[发明专利]环形推力轴承组件

说明书

技术领域

本发明涉及滚动元件轴承装置的领域，更具体地涉及一种用于支承和轴向定位旋转轴比如风力涡轮机转子轴的轴承组件，该组件包括允许自调心能力结合至少部分无约束的轴向位移的环形滚子轴承装置以及推力轴承装置。

本发明还涉及一种制造用于支承轴的轴承组件的方法，该组件包括环形轴承装置。

背景技术

在包括空间有限的壳体中的旋转轴比如风力涡轮机的转子轴的高扭矩传递和高载荷应用中，旋转轴通常由具有允许运转时轴自调心的球面几何形状的球面滚子轴承支承。通过自调心，旋转轴的旋转轴线的角度对准可能相对于轴承而改变，使得轴相对于壳体的角运动被允许。在操作过程中，为了提供适当的操作并且为了减少对所连接的和/或周围的设备比如齿轮箱等的磨损和损坏，旋转轴的轴向运动必须由球面滚子轴承限制。任何过量的轴向间隙可能会大大降低应用装置的寿命。

为了提供球面滚子轴承的合适持久的轴向定位功能，球面滚子轴承的球面几何形状的大小和径向尺寸得以增加，从而增加相对于旋转轴的轴线的滚子与滚道之间的接触角。此外，球面轴承的所需的球面几何形状由旋转轴的所需的径向尺寸而得以进一步增加，该旋转轴必须被设计成承受应用的所需的扭矩水平。

因此，涉及自调心轴向定位的球面滚子轴承的已知的解决方案遭遇关于例如径向载荷承载能力的超安全标准设计。另外，为了提供足够的轴向载荷承载功能，已知的解决方案涉及带有占据宝贵空间的大型轴承的非紧凑设计。此外，具有大型轴承尺寸的设计导致高材料成本和高承载量，其通过例如增加装置的旋转惯量而限制了运行效率。

发明内容

鉴于现有技术的上述及其它缺点，本发明的总体目的是提供一种改进的轴承组件及用于制造该轴承组件的方法。

这些及其它目的通过在独立权利要求中所提供的主题而得以满足。本发明的优选实施例列在从属权利要求中。

根据其第一方面，本发明涉及一种用于支承轴的轴承组件，包括：环形滚子轴承装置，其包括由环形滚子元件所形成的第一组滚动元件，该滚子元件布置在第一排中并且介于包括第一内滚道的内圈与包括第一外滚道的第一外圈之间，其中，所述第一内滚道和外滚道与所述滚子元件接触，并且布置成与滚子元件配合，以允许内圈与第一外圈之间的轴向及角位移。所述轴承组件还包括第一推力轴承装置，其包括布置在第二排中的第二组滚动元件，该滚动元件接触第二内滚道和第二外滚道并且布置成与它们配合，用于支承轴向载荷和用于限制所述轴相对于第一外圈的轴向运动。

本发明是由本发明人基于以下认识，通过形成包括具有本质上布置成能够并允许自调心和无约束的轴向位移的几何设计的环形滚子轴承装置结合用于支承轴向载荷和限制轴的轴向运动的推力轴承装置的轴承单元来实现用于至少在第一轴向方向上可旋转地支承并轴向定位旋转轴的改进的且更紧凑的轴承组件。

这种解决方案的优点在于其能够实现紧凑的设计，该设计允许角度偏差、具有更紧凑的横截面并且其可以支承增加的或相同的径向和轴向载荷，同时减少所需的安装空间并降低轴承装置的重量。因此，根据本发明的解决方案节省空间、重量及生产成本，同时允许相同或改进的性能。此外，该轴承装置的旋转惯量得以减小，从而更有效地运作。

此外，该环形滚子轴承装置的滚子和滚道的设计能够实现相对的自调心及滚子与滚道之间的无约束的轴向位移，还能够实现滚子相对于滚道的自我引导操作。因此，在操作过程中，当轴经历角度偏差而推力轴承装置限制所述轴的轴向运动时，环形轴承的滚子适应相对于环形滚子装置的滚道的位置，使得内部载荷在滚子轴向长度和滚道的至少一部分上均匀分布。反过来，较低的内部载荷减小轴承组件的摩擦，这导致布置有该轴承组件的应用比如风力涡轮机应用的功率损耗的减少。此外，该解决方案的优点在于，内部载荷在环形轴承布置与推力轴承布置之间是分开的，这导致轴承组件的构件之间的内部接触载荷得以减少。轴承组件还提高了运转时旋转轴的轴向位移的限制，这增加了该装置的寿命以及可操作地连接至旋转轴的设备比如齿轮箱、发电机、涡轮机等的寿命和性能。

根据示例性实施例，每排滚动元件可以形成一排对齐的滚动元件，其在操作过程中绕着环形配置中的内圈、或它们各自的内圈并绕着轴延伸且沿周向滚动。

根据示例性实施例，由环形滚子元件所形成的第一组滚动元件是在轴向方向上具有凸起形状的稍微凸形的对称滚子，其中，所述环形滚子轴承装置的第一内滚道和/或外滚道是凹入的，且适于与所述第一组环形滚动元件的凸起形状配合，并且还在轴向方向上绕着轴承中心对称布置。