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CN118881647A - 带有弹簧元件的滑动段及其应用 - Google Patents

带有弹簧元件的滑动段及其应用 Download PDF

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CN118881647A
CN118881647A CN202410963027.4A CN202410963027A CN118881647A CN 118881647 A CN118881647 A CN 118881647A CN 202410963027 A CN202410963027 A CN 202410963027A CN 118881647 A CN118881647 A CN 118881647A
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马克西米利安·普莱尔斯
彼得·德克
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Zhongda Bearing Austria Co ltd
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Zhongda Bearing Austria Co ltd
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Abstract

本发明涉及一种滑动轴承,包括具有滑动表面的滑动段,滑动表面搁置在轴上,并且滑动段在其背面具有弹簧元件,弹簧元件布置在滑动段和支撑结构之间,弹簧元件由导向元件保持在适当位置,导向元件包围弹簧元件,以便将其保持在滑动段和支撑结构之间的特定位置。

Description

带有弹簧元件的滑动段及其应用
技术领域
本发明涉及一种改进的滑动轴承,优选用于风力涡轮机的滑动轴承主转子轴。
背景技术
现有技术描述了用于风力涡轮机内分段轴承的弹性支撑元件的各种选择。
例如,EP 3 460 270 B1描述了一种风力涡轮机,该风力涡轮机具有支撑结构和具有轴承段的推力轴承,该轴承段包括可移动地连接到支撑结构的活塞。此外,它具有围绕活塞并包括盘簧和/或聚合物元件的弹簧元件,并且被配置成弹性地支撑支撑结构中的轴承段。所述轴承支撑的缺点是,弹簧元件的安装空间因导向活塞的存在而受到限制。这需要具有较大外部尺寸的弹簧或具有较高弹簧率的弹簧。这种设计的一个缺点是,由于段的移动性受到限制,段的承载行为受到负面影响。
EP 3 577 356B1描述了一种轴承壳支撑连接,其包括轴承壳和轴承壳支撑结构,轴承段通过球窝接头连接到支撑结构。轴承段保持球头,支撑结构从球窝接头内保持球。轴承段和支撑结构通过弹簧连接来连接,使得在轴承段和支撑结构之间施加力,该力将球头可移动地压入球窝中。连接包括衬套,该衬套又至少部分地围绕弹簧,并具有两个将弹簧力传递到支撑结构的凸缘。因此,EP 3 577 356B1描述了段的各个部件的结合,其不应损害段的移动性。但是,段不会偏转。此外,需要许多部件来确保正常运行,特别是段的球盖支撑很复杂,很难确保平稳的倾斜运动。
DE 10 2020 108 248B3还描述了一种轴承段、弹簧元件和支撑元件的布置,它们松散地叠放在一起。这种设计需要一种用于组装和拆卸风力涡轮机转子轴承组件的装置,以便组装各个排并将其保持在一起以进行组装过程。因此,这种布置的缺点是需要一种复杂的装置来安装和拆卸风力涡轮机内的轴承装置。
因此,本发明的目的是提供一种结合多种功能的结构。此外,应提供一种滑动轴承连接,以使原本应该松散地叠放在一起的部件能够简单安全地组装。
发明内容
在本发明中,一方面,段相对于支撑结构的悬挂应该是可能的,另一方面,弹簧、滑动段和支撑结构应牢固地相互连接。
因此,本发明涉及一种滑动轴承,其中优选在轴的圆周上分布有多个导向段,该轴优选为风力涡轮机的滑动轴承主转子轴。每个滑动段都布置成使其滑动表面靠在轴上。在每个滑动段的背面,弹簧元件附接在滑动段和支撑结构之间,由包围弹簧元件的导向元件保持,导向元件附接在滑动段和支撑结构上。滑动轴承的设计方式是,在弹簧元件和导向元件之间还布置有间隙,这允许弹簧元件和导向元件之间的可动性。
在优选实施例中,弹簧元件由塑料制成。在优选方面,导向元件由弹性体制成。
滑动轴承优选用作风力涡轮机主转子轴的一部分。因此,本发明还涉及具有至少一个先前描述的滑动轴承的风力涡轮机或先前描述的滑动轴承在风力涡轮机中的应用。此外,根据本发明的滑动轴承还可用于其他工业应用,因此本发明还涉及前述滑动轴承在工业应用的变速箱中的使用。
本发明的特征在于权利要求中的实施例,并通过以下说明书、实施例和附图中的陈述进行更详细的描述。
附图说明
图1具有多个滑动轴承段的主转子轴的示意图
图2滑动轴承段在a)未加载和b)加载位置的示意图
图3具有导向元件的根据本发明的滑动轴承段的优选实施例的示意立体图
具体实施方式
本发明涉及一种滑动轴承,优选用于风力涡轮机的滑动轴承主转子轴,以及相关的风力涡轮机。
下文中,除非另有说明或从上下文中明显看出为单数形式,否则本文中使用的冠词“一”及其所有派生词通常应理解为“一/一个/一个或多个”。
当在说明书或权利要求中使用术语“包括”、“具有”、“拥有”等时,这些术语应被解释为术语“具有”或“包含”,即,除非明确说明,否则并非详尽无遗。
术语“轴”描述了一种细长的圆柱形机械元件,其设计为可活动的以传递旋转运动和扭矩。在优选实施例中,它是风力涡轮机变速箱的至少一个钢轴。尽管下面针对风力涡轮机的主驱动轴描述了本发明,但从根本上讲,滑动轴承也可用于其他应用。这些包括但不限于以下列表:液压活塞、套筒导轨、支撑轴承、蜗杆传动齿条、螺旋桨、导轨、轴承环和其他部件。
在下文中,“滑动轴承(slide bearings)”、“轴承(bearings)”、“滑动轴承(sliding bearings)”、“滑动轴承(sliding bearings)”和“轴承(bearings)”可互换使用,并描述了至少一个可以使彼此相对运动的部件能够被引导的组件。滑动轴承通常用于较大的机器,这些机器具有带有滑动表面2的滑动轴承段1。这些滑动轴承段1或轴承段相对于它们布置在其上的轴承环是灵活的、可动的和/或可倾斜的,使得它们在一定程度上能够适应由于滑动轴承中的操作变化而产生的公差和/或变形。因此,布置在滑动段1上的滑动表面2在一定程度上适应要被支撑的对应部件的表面。为此,滑动轴承段1需要一定的运动自由度。尽管根据本发明的滑动轴承可用于不同的机器,但如上所述,优选的使用是在风力涡轮机的转子中。滑动轴承可用作主轴承、副轴承、变桨轴承或偏航轴承。滑动轴承特别优选用于风力涡轮机的滑动轴承主转子轴内。在动态事件期间,例如影响风力涡轮机并进而影响轴承的强风,在滑动轴承内可能发生不希望的运动,这会导致轴承磨损增加。借助本发明,可提供滑动轴承,其能够改善轴承段与轴承环的连接。
为此,在根据本发明的滑动轴承中,多个导向段1分布在轴11的圆周上。每个滑动段1布置成使得其滑动表面2支撑在在轴11上,并且弹簧元件3附接在其背面,该弹簧元件3位于滑动段1和支撑结构5之间。因此,在滑动段1的表面上存在滑动表面2,并且在滑动表面2的相对侧,即背面存在弹簧元件3。弹簧元件3还使得滑动段1能够相对于支撑结构5进行一定的运动。特别地,弹簧元件3使得滑动段1能够在轴承载荷下进行倾斜运动和/或偏转。弹簧元件3可以由不同的材料或其组合制成,例如金属和/或塑料。然而,在优选实施例中,弹簧元件3由塑料制成。弹簧元件3用于将支撑结构5牢固地连接到滑动段1并将弹簧元件3固定到位,但弹簧元件3既不连接到支撑结构5,也不连接到滑动段1。
弹簧元件3的偏转导致弹簧元件3在滑动段1和支撑结构5之间施加力。弹簧元件3还由导向元件4固定。导向元件4确保弹簧元件3不会改变其位置,例如滑出。因此,导向元件4被设计成具有一定的可动性。在本发明的一个方面中,这种可动性可以由于导向元件4中使用的材料产生。在优选实施例中,导向元件4由弹性体制成。为了将弹簧元件3保持在特定位置,导向元件4环绕弹簧元件3,从而防止弹簧元件3离开其在滑动段1和支撑结构5之间的位置。导向元件4固定在滑动段1和支撑结构5上。可以使用可拆卸、不可拆卸和/或有条件可拆卸的连接来实现连接。该连接优选是柔性的,但至少是部分柔性的。为了即使在至少部分是柔性连接的情况下仍提供尽可能强的固定,连接优选位于支撑结构5和滑动段1内,例如如图2a所示。部分柔性连接表示导向元件4在面向弹簧元件3的区域中具有柔性连接,并且对支撑结构5或远离弹簧元件3的一侧提供固定连接。
为了在滑动段1和支撑结构5之间实现一定的可动性,以便能够对动态事件作出反应,在弹簧元件3和导向元件4之间设置间隙10。间隙在弹簧元件3和导向元件4之间形成距离,使得它们彼此不直接接触。该间隙10允许弹簧元件3和导向元件4之间具有一定程度的移动性。弹簧元件3和导向元件4在移动性方面相互协调,即它们的弹性相互协调,以便能够执行其相应的功能。如图2(b)所示,弹簧元件(3')在加载状态下被压缩,因此具有凸起,使得导向元件4'必须跟随该运动,而不会对弹簧元件3的弹簧效果产生负面影响。为了使导向元件4能够允许这种运动,必须有一个与滑动段以及与支撑结构的柔性连接7、9。
在本发明的一个优选方面中,在滑动段1和支撑结构5之间布置了多个导向元件4,特别优选地,在弹簧元件3的每个边缘区域上布置了至少一个导向元件4,例如参见图2和图3。
滑动轴承优选用作风力涡轮机主转子轴的一部分。因此,本发明还涉及具有至少一个上述滑动轴承的风力涡轮机。风力涡轮机的转子通常安装在塔架上,并且可以具有不同形状和数量的转子叶片。转子的任务是将风的动能转换成旋转能。因此,风力涡轮机在一个方面包括转子、塔架和变速箱,其中转子通过具有至少一个先前描述的滑动轴承的轴以扭矩传递方式连接到变速箱。变速箱又连接到发电机。发电机可以是将机械能、化学能、热能或电磁能直接转换为电能(或反之)的任何技术装置。由于本发明优选设计用于风力涡轮机内,在这种情况下发电机优选是指将能量从动能转换为电能的发电机。
由于上述滑动轴承还可用于其他工业应用,例如水轮机或燃气轮机,其中由具有扭矩传递连接到传动装置的发电机产生动力,因此本发明的滑动轴承也可用于这种传动装置的至少一个部件中。在工业应用中该传动装置于是与其他机械部件具有扭矩传递连接,该传动装置例如可以传递动力和/或驱动部件。该应用中的发电机优选为释放机械能的技术装置,能源供应例如通过电能、化学能、热能或电磁能等手段提供。这种发电机的示例包括但不限于发电机、电动机或涡轮机组(例如涡轮机)。
本发明的这些和其他实施方案在说明书和实施例中公开并包含在其内。关于可用于本发明的已知材料、方法和应用的更多文献可从公共图书馆和数据库获得,例如使用电子设备。通过参考附图可更全面地理解本发明,附图仅用于说明目的,并不旨在限制本发明的范围。
附图标记
1.滑动段
2.滑动表面
3.弹簧元件
4.导向元件
5.支撑结构
6.滑动段上的固定部
7.柔性连接
8.支撑结构上的固定部
9.柔性连接
10.弹簧元件和导向元件之间的间隙
11.轴
3’.弹簧元件,已加载
4’.导向元件,已加载

Claims (10)

1.滑动轴承,包括具有滑动表面(2)的滑动段(1),滑动表面(2)搁置在轴上,滑动段(1)在其背面具有弹簧元件(3),弹簧元件(3)位于滑动段(1)和支撑结构(5)之间,弹簧元件(3)由导向元件(4)固定就位,导向元件(4)包围弹簧元件(3),以将其保持在滑动段(1)和支撑结构(5)之间的特定位置。
2.根据权利要求1所述的滑动轴承,其中弹簧元件(3)由塑料制成。
3.根据权利要求1或2所述的滑动轴承,其中在弹簧元件(3)和导向元件(4)之间设置间隙(10),该间隙允许弹簧元件(3)具有一定的移动性。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的滑动轴承,其中导向元件(4)被设计成具有一定的可动性,导向元件(4)优选由弹性体制成。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的滑动轴承,其中导向元件(4)附接到滑动段(1)和支撑结构(5),所述附接优选通过至少部分柔性连接进行。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的滑动轴承,其中导向元件(4)固定在支撑结构(5)和滑动段(1)内。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的滑动轴承,其中多个导向元件(4)布置在滑动段(1)和支撑结构(5)之间并且将至少一个弹簧元件(3)保持在适当位置。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的滑动轴承,用于滑动轴承内的滑动轴承段(1)的可动布置,弹簧元件(3)被位于滑动段(1)和支撑结构(5)之间的至少一个导向元件(4)包围,其中弹簧元件(3)在加载状态下为弹簧(3'),并且可以具有凸起,导向元件(4)跟随该凸起,而不会对弹簧元件(3)的弹簧作用产生负面影响。
9.风力涡轮机,包括转子、塔架和变速箱,其中转子通过轴以扭矩传递方式连接到变速箱,变速箱连接到发电机,其中至少根据权利要求1至8中任意一项所述的滑动轴承布置在变速箱内;包括在风力涡轮机中,优选在变速箱中。
10.根据权利要求1至8中任意一项所述的滑动轴承在风力涡轮机的驱动轴中,优选在风力涡轮机的主驱动轴中和/或其它工业应用的变速箱中的应用。
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