Большой подшипник качения
Изобретение относится к машиностроению, в частности к большому подшипнику качения и ветровой энергетической установке с таким подшипником. Большой подшипник качения выполнен как многорядное шариковое поворотное соединение для восприятия осевых нагрузок, радиальных нагрузок и опрокидывающих моментов. Подшипник содержит наружное кольцо, внутреннее кольцо, первый и второй ряды шариков. Первый и второй ряды шариков расположены аксиально дистанцированно друг от друга соответственно с четырехточечным контактом. С первым рядом шариков согласовано четыре участка (7, 9, 15, 17) дорожки качения, со вторым рядом шариков - четыре участка (11, 13, 19, 21) дорожки качения. Поверхность одного предусмотренного во внутреннем кольце участка (7, 11) дорожки качения больше, чем поверхность соседнего предусмотренного во внутреннем кольце участка (9, 13) дорожки качения, и одинакова с поверхностью предусмотренного диаметрально противоположного в наружном кольце участка (17, 21) дорожки качения. Ветровая энергетическая установка содержит башню и гондолу. Башня имеет головную часть. Гондола предназначена для установки ротора. Гондола посредством азимутального подшипника установлена поворотно относительно башни. Азимутальный подшипник выполнен как большой подшипник. Достигается улучшение нагрузочных возможностей подшипника. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.
Предлагаемое изобретение касается большого подшипника качения, который выполнен как многорядное шариковое поворотное соединение для принятия осевых нагрузок, радиальных нагрузок и опрокидывающих моментов, с наружным кольцом, внутренним кольцом, первым рядом шариков и вторым рядом шариков, причем первый ряд и второй ряд расположены на аксиальном расстоянии друг от друга и соответственно с четырехточечным контактом, причем с первым рядом шариков согласованы четыре участка дорожки качения и вторым рядом шариков - четыре участка дорожки качения, которые соответственно имеют поверхность для размещения дорожки качения шариков.
Большие подшипники применяются при создании машин и установок для выполнения поворотного соединения при больших нагрузках. Говорят, в частности, при диаметрах дорожек качения от 300 мм и больше о больших подшипниках качения. В зависимости от воспринимаемых сил и соответственно конструктивного требования диаметры дорожек качения больших подшипников качения зачастую составляют также более 1000 мм. Будучи подшипниками этого порядка величины сами большие подшипники качения имеют значительную собственную массу и требуют значительных затрат при монтаже. На этом фоне стремятся к применению интегрированных подшипников, предназначенных для принятия осевых нагрузок, радиальных нагрузок и, при необходимости, опрокидывающих моментов, которые имеют единый монтируемый блок. По этой причине, если нужно принятие осевых нагрузок, радиальных нагрузок и опрокидывающих моментов, применяются преимущественно подшипники качения многорядной конструкции. Среди прочих известно применение многорядных подшипников с четырехточечным контактом.
Конструкторы подвержены при выборе правильного подшипника целевому конфликту: предусматривать подшипник с возможно более высокой предельно допускаемой нагрузкой при самом малом конструктивном объеме и, по возможности, малыми монтажными затратами. В случаях когда конструктивно обусловленно должен быть выдержан заданный ограниченный конструктивный объем или (реже) в случаях встраивания больших подшипников качения в существующее окружение с целью вмонтировать подшипник с более высокой предельно допускаемой нагрузкой (по сравнению с ранее там установленным), существует проблема, что более высокая устойчивость известных типов подшипников достигается с предоставлением большого конструктивного объема в осевом или радиальном направлении, что связано с большими конструктивными затратами.
Как на уровень техники здесь следует указать на следующие документы: DE 10 2008 049 813 A1, DE 10 2004 023 774 A1, DE 10 2004 051 054 A1, DD 46 126 A5, DE 18 55 303 U и DE 10 2006 031 956 A1.
На этом фоне в основу настоящего изобретения положена задача предоставления большого подшипника качения ранее упомянутого вида с улучшенными нагрузочными возможностями при возможно малых установочных габаритах.
Изобретение решает эту задачу большого подшипника качения ранее упомянутого вида тем, что поверхность соответственно предусмотренного во внутреннем кольце участка дорожки качения больше, чем поверхность соответственно соседнего предусмотренного во внутреннем кольце участка дорожки качения, и одинакова с поверхностью соответственно лежащего диаметрально напротив в наружном кольце участка дорожки качения. Изобретение основывается на понимании того, что ряд шариков подшипника с четырехточечным контактом имеет в целом четыре точки контакта с соответственно раздельными участками поверхности на внутреннем и наружном кольцах. Эти точки контакта не находятся постоянно на одном и том же месте относительно поперечного сечения подшипника, а изменяются в зависимости от ситуации с нагрузкой. Это относится также к случаю реверсирования нагрузки. Чем больше будет действующая на подшипник в осевом направлении сила, тем сильнее точка контакта сдвигается по нагруженным участкам дорожки качения в направлении зазора подшипника между внутренним кольцом и наружным кольцом. Это приводит к тому факту, что шарики и поверхности дорожки качения вследствие появляющейся в осевом направлении силы подвергаются деформации и создают соответственно с участком дорожки качения поверхностный контакт. Чтобы позволить определенный допуск на смещение, радиус кривизны шариков в подшипниках с четырехточечным контактом незначительно меньше, чем радиус кривизны корреспондирующих участков дорожки качения (в поперечном сечении). Это вызывает то, что при приложении больших осевых усилий на внутреннее кольцо и на наружное кольцо действует раздвигающая сила, вследствие чего может смещаться область контакта между соответствующими шариками и корреспондирующей нагруженной поверхностью дорожки качения. В соответствии с изобретением увеличиваются, в частности, те поверхности участков дорожки качения, которые сильнее нагружаются при преимущественной нагрузке большого подшипника качения. Независимо от того, идет ли речь при нагрузке о прижимающей нагрузке или о поднимающей нагрузке, подшипник в соответствии с изобретением следует выполнять таким образом, что увеличены соответственно сильнее нагруженные в преимущественном направлении поверхности участков дорожки качения.
Так как каждый участок дорожки качения в подшипнике является конечным, при достижении критической осевой нагрузки достигается момент, при котором область контакта между шариком и поверхностью дорожки качения (в смысле: поверхностью, находящейся в распоряжении для дорожки качения) перемещается на кромку поверхности дорожки качения или за нее. Вследствие этого как шарики, так и кромки участков дорожки качения подвергаются сильному износу.
Основываясь на этих сведениях, изобретение использует то, что при конструировании подшипниковой опоры уже известно, в каком направлении - рассматривая вдоль оси - должна быть больше нагрузка на подшипник. Подшипник может быть таким образом построен целенаправленно, чтобы принимать более высокие нагрузки из одного осевого направления, чем из другого направления. Так как по причине осевой нагрузки сильнее нагружаются всегда два диагонально напротив друг друга расположенных участка дорожки качения, чем соответственно другие противоположные участки дорожки качения, изобретение использует сведения о смещении области контакта в пределах поверхностей дорожки качения таким образом, что ожидаемо сильнее нагруженные поверхности увеличены по сравнению с ожидаемо менее нагруженными поверхностями. Дополнительный конструктивный объем, который требуется вследствие увеличения поверхностей, может компенсироваться таким образом посредством того, что соответственно увеличению одной поверхности уменьшают соответственно корреспондирующую менее нагруженную поверхность.
Изобретение благоприятно совершенствуется посредством того, что поверхность предусмотренного во внутреннем кольце участка дорожки качения одинакова с поверхностью предусмотренного соответственно диаметрально напротив в наружном кольце участка дорожки качения.
Далее соответственно большие поверхности участка дорожки качения предпочтительно одинаковы по размеру. Под одинаковыми по размеру поверхностями здесь понимается, что с учетом технологических допусков длина поверхности дорожки качения в поперечном сечении не должна отличаться более чем на ±3%.
Если, как перед этим или далее, говорится о поверхностях, в общем, подразумевается поверхность поперечного сечения, а не фактическая кольцевая поверхность.
В предпочтительном исполнении изобретения внутреннее кольцо для первого ряда шариков имеет первый внутренний кольцеобразный выступ и второй внутренний кольцеобразный выступ, которые соответственно ограничивают одну из поверхностей для размещения дорожки качения шариков для первого ряда шариков. Дополнительно внутреннее кольцо имеет для второго ряда шариков кольцеобразный третий внутренний выступ и кольцеобразный четвертый внутренний выступ, которые соответственно ограничивают одну из поверхностей для размещения дорожки качения шариков для второго ряда шариков, причем максимальный диаметр четвертого внутреннего выступа отличается от максимального диаметра первого внутреннего выступа. Увеличением диаметров внутренних выступов упомянутым выше образом становится возможным увеличение поверхностей геометрически просто предсказуемым и рассчитываемым способом без того, чтобы быть обязанным полностью рассчитывать заново геометрию подшипника.
Согласно одному предпочтительному исполнению максимальный диаметр третьего внутреннего выступа отличается от максимального диаметра второго внутреннего выступа.
Предпочтительно наружное кольцо для первого ряда шариков имеет первый кольцеобразный наружный выступ и второй кольцеобразный наружный выступ, которые соответственно ограничивают одну из поверхностей для размещения дорожек качения шариков первого ряда шариков. Наружное кольцо дополнительно для второго ряда шариков имеет третий кольцеобразный внешний выступ и четвертый кольцеобразный внешний выступ, которые соответственно ограничивают одну из поверхностей для размещения дорожек качения шариков второго ряда шариков, причем минимальный диаметр четвертого внешнего выступа отличается от минимального диаметра первого внешнего выступа. Наружное кольцо и предусмотренные в наружном кольце участки дорожки качения выполнены предпочтительно корреспондирующими с соответствующими участками внутреннего кольца, чтобы в равной мере компенсировать получающееся симметричным смещение области контакта между шариками и поверхностями участков дорожки качения как на внутреннем кольце, так и на наружном кольце.
Предпочтительно минимальный диаметр третьего внешнего выступа отличается от минимального диаметра второго внешнего выступа.
В особенно предпочтительном исполнении изобретения самый большой из максимальных диаметров внутренних выступов меньше или одинаков с меньшим из минимальных диаметров внешних выступов. Это исполнение имеет то дополнительное преимущество, что внутреннее кольцо, несмотря на увеличение в соответствии с изобретением ожидаемо сильнее нагруженных поверхностей участков дорожки качения, по-прежнему, как и ранее, может полностью проходить сквозь наружное кольцо, вследствие чего значительно упрощен монтаж и демонтаж подшипника.
Шарики первого ряда шариков расположены в предпочтительном исполнении вместе с шариками второго ряда шариков вдоль первого диаметра окружности качения.
Предпочтительно, если самый большой из максимальных диаметров внутренних выступов и/или самый малый из минимальных диаметров внешних выступов одинаковы или в области до 0,5 мм меньше первого диаметра окружности качения первого и второго рядов шариков.
Далее предпочтительно, если самый малый из минимальных диаметров внешних выступов одинаков или в области до 0,5 мм больше первого диаметра окружности качения первого и второго рядов шариков.
Согласно предпочтительному развитию этого исполнения максимальный диаметр первого внутреннего выступа одинаков с максимальным диаметром третьего внутреннего выступа и больше, чем максимальный диаметр соответственно второго и четвертого внутренних выступов.
Далее предпочтительно минимальный диаметр второго внешнего выступа одинаков с минимальным диаметром четвертого внешнего выступа и меньше, чем минимальный диаметр соответственно первого и третьего внешних выступов.
Согласно альтернативному исполнению шарики первого ряда шариков расположены вдоль первого диаметра окружности качения, а шарики второго ряда шариков расположены вдоль второго диаметра окружности качения, который отличен от диаметра первого ряда шариков. Тем самым получается то преимущество, что возможный угол контакта, то есть возможное перемещение точек контакта в направлении зазора между внутренним кольцом и наружным кольцом подшипника, изменяем в существенно большей мере, чем было бы в случае, если бы шарики всех рядов были расположены на одном и том же диаметре окружности качения. Мера увеличения зависит от величины смещения между первым диаметром окружности качения и вторым диаметром окружности качения.
Согласно этому альтернативному исполнению максимальный диаметр первого внутреннего выступа предпочтительно больше, чем максимальный диаметр второго внутреннего выступа, и максимальный диаметр третьего внутреннего выступа больше, чем максимальный диаметр четвертого внутреннего выступа.
Далее предпочтительно минимальный диаметр четвертого внешнего выступа меньше, чем минимальный диаметр третьего внешнего выступа, и минимальный диаметр второго внешнего выступа меньше, чем минимальный диаметр первого внутреннего выступа.
Согласно следующему предпочтительному исполнению первый ряд шариков состоит из шариков с первым диаметром шарика, а второй ряд шариков состоит из шариков со вторым диаметром шарика, который отличен от первого диаметра шарика.
Согласно следующему предпочтительному исполнению большой подшипник качения имеет один или несколько других рядов шариков. Один или несколько других рядов шариков выполнены предпочтительно соответственно первому ряду шариков и/или второму ряду шариков согласно разъясненным выше предпочтительным исполнениям. Это касается, в частности, выполнения расположенных противоположно выступов, участков дорожки качения, диаметров шариков и/или диаметров окружности качения. Согласно особенно предпочтительному исполнению большой подшипник качения имеет один третий ряд шариков.
Изобретение касается далее ветровой энергетической установки с башней, которая имеет головную часть башни и гондолу, которая предназначена для установки ротора, причем гондола с помощью азимутального подшипника установлена поворотно относительно башни. Упомянутая выше ветровая энергетическая установка совершенствуется в соответствии с изобретением посредством того, что азимутальный подшипник выполнен как большой подшипник качения согласно одному из разъясненных выше предпочтительных исполнений.
Далее изобретение в подробностях описывается посредством двух предпочтительных примеров исполнения со ссылками на прилагаемые чертежи. При этом показывают:
Фиг. 1 - детальный вид большого подшипника качения согласно первому примеру исполнения изобретения;
Фиг. 2 - детальный вид большого подшипника качения согласно второму примеру исполнения предлагаемого изобретения;
Фиг. 3 - большой подшипник качения из уровня техники в первом состоянии;
Фиг. 4 - большой подшипник качения из фиг. 3 во втором состоянии;
Фиг. 5 - детальный вид большого подшипника качения согласно первому примеру исполнения в первом состоянии аналогично фиг. 3; и
Фиг. 6 - детальный вид большого подшипника качения согласно первому примеру исполнения изобретения во втором состоянии аналогично фиг. 4.
Описанные далее чертежи разъясняют изобретение на основе примерной ситуации с нагрузкой. Эта ситуация с нагрузкой представляет собой приложенную нагрузку, которая - на фиг. 1-6 - действует в вертикальном направлении сверху на внутреннее кольцо соответственно изображенного подшипника. Очевидно, что соответствующее исполнение и нумерация выступов и рядов шариков могут быть обратными в зависимости от варианта нагрузки, учитывая ориентацию подшипников на чертежах, чтобы отображать соответственно другой вариант нагрузки.
На фиг. 1 детально показан вид поперечного сечения соответствующего изобретению большого подшипника качения согласно первому примеру исполнения изобретения. Большой подшипник 1 качения имеет внутреннее кольцо 3 и наружное кольцо 5. Представленный на фиг. 1 большой подшипник 1 качения - двухрядный большой подшипник качения с первым рядом K1 шариков и вторым рядом K2 шариков. Второй ряд K2 шариков от первого ряда K1 шариков аксиально дистанцированы друг от друга. Первый ряд K1 включает в себя множество шариков 22, которые расположены вдоль диаметра DL1 окружности качания. Второй ряд K2 шариков включает в себя множество шариков 24, которые расположены вдоль второго диаметра DL2 окружности качения.
Внутреннее кольцо 3 имеет первый участок 7 дорожки качения и второй участок 9 дорожки качения, которые согласованы с первым рядом K1 шариков. Кроме того, внутреннее кольцо 3 имеет третий участок 11 дорожки качения и четвертый участок 13 дорожки качения, которые согласованы со вторым рядом K2 шариков. Первый участок 7 дорожки качения и второй участок 9 дорожки качения расположены по соседству друг с другом и отделены друг от друга окружным кольцевым пазом. Первый участок 7 дорожки качения ограничен кольцеобразным первым внутренним выступом 23. Второй участок 9 дорожки качения ограничен кольцеобразным вторым внутренним выступом 25. Первый внутренний выступ 23 имеет максимальный диаметр d1. Второй внутренний выступ 25 имеет второй максимальный диаметр d2. Максимальный диаметр d1 первого внутреннего выступа 23 при этом больше, чем максимальный диаметр d2 второго внутреннего выступа 25.
Третий участок 11 дорожки качения и четвертый участок 13 дорожки качения расположены по соседству друг с другом на внутреннем кольце 3 и отделены друг от друга окружным кольцевым пазом. Третий участок 11 дорожки качения ограничен кольцеобразным третьим внутренним выступом 27. Четвертый участок 13 дорожки качения ограничен кольцеобразным четвертым внутренним выступом 29. Третий внутренний выступ 27 имеет максимальный диаметр d3. В показанном на фиг. 1 примере исполнения максимальный диаметр d3 третьего внутреннего выступа 27 соответствует максимальному диаметру d2 второго внутреннего выступа 25. Четвертый внутренний выступ 29 имеет максимальный диаметр d4. В показанном на фиг. 1 примере исполнения максимальный диаметр d3 третьего внутреннего выступа 27 больше, чем максимальный диаметр d4 четвертого внутреннего выступа 29.
В наружном кольце 5 выполнены корреспондирующие с внутренними выступами внутреннего кольца 3 внешние выступы, которые также ограничивают предусмотренные соответственно в наружном кольце 5 участка дорожки качения. Наружное кольцо 5 имеет, в частности, первый участок 15 дорожки качения и второй участок 17 дорожки качения, которые согласованы с первым рядом K1 шариков. Кроме того, наружное кольцо 5 имеет третий участок 19 дорожки качения и четвертый участок 21 дорожки качения, которые согласованы со вторым рядом K2 шариков. Первый участок 15 дорожки качения в наружном кольце 5 выполнен - по отношению к шарикам 22 - диаметрально противоположно второму участку 9 дорожки качения внутреннего кольца 3. Второй участок 17 дорожки качения в наружном кольце 5 выполнен - по отношению к шарикам 22 - диаметрально противоположно и корреспондирующе первому участку 7 дорожки качения внутреннего кольца 3.
Третий участок 19 дорожки качения в наружном кольце 5 выполнен - по отношению к шарикам 24 - диаметрально противоположно и корреспондирующе четвертому участку 13 дорожки качения внутреннего кольца 3. Четвертый участок 21 дорожки качения в наружном кольце 5 выполнен - по отношению к шарику 24 - диаметрально противоположно и корреспондирующе третьему участку 11 дорожки качения внутреннего кольца 3.
Первый участок 15 дорожки качения ограничен первым кольцеобразным внешним выступом 31, который имеет минимальный диаметр D1. Второй участок 17 дорожки качения ограничен вторым кольцеобразным внешним выступом 33, который имеет минимальный диаметр D2. Третий участок 19 дорожки качения ограничен третьим кольцеобразным внешним выступом 35, который имеет минимальный диаметр D3. Четвертый участок 21 дорожки качения ограничен кольцеобразным четвертым внешним выступом 37, который имеет минимальный диаметр D4.
Шарики 22 первого ряда K1 расположены вдоль первого диаметра DL1 окружности качения. Шарики 24 второго ряда K2 шариков расположены вдоль второго диаметра DL2 окружности качения. DL1 согласно фиг. 1 больше, чем DL2.
Поверхность первого участка 7 дорожки качения внутреннего кольца 3 увеличена за счет того, что диаметр d1 первого внутреннего выступа 23 больше, чем диаметр d2 второго внутреннего выступа 25.
Согласно фиг. 1 d1 также больше, чем DL1. Поверхность второго участка 17 дорожки качения наружного кольца увеличена соответственно поверхности первого участка 7 дорожки качения внутреннего кольца 3 за счет того, что диаметр D2 меньше, чем диаметр D1 первого внешнего выступа 31. Диаметр D2 второго внешнего выступа 33 в той же мере меньше, чем первый диаметр DL1 окружности качения, как и диаметр d1 первого внутреннего выступа 23 больше, чем DL1.
Аналогично первому ряду K1 выполнены также участки дорожки качения второго ряда K2 шариков. Третий участок 11 дорожки качения имеет увеличенную поверхность, которая имеет такой же размер, как поверхность четвертого участка 21 дорожки качения наружного кольца 5. Диаметр d3 третьего внутреннего выступа 27 на ту же величину больше, чем диаметр DL2 окружности качения второго ряда K2, что и диаметр D4 четвертого внешнего выступа 37 четвертого участка 21 дорожки качения наружного кольца 5 меньше, чем второй диаметр DL2 окружности качения. Диаметрально по отношению к шарикам 24 расположенные напротив друг друга участки 13 и 19 дорожки качения внутреннего кольца 3, соответственно наружного кольца 5, уменьшены точно так же относительно участков 11 и 21 дорожки качения, как выше уже обсуждалось относительно первого ряда K1 и участков 9 и 15 дорожки качения.
Фиг. 2 показывает большой подшипник 1 качения по второму примеру исполнения предлагаемого изобретения. Большой подшипник 1 качения согласно фиг. 2 похож по своей структуре на большой подшипник 1 качения согласно фиг. 1, принимая во внимание расположение первого ряда K1 шариков и второго ряда K2 шариков. Относительно внутренних выступов, ограниченных ими участков дорожки качения, внешних выступов и ограниченных этими выступами участков дорожки качения необходимо обращаться к пояснениям для фиг. 1, если приведены идентичные ссылочные позиции.
Однако примеры исполнения фиг. 1 и 2 отличаются, принимая во внимание, разумеется, размеры выступов. Внутреннее кольцо 3 согласно фиг. 2 выполнено, в частности, как указано ниже:
Первый внутренний выступ 23 внутреннего кольца 3 имеет максимальный диаметр d1, который одинаков с диаметром DL1 окружности качения первого ряда K1 шариков. Напротив, минимальный диаметр D1 первого внешнего выступа 31 наружного кольца 5 больше, чем диаметр DL1 окружности качения первого ряда K1 шариков. Второй внутренний выступ 25 внутреннего кольца 3 имеет максимальный диаметр d2, который меньше, чем диаметр DL1 окружности качения первого ряда K1 шариков. Корреспондирующий минимальный диаметр D2 в наружном кольце 5 второго внешнего выступа 33 имеет минимальный диаметр D2, который одинаков с диаметром DL1 окружности качения первого ряда K1 шариков.
Максимальный диаметр d3 третьего внутреннего выступа 27 во внутреннем кольце 3 одинаков с максимальным диаметром d1 первого внутреннего выступа 23 первого ряда K1 шариков. Диаметр DL1 окружности качения первого ряда K1 шариков согласно показанному на фиг. 2 примеру исполнения также соответствует диаметру окружности качения второго ряда K2 шариков. В отличие от фиг. 1 оба ряда K1 и K2 шариков расположены на одном и том же диаметре DL1 окружности качения и аксиально дистанцированы друг от друга. Минимальный диаметр D3 третьего внешнего выступа 35 в наружном кольце 5 снова больше, чем диаметр DL1 окружности качения. D3 одинаков с D1.
Максимальный диаметр d4 четвертого внутреннего выступа 29 внутреннего кольца 3 одинаков с диаметром d2 второго внутреннего выступа 25. Корреспондирующий минимальный диаметр D4 четвертого внешнего выступа 37 наружного кольца 5 одинаков с минимальным диаметром D2 второго внешнего выступа 33.
В примере исполнения согласно фиг. 2 диаметр DL1 окружности качения служит как базовый размер. Между наружным кольцом и внутренним кольцом выполнен соответственно зазор, который может варьироваться на одинаковую величину в направлении наружного кольца или внутреннего кольца, вследствие чего диаметрально противоположные друг другу (по отношению к соответствующим рядам K1, K2 шариков) участки дорожки качения выполнены равномерно увеличенными и уменьшенными. В то же время внутреннее кольцо 3 после удаления шариков 22, 24 или перед установкой шариков 22, 24 может полностью проводиться сквозь наружное кольцо 3, так как не доходит до их пересечения.
Посредством фиг. 3-6 должен быть проиллюстрирован принцип действия соответствующего изобретению большого подшипника 1 качения по сравнению с большим подшипником 101 качения из уровня техники. Фиг. 3 и 4 показывают первоначально большой подшипник 101 качения из уровня техники. Большой подшипник 101 качения имеет внутреннее кольцо 103 и наружное кольцо 105. Между внутренним кольцом 103 и наружным кольцом 105 расположены два ряда K11 и K12 шариков. Большой подшипник 101 качения из уровня техники - это двухрядный подшипник с четырехточечным контактом. Шарики первого ряда K11 имеют соответственно две точки контакта с внутренним кольцом 103 и наружным кольцом 105. Точки контакта расположены соответственно в отдельных участках 107, 109, 115 и 117 дорожки качения. Относительно радиальной оси образован угол α1 контакта. Ко второму ряду K12 шариков относится то же самое, что и к первому ряду K11 шариков в связи с участками 111, 113, 119 и 121 дорожки качения. Поверхности участков 107, 109, 111, 113, 115, 117, 119 и 121 дорожки качения соответственно по существу одинаковы по размеру.
Фиг. 4 показывает подшипник из фиг. 3, когда большая осевая нагрузка приложена к внутреннему кольцу и воздействует на подшипник. На внутреннее кольцо 103 нажимают вниз в направлении к наружному кольцу 105. В связи с прилеганием шариков первого ряда K11 и второго ряда K12 к поверхностям участков дорожки качения внутреннее кольцо 103 и наружное кольцо 105 разводятся, что преувеличенно представлено на фиг. 4. Вследствие этого относительного движения между внутренним кольцом и наружным кольцом и дополнительного деформирования шариков 122, 124 доходит до увеличения угла α контакта, который получает теперь значение α2. В связи с деформацией шариков и поверхностей дорожки качения точечный контакт шарика с касающейся его поверхностью участка дорожки качения увеличен до поверхности, что показано относительно второго ряда K12 шариков эллипсом 126. Эта область деформации находится согласно представлению фиг. 4 в области кромки, которая ограничивает участок 121 дорожки качения. Тот же самый феномен проявляется в связи с симметричным исполнением подшипника также в отношении остальных сильно нагруженных участков 111, 107 и 117 дорожки качения. Появляется сильный износ как со стороны шариков, так и со стороны участков дорожки качения.
Фиг. 5 и 6 в отличие от фиг. 3 и 4 показывают улучшенную функцию большого подшипника качения согласно предлагаемому изобретению. Показанный на фиг. 5 и 6 принцип действия относится к обоим примерам исполнения предлагаемого изобретения, для простоты, однако, рассматривается лишь первый пример исполнения изобретения, который также уже показан на фиг. 1 и разъяснен. На фиг. 5 большой подшипник качения из фиг. 1 представлен, по существу, в ненагруженном состоянии. Точки контакта шариков 22, 24 первого и второго рядов K1, K2 расположены по существу под углом α1 к радиальному направлению подшипника относительно центра шариков. В показанном на фиг. 6 состоянии осевая нагрузка, которая действует в показанной на фиг. 6 ориентации вниз, давит на внутреннее кольцо. В связи с установкой шариков 22, 24 первого ряда K1 и второго ряда K2 на поверхности участков дорожки качения разводятся внутреннее кольцо 3 и наружное кольцо 5. Вследствие этого смещается контакт шариков 22, 24 с соответствующими участками дорожки качения. Образованная в связи с деформированием шариков и поверхностей дорожки качения поверхность контакта, представленная эллипсом 26, сместилась в направлении внутренних выступов 23, 27 внутреннего кольца 3 и наружных выступов 33, 37 наружного кольца 5. Поверхность участков 9, 15 дорожки качения первого ряда K1 и поверхность участков 13, 19 дорожки качения второго ряда K2 по существу не нагружены, во всяком случае, однако, гораздо менее сильно нагружены, чем названные выше поверхности участков 7, 11, 17, 21 дорожки качения. Разумеется, в связи с увеличенной в соответствии с изобретением поверхностью участков 7, 17, 11 и 21 дорожки качения вопреки сильной осевой нагрузке эллипс 26 не находится в области кольцеобразных выступов 23, 33, 27, 37. Следовательно, не появляется износ шариков и/или участков дорожки качения внутреннего кольца 3 и наружного кольца 5. При похожей ситуации с нагрузкой и похожем изменении угла контакта, как в известном из уровня техники подшипнике (смотри фиг. 3, 4), никакой критический рабочий режим в соответствующем изобретению подшипнике еще не достигнут.
Предлагаемые исполнения предпочтительных конструктивных решений и вышеуказанное описание чертежей относятся к двухрядным подшипникам. Однако сверх этого изобретение касается дополнительно также других многорядных конструктивных форм большого подшипника качения согласно предлагаемому изобретению. В частности, изобретение касается трехрядного большого подшипника качения, который имеет третий ряд шариков. Третий ряд шариков расположен с четырехточечным контактом между внутренним кольцом и наружным кольцом, причем третий ряд шариков аксиально дистанцирован относительного первого ряда шариков и второго ряда шариков, причем с третьим рядом согласованы четыре участка качения, которые имеют соответственно поверхность для размещения участков качения шариков, и причем поверхность соответственно одного предусмотренного во внутреннем кольце участка дорожки качения третьего ряда шариков больше, чем поверхность соответственно соседнего участка дорожки качения третьего ряда шариков, предусмотренной на внутреннем кольце, и одинакова с поверхностью соответственно предусмотренного диаметрально напротив в наружном кольце участка дорожки качения третьего ряда шариков.
Предпочтительные конструктивные решения, которые обсуждались выше относительно двухрядных исполнений большого подшипника качения, следует отнести аналогичным образом также к трехрядному исполнению большого подшипника качения.
Предпочтительные конструктивные решения настоящего изобретения посредством других конструктивных деталей согласовываются предпочтительно с различными областями применения. Таким образом, соответствующие изобретению большие подшипники качения могут иметь, к примеру, внутреннее зацепление, внешнее зацепление или вообще никакого зацепления. Большие подшипники качения могут иметь сквозные расположенные аксиально крепежные отверстия или другие подобные фланцу или радиальные крепежные отверстия. Далее соответствующие изобретению подшипники имеют предпочтительно фиксаторы интервала между шариками или сепараторы для удерживания шариков. Согласно следующим предпочтительным исполнениям большие подшипники качения согласно изобретению имеют каналы для подачи смазочного материала для заполнения и выдавливания смазочных материалов или, например, отверстия для установки или удаления шариков из рядов шариков.
1. Большой подшипник (1) качения, который выполнен как многорядное шариковое поворотное соединение для восприятия осевых нагрузок, радиальных нагрузок и опрокидывающих моментов, с наружным кольцом (5), внутренним кольцом (3), первым рядом (K1) шариков и вторым рядом (K2) шариков, причем первый ряд (K1) шариков и второй ряд (K2) шариков расположены аксиально дистанцированно друг от друга соответственно с четырехточечным контактом, причем с первым рядом шариков согласовано четыре участка (7, 9, 15, 17) дорожки качения, со вторым рядом шариков - четыре участка (11, 13, 19, 21) дорожки качения, которые соответственно имеют поверхность для размещения дорожки качения шариков, отличающийся тем, что поверхность соответственно одного предусмотренного во внутреннем кольце участка (7, 11) дорожки качения больше, чем поверхность соответственно соседнего предусмотренного во внутреннем кольце участка (9, 13) дорожки качения, и одинакова с поверхностью предусмотренного соответственно диаметрально противоположного в наружном кольце участка (17, 21) дорожки качения.
2. Большой подшипник (1) качения по п. 1, отличающийся тем, что поверхность предусмотренных во внутреннем кольце (3) участков (9, 13) дорожки качения одинакова с поверхностью предусмотренного соответственно диаметрально противоположно в наружном кольце (5) участка (15, 19) дорожки качения.
3. Большой подшипник (1) качения по п. 1 или 2, отличающийся тем, что внутреннее кольцо (3) для первого ряда (K1) шариков имеет кольцеобразный первый внутренний выступ (23) и кольцеобразный второй внутренний выступ (25), которые ограничивают соответственно одну из поверхностей для размещения дорожки качения шариков первого ряда (K1) шариков, а внутреннее кольцо (3) для второго ряда (K2) шариков имеет кольцеобразный третий внутренний выступ (27) и кольцеобразный четвертый внутренний выступ (29), которые ограничивают соответственно одну из поверхностей для размещения дорожки качения шариков второго ряда (K2) шариков, причем максимальный диаметр (d4) четвертого внутреннего выступа (29) отличается от максимального диаметра (d1) первого внутреннего выступа (23).
4. Большой подшипник (1) качения по п. 1 или 2, отличающийся тем, что максимальный диаметр (d3) третьего внутреннего выступа (27) отличается от максимального диаметра (d2) второго внутреннего выступа (25).
5. Большой подшипник (1) качения по п. 1 или 2, отличающийся тем, что наружное кольцо (5) для первого ряда (K1) шариков имеет первый кольцеобразный наружный выступ (31) и второй кольцеобразный наружный выступ (33), которые ограничивают соответственно одну из поверхностей для размещения дорожек качения шариков первого ряда (K1) шариков, и наружное кольцо (5) для второго ряда (K2) шариков имеет третий кольцеобразный наружный выступ (35) и четвертый кольцеобразный наружный выступ (37), которые ограничивают соответственно одну из поверхностей для размещения дорожки качения шариков второго ряда (K2) шариков, причем минимальный диаметр (D4) четвертого внешнего выступа (37) отличается от минимального диаметра (D1) первого внешнего выступа (31).
6. Большой подшипник (1) качения по п. 1 или 2, отличающийся тем, что минимальный диаметр (D3) третьего внешнего выступа (35) отличается от минимального диаметра (D2) второго внешнего выступа (33).
7. Большой подшипник (1) качения по п. 1 или 2, отличающийся тем, что самый большой из максимальных диаметров (d1, d2, d3, d4) внутренних выступов (23, 25, 27, 29) меньше или одинаков с самый малым из минимальных диаметров (D1, D2, D3, D4) наружных выступов (31, 33, 35, 37).
8. Большой подшипник (1) качения по п. 1 или 2, отличающийся тем, что шарики (23) первого ряда (K1) шариков и шарики (24) второго ряда (K2) шариков расположены вдоль первого диаметра (DL1) окружности качения.
9. Большой подшипник (1) качения по п. 8, отличающийся тем, что самый большой из максимальных диаметров (d1, d2, d3, d4) внутренних выступов (23, 25, 27, 29) одинаков или в области до 0,5 мм меньше первого диаметра (DL1) окружности качения первого и второго рядов шариков.
10. Большой подшипник (1) качения по п. 8, отличающийся тем, что самый малый из минимальных диаметров (D1, D2, D3, D4) наружных выступов (31, 33, 35, 37) одинаков или в области до 0,5 мм больше первого диаметра (DL1) окружности качения первого и второго рядов шариков.
11. Большой подшипник (1) качения по п. 9, отличающийся тем, что максимальный диаметр (d1) первого внутреннего выступа (23) одинаков с максимальным диаметром (d3) третьего внутреннего выступа (27) и больше, чем максимальный диаметр (d2, d4) соответственно второго и четвертого внутренних выступов (25, 29).
12. Большой подшипник (1) качения по п. 1 или 2, отличающийся тем, что минимальный диаметр (D2) второго наружного выступа (33) одинаков с минимальным диаметром (D4) четвертого наружного выступа (37) и меньше, чем минимальный диаметр (D1, D3) соответственно первого и третьего наружных выступов (31, 35).
13. Большой подшипник (1) качения по п. 1 или 2, отличающийся тем, что шарики (23) первого ряда (K1) шариков расположены вдоль первого диаметра (DL1) окружности качения и шарики (24) второго ряда (K2) шариков расположены вдоль второго диаметра (DL2) окружности качения, который отличается от диаметра (DL1) первого ряда (K1) шариков.
14. Большой подшипник (1) качения по п. 13, отличающийся тем, что максимальный диаметр (d1) первого внутреннего выступа (23) больше, чем максимальный диаметр (d2) второго внутреннего выступа (25), и максимальный диаметр (d3) третьего внутреннего выступа (27) больше, чем максимальный диаметр (d4) четвертого внутреннего выступа (29).
15. Большой подшипник (1) качения по п. 13, отличающийся тем, что минимальный диаметр (D4) четвертого наружного выступа (37) меньше, чем минимальный диаметр (D3) третьего наружного выступа (35), а минимальный диаметр (D2) второго наружного выступа (33) меньше, чем минимальный диаметр (D1) первого наружного выступа (31).
16. Большой подшипник (1) качения по п. 1 или 2, отличающийся тем, что первый ряд (K1) шариков состоит из шариков (23) с первым диаметром шарика, и второй ряд (K2) шариков состоит из шариков (24) со вторым диаметром шарика, который отличается от первого диаметра шарика.
17. Большой подшипник (1) качения по п. 1 или 2, отличающийся тем, что большой подшипник (1) качения имеет один или несколько других рядов шариков, причем один или несколько рядов шариков расположены аксиально дистанцированно относительно друг друга соответственно с четырехточечным контактом, причем соответственно с рядом шариков согласованы четыре участка дорожки качения, которые имеют соответственно поверхность для размещения дорожки качения шариков, и причем поверхность соответственно одного предусмотренного во внутреннем кольце участка дорожки качения больше, чем поверхность соответственно соседнего предусмотренного во внутреннем кольце участка дорожки качения, и одинакова с поверхностью предусмотренного соответственно диаметрально напротив в наружном кольце участка дорожки качения.
18. Ветровая энергетическая установка с башней, которая имеет головную часть, и с гондолой, которая предназначена для установки ротора, причем гондола посредством азимутального подшипника установлена поворотно относительно башни, отличающаяся тем, что азимутальный подшипник выполнен как большой подшипник (1) качения по одному из пп. 1-17.
