[发明专利]滚动轴承装置

说明书

本发明涉及一种用于风力发电设备的转子轴的轴承装置，其中，转子轴将设有转子叶片的轮毂的转动传递到发电机上，其中，轴承装置包括轮毂侧滚动轴承和发电机侧滚动轴承，其中，轮毂侧滚动轴承(3)设计为多列的径向滚子轴承，发电机侧滚动轴承(4)设计为圆锥滚子轴承。

技术领域

本发明涉及一种用于风力发电设备的转子轴的轴承装置，其中，转子轴将具有转子叶片的轮毂的转动传递到发电机上，其中，轴承装置包括轮毂侧滚动轴承和发电机侧滚动轴承。

背景技术

风力发电设备的转子轴在运行期间将转子叶片的转动传递到发电机上，在那里将由流动的空气驱动的转子的转动转换成电能。转子轴在此可以以不同的方式支承在风力发电设备的机舱中。根据第一支承方案，设置两个在转子轴的轴向方向上彼此间隔开的支承部位，其中，在一个支承部位上设置浮动轴承并且在另一支承部位上设置固定轴承(固定/浮动支承)。根据第二支承方案，轮毂与行星齿轮传动装置的齿圈拧紧或者在无传动装置的设备的情况下直接与发电机的转子拧紧。在第二支承方案的两种情况下仅需要唯一的转矩轴承来支承转子轴，其以较小的构造高度来承受轴向力、径向力和倾覆力矩并引入风力发电设备的机舱中。本发明涉及前述的第一支承方案，其中，设置有两个在转子轴的轴向方向上彼此间隔开的滚动轴承，其中一个滚动轴承构造为浮动轴承，另一个滚动轴承构造为固定轴承。

在从现有技术中已知的固定/浮动支承中，转子轴基本上水平地布置并且可转动地支承在两个轴向间隔开的支承部位处。以下根据它们的位置将两个相关轴承称为轮毂侧轴承和发电机侧轴承。在此，轴的可转动的支承必须一方面承受轴本身的自重和轮毂的以及转子叶片的自重，另一方面还承受由风引起的负载。两个负载在轴承中产生径向和轴向方向上的倾覆力矩和力，其中，轮毂侧轴承在此由于转子叶片的大的重量必须承载明显更大的负载。此外，这些力还导致转子轴的弹性变形。在此，滚动轴承可以这样设计，即，转子轴的这种弹性变形通过轴承来补偿。

转子轴的这种支承的技术实现由现有技术已知。为此，文献EP 2 871 376 B1描述了一种用于流体机械、例如风力发电设备的支承装置，其中轴借助于固定轴承和浮动轴承可转动地支承。固定轴承在此由两个自对准的接触轴承构成，其中分别设置多个相对于旋转轴线倾斜的桶形滚动体并且在两个弯曲的滚动面之间滚动。与固定轴承轴向间隔地布置浮动轴承，其中另一组滚动元件在两个弯曲的滚动面之间滚动。通过自对准圆环滚子轴承，产生了一种轴承装置，其在很大程度上容许轴的挠曲和轴心差。然而，这种布置的缺点反过来在于，这种挠性的支承结构仅以很小的阻力抵抗轴的由负载引起的变形。因此轴的变形必须由发电机承受。此外，使用圆环滚子轴承作为浮动轴承导致仅能有限地承受例如由于热膨胀产生的轴的轴向运动。另一个缺点在于，在圆环滚子轴承中，凸球形滚动体的曲率半径小于滚道的曲率半径，因此这种轴承具有提高的易滑动性，这种易滑动性尤其在高负载下导致严重磨损。

发明内容

本发明的目的在于，通过轴承的合适的设计来承受轮毂侧轴承和发电机侧轴承上的多变的负载分布，并且将轴的轴向伸长保持得小。技术上的边界条件在于，轴承在超过20年的使用时间内运行可靠地设计并且为此目的将滚动体与滚道之间的接触的压力保持得小(尤其对于运行负载保持小于1500MPa)。经济和物流的边界条件在于，限制轴承的尺寸和重量。

该目的通过一种用于风力发电设备的转子轴的轴承装置来实现，其中，转子轴将设有转子叶片的轮毂的转动传递到发电机上，其中，轴承装置包括轮毂侧滚动轴承和发电机侧滚动轴承，其中，轮毂侧滚动轴承设计为多列的径向滚子轴承，并且发电机侧滚动轴承设计为圆锥滚子轴承。