JP2017032123A - Double-row self-aligning roller bearing - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、左右2列のころに不均等な荷重が負荷される用途、例えば風力発電装置や産業機械の主軸を支持する軸受等に適用される複列自動調心ころ軸受に関する。 The present invention relates to a double-row self-aligning roller bearing applied to an application in which uneven loads are applied to the left and right two-row rollers, for example, a bearing that supports a main shaft of a wind power generator or an industrial machine.
風力発電装置の主軸を支持する軸受には、ブレードやロータヘッドの自重によるラジアル荷重の他に、風力によるアキシアル荷重が作用する。軸受が複列自動調心ころ軸受である場合、左右2列のころのうち、主に一方の列のころだけがアキシアル荷重を受ける。つまり、一方の列のころがラジアル荷重とアキシアル荷重の両方を受けるのに対し、他方の列のころはほぼラジアル荷重だけを受ける。ラジアル荷重に比べて一方向のアキシアル荷重が大きいため、アキシアル荷重を受ける列のころは、アキシアル荷重を殆ど受けない列のころと比べて、摩耗や表面損傷が生じやすく、転がり寿命が短い。このアキシアル荷重を受ける列のころの転がり寿命により、軸受全体の実質寿命が決定される。 In addition to the radial load caused by the weight of the blade and the rotor head, an axial load caused by wind force acts on the bearing that supports the main shaft of the wind power generator. When the bearing is a double-row self-aligning roller bearing, only one of the two rows of left and right rollers mainly receives an axial load. That is, one row of rollers receives both a radial load and an axial load, while the other row of rollers receives only a radial load. Since the axial load in one direction is larger than the radial load, the roller in the row subjected to the axial load is more likely to be worn or damaged, and the rolling life is shorter than the roller in the row not subjected to the axial load. The actual life of the entire bearing is determined by the rolling life of the rollers in the row subjected to this axial load.
そこで、例えば図5に示すように、内輪2と外輪3との間に介在する左右各列のころ4,5の長さL1,L2を互いに異ならせることで、アキシアル荷重を受ける列のころ5の負荷容量を、アキシアル荷重を殆ど受けない列のころ4の負荷容量よりも大きくすることが提案されている(特許文献1)。左右各列のころ4,5の負荷容量を適正に定めることにより、左右各列のころ4,5の転がり寿命がほぼ同じになり、軸受全体の実質寿命を向上させることができる。
Therefore, for example, as shown in FIG. 5, the lengths L1 and L2 of the left and right rows of
図5に示す特許文献1に記載の複列自動調心ころ軸受1は、内輪2の外周面の中間部に、左右各列のころ4,5を案内する中つば8が設置されている。中つば8は、ころ4,5の誘起スラスト荷重に耐えうる強度を確保するために、ある程度の幅方向の肉厚が必要である。そのため、軸受の限られた幅寸法内では、アキシアル荷重を受ける列のころ5の長さをあまり長くすることができず、軸受全体の負荷容量を思うように高められないという課題がある。
In the double-row self-aligning roller bearing 1 described in
なお、前記中つば8は、左右各列のころ4,5が非対称ころである場合に、ころ4,5が幅方向にずれないように設けられる。「非対称ころ」とは、図6に誇張して示すように、最大径の位置がころ長さの中央から外れたころのことである。左右各列のころ4,5が対称ころである場合、図7に示すように、中つばを設けずに、自由回転する案内輪13で左右各列のころ4,5を案内することもある(特許文献2)。「対称ころ」とは、最大径の位置がころ長さの中央に位置するころのことである。但し、特許文献2の例は、左列のころ4と右列のころ5の長さが同じである。
The
この発明の目的は、規格の幅寸法のままで、大きな負荷容量の確保および長寿命化を図ることができる複列自動調心ころ軸受を提供することである。 An object of the present invention is to provide a double-row self-aligning roller bearing capable of ensuring a large load capacity and extending the life while maintaining the standard width dimension.
この発明の複列自動調心ころ軸受は、内輪と外輪との間に左右2列にころが介在し、前記外輪の軌道面が球面状であり、前記左右2列のころは外周面が前記外輪の軌道面に沿う断面形状である複列自動調心ころ軸受であって、前記左右2列のころは、左列のころと右列のころの長さが互いに異なり、かつ左右いずれの列のころも最大径の位置がころ長さの中央に位置する対称ころであり、前記内輪の外周面における前記左列のころと前記右列のころ間の部分に中つばが存在しないことを特徴とする。 In the double-row self-aligning roller bearing according to the present invention, rollers are interposed in two right and left rows between the inner ring and the outer ring, the raceway surface of the outer ring is spherical, and the outer circumferential surface of the left and right two-row rollers is the outer surface. A double-row self-aligning roller bearing having a cross-sectional shape along the raceway surface of the outer ring, wherein the left and right two-row rollers have different lengths of the left and right rows of rollers, and either left or right row The roller is also a symmetric roller whose maximum diameter is located at the center of the roller length, and there is no middle collar in the portion between the left row roller and the right row roller on the outer peripheral surface of the inner ring. And
この構成によると、左右の列のころを対称ころとしたことにより、ころの誘起スラスト荷重の発生がなくなり、内輪の中つばを無くすことが可能となった。中つばが存在しないと、中つばが存在する場合と比較して、ころ長さを長くすることができる。そのため、同じ幅寸法の軸受であっても、軸受全体の負荷容量が向上する。 According to this configuration, since the left and right rows of rollers are symmetric rollers, no induced thrust load is generated on the rollers, and the inner collar of the inner ring can be eliminated. When the middle collar is not present, the roller length can be increased as compared with the case where the middle collar is present. Therefore, even if the bearings have the same width, the load capacity of the entire bearing is improved.
この複列自動調心ころ軸受は、左右の列に互いに大きさが異なる荷重が作用する用途、例えば片方の列はアキシアル荷重とラジアル荷重の両方を受け、もう片方の列は殆どラジアル荷重のみを受けるような用途に用いられる。その場合、アキシアル荷重を受ける列のころは、長さが長いころとし、かつアキシアル荷重を殆ど受けない列のころは、長さが短いころとする。また、アキシアル荷重を受ける列のころは、アキシアル荷重を殆ど受けない列のころよりも、接触角を大きくする。これにより、負荷容量の大きな長さが長いころが、アキシアル荷重とラジアル荷重の両方を受け、負荷容量の小さな長さが短いころがラジアル荷重のみを受けることとなる。このように、負荷に応じた適正な支持が左右のころ列で行われることにより、左右各列のころの転がり寿命がほぼ同じになり、軸受全体の実質寿命を向上させることができる。 This double-row spherical roller bearing is used in applications where loads of different magnitudes are applied to the left and right rows, for example, one row receives both axial and radial loads, and the other row receives almost only radial loads. Used for receiving applications. In this case, the roller in the row receiving the axial load is a long roller, and the roller in the row receiving almost no axial load is the roller having a short length. In addition, the roller of the row that receives the axial load has a larger contact angle than the roller of the row that receives almost no axial load. Accordingly, a roller having a large load capacity and a long length receives both an axial load and a radial load, and a roller having a small load capacity and a short length receives only a radial load. As described above, when the right and left roller trains support appropriately according to the load, the rolling life of the left and right roller rows becomes substantially the same, and the substantial life of the entire bearing can be improved.
この発明において、前記左右2列のころを保持する保持器と前記内輪との間に、これら保持器および前輪に対して自由回転し前記左右2列のころを案内する案内輪が設けられていても良い。
案内輪が設けられていると、前記中つばが無くても、ころのスキューを抑えることができる。
In the present invention, a guide wheel that freely rotates with respect to the cage and the front wheel and guides the left and right two rows of rollers is provided between the cage that holds the two rows of left and right rollers and the inner ring. Also good.
If the guide ring is provided, the skew of the rollers can be suppressed even without the middle collar.
この複列自動調心ころ軸受は、風力発電装置の主軸の支持に適する。
この複列自動調心ころ軸受は、中つばを有しないことにより、ころの長さを長くして大きな負荷容量を持たせることができる反面、ころの支持が内輪と外輪だけとなり高速回転には適さない。しかし、風力発電装置の主軸は低速回転しかしないので、高速回転に適さないという特性はあまり問題にならない。むしろ、負荷容量が増加することのメリットの方が大きい。従って、この複列自動調心ころ軸受は、風力発電装置の主軸の支持に適した軸受と言える。
This double row self-aligning roller bearing is suitable for supporting the main shaft of the wind power generator.
This double-row spherical roller bearing does not have a middle collar, so the roller length can be lengthened to give a large load capacity, but the roller supports only the inner ring and outer ring for high-speed rotation. Not suitable. However, since the main shaft of the wind power generator has only low speed rotation, the characteristic that it is not suitable for high speed rotation is not a problem. Rather, the merit of increasing the load capacity is greater. Therefore, this double row spherical roller bearing can be said to be a bearing suitable for supporting the main shaft of the wind power generator.
この発明の複列自動調心ころ軸受は、内輪と外輪との間に左右2列にころが介在し、前記外輪の軌道面が球面状であり、前記左右2列のころは外周面が前記外輪の軌道面に沿う断面形状である複列自動調心ころ軸受であって、前記左右2列のころは、左列のころと右列のころの長さが互いに異なり、かつ左右いずれの列のころも最大径の位置がころ長さの中央に位置する対称ころであり、前記内輪の外周面における前記左列のころと前記右列のころ間の部分に中つばが存在しないため、規格の幅寸法のままで、大きな負荷容量の確保および長寿命化を図ることができる。 In the double-row self-aligning roller bearing according to the present invention, rollers are interposed in two right and left rows between the inner ring and the outer ring, the raceway surface of the outer ring is spherical, and the outer circumferential surface of the left and right two-row rollers is the outer surface. A double-row self-aligning roller bearing having a cross-sectional shape along the raceway surface of the outer ring, wherein the left and right two-row rollers have different lengths of the left and right rows of rollers, and either left or right row The roller is also a symmetric roller whose maximum diameter is located in the center of the roller length, and there is no middle brim in the portion between the left row roller and the right row roller on the outer peripheral surface of the inner ring. With this width dimension, a large load capacity can be secured and the life can be extended.
この発明の一実施形態を図1と共に説明する。
この複列自動調心ころ軸受1は、内輪2と外輪3との間に幅方向に並ぶ左右2列にころ4,5を介在させてある。外輪3の軌道面3aは球面状であり、左右各列のころ4,5は外周面が外輪3の軌道面3aに沿う断面形状である。言い換えると、ころ4,5の外周面は、外輪3の軌道面3aに沿った円弧を中心線C1,C2回りに回転させた回転曲面である。内輪2には、左右各列のころ4,5の外周面に沿う断面形状の複列の軌道面2a,2bが形成されている。内輪2の外周面の両端には、つば6,7がそれぞれ設けられている。内輪2の外周面の中央部、すなわち左列のころ4と右列のころ5間の部分に中つばが存在しない。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In this double-row self-aligning roller bearing 1,
左右各列のころ4,5は、いずれも最大径D1max,D2maxの位置がころ長さの中央A1,A2に位置する対称ころである。対称ころからなるころ4,5は、誘起スラスト荷重が発生しない。このため、前記中つばでころ4,5を支える必要がなく、中つばを無くすことができる。
The
左列のころ4と右列のころ5は、中心線C1,C2に沿った長さL1,L2が互いに異なり、かつ左列のころ4の接触角θ1と右列のころ5の接触角θ2は、互いに異なっている。この場合、長さL2の長いころ5の接触角θ2の方が、長さL1の短いころ4の接触角θ1よりも大きく設定されている。
The
この実施形態では、左右各列のころ4,5の最小径が同じとされている。よって、長さL2の長いころ5の最大径D2maxの方が、長さL1の短いころ4の最大径D1maxよりも大きい。左右各列のころ4,5の最大径D1max,D2maxが同じであっても良く、またこの実施形態とは逆に、長さL1の短いころ4の最大径D1maxの方が、長さL1の長いころ5の最大径D2maxよりも大きくても良い。
In this embodiment, the minimum diameters of the
左右各列のころ4,5は、それぞれ保持器10により保持されている。この実施形態の保持器10は、左右各列のころ4,5間に位置する円環部11から左右両側に複数の柱部12a,12bが延びた櫛状であって、左側の柱部12a間のポケットに左列のころ4が保持され、右側の柱部12b間のポケットに右列のころ5が保持される。つまり、この保持器10は、左右の列のころ4,5を保持する一体型の保持器である。このような一体型の保持器10は、2つの保持器で左右の列のころ4,5をそれぞれ個別に保持する場合よりも、円環部11の幅を広くできるため強度が高いという利点がある。
The
また、左右の列間における内輪2と保持器10との間に、左右各列のころ4,5の端面に当接してこれらのころ4,5を案内する案内輪13が設けられている。案内輪13は、ころ4,5、内輪2、および保持器10のいずれに対しても自由回転するように設けられている。このような案内輪13を設けることで、内輪2の外周面の中央部に中つばが無くても、ころ4,5のスキューを抑えることができる。
A
この構成の複列自動調心ころ軸受1は、左右のころ列に互いに大きさが異なる荷重が作用する用途、例えば片方のころ列にアキシアル荷重とラジアル荷重とを受け、もう片方のころ列には殆どラジアル荷重のみを受けるような用途に用いられる。具体的には、風力発電装置の主軸支持軸受等に用いられる。その場合、アキシアル荷重を受ける列のころは、長さL2が長いころ5とし、かつアキシアル荷重を殆ど受けない列のころは、長さL1が短いころ4とする。また、アキシアル荷重を受ける列のころ5の接触角θ2を、アキシアル荷重を殆ど受けない列のころ4の接触角θ1よりも大きくする。
The double-row self-aligning
この構成によると、左右各列のころ4,5を対称ころとしたことにより、ころ4,5の誘起スラスト荷重が発生しなくなり、内輪2の中つばを無くすことが可能となっている。内輪2に中つばが存在しないと、中つばが存在する場合と比較して、ころ4,5の長さを長くすることが可能である。そのため、同じ幅寸法の軸受であっても、軸受全体の負荷容量を高めることができる。
According to this configuration, since the
また、アキシアル荷重を受ける列のころ5の接触角θ2を、アキシアル荷重を殆ど受けない列のころ4の接触角θ1よりも大きくしてあるため、負荷容量の大きな長さL2の長いころ5がアキシアル荷重とラジアル荷重の両方を受け、負荷容量の小さな長さL1の短いころ4はほぼラジアル荷重のみを受けることとなる。このように、負荷に応じた適正な支持が左右のころ列で行われることにより、左右各列のころ4,5の転がり寿命がほぼ同じになり、軸受全体の実質寿命を向上させることができる。
In addition, since the contact angle θ2 of the
図2は、図1のものと比べて保持器の構成が異なる実施形態を示す。この複列自動調心ころ軸受1は、左列のころ4を保持する左列用の保持器10Lと、右列のころ5を保持する右列用の保持器10Rとを備える。左列用の保持器10Lは、円環部11Lから複数の柱部12Lが左側に延び、これら柱部12L間のポケットに左列のころ4が保持される。右列用の保持器10Rは、円環部11Rから複数の柱部12Rが右側に延び、これら柱部12R間のポケットに右列のころ5が保持される。
FIG. 2 shows an embodiment in which the structure of the cage is different from that of FIG. This double row self-aligning
両保持器10L,10Rを比較した場合、円環部11L,11Rの断面の径方向厚さは同じであるが、柱部12L,12Rの断面の径方向厚さについては、左列用の保持器10Lの柱部12Lの方が右列用の保持器10Rの柱部12Rよりも厚くしてある。このように、長さL2が長く負荷容量が大きい右列のころ5を保持する右列用の保持器10Rの柱部12Rの断面を大きくすることで、右列用の保持器10Rが損傷するリスクを低減している。
When both the
図3、図4は、風力発電装置の主軸支持装置の一例を示す。支持台21上に旋回座軸受22(図4)を介してナセル23のケーシング23aが水平旋回自在に設置されている。ナセル23のケーシング23a内には、軸受ハウジング24に設置された主軸支持軸受25を介して主軸26が回転自在に設置され、主軸26のケーシング23a外に突出した部分に、旋回翼となるブレード27が取り付けられている。主軸26の他端は、増速機28に接続され、増速機28の出力軸が発電機29のロータ軸に結合されている。ナセル23は、旋回用モータ30により、減速機31を介して任意の角度に旋回させられる。
3 and 4 show an example of the spindle support device of the wind turbine generator. A
主軸支持軸受25は、図示の例では2個並べて設置してあるが、1個であっても良い。この主軸支持軸受25に、図1または図2に示す複列自動調心ころ軸受1が用いられる。その場合、ブレード27から遠い方のころ列にラジアル荷重とアキシアル荷重の両方がかかるので、ブレード27から遠い方のころ列に、接触角θ2が大きくかつ長さL2が長いころ5を用いる。ブレード27に近い方のころ列には主としてラジアル荷重のみがかかるので、ブレード27に近い方のころ列には、接触角θ1が小さくかつ長さL1が短いころ4を用いる。
In the illustrated example, two main
図1または図2に示す複列自動調心ころ軸受1は、内輪2が中つばを有しないことにより、ころ4,5の長さL1,L2を長くして大きな負荷容量を持たせることができる反面、ころ4,5の支持が内輪2と外輪3だけとなり高速回転には適さない。しかし、風力発電装置の主軸26は低速回転しかしないので、高速回転に適さないという特性はあまり問題にならない。むしろ、負荷容量が増加することのメリットの方が大きい。従って、この複列自動調心ころ軸受1は、風力発電装置の主軸26の支持に適した軸受と言える。
In the double-row self-aligning
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。 As mentioned above, although the form for implementing this invention based on the Example was demonstrated, embodiment disclosed here is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1…複列自動調心ころ軸受
2…内輪
3…外輪
3a…軌道面
4,5…ころ
10,10L,10R…保持器
13…案内輪
26…主軸
A1,A2…ころ長さの中央
D1max,D2max…最大径
L1,L2…ころ長さ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記左右2列のころは、左列のころと右列のころの長さが互いに異なり、かつ左右いずれの列のころも最大径の位置がころ長さの中央に位置する対称ころであり、前記内輪の外周面における前記左列のころと前記右列のころ間の部分に中つばが存在しないことを特徴とする複列自動調心ころ軸受。 Two rows of rollers are interposed between the inner ring and the outer ring, the outer ring raceway surface is spherical, and the left and right two rows of rollers have an outer circumferential surface having a cross-sectional shape along the outer raceway surface. Self-aligning roller bearing,
The left and right two rows of rollers are symmetrical rollers in which the lengths of the left and right rows of rollers are different from each other, and the left and right rows of rollers are positioned at the center of the maximum roller length. A double-row self-aligning roller bearing, characterized in that no intermediate collar exists in a portion between the left row roller and the right row roller on the outer peripheral surface of the inner ring.
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