung als auch in Radialrichtung spielfrei.
Fig. 5 zeigt die Gleitbelaganordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2
in Aufsicht. Die Blickrichtung verläuft dabei senkrecht zur Hauptfläche des an der
Stirnfläche des Gleitbelagträgers 3 angebrachten Gleitbelags 4. Die Gleitbeläge 4
sind bei diesem Ausführungsbeispiel jeweils rechteckig geformt und weisen eine
zentrale Bohrung 9 und von dieser Bohrung ausgehende und sich sternförmig nach
außen erstreckende Nuten 10 auf. Über die Bohrung 9 können die Nuten 10 mit
einem Gleitmittel versorgt werden, um den Verschleiß der Gleitbeläge 4 und der
Gegenflächen des Außenrings 1 möglichst gering zu halten. Beim
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 wird zwar eine andersartige
Gleitbelaganordnung verwendet, es können jedoch die gleichen Gleitbeläge 4 zum
Einsatz kommen.
Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gleitlagers eingebaut
in eine Windkraftanlage in Schnittdarstellung. Die Windkraftanlage weist einen
Turm 11 und ein Maschinenhaus 12 mit einem figürlich nicht dargestellten
Propeller auf. Um den Propeller optimal am Wind auszurichten, ist es erforderlich,
das auf dem vertikal stehenden Turm aufgesetzte Maschinenhaus 12 um eine
vertikale Achse zu drehen. Zu diesem Zweck ist das Maschinenhaus mittels des
erfindungsgemäßen Gleitlagers auf dem Turm 11 drehbar gelagert. Der Turm 11 ist
dabei fest mit dem Außenring 1 verbunden und das Maschinenhaus 12 ist fest mit
dem Innenring 2 verbunden. Um das Gewicht des Maschinenhauses 12
aufzunehmen, ist das Gleitlager als Axiallager ausgebildet. Um die Windlast, die
insbesondere über dem Propeller auf das Maschinenhaus 12 übertragen wird,
aufnehmen zu können, ist das Gleitlager so konstruiert, daß es auch Radialkräfte
aufnehmen kann. Die Ausrichtung der Windkraftanlage am Wind erfolgt durch eine
relative Drehbewegung zwischen dem Innenring 1 und dem Außenring 2 des
Gleitlagers. Hierfür ist der Außenring 1 mit einer umlaufenden Verzahnung 13
versehen, in die ein Zahnrad 14 eingreift, welches über eine Welle 15 von einem
Motor 16 angetrieben wird. Die Welle 15 ist in einer in den Außenring 1
eingeführten Buchse 17 drehbar gelagert. An der Buchse 17 ist ein Winkelsensor 18
angebracht, mit dessen Hilfe die Drehung der Welle 15 und damit die
Winkelstellung des Maschinenhauses 12 relativ zum Turm 11 erfaßt werden kann.
Der Motor 16 kann als Elektromotor oder als Hydromotor ausgebildet sein.
Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel des in eine Windkraftanlage eingebauten
Gleitlagers während des Wechsels der Gleitbeläge 4 in Schnittdarstellung. Hierzu
wird der Innenring 2 mittels Hydraulikstempeln 19 soweit angehoben, bis der
Innenring 2 zum Außenring 1 eine Null-Last-Position eingenommen hat, in der die
Gleitbeläge entlastet sind. Die Null-Last-Position ist erreicht, wenn der axiale
Versatz 20 zwischen den unteren Stirnseiten des Innenrings 2 und des Außenrings 1
einem am Innenring 2 sichtbar vermerkten Maß entspricht. Nach Erreichen der
Null-Last-Position erfolgt der Wechsel der Gleitbelagträger 3 bzw. der Gleitbeläge
4. Anschließend werden die Hydraulikstempel 19 wieder abgesenkt.
1
Außenring
2
Innenring
3
Gleitbelagträger
4
Gleitbelag
5
Bohrung (Innenring)
6
Nut (Außenring)
7
Klemmring
8
Nut (Innenring)
9
Bohrung (Gleitbelag)
10
Nut (Gleitbelag)
11
Turm
12
Maschinenhaus
13
Verzahnung
14
Zahnrad
15
Welle
16
Motor
17
Buchse
18
Winkelsensor
19
Hydraulikstempel
20
Axialer Versatz zwischen Außenring und Innenring
Claims (12)
1. Gleitlager mit einem Außenring (1), einem konzentrisch dazu angeordneten
Innenring (2) und Gleitbelagträgern (3), auf denen Gleitbeläge (4) befestigt
sind, dadurch gegenzeichnet, daß die Gleitbelagträger (3) in radial
verlaufenden Bohrungen (5) des Innenrings (2) angeordnet sind und in eine
auf der Innenseite des Außenrings (1) umlaufende Nut (6) eingreifen.
2. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (6) des
Außenrings (1) einen rechteckigen Querschnitt aufweist und die
Gleitbelagträger (3) in dem Bereich, in dem sie in die Nut (6) des Außenrings
(1) eingreifen quaderförmig ausgebildet sind und an der Stirnseite des Quaders
und an zwei gegenüberliegenden Seitenflächen die Gleitbeläge (4) angeordnet
sind.
3. Gleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (6) des
Außenrings (1) einen trapezförmigen Querschnitt aufweist und die
Gleitbelagträger (3) in dem Bereich, in dem sie in die Nut (6) des Außenrings
(1) eingreifen keilförmig ausgebildet sind und an den beiden Hauptflächen des
Keils Gleitbeläge (4) angeordnet sind.
4. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß jeder Gleitbelagträger (3) durch einen Klemmring (7),
der in eine in der Bohrung (5) umlaufenden Nut eingreift, gegen Verschieben
in Radialrichtung des Gleitlagers gesichert ist.
5. Gleitlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmringe (7)
einen keilförmigen Querschnitt aufweisen.
6. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der vertikale Versatz zwischen Außenring (1) und
Innenring (2), bei dem die Gleitbeläge (4) entlastet sind, sichtbar am Innenring
(2) vermerkt ist.
7. Gleitlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Außenring (1) eine Verzahnung (13) für die
Zusammenwirkung mit einem Antriebsmotor (16) aufweist.
8. Gleitlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (2)
einen Sensor (18) zur Erfassung des Drehwinkels des Antriebsmotors (16)
aufweist.
9. Verfahren zum Austauschen der Gleitbeläge (4) eines Gleitlagers mit einem
Außenring (1), einem konzentrisch dazu angeordneten Innenring (2) und
Gleitbelagträgern (3), auf denen die Gleitbeläge (4) befestigt sind, dadurch
gegenzeichnet, daß
die Gleitbelagträger (3) durch radial verlaufende Bohrungen (5) des Innenrings (2) entnommen werden,
die Gleitbelagträger (3) mit neuen Gleitbelägen (4) versehen werden oder gegen neue Gleitbelagträger (3) mit daran angebrachten Gleitbeläge (4) ausgetauscht werden und
die mit neuen Gleitbelägen (4) versehenen Gleitbelagträger (3) oder die neuen Gleitbelagträger (3) durch die Bohrungen (5) des Innenrings (2) in radial nach außen verlaufender Richtung in das Gleitlager eingeführt werden.
die Gleitbelagträger (3) durch radial verlaufende Bohrungen (5) des Innenrings (2) entnommen werden,
die Gleitbelagträger (3) mit neuen Gleitbelägen (4) versehen werden oder gegen neue Gleitbelagträger (3) mit daran angebrachten Gleitbeläge (4) ausgetauscht werden und
die mit neuen Gleitbelägen (4) versehenen Gleitbelagträger (3) oder die neuen Gleitbelagträger (3) durch die Bohrungen (5) des Innenrings (2) in radial nach außen verlaufender Richtung in das Gleitlager eingeführt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (2)
mittels Hydraulikstempeln (19) angehoben wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (2)
so weit angehoben wird, bis die Gleitbeläge (4) entlastet sind.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenring (2)
so weit angehoben wird, bis der axiale Versatz (20) zwischen Außenring (1)
und Innenring (2) einen am Innenring (2) sichtbar vermerkten Maß entspricht.
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