[發明專利]軸承，風輪機和制造軸承的方法

無效

• 申請號: 200680051539.3
• 申請日: 2006-01-23
• 公開（公告）號: CN101360927A
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發明（設計）人: N·C·奧爾森
• 申請（專利權）人: 維斯塔斯風力系統有限公司
• 主分類號: F16C33/58
• 分類號: F16C33/58
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所
• 代理人: 馬江立;吳鵬

技術領域

本發明涉及一種按照權利要求1的前序所述的軸承，一種風輪機和一種制造軸承的方法。

背景技術

軸承在各種不同的技術領域中使用，以便支承、導引并且減小不同部件例如固定部件和活動部件之間的運動摩擦。

在某些技術領域中，如在起重機和風輪機范圍內，軸承可能面對很高的負荷力。

葉片軸承的座圈必須進行硬化，以便軸承得到合格的表面下的疲勞性能。硬化座圈的標準方法是通過火焰硬化或是通過高頻硬化。工業中主要的硬化方法是設置火焰或高頻工具，使之沿軸承圈的圓周前進，直至座圈已經硬化。由于硬化工具一次只能硬化座圈的一小段部分，所以葉片軸承制造廠家必須在軸承圈上任意的或適當限定的部位開始，然后繞圓周繼續，直至硬化工具回到起始位置。

在硬化法中不允許開始位置和完工位置重疊，以便避免已經硬化的座圈退火或回火，或者避免不可預料的材料特性。其結果是小部分座圈較少硬化，亦即在硬化的座圈中產生“軟斑點”。在軸承的技術領域內目前了解的是“軟斑點”區域很小，以致它們對軸承壽命沒有影響。

然而，情況不總是這樣，而本發明的目的是建立提供更長軸承總壽命的軸承技術。

發明內容

本發明提供用于一種軸承，其中所述座圈(raceway)的至少其中之一包括一個或多個相對于座圈的標準形狀而言的凹陷區域。

因此能建立這樣的軸承技術，該技術通過在特定座圈位置處的軸承滾動元件上傳遞較低的負荷力來提供更長的軸承總壽命。

術語“座圈的標準形狀”應理解為座圈的標稱制造的幾何形狀或外形，例如軸向/旋轉對稱的幾何形狀。

在軸承座圈的表面部分中使用一個或多個凹陷區域克服了現有技術的偏見。一般認為座圈的均勻性和一致性及軸承滾珠排上的負荷力在建造軸承中很重要。

在本發明的一方面，所述軸承滾動元件是軸承滾珠或滾柱。

在本發明的另一方面，所述軸承是風輪機的不同部件例如風輪機的葉片、偏航裝置(yaw)、轉子、傳動裝置或發電機軸承間的連接裝置。

風輪機的軸承一般在惡劣的負荷條件下工作，其中它們經受軸向和徑向力及彎曲/傾斜力矩。

尤其是，葉片軸承在惡劣的負荷條件下工作，因為存在軸向和徑向力及大的彎曲/傾斜力矩，而同時進行受限的擺動運動而非連續的旋轉運動。為了得到高的總軸承壽命，因此在特定的座圈位置如負荷力較高或軸承強度較低的區域處用軸承滾動元件傳遞較低的負荷力很有利。

在本發明的方面中，一個或每個座圈包括一個凹陷區域。因此可確保軸承中座圈的一部分或全部“軟斑點”經受的負荷力較低，所述負荷力來自例如較少硬化區和填充塞區(filler?plug?area)的軸承滾動元件。

在本發明的一方面，所述凹陷區域至少位于其軸承材料特性比座圈的硬化材料差的材料中，例如較少硬化、未硬化或脆性較高的座圈材料中。凹陷區域保證將較小的負荷力傳遞到至少一部分較差軸承材料區。因此避免了在該區域中的軸承材料剝離以及最終減少軸承的總壽命。

在本發明的一方面，所述凹陷區域包括一個具有較差軸承材料特性的區域和在座圈的相鄰硬化材料中的過渡區。因此能形成一經處理的區域，其中確保較小的負荷力從軸承滾動元件傳遞到所有具有較差軸承材料的區域。

術語“較差的軸承材料特性”尤其理解為與相鄰硬化材料相比而硬化較少的軸承材料。較少硬化區可以認為是材料具有比座圈的其余部分至少低15％的硬度。

在本發明的一方面，所述凹陷區域包括在過渡區處具有最小深度的孔或槽形狀。因此能將較少的滾動元件負荷力傳遞到凹陷區域。

在本發明的一方面，所述凹陷區域的形狀是輪廓分明且可通過機加工重現的，其在過渡區處具有最小深度。因此能用相同機器操作在不同座圈中及在其它軸承中形成類似的或甚至相同的凹陷區域。

在本發明的一方面，所述凹陷區域包括雙曲線形狀，在過渡區處具有最小深度X_lh1、X_lh2的碗形孔或槽。因此能通過凹陷區域連續地將軸承滾動元件從轉高負荷力轉移到較低負荷力，反之亦然。

在本發明的一方面，所述凹陷區域包括在過渡區具有最小深度X_lh1、X_lh2的連續或平滑的形狀。

術語“連續或平滑的”應理解為在沒有中斷或者不規則性如邊緣的情況下延伸的直線或曲線(比如，凹陷外形應當源自連續函數)。

連續的外形保證軸承滾動元件不在邊緣上滾動的情況下從高負荷力轉移到低負荷力，反之亦然，所述邊緣將快速磨損并將松散的材料傳送到軸承中。