CN110753799A - 噪音和磨损被优化的用于支承轴的滚动轴承 - Google Patents
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Abstract
一种用于支承轴(7)的滚动轴承(1)，其包括由圈材料构造的内圈(2)和外圈(3)，其中，内圈(2)在外周面上和外圈(3)在内周面上分别具有用于引导球(6)的滚道(4、5)，其中，球(6)在相应的滚道(4、5)上滚动，其中，圈材料包括0.5至2重量％的碳、最高0.035重量％的硫、3至5重量％的铬、1至4重量％的钒、1至12重量％的钨、2至12重量％的钼，其中，相应的滚道(4、5)的表面的硬度是至少62HRC，其中，内圈(2)和外圈(3)具有220至250MPa的弹性模量，其中，内圈(2)上的滚道(4)与球(6)之间的相切度和/或外圈(3)上的滚道(5)与球(6)之间的相切度是至少1.05，并且其中，内圈(2)上的滚道(5)和/或外圈(3)上的滚道(5)至少具有带有0.005至0.03的平均粗糙值Ra、0.3至‑5的斜度Rsk和3至15的坡度Rku的表面粗糙度。
Description
技术领域
本发明涉及用于支承轴的滚动轴承。此外，本发明还涉及包括轴的轴承设施，轴借助滚动轴承以能转动的方式支承。
背景技术
EP 2 825 783 B1公开了一种用于车辆或飞机的变速器的小齿轮轴承设施，其包括至少一个滚柱轴承。至少其中一个滚柱轴承是球轴承，其中，球轴承具有内圈和外圈。两个圈具有用于位于圈内的球的滚道。至少一个滚道具有半径，球具有直径。滚道的半径与球的直径的比是0.53。此外，至少其中一个圈由球轴承钢构造，其通过粉末冶金方法制造。为此使用粉末冶金部件，其包含0.5至2.0重量％的碳、最高0.035重量％的硫、3.0至5.0重量％的铬、1.0至4.0重量％的钒、1.0至12.0重量％的钨、2.0至12.0重量％的钼。滚道的表面具有65HRC与70HRC之间的硬度，并且至少一个球轴承的球由陶瓷材料制造。
发明内容
本发明的任务是，提供噪音和磨损被优化的滚动轴承。
该任务通过具有权利要求1的特征的滚动轴承解决。本发明的优选的或有利的实施方式由随后的说明书的从属权利要求和附图得到。
根据本发明的用于支承轴的滚动轴承包括内圈和外圈，它们由圈材料构造，其中，内圈在外周面上和外圈在内周面上分别具有用于引导球的滚道，其中，球在相应的滚道上滚动，其中，圈材料包括0.5至2重量％的碳、最高0.035重量％的硫、3至5重量％的铬、1至4重量％的钒、1至12重量％的钨、2至12重量％的钼，其中，相应的滚道的表面的硬度是至少62HRC，其中，内圈和外圈具有220至250MPa的弹性模量，其中此外，内圈上的滚道或内圈上的滚动槽直径与球之间的相切度(Schmiegung)和/或外圈上的滚道或外圈上的滚动槽直径与球之间的相切度是至少1.05，并且其中，内圈上的滚道和/或外圈上的滚道至少具有带有0.005至0.03的平均粗糙值Ra、0.3至-5的斜度Rsk和3至15的坡度Rku的表面粗糙度。根据优选的实施例，圈材料是刚合金M62。
平均粗糙值Ra理解为表面的粗糙型廓的所有型廓值的模的算数平均值。此外，斜度Rsk理解为用于表面粗糙度的幅度密度曲线的非对称性的度量。负斜度表示具有良好的承载特性的表面。坡度Rku被视为用于表面粗糙度的幅度密度曲线的坡度的度量。在正常分布的型廓值中，坡度Rku是3。特征参量：斜度Rsk和坡度Rku强烈受到表面粗糙度的型廓的各个凸出部和凹部的影响。
在优选槽形构造的滚道中，球在内圈和外圈上滚动，从而外圈和内圈能相对彼此围绕转动轴线扭转。相切度说明了滚道半径与球直径之间的比。因此，相切度可以通过形成相应的滚道半径与球直径之间的商计算出。根据本发明，要么内圈上的滚道与球之间的相切度是至少1.05，要么外圈上的滚道与球之间的相切度是至少1.05，要么内圈上的滚道与球之间的相切度和外圈上的滚道与球之间的相切度都是至少1.05。
如果相应的滚道的半径等于在其上滚动的球的直径，那么相切度是1。相应地，相切度随着滚道半径的增加而提升。随着相切度的提升，球与滚道上的接触区域之间的接触面减小，这在摩擦损失中产生有利的影响。随着相切度减小，球与滚道的接触区域之间的接触面相应增大，其中同时，摩擦损失增加。
内圈上的滚道与球之间的相切度和/或外圈上的滚道与球之间的相切度优选是1.05至1.13。惊讶地证实的是，当滚道半径与球直径之间的比是至少1.05，并且最高1.13时，滚动轴承的噪音和磨损优化是最强的。因此，噪音和磨损优化之间的妥协是在相应的滚道与相应的球之间的1.05至1.13的相切度的情况下。
所描述的相切度范围产生滚动体或球与相应的轴承圈之间的限定小的压力面。从很小的压力面得到很少的摩擦和很少的磨损面。附加地，通过粗糙度限定实现轴承圈与球之间的最佳的润滑状态。为此负责的是基于高台式表面的油滞留效应(Rsk为负)。粗糙度-相切度-材料组合对于滚动轴承的磨损和噪音特性来说是决定性的。
优选地，球由陶瓷材料或圈材料构造。因此，球由陶瓷或圈材料构造，圈材料包括0.5至2重量％的碳、最高0.035重量％的硫、3至5重量％的铬、1至4重量％的钒、1至12重量％的钨、2至12重量％的钼。通过应用陶瓷滚动体或非常耐磨的由圈材料构成的特殊钢滚动体，实现再次降低压力表面大小，以及圈材料与球之间的更好的摩擦配对。
此外，内圈和外圈至少局部粉末冶金式被制造。换言之，在制造内圈和外圈中的至少一个方法步骤涉及对至少局部粉末形的0.5至2重量％的碳、最高0.035重量％的硫、3至5重量％的铬、1至4重量％的钒、1至12重量％的钨、2至12重量％的钼的组成部分进行混合和进一步处理。
根据优选的实施例，本发明涉及轴承设施，其包括轴和至少一个根据权利要求1的滚动轴承，其中，轴构造为机床的主轴。轴尤其是构造为主主轴、进给主轴和/或校准主轴。此外也可想到的是，被驱动的工具通过至少一个根据本发明的滚动轴承支承。
根据另一优选的实施例，本发明涉及轴承设施，其包括轴和至少一个根据本发明的滚动轴承，其中，轴构造为涡轮压缩机或增压机的压缩机轴。
根据另一优选的实施例，本发明涉及轴承设施，其包括轴和至少一个根据本发明的滚动轴承，其中，轴构造为电机、尤其是电动机和/或发电机的转子轴。电机的转子抗相对转动地布置在转子轴上，其中，转子围绕相对壳体固定的定子，优选在相对壳体固定的定子内旋转。
根据本发明的滚动轴承的应用被提出用于支承主轴，或支承压缩机轴，或支承转子轴。因此，滚动轴承特别好地适用于支承快速转动的轴。根据本发明的滚动轴承能够实现轴的噪音和磨损被优化的支承。快速转动是转速超过每分钟一百万转，其中，n*dm是适用的，其中，n是转速，dm是平均的轴承直径。例如，快速转动理解为在100mm的平均的轴承直径中的每分钟10000转。
附图说明
另外的改进本发明的措施随后和对本发明的优选实施例的描述一起借助附图详细示出。在此：
图1示出根据本发明的滚动轴承的示意性的立体图；和
图2示出具有根据图1的根据本发明的滚动轴承和轴的轴承设施的示意性的部分截面图。
具体实施方式
根据图1，根据本发明的用于在此未示出的机床的滚动轴承1包括内圈2和外圈3，以及径向布置在内圈2与外圈3之间的球6作为滚动体。球6通过保持架8引导。滚动轴承1构造为深沟球轴承。
在图2中，图1的滚动轴承1支承轴7。轴7当前构造为机床的主轴，并且仅局部示出。内圈2在外周面上具有用于引导球6的滚道4。此外，外圈3也在内周面上具有用于引导球6的滚道5。球6在相应的滚道4、5上在内圈2与外圈3之间滚动，其中，球6由陶瓷材料构造。
内圈2和外圈3由圈材料构造，其中，圈材料粉末冶金地由0.5至2重量％的碳、最高0.035重量％的硫、3至5重量％的铬、1至4重量％的钒、1至12重量％的钨、2至12重量％的钼和铁构造。相应的滚道4、5的表面的硬度是62HRC。内圈2和外圈3具有230MPa的弹性模量。在内圈2上的滚道4与球6之间的相切度和在外圈3的滚道5与球6之间的相切度一样是1.05。此外，内圈2上的滚道5和外圈3上的滚道5具有带有0.005至0.03的平均粗糙值Ra、0.3至-5的斜度Rsk和3至15的坡度Rku的表面粗糙度。
附图标记列表
1 滚动轴承
2 内圈
3 外圈
4 滚道
5 滚道
6 球
7 轴
8 保持架
Claims (8)
1.一种用于支承轴(7)的滚动轴承(1)，所述滚动轴承包括由圈材料构造的内圈(2)和外圈(3)，其中，所述内圈(2)在外周面上和所述外圈(3)在内周面上分别具有用于引导球(6)的滚道(4、5)，其中，所述球(6)在相应的滚道(4、5)上滚动，其中，所述圈材料包括0.5至2重量％的碳、最高0.035重量％的硫、3至5重量％的铬、1至4重量％的钒、1至12重量％的钨、2至12重量％的钼，其特征在于，相应的滚道(4、5)的表面的硬度是至少62HRC，其中，所述内圈(2)和所述外圈(3)具有220至250MPa的弹性模量，其中，所述内圈(2)上的滚道(4)与所述球(6)之间的相切度和/或所述外圈(3)上的滚道(5)与所述球(6)之间的相切度是至少1.05，并且其中，至少所述内圈(2)上的滚道(5)和/或所述外圈(3)上的滚道(5)具有带有0.005至0.03的平均粗糙值Ra、0.3至-5的斜度Rsk和3至15的坡度Rku的表面粗糙度。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承(1)，其特征在于，所述内圈(2)上的滚道(4)与所述球(6)之间的相切度和/或所述外圈(3)上的滚道(5)与所述球(6)之间的相切度是1.05至1.13。
3.根据前述权利要求中任一项所述的滚动轴承(1)，其特征在于，所述球(6)由陶瓷材料或圈材料构造。
4.根据前述权利要求中任一项所述的滚动轴承(1)，其特征在于，所述内圈(2)和所述外圈(3)至少部分地粉末冶金式被制造。
5.一种轴承设施，所述轴承设施包括轴(7)和至少一个根据权利要求1至4中任一项所述的滚动轴承(1)，其中，所述轴(7)构造为机床的主轴。
6.一种轴承设施，所述轴承设施包括轴(7)和至少一个根据权利要求1至4中任一项所述的滚动轴承(1)，其中，所述轴(7)构造为涡轮压缩机或增压机的压缩机轴。
7.一种轴承设施，所述轴承设施包括轴(7)和至少一个根据权利要求1至4中任一项所述的滚动轴承(1)，其中，所述轴(7)构造为电机的转子轴。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的滚动轴承(1)用于支承主轴或用于支承压缩机轴或用于支承转子轴的应用。
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