专利名称：旋转环轴承结构的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种旋转环轴承结构，特别涉及双列化的旋转环轴承结构。
背景技术：
为了保护地球环境而希望利用对环境而言负担小的自然能源。作为一 种自然能源，风能有发展前途。风车发电机是将风能转化为电能的旋转机 械。如图1所示，风车发电机构成为，包括支承塔、被支承塔旋转自如地
t承的风车基体102、被风车基体102旋转自如地支承的叶轮基体(旋翼头) 103。多个翼(在该例中有三片翼)104A、 104B、 104C分别经由旋转环轴 承K)5A、 105B、 105C被旋翼头103旋转自如地(间距可自由改变)支承。 如图2所示，旋转环轴承105B由旋翼头侧的非旋转外环106和翼侧的旋转 内环107形成。在外环106和内环107之间，设置有环状的滚动体列108。 作为滚动体列108要素的滚动体具有滚珠或大致圆柱面或鼓面的转动滚轮 的形状。
在支承图1所示的三片翼中的一片翼104B的旋转环轴承105B中，作 用有如下的力轴向XB的外力Fxb、围绕轴向XB的旋转转矩Mxb、轴向 YB的外力Fyb、围绕轴向YB的旋转转矩Myb、与旋翼头103的旋转轴正 交的径向ZB的外力Fzb、围绕径向ZB的旋转转矩Mzb。这样的两种三维 作用力相对于外环106、内环107及滚动体列108的多个滚动体产生表面压 力。这样的表面压力作为变形力作用于外环106、内环107及滚动体列108。 这样的变形力作为对应于排列在同 一 圓周上多个滚动体的滚珠号的圓周方 向位置的分布函数而表示，滚动体所受的球载荷或其位置的表面压力不固 定，而是产生大的变动。这样的变形力作为在^走转环轴7 、 105A、 105B、 105C 上产生的不恰当摩擦的原因而显现，缩短旋转环轴承的寿命。
与上述说明相关联，在(日本)特开2002-13540号公报中记载了双列 旋转轴承。在该现有例中，在外环或内环的半径方向设置插入孔并将滚动 体插入。虽然记载有伴随着滚轮的插入，预压量逐渐增加，但并未记载每
一列的预压量。
另外，在(日本)特开平7-310645号公报中公开了风车翼。在该现有 例中，翼部经由旋转环轴承被旋翼头可改变间距地支承，旋转环轴承同时 支承径向载荷和轴向载荷。该旋转环轴承是单列轴承。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以同时实现旋转环轴承的双列化和表面 压力均一化(滚珠载荷的均一化)的旋转环轴承。
本发明的其它目的在于提供一种通过将旋转环轴承双列化、且将载荷 分配适当地等载荷分配，从而实现表面压力均 一化的旋转环轴承。
本发明的另 一其它目的在于提供一种将旋转环轴承双列化，在载荷不 等分配时实现表面压力均 一化的旋转环轴承。
本发明的另一其它目的在于提供一种使用上述旋转环轴承的风力发电 装置。
根据本发明的观点，旋转环轴承具有外环部，其具有平行地形成在 内周面的第一和第二圆周槽；内环部，其设置于所述外环部的内侧，具有 与所述外环部的所述第 一 和第二圆周槽对应而平行地形成在外周面的第一
和第二圆周槽；第一滚动体列，其设置于所述外环部的所述第一圓周槽和 所述内环部的所述第一圓周槽；第二滚动体列，其设置于所述外环部的所 述第二圆周槽和所述内环部的所述第二圓周槽。经由所述第 一滚动体列和
旋转。当对于所述第一滚动体列侧的载荷比对于所述第二滚动体列侧的载 荷大时，对于所述第一滚动体列的滚动体的第一预压力比对于所述第二滚 动体列的滚动体的第二预压力大。
在此，优选为，与所述第一外周部对应的所述第一滚动体列的滚动体 的第一预压力，比与所述第二外周部对应的所述第二滚动体列的滚动体的 第二预压力大。
此时，所述外环部的所述第 一外周部半径方向的厚度也可比所述外环 部的所述第二外周部半径方向的厚度薄。另外，所述第一滚动体的滚动体 半径方向的第一直径也可比所述第二滚动体的滚动体半径方向的第二直径大。
另外，既可为所述外环部的所述旋转轴方向的宽度与所述内环部的所 述旋转轴方向的宽度相等，也可为所述外环部的所述旋转轴方向的宽度比 所述内环部的所述旋转轴方向的宽度大。
当所述外环部的所述旋转轴方向的宽度比所述内环部的所述旋转轴方 向的宽度大时，所述外环部也可进一步具有与所述旋转轴方向正交的所述 外环部的面结合的侧板。在此基础上，所述内环部也可进一步具有与所述 旋转轴方向正交的所述外环部的面结合的侧板。
另外，所述第一和第二滚动体列的联动体既可为球，也可为滚轮。
另外，在本发明的其它观点中，风力发电装置具有与风力输出用旋 转轴连接的旋翼头；多个翼；为了将所述多个翼分别与所述旋翼头结合而 设置的所述旋转环轴承。
图1是表示公知的旋转环轴承结构的立体图2是表示公知的旋转环轴承的立体图3是表示本发明适用对象的旋转环轴承结构的立体图4是图3 —部分的立体剖面图5是表示旋转环轴承的区域划分的剖面图6是表示本发明风车用旋转环轴承结构的实施例的剖面图7是表示本发明风车用旋转环轴承结构的其它实施例的剖面图8是表示本发明风车用旋转环轴承结构的其它实施例的剖面图9是表示本发明风车用旋转环轴承结构的其它实施例的剖面图10是表示本发明的风车用旋转环轴承结构的其它实施例的剖面图11是表示本发明风车用旋转环轴承结构的滚珠载荷分布的图12是表示本发明风车用旋转环轴承结构的其它滚珠载荷分布的图13是表示本发明风车用旋转环轴承结构的表面压力分布的图16是表示本发明风车用旋转环轴承结构的其它滚珠载荷分布的图； 图17是表示本发明风车用旋转环轴承结构的其它表面压力分布的具体实施例方式
下面，参照附图详细地说明本发明的旋转环轴承。虽然以风车用旋转 环轴承为例说明旋转环轴承，但对本领域技术人员来说，不言而喻，本发 明可以适用于一般的旋转环轴承。
图3是表示本发明第一实施例的风车用旋转环轴承结构的立体图。参
照图3，在叶轮本体(旋翼头)1上设置有风力输出用旋转轴2和三组旋转 环轴承3。三片可改变间距的翼(未图示)分别被三组旋转环轴承3支承。 三组旋转环轴承3各自的旋转轴以12 0度的等角度间隔配置在同 一 平面上。
在图4中，旋转环轴承3由固定在旋翼头1的外环4和固定在翼上的 内环5形成。在外环4的内周面和内环5的外周面之间，设置有第一滚动 体列6和第二滚动体列7。第一滚动体列6和第二滚动体列7各自的滚动体 具有滚珠或滚轮这样的形状。第一滚动体列6和第二滚动体列7在旋转轴L 的轴向以间隔D分离。
对在外环4和内环5表面产生的表面压力实施FEM分析，其结果，在 该表面上描线表示。保持第一滚动体列6和第二滚动体列7各自滚动体的 护圈(保持器)可单独形成，或与外环4或内环5 —体形成。作为第一滚 动体列6和第二滚动体列7，可以利用滚珠、球面滚轮。
图5表示通过等载荷分配或不等载荷分配，载荷fl和载荷G在旋转轴 方向被分配，圓周方向的表面压力被均一化(将表面压力差分布平坦化) 的两区域。圓周方向的坐标使用对同 一 圓周上排列的多个滚动体的滚珠分 配的滚珠号来表示。因此，圆周方向的坐标被离散化。在旋转轴方向上， 作为一体而形成的外环4假想被划分为与第一滚动体列6对应的第一外环 部8和与第二滚动体列7对应的第二外环部9。在旋转轴方向上，作为一体 而形成的内环5假想被划分为与第一滚动体列6对应的第一内环部11和与 第二滚动体列7对应的第二内环部12。第一外环部8和第二外环部9通过 与旋转轴L正交的假想的中心面S在旋转轴方向被划分。第一内环部11和 第二内环部12通过假想的中心面S在旋转轴方向净皮划分。
用于第一外环部8外侧周面的载荷fl比作用于第二外环部9外侧周面的载 菏f2小时，优选为，第一滚动体列6的滚珠直径比第二滚动体列7的滚珠
直径小。因第二滚动体列7的滚珠刚性比第一滚动体列6的滚珠刚性大， 所以，滚珠直径越大则滚珠的载重负荷能力越大。因此，在该例中，第一
外环部8和第二外环部9的变形度或内部应力分布可以均一化。因比载荷 fl大的载荷f2的一部分被分配到第一滚动体列6,所以，在该例中，虽然 为不等载荷分配，但表面压力分布被平坦化。
图7表示本发明适用的风车用旋转环轴承机构的载荷分配的其它例。 在该例中，第一滚动体列6和第二滚动体列7的滚珠直径相等。作用于第 二外环部9外侧周面的载荷f2比作用于第一外环部8外侧周面的载荷fl大 时，为了使第二外环部9的刚性比第一外环部8的刚性大，第一外环部8 的半径方向的厚度增厚为比第二外环部9的半径方向厚度厚。其结果，载 荷更多地作用于刚性大的一方，从而实现第一滚动体列6和第二滚动体列7 的载荷的等分配。通过等载荷分配，轴承的表面压力(表面压力差分布) 被均一化。第一外环部8和第二外环部9的这样的大小关系作为一般性倾 向是正确的。但是，事实上基于对实际产品的FEM分析的结果来确定其厚 度、形状、假想中心面S的旋转轴方向的位置。在该例中，可实现等载荷 分配。
图8表示本发明适用的风车用旋转环轴承机构的载荷分配的另外其它 例。在该例中，在调整外环4和内环5的形状这一点上与图7的实施例相 同。对应fl和D的大小关系来确定外环4和内环5的旋转轴方向的宽度的 大小关系。另外，基于fl和G的大小关系来确定第一外环部8和第二外环 部9的旋转轴方向的宽度的大小关系，或第一内环部11和第二内环部12 的旋转轴方向宽度的大小关系。在该例中，可实现等载荷分配。
图9表示本发明适用的风车用旋转环轴承机构的载荷分配的其它例。 基于fl和G的大小关系，对第一滚动体列6的滚珠直径Rl和第二滚动体 列7的滚珠直径R2赋值很小的差AR。
△ R=R2 - Rl=K*(f2-fl) K:樣!小值
外环4和内环5之间设置有第一滚动体列6和第二滚动体列7,第一滚 动体列6和第二滚动体列7 ^L外环4和内环5用力夹持。此时，作用于第 一外环部8外侧周面的载荷fl比作用于第二外环部9外侧周面的载荷f2大 时，因滚珠直径稍大的滚珠7—方的预压力大，所以，滚珠7的刚性变大。 其结果，载荷更多地作用于刚性大的一方，从而实现第一滚动体列6和第
二滚动体列7的载荷的等分配。在该例中，通过调节滚珠直径并调整预压 力，可以将轴承的表面压力均一化，表面压力差分布平坦化。按照该例的
调整预压力的想法，虽然未图示，但通过在第一滚动体列6的环状列的直 径R1'和第二滚动体列7的环状列的直径R2'之间设置很小的差，从而可以 在两列间将轴承的表面压力分布均一化(平坦化)。
图10表示等载荷分配的其它例。基于fl和f2大小关系确定厚度的环 板(侧板)13安装于第一外环部8的侧周面，基于fl和f2大小关系确定厚 度的环板(侧板)13安装于第二外环部9的侧周面。另外，基于fl和f2 大小关系确定厚度的环板13'安装于第一内环部11的侧周面，基于fl和G 大小关系确定厚度的环板13'安装于第二内环部12的侧周面。安装于第一 外环部8的环板13的厚度和安装于第一内环部11的环板13'的厚度也可基 于fl和G的大小关系进行调整。安装于第二外环部9的环板13的厚度和 安装于第二内环部12的环板13'的厚度也可基于fl和f2的大小关系进行调 整。通过刚性调整从而可以实现等载荷分配。
另外，上述的环板也可仅设置于外环部4，或仅设置于内环部5。该环 板也可以与内环部5结合的旋转轴不干涉的方式一直延伸到旋转轴附近。
图11 ~图14表示通过上述载荷分配被分配的载荷的FEM分析结果。 在此，横轴是绕内外环一周的角度坐标，由滚珠号离散化。图ll表示改变 n和E2的分配率进行FEM分析时旋翼头侧的滚珠载荷分布。旋翼头侧的滚 珠载荷比翼侧的滚珠载荷大。加载分配率50%的正常载荷时的滚珠载荷分 布，与加载分配率59%或分配率61 %的正常载荷时的滚i朱载荷分布相比， 在整个圓周区域在旋翼头侧被抑制得小。图13表示与图11所示的滚珠载 荷分布对应的旋翼头侧的表面压力分布。加载分配率50%的正常载荷时的 表面压力分布，与加载分配率59%或分配率61 %的正常载荷时的表面压力 分布相比，在整个圓周区域在旋翼头侧被抑制得小。这样，在滚珠载荷分 布和表面压力分布大的一侧，它们的值被抑制得小，在滚珠载荷分布和表 面压力分布小的一侧，它们的值变大，两种分布被平坦化。图12和图14 表示两列滚珠载荷差分布和表面压力差分布被平坦化，等分配适当地分配。
图15 图18表示附加图10所示的环板( 一块顶板)13、 13'时载荷的 I+:M分析结果。表示分配率为靠近50%的48%日于，在滚珠载荷和表面压力 大的旋翼头侧，其滚珠载荷差分布和表面压力差分布在整体上进一步被平
坦化。
(第二实施例)
作为不等载荷分配的其它例，使用双列球面滚轮轴承，通过对滚轮调 节预压力，轴承的载荷能力上升，可以吸收一些载荷不均等。将第一滚动
体列6的保持器和第二滚动体列7的保持器一体化，有利于表面压力的均 一化(平坦化)。可以有效地将一个圓周上的滚珠载荷均一化。为了将该滚 珠载荷均一化，将外环4的滚动面和内环5的滚动面一并形成非正圓形， 或将外环4和内环5中的一方形成非正圓形，通过调整对该滚3朱施加的预 压力，可以将轴承的表面压力分布均一化(平坦化)。
如上所述，根据本发明的双列旋转环轴承，通过载荷差分布的平坦化 而将表面压力差分布平坦化，从而可以同时实现旋转环轴承的双列化和表 面压力差均一化。由此，对应双列滚动体列，外环和内环分担的载荷可以 均一地被分配。等载荷分配可以通过双列旋转环轴承为高刚性或对应各滚 动体列的总刚性(轴承刚性+支承刚性)相等来实现。
权利要求
1.一种旋转环轴承，其特征在于，具有外环部，其具有平行地形成在内周面的第一和第二圆周槽；内环部，其设置于所述外环部的内侧，具有与所述外环部的所述第一和第二圆周槽对应而平行地形成在外周面的第一和第二圆周槽；第一滚动体列，其设置于所述外环部的所述第一圆周槽和所述内环部的所述第一圆周槽；第二滚动体列，其设置于所述外环部的所述第二圆周槽和所述内环部的所述第二圆周槽，经由所述第一滚动体列和所述第二滚动体列，所述内环部绕旋转轴向相对于所述外环部相反的圆周方向旋转，当所述第一滚动体列侧的载荷比所述第二滚动体列侧的载荷大时，所述第一滚动体列的滚动体的第一预压力比所述第二滚动体列的滚动体的第二预压力大。
2. 如权利要求1所述的旋转环轴承，其特征在于，所述外环部的所述 第一外周部的半径方向厚度比所述外环部的所述第二外周部的半径方向厚
3. 如权利要求1或2所述的旋转环轴承，其特征在于，所述第一滚动 体的滚动体半径方向的第一直径比所述第二滚动体的滚动体半径方向的第二直径大。
4. 如权利要求1~3中任一项所述的旋转环轴承，其特征在于，所述外 环部的所述旋转轴方向的宽度与所述内环部的所述旋转轴方向的宽度相
5. 如权利要求1 ~4中任一项所述的旋转环轴承，其特征在于，所述外 环部的所述旋转轴方向的宽度比所述内环部的所述旋转轴方向的宽度大。
6. 如权利要求5所述的旋转环轴承，其特征在于，所述外环部还具有
7. 如权利要求4或6所述的旋转环轴承，其特征在于，所述内环部还 艮有与所述旋转轴方向正交的所述外环部的面结合的侧板。
8. 如权利要求1 ~7中任一项所述的旋转环轴承，其特征在于，所述第一和第二滚动体列的联动体是滚珠。
9. 如权利要求1 ~7中任一项所述的旋转环轴承，其特征在于，所述第 一和第二滚动体列的联动体是滚轮。
10. —种风力发电装置，其具有 与风力输出用旋转轴连接的旋翼头； 多个翼；为了将所述多个翼分别与所述旋翼头结合而设置的、权利要求1~9中任一项所述的旋转环轴承。
全文摘要
一种旋转环轴承，具有外环部，其具有平行地形成在内周面的第一和第二圆周槽；内环部，其设置于所述外环部的内侧，具有与所述外环部的所述第一和第二圆周槽对应而平行地形成在外周面的第一和第二圆周槽；第一滚动体列，其设置于所述外环部的所述第一圆周槽和所述内环部的所述第一圆周槽；第二滚动体列，其设置于所述外环部的所述第二圆周槽和所述内环部的所述第二圆周槽。经由所述第一滚动体列和所述第二滚动体列，所述内环部绕旋转轴向与所述外环部相对的相反方向旋转。所述第一滚动体列的滚动体的第一预压力比所述第二滚动体列的滚动体的第二预压力大。
文档编号F16C19/18GK101194110SQ200580049970
公开日2008年6月4日 申请日期2005年5月31日 优先权日2005年5月31日
发明者三宅寿生, 中岛圭太, 吉田孝文, 柴田昌明, 田北胜彦 申请人:三菱重工业株式会社