JP2010002012A - Rotary bearing - Google Patents

Rotary bearing Download PDF

Info

Publication number
JP2010002012A
JP2010002012A JP2008162403A JP2008162403A JP2010002012A JP 2010002012 A JP2010002012 A JP 2010002012A JP 2008162403 A JP2008162403 A JP 2008162403A JP 2008162403 A JP2008162403 A JP 2008162403A JP 2010002012 A JP2010002012 A JP 2010002012A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rolling element
sintered body
rolling
sialon
slewing bearing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008162403A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsutoshi Muramatsu
勝利 村松
Michio Hori
径生 堀
Atsushi Kuwabara
温 桑原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
Priority to JP2008162403A priority Critical patent/JP2010002012A/en
Publication of JP2010002012A publication Critical patent/JP2010002012A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary bearing whose weight is reduced, and in which sliding abrasion and fretting damage are suppressed in a contact part between an rolling element and a bearing ring. <P>SOLUTION: This rotary bearing has an inner ring 1, an outer ring 2, and a plurality of rolling elements 3 freely rolling between respective raceway surfaces 1a, 1b, 2a and 2b of these inner-outer rings 1 and 2. The rolling elements 3 are made of ceramic strong against impact resistance. The ceramic is constituted of a sintered body containing β sialon as main component and a residual part of an impurity, or a sintered body containing β sialon as main component, a residual part of a sintering aid and an impurity. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、例えば風力発電装置等の旋回部分に用いられる大型または超大型の旋回軸受に関する。   The present invention relates to a large-size or ultra-large size slewing bearing used for a slewing portion of, for example, a wind power generator.

図7および図8は風力発電装置の1例を示す。この風力発電装置11は、支持台12上にナセル13を水平旋回自在に設け、このナセル13のケーシング14内に主軸15を回転自在に支持し、この主軸15のケーシング14外に突出した一端に、旋回翼であるブレード16を取付けてなる。主軸15の他端は増速機17に接続され、増速機17の出力軸18が発電機19のロータ軸に結合されている。   7 and 8 show an example of a wind power generator. This wind power generator 11 is provided with a nacelle 13 on a support base 12 so as to be able to turn horizontally, and a main shaft 15 is rotatably supported in a casing 14 of the nacelle 13, and at one end of the main shaft 15 protruding outside the casing 14. The blade 16 which is a swirl wing is attached. The other end of the main shaft 15 is connected to the speed increaser 17, and the output shaft 18 of the speed increaser 17 is coupled to the rotor shaft of the generator 19.

風力発電装置は規模が非常に大きく、1枚のブレード16の長さが数10メートル、中には100メートルを超えるものもある。そのため、ブレード16が主軸15回りに回転する際に、その回転位置、例えば主軸15よりも上側の位置と下側の位置とで、ブレード16が受ける風の風速が異なる。風速が違っていても各ブレード16が同じ荷重を受けるように、ブレード16が回転する間に、風速に応じて各ブレード16の風に向かう角度を調整する。また、常に各ブレード16が正面から風を受けるように、風向きの変化に応じてナセル13の向きを変える(ヨー)。なお、風速が速過ぎて多大な荷重を受ける恐れがある場合には、ナセル13の向きを通常の逆にして、風が抜けるようにすることもある。   The wind power generation apparatus is very large, and the length of one blade 16 is several tens of meters, and some of them exceed 100 meters. Therefore, when the blade 16 rotates about the main shaft 15, the wind speed of the wind received by the blade 16 differs depending on the rotation position, for example, the position above the main shaft 15 and the position below the main shaft 15. While the blade 16 rotates, the angle of each blade 16 toward the wind is adjusted according to the wind speed so that each blade 16 receives the same load even if the wind speed is different. Further, the direction of the nacelle 13 is changed according to the change of the wind direction so that each blade 16 receives wind from the front (yaw). If the wind speed is too high and a large load may be received, the direction of the nacelle 13 may be reversed to allow the wind to escape.

このように、風力発電装置では、風の状態に合わせてブレード16の角度およびナセル13の向きを随時変える必要があるため、ブレード16およびナセル13はそれぞれ旋回軸受21,22により旋回自在に支持され、図示しない駆動手段により旋回させるようになっている。風力発電装置の旋回軸受の特徴としては、寸法が非常に大きいこと、旋回の揺動角が比較的小さいこと、変動荷重を受けることが挙げられる。
寸法に関しては、ブレード用で外輪外径1000〜3000mm、ヨー用で同1500〜3500mmである。揺動角に関しては、ブレード用で最大約90°、ヨー用で最大360°である。変動荷重に関しては、ブレード用およびヨー用のいずれについても変動荷重を受けるが、特にブレード用が急激な変動荷重を受けることが多い。
Thus, in the wind turbine generator, it is necessary to change the angle of the blade 16 and the direction of the nacelle 13 at any time according to the wind condition, so that the blade 16 and the nacelle 13 are rotatably supported by the slewing bearings 21 and 22, respectively. Rotation is performed by driving means (not shown). The characteristics of the slewing bearing of the wind power generator include that the dimensions are very large, the swing angle of the slewing is relatively small, and a variable load is received.
Regarding the dimensions, the outer ring outer diameter is 1000 to 3000 mm for blades and 1500 to 3500 mm for yaw. The swing angle is about 90 ° at the maximum for blades and 360 ° at the maximum for yaw. As for the fluctuating load, both the blade and the yaw are subjected to a fluctuating load, but the blade is often subjected to a sudden fluctuating load.

建設機械、工作機械等の幅広い分野において、旋回軸受として、4点接触玉軸受が用いられている(例えば特許文献1,2)。4点接触玉軸受は、内輪および外輪の各軌道面をそれぞれ2つの曲面で形成し、これらの軌道面間に複数のボールを転動自在に介在させたものであり、転動体としてのボールが両軌道面間にしっかりと挟持され、かつ内外輪の剛性も高いので、簡単な構成で大きな負荷容量が得られる。
特開2002−339981号公報 特開2003−13963号公報
In a wide range of fields such as construction machines and machine tools, four-point contact ball bearings are used as slewing bearings (for example, Patent Documents 1 and 2). The four-point contact ball bearing is formed by forming each raceway surface of the inner ring and the outer ring with two curved surfaces, and interposing a plurality of balls so as to roll freely between these raceway surfaces. A large load capacity can be obtained with a simple configuration because the inner and outer rings are firmly clamped between the raceway surfaces and the rigidity of the inner and outer rings is high.
JP 2002-339981 A JP 2003-13963 A

そこで、大型または超大型であり、大きな負荷容量を必要とする風力発電装置の旋回軸受についても、4点接触玉軸受の採用を検討することにした。なお、JIS B 0104-1991によると、大型軸受は外輪外径が180〜800mmのものと定義されている。
前述のように、風力発電装置の旋回軸受は、変動荷重により比較的狭い旋回範囲内で頻繁に揺動するため、フレッティングが生じやすい。フレッティングを防止するには、内部すきまを負すきまにして、転動体と軌道輪との滑りを抑えるのが有効である。しかし、4点接触玉軸受で負すきまにすると、4点接触状態でボールが転動することにより滑り摩耗が発生する問題がある。また、負すきまにしても、変動荷重によるフレッティングを完全に防ぐことは困難であるため、フレッティング損傷を極力少なくすることが重要な課題であることに変わりない。さらに、大型または超大型である風力発電装置の旋回軸受では、軸受の軽量化も重要な課題である。これらの問題や課題は、4点接触玉軸受である場合だけに限らず、他の形式の軸受についても言えることである。例えば、アキシアル荷重を受ける円筒ころとラジアル荷重を受ける円筒ころを組み合わせた3列円筒ころ軸受がそうである。
Therefore, we decided to consider the use of four-point contact ball bearings for slewing bearings of wind power generators that are large or very large and require a large load capacity. According to JIS B 0104-1991, a large bearing is defined as having an outer ring outer diameter of 180 to 800 mm.
As described above, the slewing bearing of the wind turbine generator frequently oscillates within a relatively narrow slewing range due to a fluctuating load, so that fretting is likely to occur. In order to prevent fretting, it is effective to suppress slippage between the rolling elements and the raceway by making the internal clearance negative. However, if the four-point contact ball bearing has a negative clearance, there is a problem that sliding wear occurs due to the ball rolling in the four-point contact state. Even with a negative clearance, it is difficult to completely prevent fretting due to fluctuating loads. Therefore, reducing fretting damage as much as possible remains an important issue. Furthermore, in the slewing bearing of a large or very large wind power generator, weight reduction of the bearing is also an important issue. These problems and problems are not limited to the case of a four-point contact ball bearing, but can be applied to other types of bearings. For example, a three-row cylindrical roller bearing that combines a cylindrical roller that receives an axial load and a cylindrical roller that receives a radial load.

上記滑り摩耗およびフレッティング損傷に対しては、従来、軸受に封入するグリースの量を調整することや、グリースに二酸化モリブデン等の添加剤を添加することによる対策がとられていた。これらの方法によっても、ある程度の効果は期待できるが、さらに根本的な解決策が求められている。   Conventionally, countermeasures against the above-mentioned sliding wear and fretting damage have been taken by adjusting the amount of grease sealed in the bearing or adding an additive such as molybdenum dioxide to the grease. These methods can be expected to have a certain effect, but more fundamental solutions are required.

この発明の目的は、転動体と軌道輪との接触部における滑り摩耗およびフレッティング損傷が抑制され、軸受の軽量化を図ることができる旋回軸受を提供することである。   An object of the present invention is to provide a slewing bearing in which sliding wear and fretting damage at a contact portion between a rolling element and a bearing ring are suppressed, and the weight of the bearing can be reduced.

この発明にかかる旋回軸受は、内輪と、外輪と、これら内外輪の各軌道面間で転動自在な複数の転動体とを備え、前記転動体が耐衝撃性に強いセラミックス製であることを特徴とする。   The slewing bearing according to the present invention comprises an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements that can roll between the raceway surfaces of the inner and outer rings, and the rolling elements are made of ceramics having high impact resistance. Features.

転動体をセラミックス製とすれば、以下の作用効果が得られる。
・ 焼結体であるセラミックスは保油性が良好である。このため、転動体に含浸している油が転動体と内外輪の軌道間に滲み出て潤滑油として作用し、両者の滑り摩耗およびフレッティング損傷が抑制される。
・ セラミックスは、鋼に比べて密度が小さい。このため、転動体の軽量化が図れ、軸受全体の軽量化を図れる。
・ セラミックスは耐食性が高く、絶縁性を有する。このため、腐食や電食により転動体が損傷することを抑制できる。
If the rolling element is made of ceramics, the following effects can be obtained.
・ Ceramics that are sintered bodies have good oil retention. For this reason, the oil impregnated in the rolling elements oozes out between the raceways of the rolling elements and the inner and outer rings and acts as lubricating oil, and both sliding wear and fretting damage are suppressed.
-Ceramics have a lower density than steel. For this reason, the weight of the rolling element can be reduced, and the weight of the entire bearing can be reduced.
・ Ceramics have high corrosion resistance and insulation. For this reason, it can suppress that a rolling element is damaged by corrosion or electrolytic corrosion.

前記セラミックスは、βサイアロンを主成分とし、残部不純物からなる焼結体から構成されたものとすることができる。その場合、前記セラミックスは、Si6−ZAl8−Zの組成式で表され、0.1≦z≦3.5を満たすβサイアロンを主成分とし、残部不純物からなる焼結体から構成され、ヤング率が180GPa以上270GPa以下であるのが好ましい。
また、前記セラミックスは、βサイアロンを主成分とし、残部焼結助剤および不純物からなる焼結体から構成されたものとしてもよい。その場合、前記セラミックスは、Si6−ZAl8−Zの組成式で表され、0.1≦z≦3.5を満たすβサイアロンを主成分とし、残部焼結助剤および不純物からなる焼結体から構成され、ヤング率が180GPa以上270GPa以下であるのが好ましい。
以後、これらのβサイアロンを主成分とする焼結体を「サイアロン焼結体」とする。
The ceramics may be composed of a sintered body containing β sialon as a main component and the remaining impurities. In that case, the ceramic is represented by a composition formula of Si 6-Z Al Z O Z N 8-Z, as a main component β-sialon satisfying 0.1 ≦ z ≦ 3.5, sintering the balance being impurities It is preferable that the Young's modulus is 180 GPa or more and 270 GPa or less.
Further, the ceramic may be composed of a sintered body containing β sialon as a main component and the remaining sintering aid and impurities. In this case, the ceramic is mainly composed of β sialon represented by a composition formula of Si 6-Z Al Z O Z N 8-Z and satisfying 0.1 ≦ z ≦ 3.5, and the remaining sintering aid and It is preferably composed of a sintered body made of impurities and has a Young's modulus of 180 GPa or more and 270 GPa or less.
Hereinafter, these sintered bodies containing β sialon as a main component are referred to as “sialon sintered bodies”.

この発明の発明者は、サイアロン焼結体からなる転動体の転動疲労寿命と、転動体の構成との関係を詳細に調査した。その結果、以下の知見が得られ、この発明に想到した。   The inventor of this invention investigated in detail the relationship between the rolling fatigue life of the rolling element which consists of a sialon sintered compact, and the structure of a rolling element. As a result, the following knowledge was obtained and the present invention was conceived.

すなわち、上述のβサイアロンは、燃焼合成を含む製造工程を採用することにより、上記のzの値(以下、z値という)が0.1以上となる種々の組成を有するものが、製造可能である。そして、一般の転動疲労寿命に大きな影響を与える硬度は、製造の容易なz値4.0以下の範囲において、ほとんど変化しない。しかしながら、βサイアロンを主成分とする焼結体からなる転動体の転動疲労寿命とz値との関係を詳細に調査したところ、z値が3.5を超えると転動体の転動疲労寿命が大幅に低下することが分かった。   That is, the above-described β sialon can be produced with various compositions in which the value of z (hereinafter referred to as z value) is 0.1 or more by employing a production process including combustion synthesis. is there. And the hardness which has a big influence on a general rolling fatigue life hardly changes in the range of z value 4.0 or less which is easy to manufacture. However, when the relationship between the rolling fatigue life and z value of a rolling element made of a sintered body containing β sialon as a main component is investigated in detail, if the z value exceeds 3.5, the rolling fatigue life of the rolling element is obtained. Was found to drop significantly.

より具体的には、z値が0.1以上3.5以下の範囲においては、転動疲労寿命はほぼ同等で、旋回軸受の運転時間が所定時間を超えると、転動体の表面に剥離が発生して破損する。これに対し、z値が3.5を超えると転動体が摩耗しやすくなり、これに起因して転動疲労寿命が大幅に低下する。つまり、z値が3.5となる組成を境界として、サイアロン焼結体からなる転動体の破損モードが変化し、z値が3.5を超えると転動疲労寿命が大幅に低下するという現象が明らかとなった。したがって、サイアロン焼結体からなる転動体において、安定して十分な寿命を確保するためには、z値を3.5以下とする必要がある。   More specifically, when the z value is in the range of 0.1 to 3.5, the rolling fatigue life is substantially the same. When the operation time of the slewing bearing exceeds a predetermined time, the surface of the rolling element is peeled off. Occurs and breaks. On the other hand, when the z value exceeds 3.5, the rolling elements are likely to be worn, and the rolling fatigue life is significantly reduced due to this. In other words, the failure mode of the rolling element made of a sialon sintered body changes with the composition having a z value of 3.5 as a boundary, and when the z value exceeds 3.5, the rolling fatigue life is greatly reduced. Became clear. Therefore, in order to ensure a stable and sufficient life in a rolling element made of a sialon sintered body, the z value needs to be 3.5 or less.

一方、上述のように、βサイアロンは、燃焼合成を含む製造工程により製造することにより、安価に製造することができる。しかし、z値が0.1未満では、燃焼合成の実施が困難となることが分かった。そのため、サイアロン焼結体からなる転動体を安価に製造するには、z値を0.1以上とする必要がある。   On the other hand, as described above, β sialon can be manufactured at a low cost by being manufactured by a manufacturing process including combustion synthesis. However, it has been found that when the z value is less than 0.1, it is difficult to perform the combustion synthesis. Therefore, in order to manufacture a rolling element made of a sialon sintered body at a low cost, the z value needs to be 0.1 or more.

また、転動体のヤング率が高くなると、転動体を構成する素材の強度が上昇する傾向にある。しかし、その反面、転動体のヤング率が高くなると、転動体が弾性変形しにくくなるため、転動体と軌道輪との接触面積が小さくなり、接触面圧が高くなる。その結果、負荷される荷重が急激に上昇した場合、転動体に損傷が発生しやすくなる。一方、転動体のヤング率が低くなると、転動体が弾性変形しやすくなるため、転動体と軌道輪との接触面積が大きくなり、接触面圧が低くなる。しかし、その反面、転動体のヤング率が低くなると、これに伴って転動体を構成する素材の強度が低下する傾向にある。そのため、転動体のヤング率は、転動体を構成する素材の強度と転動体と軌道輪との接触面圧の低減とのバランスを確保可能な範囲とすることが必要である。   Moreover, when the Young's modulus of a rolling element becomes high, it exists in the tendency for the intensity | strength of the raw material which comprises a rolling element to rise. However, when the Young's modulus of the rolling element is increased, the rolling element is less likely to be elastically deformed, so that the contact area between the rolling element and the raceway is reduced and the contact surface pressure is increased. As a result, when the load applied increases rapidly, the rolling elements are likely to be damaged. On the other hand, when the Young's modulus of the rolling element is lowered, the rolling element is easily elastically deformed, so that the contact area between the rolling element and the raceway is increased, and the contact surface pressure is reduced. However, on the other hand, when the Young's modulus of the rolling element becomes low, the strength of the material constituting the rolling element tends to decrease. For this reason, the Young's modulus of the rolling element needs to be within a range that can ensure a balance between the strength of the material constituting the rolling element and the reduction of the contact surface pressure between the rolling element and the race.

より具体的には、サイアロン焼結体からなる転動体のヤング率が180GPa未満の場合、転動体を構成する素材の強度低下の影響が接触面圧の低減の効果を上回り、転動体の転動疲労寿命が低下する。また、転動体と軌道輪との接触面積が増大することに伴い、転動体と軌道輪間に作用する摩擦力が増加し、軸受トルクが上昇するという問題も発生する。したがって、サイアロン焼結体からなる転動体のヤング率は、180GPa以上であることが必要である。   More specifically, when the Young's modulus of the rolling element made of a sialon sintered body is less than 180 GPa, the influence of the strength reduction of the material constituting the rolling element exceeds the effect of reducing the contact surface pressure, and the rolling element rolls. Fatigue life is reduced. In addition, as the contact area between the rolling element and the raceway increases, the frictional force acting between the rolling element and the raceway increases, causing a problem that the bearing torque increases. Therefore, the Young's modulus of the rolling element made of a sialon sintered body needs to be 180 GPa or more.

一方、サイアロン焼結体からなる転動体のヤング率が270GPaを超えると、接触面圧の増加の影響が転動体を構成する素材の強度上昇の効果を上回り、負荷される荷重が増加した場合、軌道輪と接触する面である転走面に変形等の損傷が発生しやすくなる。その結果、サイアロン焼結体からなる転動体の転動疲労寿命が低下する。したがって、負荷される荷重が急激に変化するような用途に用いられる場合、サイアロン焼結体からなる転動体のヤング率は、270GPa以下であることが必要である。   On the other hand, when the Young's modulus of the rolling element made of a sialon sintered body exceeds 270 GPa, the influence of the increase in the contact surface pressure exceeds the effect of increasing the strength of the material constituting the rolling element, and the applied load increases. Damage such as deformation is likely to occur on the rolling contact surface that is in contact with the race. As a result, the rolling fatigue life of the rolling element made of a sialon sintered body is reduced. Therefore, when it is used for an application in which the load applied changes rapidly, the Young's modulus of the rolling element made of the sialon sintered body needs to be 270 GPa or less.

これに対し、この発明の一の局面における転動体は、Si6−ZAl8−Zの組成式で表され、0.1≦z≦3.5を満たすβサイアロンを主成分とし、残部不純物からなる焼結体から構成されており、ヤング率が180GPa以上270GPa以下となっているため、安価でありながら、十分な耐久性を安定して確保することが可能であるとともに、負荷される荷重が急激に変化するような用途に用いることが可能である。例えば、風力発電装置の旋回軸受の転動体に適する。 On the other hand, the rolling element according to one aspect of the present invention is mainly composed of β sialon represented by a composition formula of Si 6-Z Al Z O Z N 8-Z and satisfying 0.1 ≦ z ≦ 3.5. In addition, since the Young's modulus is 180 GPa or more and 270 GPa or less because the Young's modulus is 180 GPa or less and 270 GPa or less, it is possible to stably ensure sufficient durability while being inexpensive. It can be used for applications in which the applied load changes rapidly. For example, it is suitable for a rolling element of a slewing bearing of a wind power generator.

なお、負荷される荷重が比較的大きい用途で用いられる場合、転動体のヤング率は220GPa以上であることが望ましい。一方、外部からの衝撃が負荷される場合等、負荷される荷重の変化が特に大きい環境下で使用される場合、転動体のヤング率は260GPa以下であることが望ましい。   In addition, when using for the application with a comparatively big load, it is desirable that the Young's modulus of a rolling element is 220 GPa or more. On the other hand, the Young's modulus of the rolling element is preferably 260 GPa or less when used in an environment where the change in applied load is particularly large, such as when an external impact is applied.

また、この発明の他の局面における転動体は、基本的には上記この発明の一の局面における転動体と同様の構成を有し、同様の効果を奏する。しかし、この発明の他の局面における転動体では、転動体の用途等を考慮し、焼結助剤を含む点で上記この発明の一の局面における転動体とは異なっている。この発明の他の局面における転動体は、焼結助剤の採用により、サイアロン焼結体の気孔率を低下させやすくなり、十分な耐久性を安定して確保することが可能である。   In addition, the rolling element according to another aspect of the present invention basically has the same configuration as the rolling element according to one aspect of the present invention, and exhibits the same effects. However, the rolling element according to another aspect of the present invention is different from the rolling element according to one aspect of the present invention in that it includes a sintering aid in consideration of the use of the rolling element. The rolling element according to another aspect of the present invention can easily reduce the porosity of the sialon sintered body by adopting the sintering aid, and can ensure sufficient durability stably.

なお、焼結助剤としては、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、珪素(Si)、チタン(Ti)、希土類元素の酸化物、窒化物、酸窒化物のうち少なくとも1種類以上を採用することができる。また、焼結助剤は、焼結体のうち20質量%以下とすることが望ましい。   As the sintering aid, at least one of magnesium (Mg), aluminum (Al), silicon (Si), titanium (Ti), rare earth element oxide, nitride, and oxynitride is employed. be able to. Further, the sintering aid is desirably 20% by mass or less in the sintered body.

サイアロン焼結体は、低圧、例えば1MPa以下の圧力下で焼結されるため、10MPa以上の圧力下で加圧焼結する一般的なセラミックス、例えば窒化珪素を主成分とする焼結体(以下、「窒化珪素焼結体」とする)に比べて、製造コストを低く抑えることができる。
サイアロン焼結体は窒化珪素焼結体よりも、ヤング率が小さい。窒化珪素焼結体のヤング率は310GPaであるのに対し、サイアロン焼結体のヤング率は上述したように180GPa以上270GPa以下である。そのため、サイアロン焼結体製の転動体は、窒化珪素焼結体製の転動体よりも、荷重を受けたときに転動体が内外輪の軌道面と接触する面積が大きく、負荷容量が大きい。また、サイアロン焼結体製の転動体は、内外輪の軌道面と広い面積で接触するため、軌道面に対する攻撃性が小さく、軌道面を傷付けにくい。
Since the sialon sintered body is sintered under a low pressure, for example, a pressure of 1 MPa or less, a general ceramic that is pressure-sintered under a pressure of 10 MPa or more, for example, a sintered body mainly composed of silicon nitride (hereinafter referred to as a sintered body) , “The silicon nitride sintered body”), the manufacturing cost can be kept low.
The sialon sintered body has a smaller Young's modulus than the silicon nitride sintered body. The Young's modulus of the silicon nitride sintered body is 310 GPa, whereas the Young's modulus of the sialon sintered body is 180 GPa or more and 270 GPa or less as described above. Therefore, a rolling element made of a sialon sintered body has a larger area where the rolling element comes into contact with the raceway surface of the inner and outer rings when a load is applied, and has a larger load capacity than a rolling element made of a silicon nitride sintered body. In addition, since the rolling element made of a sialon sintered body is in contact with the raceway surface of the inner and outer rings over a wide area, the aggression against the raceway surface is small and the raceway surface is hardly damaged.

前記転動体は、前記内外輪と接触する面である転走面を含む領域に、内部よりも緻密性の高い層である緻密層が形成されているのが好ましい。
サイアロン焼結体からなる転動体においては、その緻密性が、転動体において最も重要な耐久性の1つである転動疲労寿命に大きく影響する。上記のように、転走面を含む領域に緻密層が形成されている転動体は、転動疲労寿命が向上し、十分な耐久性を安定して確保することが可能である。
In the rolling element, a dense layer, which is a layer having a higher density than the inside, is preferably formed in a region including a rolling surface which is a surface in contact with the inner and outer rings.
In a rolling element made of a sialon sintered body, the denseness greatly affects the rolling fatigue life, which is one of the most important durability of the rolling element. As described above, a rolling element in which a dense layer is formed in a region including a rolling surface has an improved rolling fatigue life and can stably ensure sufficient durability.

ここで、緻密性の高い層とは、焼結体において空孔率の低い(密度の高い)層であって、例えば以下のように調査することができる。まず、転動体の表面に垂直な断面において転動体を切断し、当該断面を鏡面ラッピングする。その後、鏡面ラッピングされた断面を光学顕微鏡の斜光(暗視野)にて、例えば50〜100倍程度で撮影し、300DPI(Dot Per Inch)以上の画像として記録する。このとき、白色の領域として観察される白色領域は、空孔率の高い(密度の低い)領域に対応する。したがって、白色領域の面積率が低い領域は、当該面積率が高い領域に比べて緻密性が高い。そして、画像処理装置を用いて記録された画像を輝度閾値により2値化処理した上で白色領域の面積率を測定し、当該面積率により、撮影された領域の緻密性を知ることができる。   Here, the high-density layer is a layer having a low porosity (high density) in the sintered body and can be investigated as follows, for example. First, the rolling element is cut in a cross section perpendicular to the surface of the rolling element, and the cross section is mirror-wrapped. After that, the mirror-wrapped cross section is photographed with oblique light (dark field) of an optical microscope at, for example, about 50 to 100 times, and recorded as an image of 300 DPI (Dot Per Inch) or more. At this time, the white region observed as a white region corresponds to a region with high porosity (low density). Therefore, a region where the area ratio of the white region is low is denser than a region where the area ratio is high. Then, after binarizing the image recorded using the image processing device with the luminance threshold, the area ratio of the white area is measured, and the denseness of the photographed area can be known from the area ratio.

つまり、上記本発明の旋回軸受の転動体では、転走面を含む領域に内部よりも白色領域の面積率の低い層である緻密層が形成されている。なお、上記撮影は、ランダムに5箇所以上で行い、上記面積率は、その平均値で評価することが好ましい。また、転動体の内部における上記白色領域の面積率は、例えば15%以上である。また、転動体の転動疲労寿命を一層向上させるためには、上記緻密層は100μm以上の厚みを有していることが好ましい。   That is, in the rolling element of the slewing bearing of the present invention, a dense layer, which is a layer having a lower area ratio of the white region than the inside, is formed in the region including the rolling surface. In addition, it is preferable to perform the said imaging | photography at 5 or more places at random, and to evaluate the said area ratio by the average value. Moreover, the area ratio of the said white area | region inside a rolling element is 15% or more, for example. Further, in order to further improve the rolling fatigue life of the rolling element, the dense layer preferably has a thickness of 100 μm or more.

前記緻密層の断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率は7%以下であるのが好ましい。
白色領域の面積率が7%以下となる程度に上記緻密層の緻密性を向上させることで、転動体の転動疲労寿命がより向上する。したがって、上記構成により、転動体の転動疲労寿命を一層向上させることができる。
When the cross section of the dense layer is observed with oblique light from an optical microscope, the area ratio of the white region observed as a white region is preferably 7% or less.
By improving the denseness of the dense layer to such an extent that the area ratio of the white region is 7% or less, the rolling fatigue life of the rolling element is further improved. Therefore, with the above configuration, the rolling fatigue life of the rolling elements can be further improved.

前記緻密層の表面を含む領域には、前記緻密層内の他の領域よりもさらに緻密性の高い層である高緻密層が形成されているのがより好ましい。
緻密性のさらに高い高緻密層が緻密層の表面を含む領域に形成されることにより、転動体の転動疲労に対する耐久性がより向上し、転動疲労寿命が一層向上する。
In the region including the surface of the dense layer, it is more preferable that a highly dense layer which is a layer having a higher denseness than other regions in the dense layer is formed.
By forming the denser layer having a higher density in the region including the surface of the dense layer, the durability against rolling fatigue of the rolling elements is further improved, and the rolling fatigue life is further improved.

前記高緻密層の断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率は3.5%以下であるのが好ましい。
白色領域の面積率が3.5%以下となる程度に上記高緻密層の緻密性を向上させることで、転動体の転動疲労寿命がより向上する。したがって、上記構成により、転動体の転動疲労寿命を一層向上させることができる。
When the cross section of the highly dense layer is observed with oblique light from an optical microscope, the area ratio of the white region observed as a white region is preferably 3.5% or less.
By improving the denseness of the highly dense layer to such an extent that the area ratio of the white region is 3.5% or less, the rolling fatigue life of the rolling element is further improved. Therefore, with the above configuration, the rolling fatigue life of the rolling elements can be further improved.

この発明の旋回軸受は、上記の各作用効果が得られるため、風力発電装置のブレードを主軸に対し、主軸軸心に略垂直な軸心回りに旋回自在に支持するためや、風力発電装置のナセルを支持台に対して旋回自在に支持するために好適に使用できる。   Since the slewing bearing of the present invention can obtain the above-described effects, the blade of the wind power generator is supported so as to be pivotable about the axis substantially perpendicular to the main shaft axis with respect to the main shaft. The nacelle can be suitably used for pivotally supporting the nacelle.

この発明の旋回軸受は、内輪と、外輪と、これら内外輪の各軌道面間で転動自在な複数の転動体とを備え、前記転動体が耐衝撃性に強いセラミックス製であるため、転動体と軌道輪との接触部における滑り摩耗およびフレッティング損傷が抑制され、軸受の軽量化を図ることができる。特に、セラミックスをサイアロン焼結体とした場合は、製造コストを低く抑えることができ、かつ軌道面を傷付けにくい。   The slewing bearing according to the present invention includes an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements that are freely rollable between the raceway surfaces of the inner and outer rings, and the rolling elements are made of ceramics having high impact resistance. Sliding wear and fretting damage at the contact portion between the moving body and the race are suppressed, and the weight of the bearing can be reduced. In particular, when the ceramic is a sialon sintered body, the manufacturing cost can be kept low and the raceway surface is hardly damaged.

この発明の実施形態を図1と共に説明する。この旋回軸受は、例えば、風力発電装置のブレードを主軸に対して、主軸軸心に略垂直な軸心回りに旋回自在に支持する軸受、または風力発電装置のナセルを支持台に対して旋回自在に支持する軸受として使用される。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This slewing bearing is, for example, a bearing that supports a blade of a wind turbine generator so that it can pivot about an axis substantially perpendicular to the spindle axis, or a nacelle of a wind turbine generator, with respect to a support base. Used as a bearing to support

旋回軸受は、内輪1と、外輪2と、これら内外輪1,2の複列の軌道面1a,1b,2a,2b間にそれぞれ転動自在に介在する各列複数のボールからなる転動体3と、各列の転動体3をポケット4a内で別々に保持する保持器4とを備える。   The slewing bearing is composed of an inner ring 1, an outer ring 2, and rolling elements 3 including a plurality of balls in each row interposed between the raceways 1 a, 1 b, 2 a, and 2 b of the inner and outer rings 1 and 2, respectively. And a cage 4 that holds the rolling elements 3 in each row separately in the pocket 4a.

内外輪1,2の軌道面1a,1b,2a,2bは、いずれも2つの曲面1aa,1ab,1ba,1bb,2aa,2ab,2ba,2bbで構成されている。これら2つの曲面は、それぞれ転動体3よりも曲率半径が大きく、曲率中心が互いに異なる断面円弧状である。各軌道面1a,1b,2a,2bを構成する一対の曲面間は、溝部1ac,1bc,2ac,2bcになっている。各転動体3は、その転走面3aが内輪軌道面1a,1bおよび外輪軌道面,2a,2bの前記各曲面に接して4点接触する。すなわち、この旋回軸受は4点接触複列玉軸受として構成されている。   Each of the raceway surfaces 1a, 1b, 2a, 2b of the inner and outer rings 1, 2 is composed of two curved surfaces 1aa, 1ab, 1ba, 1bb, 2aa, 2ab, 2ba, 2bb. Each of these two curved surfaces has a circular arc shape having a radius of curvature larger than that of the rolling element 3 and different centers of curvature. Between a pair of curved surfaces constituting each track surface 1a, 1b, 2a, 2b, groove portions 1ac, 1bc, 2ac, 2bc are formed. Each rolling element 3 comes into contact at four points with its rolling surface 3a in contact with the curved surfaces of the inner ring raceway surfaces 1a and 1b and the outer ring raceway surfaces 2a and 2b. That is, this slewing bearing is configured as a four-point contact double row ball bearing.

内輪1および外輪2には、取付用ボルト孔5,6がそれぞれ設けられている。内外輪1,2間の軸受空間にはグリースが充填され、この軸受空間の軸方向の両端がシール部材7により密封されている。   The inner ring 1 and the outer ring 2 are provided with mounting bolt holes 5 and 6, respectively. Grease is filled in the bearing space between the inner and outer rings 1 and 2, and both ends in the axial direction of the bearing space are sealed with seal members 7.

転動体3は、サイアロン焼結体から構成されている。サイアロン焼結体は、βサイアロンを主成分とし、残部不純物からなる焼結体、またはβサイアロンを主成分とし、残部焼結助剤および不純物からなる焼結体のことを言う。   The rolling element 3 is composed of a sialon sintered body. The sialon sintered body refers to a sintered body mainly composed of β sialon and composed of the remaining impurities, or a sintered body composed mainly of β sialon and composed of the remaining sintering aid and impurities.

βサイアロンは、セラミックスの一種であり、Si6−ZAl8−Zの組成式で表され、0.1≦z≦3.5を満たす物質である。不純物は、原料に由来するもの、あるいは製造工程において混入するものを含む不可避的不純物を含む。焼結助剤としては、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、珪素(Si)、チタン(Ti)、希土類元素の酸化物、窒化物、酸窒化物のうち少なくとも1種類以上を採用することができる。なお、焼結助剤は、焼結体のうち20質量%以下とすることが望ましい。 β sialon is a kind of ceramics and is a substance represented by a composition formula of Si 6-Z Al Z O Z N 8-Z and satisfying 0.1 ≦ z ≦ 3.5. Impurities include inevitable impurities including those derived from raw materials or those mixed in the manufacturing process. As the sintering aid, at least one of magnesium (Mg), aluminum (Al), silicon (Si), titanium (Ti), rare earth element oxide, nitride, and oxynitride may be employed. it can. Note that the sintering aid is desirably 20% by mass or less in the sintered body.

図2に、サイアロン焼結体からなる転動体3の製造方法を示す。
βサイアロン粉末準備工程S1は、βサイアロンの粉末を準備する工程である。例えば、燃焼合成法を採用することにより、安価にβサイアロンの粉末を製造することができる。
In FIG. 2, the manufacturing method of the rolling element 3 which consists of a sialon sintered compact is shown.
The β sialon powder preparation step S1 is a step of preparing β sialon powder. For example, by employing a combustion synthesis method, β sialon powder can be produced at low cost.

混合工程S2は、βサイアロン粉末準備工程S1において準備されたβサイアロンの粉末に、焼結助剤を添加して混合する工程である。焼結助剤を添加しない場合は、この工程を省略することができる。   The mixing step S2 is a step of adding and mixing a sintering aid to the β sialon powder prepared in the β sialon powder preparation step S1. If no sintering aid is added, this step can be omitted.

成形工程S3は、βサイアロンの粉末、またはβサイアロンの粉末と焼結助剤との混合物を、転動体3の概略形状に成形する工程である。具体的には、βサイアロンの粉末、またはβサイアロンの粉末と焼結助剤との混合物に、プレス成形、鋳込み成形、押し出し成形、転動造粒等の成形手法を適用することにより、転動体3の概略形状に成形された成形体を作製する。   The forming step S <b> 3 is a step of forming β sialon powder or a mixture of β sialon powder and a sintering aid into a schematic shape of the rolling element 3. Specifically, by applying a molding technique such as press molding, cast molding, extrusion molding, rolling granulation, etc. to a β sialon powder or a mixture of β sialon powder and a sintering aid, a rolling element 3 is produced.

焼結前加工工程S4は、上記成形体を表面加工して、当該成形体が焼結後に所望の転動体3の形状により近い形状となるよう成形する工程である。具体的には、グリーン体加工等の加工手法を適用することにより、上記成形体が焼結後に転動体3の形状により近い形状となるように成形する。この焼結前加工工程S4は、成形工程S3において上記成形体が成形された段階で、焼結後に所望の転動体3の形状に近い形状が得られる状態である場合には省略することができる。   The pre-sintering processing step S4 is a step in which the molded body is subjected to surface processing so that the molded body has a shape closer to the desired shape of the rolling element 3 after sintering. Specifically, by applying a processing method such as green body processing, the molded body is molded so as to have a shape closer to the shape of the rolling element 3 after sintering. This pre-sintering processing step S4 can be omitted when a shape close to the shape of the desired rolling element 3 is obtained after sintering at the stage where the molded body is formed in the forming step S3. .

焼結工程S5は、上記成形体を1MPa以下の圧力下で焼結する工程である。具体的には、上記成形体を、ヒータ加熱、マイクロ波やミリ波による電波波加熱等の加熱方法により加熱して焼結することにより、転動体3の概略形状を有する焼結体を作製する。   Sintering process S5 is a process of sintering the said molded object under the pressure of 1 Mpa or less. Specifically, a sintered body having a schematic shape of the rolling element 3 is produced by heating and sintering the molded body by a heating method such as heating with a heater or radio wave heating using microwaves or millimeter waves. .

仕上げ工程S6は、焼結工程S5において作製された焼結体に対して仕上げ加工を実施することにより、転動体3を完成させる工程である。具体的には、焼結工程S5において作製された焼結体の表面を研磨することにより、転動体3を完成させる。   The finishing step S6 is a step of completing the rolling element 3 by performing a finishing process on the sintered body produced in the sintering step S5. Specifically, the rolling element 3 is completed by polishing the surface of the sintered body produced in the sintering step S5.

ここで、上記焼結工程S5における焼結により、焼結体の表面から厚さ500μm程度の領域には、内部よりも緻密性が高く、断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率は7%以下である緻密層が形成される。さらに、焼結体の表面から厚さ150μm程度の領域には、緻密層内の他の領域よりもさらに緻密性が高く、断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率は3.5%以下である高緻密層が形成されている。したがって、仕上げ工程S6においては、除去される焼結体の厚みは、特に転走面となるべき領域において150μ以下とすることが好ましい。これにより、転動体3の転走面3aを含む領域に、高緻密層を残存させ、転動体3の転動疲労寿命を向上させることができる。   Here, due to the sintering in the sintering step S5, a region having a thickness of about 500 μm from the surface of the sintered body is denser than the inside, and when the cross section is observed by oblique light of an optical microscope, A dense layer in which the area ratio of the white region observed as the region is 7% or less is formed. Furthermore, in the region of about 150 μm thickness from the surface of the sintered body, the denseness is higher than other regions in the dense layer, and when the cross section is observed with oblique light of an optical microscope, it is observed as a white region. A high-density layer in which the area ratio of the white region is 3.5% or less is formed. Therefore, in the finishing step S6, it is preferable that the thickness of the sintered body to be removed is 150 μm or less, particularly in a region to be a rolling surface. Thereby, a highly dense layer can remain in the region including the rolling surface 3a of the rolling element 3, and the rolling fatigue life of the rolling element 3 can be improved.

なお、上記焼結工程S5は、βサイアロンの分解を抑制するため、0.01MPa以上の圧力下で行うことが好ましく、低コスト化を考慮すると大気圧以上の圧力下で行うことがより好ましい。また、製造コストを抑制しつつ緻密層を形成するためには、焼結工程S5は1MPa以下の圧力下で行うことが好ましい。また、製造される転動体3のヤング率を180GPa以上270GPa以下の所望の値に調整するためには、例えばβサイアロン粉末準備工程S1において準備されるβサイアロン粉末のz値を0.1≦z≦3.5の範囲で調節すればよい。より具体的には、z値を増加させることにより、製造される転動体のヤング率を低下させることができる。   The sintering step S5 is preferably performed under a pressure of 0.01 MPa or higher in order to suppress the decomposition of β sialon, and more preferably performed under a pressure of atmospheric pressure or higher in consideration of cost reduction. Moreover, in order to form a dense layer while suppressing manufacturing costs, the sintering step S5 is preferably performed under a pressure of 1 MPa or less. Further, in order to adjust the Young's modulus of the produced rolling element 3 to a desired value of 180 GPa or more and 270 GPa or less, for example, the z value of β sialon powder prepared in β sialon powder preparation step S1 is set to 0.1 ≦ z Adjustment may be made within a range of ≦ 3.5. More specifically, the Young's modulus of the produced rolling element can be reduced by increasing the z value.

一般的なセラミックスの焼結では、熱間静水焼結法(Hot Isostatic Press;HIP)、ガス圧焼結法(Gas Pressured Sintering;GPS)等の加圧焼結法による焼結が採用される。これらの加圧焼結法は、通常10MPa以上の圧力下で焼結を行うため、製造コストが高くつく。これに対し、サイアロン焼結体からなる製品の製造方法は、前述したように1MPa以下の圧力下で焼結するため、製造コストを例えば1/10程度に低く抑えることができる。したがって、転動体3を安価に製造することができる。   In general ceramic sintering, sintering by a pressure sintering method such as a hot isostatic sintering (HIP) method, a gas pressure sintering (GPS) method, or the like is employed. Since these pressure sintering methods usually sinter under a pressure of 10 MPa or more, the production cost is high. On the other hand, since the manufacturing method of the product which consists of a sialon sintered compact sinters under the pressure of 1 Mpa or less as mentioned above, manufacturing cost can be restrained low, for example to about 1/10. Therefore, the rolling element 3 can be manufactured at low cost.

内外輪1,2および保持器4の素材は特に限定されない。例えば、内外輪1,2は、鋼、具体的には、JIS規格SUJ2等の軸受鋼や、SCR420、SCM420等の浸炭鋼を採用することができる。保持器4は、鋼の他に、樹脂も使用できる。場合によっては、内外輪1,2および保持器4についても、転動体3と同様に、サイアロン焼結体を用いてもよい。   The materials of the inner and outer rings 1 and 2 and the cage 4 are not particularly limited. For example, the inner and outer rings 1 and 2 can employ steel, specifically, bearing steel such as JIS standard SUJ2, or carburized steel such as SCR420 and SCM420. The cage 4 can use resin in addition to steel. In some cases, a sialon sintered body may be used for the inner and outer rings 1 and 2 and the cage 4 as well as the rolling element 3.

この旋回軸受は、軸受形式を4点接触玉軸受とし、かつ転動体3を複列に配置したため、構成が簡単でありながら定格荷重が大きい。単純計算で、単列の場合に比べて、静定格荷重が2倍である。転動体3が複列であると、保持器4の軸方向幅が広くなるが、単列である場合に比べて2倍になることはない。そのため、保持器4の軸方向幅をあまり広くすることなく、定格荷重を増加させることができる。転動体3は保持器4により確実に保持されるため、転動体3の進み遅れによって各転動体3が散らばることがなく、常に転動体3を等間隔に保持できる。   In this slewing bearing, the bearing type is a four-point contact ball bearing and the rolling elements 3 are arranged in a double row, so that the rated load is large while the configuration is simple. In the simple calculation, the static load rating is twice that of the single-row case. If the rolling elements 3 are in a double row, the axial width of the cage 4 will be widened, but will not be doubled compared to a single row. Therefore, the rated load can be increased without increasing the axial width of the cage 4 too much. Since the rolling elements 3 are securely held by the cage 4, the rolling elements 3 are not scattered due to the advance and delay of the rolling elements 3, and the rolling elements 3 can always be held at equal intervals.

表1は、サイアロン焼結体と窒化珪素焼結体と軸受鋼(SUJ2)の特性を比較したものである。   Table 1 compares the characteristics of a sialon sintered body, a silicon nitride sintered body, and bearing steel (SUJ2).

Figure 2010002012
Figure 2010002012

転動体3をサイアロン焼結体で構成したことにより、以下の作用効果が得られる。
・ サイアロン焼結体は、空孔が多く、保油性が良好である。このため、転動体3に含浸している油が、転動体3の転走面と内外輪1,2の軌道面1a,1b,2a,2bとの間に滲み出て潤滑油として作用し、両者の滑り摩耗およびフレッティング損傷が抑制される。
・ サイアロン焼結体は、鋼に比べて密度が小さい。このため、転動体3の軽量化が図れ、軸受全体の軽量化を図れる。
・ サイアロン焼結体は耐食性が高く、絶縁性を有する。このため、腐食や電食により転動体3が損傷することを抑制できる。
By configuring the rolling element 3 with a sialon sintered body, the following effects can be obtained.
・ Sialon sintered body has many holes and good oil retention. For this reason, the oil impregnated in the rolling element 3 oozes out between the rolling surface of the rolling element 3 and the raceway surfaces 1a, 1b, 2a, 2b of the inner and outer rings 1, 2 and acts as lubricating oil, Both sliding wear and fretting damage are suppressed.
・ The density of sialon sintered compact is smaller than that of steel. For this reason, the rolling element 3 can be reduced in weight, and the entire bearing can be reduced in weight.
・ Sialon sintered body has high corrosion resistance and insulation. For this reason, it can suppress that the rolling element 3 is damaged by corrosion or electrolytic corrosion.

上記の各作用効果は、転動体3が他のセラミックス例えば窒化珪素焼結体である場合にも言える。サイアロン焼結体と窒化珪素焼結体とを比較した場合、サイアロン焼結体の方が窒化珪素焼結体よりも、ヤング率が小さいという特性がある。そのため、サイアロン焼結体製の転動体3は、窒化珪素焼結体製の転動体よりも、荷重を受けたときに転動体3が内外輪1,2の軌道面1a,1b,2a,2bと接触する面積が大きく、負荷容量が大きい。また、サイアロン焼結体製の転動体3は、内外輪1,2の軌道面1a,1b,2a,2bと広い面積で接触するため、軌道面1a,1b,2a,2bに対する攻撃性が小さく、軌道面1a,1b,2a,2bを傷付けにくい。
さらに、前述したように、サイアロン焼結体は他のセラミックスよりも低コストであるという利点がある。
Each of the above effects can be said when the rolling element 3 is another ceramic, for example, a silicon nitride sintered body. When the sialon sintered body is compared with the silicon nitride sintered body, the sialon sintered body has a characteristic that Young's modulus is smaller than that of the silicon nitride sintered body. For this reason, the rolling element 3 made of a sialon sintered body has a raceway surface 1a, 1b, 2a, 2b of the inner and outer rings 1 and 2 when subjected to a load, rather than the rolling element made of a silicon nitride sintered body. Large contact area with large load capacity. Moreover, since the rolling element 3 made of a sialon sintered body is in contact with the raceway surfaces 1a, 1b, 2a, and 2b of the inner and outer rings 1 and 2 in a wide area, the aggressiveness against the raceway surfaces 1a, 1b, 2a, and 2b is small. The raceway surfaces 1a, 1b, 2a, 2b are hardly damaged.
Furthermore, as described above, the sialon sintered body has an advantage that the cost is lower than other ceramics.

以上の説明のように、この旋回軸受は、構成が簡単で定格荷重が大きく、耐久性に優れ、フレッティングが生じにくいことから、風力発電装置のブレード支持用の旋回軸受21(図7)またはナセルのヨー支持用の旋回軸受22(図8)に適する。風力発電装置以外では、油圧ショベル、クレーン等の建設機械、工作機械の回転テーブル、パラボラアンテナ等に適用できる。   As described above, this slewing bearing has a simple configuration, a large rated load, excellent durability, and is unlikely to cause fretting. Therefore, the slewing bearing 21 for supporting the blades of the wind power generator (FIG. 7) or Suitable for the nacelle yaw support slewing bearing 22 (FIG. 8). Other than wind power generators, it can be applied to construction machines such as hydraulic excavators and cranes, rotary tables of machine tools, parabolic antennas, and the like.

上記実施形態では、転動体3を複列としたが、単列であってもよい。   In the said embodiment, although the rolling element 3 was made into the double row, a single row may be sufficient.

図3は、この発明の異なる実施形態を示す。この旋回軸受は、軸受形式が3列円筒ころ軸受であって、内輪31と、上下一対の外輪部材32A,32Bからなる外輪32と、3列の円筒ころからなる転動体33A,33B,33Cとを備える。転動体33A,33Bは、内輪31の外径側突出部31aの上下両面に形成された軌道面31aa,31abと、外輪部材32A,32Bの内径側突出部32aA,32aBに形成された軌道面32aa,32abとの間に転動自在に介在し、アキシアル荷重を受ける。転動体33Cは、前記内輪31の外径側突出部31aの外径面に形成された軌道面31acと、前記上側外輪部材32Aの内径面に形成された軌道面32cとの間に転動自在に介在し、ラジアル荷重を受ける。各転動体33A,33B,33Cは、前記同様のサイアロン焼結体から構成されている。   FIG. 3 shows a different embodiment of the invention. This slewing bearing has a three-row cylindrical roller bearing type, and includes an inner ring 31, an outer ring 32 made up of a pair of upper and lower outer ring members 32A, 32B, and rolling elements 33A, 33B, 33C made up of three rows of cylindrical rollers. Is provided. The rolling elements 33A and 33B have raceway surfaces 31aa and 31ab formed on both upper and lower surfaces of the outer diameter side protrusion 31a of the inner ring 31, and raceway surfaces 32aa formed on the inner diameter side protrusions 32aA and 32aB of the outer ring members 32A and 32B. , 32ab to be freely rollable and receive an axial load. The rolling element 33C can freely roll between a raceway surface 31ac formed on the outer diameter surface of the outer diameter side protruding portion 31a of the inner ring 31 and a raceway surface 32c formed on the inner diameter surface of the upper outer ring member 32A. To receive a radial load. Each of the rolling elements 33A, 33B, 33C is composed of the same sialon sintered body as described above.

内輪31および外輪32には、取付用ボルト孔35,36がそれぞれ設けられている。内外輪31,32間の軸受空間にはグリースが充填され、この軸受空間の軸方向の両端がシール部材37により密封されている。   The inner ring 31 and the outer ring 32 are provided with mounting bolt holes 35 and 36, respectively. Grease is filled in the bearing space between the inner and outer rings 31 and 32, and both ends in the axial direction of the bearing space are sealed with seal members 37.

この旋回軸受は、複列の円筒ころからなる転動体33A,33Bによりアキシアル荷重を受ける構成であるため、定格荷重が大きい。また、この軸受形式が3列円筒ころ軸受である旋回軸受も、転動体33A,33B,33Cがサイアロン焼結体から構成されているため、前記軸受形式が4点接触玉軸受である旋回軸受の欄で記載したのと同じ作用効果が得られる。そのため、特に風力発電装置のナセルを支持するヨー軸受に適する。   Since this slewing bearing is configured to receive an axial load by rolling elements 33A and 33B made of double-row cylindrical rollers, the rated load is large. Further, the slewing bearing in which the bearing type is a three-row cylindrical roller bearing is also a slewing bearing in which the rolling elements 33A, 33B, and 33C are formed of sialon sintered bodies, and the bearing type is a four-point contact ball bearing. The same effect as described in the column can be obtained. Therefore, it is particularly suitable for a yaw bearing that supports a nacelle of a wind turbine generator.

z値が異なるサイアロン焼結体からなる転動体をそれぞれ備えた複数の旋回軸受を作製し、z値と転動疲労寿命(耐久性)との関係を調査する試験を行った。なお、本試験は一般の旋回軸受の転動体について行ったが、風力発電装置の旋回軸受の転動体についても適用できる。また、本試験は転動体をボールとしたが、転動体がころである場合も、類似する試験結果が得られることが予想される。試験の手順は以下のとおりである。   A plurality of slewing bearings each provided with rolling elements made of sialon sintered bodies having different z values were prepared, and a test was conducted to investigate the relationship between the z value and the rolling fatigue life (durability). In addition, although this test was done about the rolling element of a general slewing bearing, it is applicable also to the rolling element of the slewing bearing of a wind power generator. In this test, the rolling elements were balls, but it is expected that similar test results can be obtained when the rolling elements are rollers. The test procedure is as follows.

まず、試験の対象となる試験軸受の作製方法について説明する。はじめに、燃焼合成法でz値と0.1〜4の範囲で作製したβサイアロンの粉末を用意し、前記図2に示す転動体の製造方法と同様の方法で、z値が0.1〜4である転動体を作製した。具体的な作製方法は以下のとおりである。まず、サブミクロンに微細化されたβサイアロン粉末と、焼結助剤としての酸化アルミニウム(住友化学株式会社製、AKP30)および酸化イットリウム(H.C.Starck社製、Yttriumoxide grade C)とをボールミルを用いて湿式混合により混合した。その後、スプレードライヤーにて造粒を実施し、造粒粉を製造した。当該造粒粉を金型で球形に成形し、さらに冷間静水圧成形(CIP)で加圧を行い、球形の成形体を得た。   First, a method for producing a test bearing to be tested will be described. First, β sialon powder prepared by the combustion synthesis method in the range of z value and 0.1 to 4 is prepared, and the z value is 0.1 to 0.1 in the same method as the rolling element manufacturing method shown in FIG. A rolling element 4 was produced. A specific manufacturing method is as follows. First, β sialon powder refined to submicron, aluminum oxide (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., AKP30) and yttrium oxide (manufactured by HC Starck Co., Ltd., Yttrium oxide grade C) as a ball mill Were mixed by wet mixing. Then, granulation was performed with a spray dryer to produce granulated powder. The granulated powder was molded into a spherical shape with a mold and further pressurized by cold isostatic pressing (CIP) to obtain a spherical molded body.

引き続き当該成形体に対して1次焼結として常圧焼結を行った後、圧力200MPaの窒素雰囲気中でHIP(Hot Isostatic Press;熱間静水圧焼結)処理することで、焼結球体を製造した。次に、当該焼結球体にラッピング加工を行い、3/8インチセラミックス球(JIS等級 G5)とした。そして、別途準備した軸受鋼(JIS規格SUJ2)製の軌道輪と組み合わせて、JIS規格6206型番の軸受を作製した。(実施例A〜Hおよび比較例B,C)。また、比較のため、窒化珪素焼結体からなる転動体、すなわちz値が0である転動体を、上記サイアロン焼結体からなる転動体と同様の方法で作製し、同様に軸受に組立てた(比較例A)。   Subsequently, after performing normal pressure sintering as the primary sintering for the molded body, the sintered sphere is obtained by performing HIP (Hot Isostatic Press) in a nitrogen atmosphere at a pressure of 200 MPa. Manufactured. Next, lapping was performed on the sintered spheres to obtain 3/8 inch ceramic spheres (JIS grade G5). And the bearing of the JIS standard 6206 model number was produced in combination with the bearing ring made from bearing steel (JIS standard SUJ2) prepared separately. (Examples A to H and comparative examples B and C). For comparison, a rolling element made of a silicon nitride sintered body, that is, a rolling element having a z value of 0 was produced in the same manner as the rolling element made of the sialon sintered body, and assembled in the same manner. (Comparative Example A).

次に、試験条件について説明する。上述のように作製されたJIS規格6206型番の軸受に対し、最大接触面圧Pmax:3.2GPa、軸受回転数:2000rpm、潤滑:タービン油VG68(清浄油)の循環給油、試験温度:室温、の条件の下で運転する疲労試験を行った。そして、振動検出装置により運転中の軸受の振動を監視し、転動体に破損が発生して軸受の振動が所定値を超えた時点で試験を中止するとともに、運転開始から中止までの時間を当該軸受の寿命として記録した。また、試験中止後、軸受を分解して転動体の破損状態を確認した。   Next, test conditions will be described. For the bearing of JIS standard 6206 model number produced as described above, maximum contact surface pressure Pmax: 3.2 GPa, bearing rotation speed: 2000 rpm, lubrication: circulating oil supply of turbine oil VG68 (clean oil), test temperature: room temperature, A fatigue test was conducted under the conditions of The vibration of the bearing during operation is monitored by the vibration detection device, and the test is stopped when the rolling element is damaged and the vibration of the bearing exceeds a predetermined value. Recorded as bearing life. In addition, after the test was stopped, the bearing was disassembled to confirm the damaged state of the rolling elements.

Figure 2010002012
Figure 2010002012

表2に試験結果を示す。表2においては、各実施例および比較例における寿命が、比較例A(窒化珪素焼結体)における寿命を1とした寿命比で表されている。また、破損形態は、転動体の表面に剥離が発生した場合「剥離」、剥離が発生することなく表面が摩耗して試験が中止された場合「摩耗」と記載されている。   Table 2 shows the test results. In Table 2, the life in each Example and Comparative Example is expressed as a life ratio with the life in Comparative Example A (silicon nitride sintered body) as 1. The damage form is described as “peeling” when peeling occurs on the surface of the rolling element, and “wearing” when the surface is worn without peeling and the test is stopped.

表2を参照して、z値が0.1以上3.5未満となっている本発明の実施例A〜Hでは、窒化珪素焼結体(比較例A)と比較して遜色ない寿命を有している。また、破損形態も窒化珪素焼結体の場合と同様に「剥離」となっている。これに対し、z値が3.5を超え、本発明の範囲外となっている比較例Bでは、寿命が大幅に低下するとともに、転動体に摩耗が観察される。すなわち、z値が3.8である比較例では、最終的には転動体に剥離が発生しているものの、転動体における摩耗が影響し、寿命が大幅に低下したものと考えられる。さらに、z値が4である比較例Cにおいては、極めて短時間に転動体の摩耗が進行し、軸受の耐久性が著しく低下している。   Referring to Table 2, in Examples A to H of the present invention in which the z value is 0.1 or more and less than 3.5, the lifetime is comparable to that of the silicon nitride sintered body (Comparative Example A). Have. Further, the damage form is “peeling” as in the case of the silicon nitride sintered body. On the other hand, in Comparative Example B in which the z value exceeds 3.5 and is outside the scope of the present invention, the life is significantly reduced and wear is observed on the rolling elements. That is, in the comparative example in which the z value is 3.8, although the rolling element is finally peeled off, it is considered that the life of the rolling element is greatly reduced due to the wear of the rolling element. Further, in Comparative Example C where the z value is 4, the wear of the rolling elements proceeds in a very short time, and the durability of the bearing is significantly reduced.

以上のように、z値が0.1以上3.5以下の範囲においては、サイアロン焼結体からなる転動体を備えた軸受の耐久性は、窒化珪素焼結体からなる転動体を備えた軸受とほぼ同等である。これに対し、z値が3.5を超えると転動体が摩耗しやすくなり、これに起因して転動疲労寿命が大幅に低下する。さらに、z値が大きくなると、サイアロン焼結体からなる転動体の破損原因が「剥離」から「摩耗」に変化し、転動疲労寿命が著しく低下することが明らかとなった。このように、z値を0.1以上3.5以下とすることにより、安価でありながら、十分な耐久性を安定して確保することが可能なサイアロン焼結体からなる軸受が提供可能であることが確認された。   As described above, in the range where the z value is 0.1 or more and 3.5 or less, the durability of the bearing provided with the rolling element made of the sialon sintered body is provided with the rolling element made of the silicon nitride sintered body. It is almost equivalent to a bearing. On the other hand, when the z value exceeds 3.5, the rolling elements are likely to be worn, and the rolling fatigue life is significantly reduced due to this. Furthermore, it became clear that when the z value was increased, the cause of breakage of the rolling element made of a sialon sintered body was changed from “peeling” to “wear”, and the rolling fatigue life was significantly reduced. Thus, by setting the z value to 0.1 or more and 3.5 or less, it is possible to provide a bearing made of a sialon sintered body that is inexpensive and can stably ensure sufficient durability. It was confirmed that there was.

なお、表2を参照して、z値が3を超える3.5の実施例Hにおいては、転動体には僅かな摩耗が発生しており、寿命も実施例A〜Gに比べて低下している。このことから、十分な耐久性をより安定して確保するためには、z値は3以下とすることが望ましいと言える。   Referring to Table 2, in Example H in which the z value exceeds 3.5, a slight amount of wear occurs in the rolling elements, and the service life also decreases compared to Examples A to G. ing. From this, it can be said that the z value is desirably 3 or less in order to ensure sufficient durability more stably.

また、上記実験結果より、窒化珪素焼結体からなる転動体と同等以上の耐久性(寿命)を得るには、z値は2以下とすることが好ましく、1.5以下とすることが、より好ましい。一方、燃焼合成を採用した製造工程による、βサイアロン粉末の作製の容易性を考慮すると、十分に自己発熱による反応が期待できるz値である0.5以上とすることが好ましい。   Further, from the above experimental results, in order to obtain durability (life) equal to or greater than that of a rolling element made of a silicon nitride sintered body, the z value is preferably 2 or less, and 1.5 or less. More preferred. On the other hand, in view of the ease of production of β sialon powder by a production process employing combustion synthesis, it is preferable to set the z value to 0.5 or more, at which a reaction due to self-heating is sufficiently expected.

サイアロン焼結体の断面における緻密層および高緻密層の形成状態の調査をする試験を行った。試験の手順は以下のとおりである。   A test was conducted to investigate the formation state of the dense layer and the highly dense layer in the cross section of the sialon sintered body. The test procedure is as follows.

はじめに、燃焼合成法で作製した組成がSiAlONであるβサイアロンの粉末(株式会社イスマンジェイ製、商品名メラミックス)を準備し、前記図2に示す転動体の製造方法と同様の方法で、一辺が約10mmの立方体試験片を作製した。具体的な製造方法は次のとおりである。まず、サブミクロンに微細化されたβサイアロン粉末と、焼結助剤としての酸化アルミニウム(住友化学株式会社製、AKP30)および酸化イットリウム(H.C.Starck社製、Yttriumoxide grade C)とをボールミルを用いて湿式混合により混合した。その後、スプレードライヤーにて造粒を実施し、造粒粉を製造した。当該造粒粉を金型で所定の形状に成形し、さらに冷間静水圧成形(CIP)で加圧を行い、成形体を得た。引き続き当該成形体を圧力0.4MPaの窒素雰囲気中で1650℃に加熱焼結することで、上記立法体試験片を製造した。 First, a β sialon powder (product name: Melamix, manufactured by Isman Jay Co., Ltd.) having a composition produced by combustion synthesis method of Si 5 AlON 7 is prepared, and the same method as the method of manufacturing the rolling element shown in FIG. Thus, a cubic test piece having a side of about 10 mm was produced. A specific manufacturing method is as follows. First, a β sialon powder refined to submicron, aluminum oxide (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., AKP30) and yttrium oxide (manufactured by HC Starck Co., Ltd., Yttrium oxide grade C) as a ball mill Were mixed by wet mixing. Then, granulation was performed with a spray dryer to produce granulated powder. The granulated powder was molded into a predetermined shape with a mold, and further pressed by cold isostatic pressing (CIP) to obtain a molded body. Subsequently, the molded body test piece was manufactured by heating and sintering the molded body at 1650 ° C. in a nitrogen atmosphere at a pressure of 0.4 MPa.

その後、当該試験片を切断し、切断された面をダイヤモンドラップ盤でラッピングした後、酸化クロムラップ盤による鏡面ラッピングを実施することにより、立方体の中心を含む観察用の断面を形成した。そして、当該断面を光学顕微鏡(株式会社ニコン製、マイクロフォト‐FAX)の斜光で観察し、倍率50倍のインスタント写真(フジフィルム株式会社製 FP−100B)を撮影した。その後、得られた写真の画像を、スキャナーを用いて(解像度300DP1)パーソナルコンピューターに取り込んだ。そして、画像処理ソフト(三谷商事株式会社製 WinROOF)を用いて輝度閾値による2値化処理を行って(本試験での2値化閾値:140)、白色領域の面積率を測定した。   Thereafter, the test piece was cut, and the cut surface was lapped with a diamond lapping machine, and then mirror lapping with a chromium oxide lapping machine was performed to form a cross section for observation including the center of the cube. And the said cross section was observed with the oblique light of the optical microscope (the Nikon Co., Ltd. make, microphoto-FAX), and the instant photograph (FP-100B made by Fuji Film Co., Ltd.) of 50 times magnification was image | photographed. Thereafter, the obtained photographic image was taken into a personal computer using a scanner (resolution 300 DP1). And the binarization process by a brightness | luminance threshold value was performed using image processing software (Mitani Corporation WinROOF) (binarization threshold value in this test: 140), and the area ratio of the white area | region was measured.

次に、試験結果について説明する。図4は、試験片の上記観察用の断面を光学顕微鏡の斜光で撮影した写真である。また、図5は、図4の写真の画像を、画像処理ソフトを用いて輝度閾値により2値化処理した状態を示す一例である。また、図6は、図4の写真の画像を、画像処理ソフトを用いて輝度閾値により2値化処理する際に、画像処理を行う領域(評価領域)を示す図である。図4において、写真上側が試験片の処理側であり、上端が表面である。   Next, test results will be described. FIG. 4 is a photograph of the cross section for observation of the test piece taken with oblique light from an optical microscope. FIG. 5 is an example showing a state in which the image of the photograph of FIG. 4 is binarized by a luminance threshold using image processing software. FIG. 6 is a diagram showing a region (evaluation region) where image processing is performed when the image of the photograph of FIG. 4 is binarized using a luminance threshold value using image processing software. In FIG. 4, the upper side of the photograph is the processing side of the test piece, and the upper end is the surface.

図4および図5を参照して、図2に示す転動体の製造方法と同様の方法で作成された試験片は、表面を含む領域に内部よりも白色領域の少ない層が形成されていることがわかる。そして、図6に示すように、撮影された写真の画像を試験片の最表面からの距離に応じて3つの領域(最表面からの距離が150μm以内の領域、150μmを超え500μm以内の領域、500μmを超え800μm以内の領域)に分け、領域毎に画像解析を行って白色領域の面積率を算出したところ、表2に示す結果が得られた。表2においては、図6に示した各領域を1視野として、無作為に撮影された5枚の写真から得られる5視野における白色領域の面積率の、平均値と最大値とが示されている。   4 and 5, the test piece created by the same method as the rolling element manufacturing method shown in FIG. 2 has a layer with a white area smaller than the inside in the area including the surface. I understand. And, as shown in FIG. 6, the photographed photograph image is divided into three regions according to the distance from the outermost surface of the test piece (the region having a distance from the outermost surface within 150 μm, the region exceeding 150 μm and within 500 μm, When the area ratio of the white region was calculated by performing image analysis for each region, the results shown in Table 2 were obtained. In Table 2, the average value and the maximum value of the area ratio of the white area in five fields of view obtained from five photographs taken at random are shown with each field shown in FIG. 6 as one field of view. Yes.

Figure 2010002012
Figure 2010002012

表3を参照して、試験片における白色領域の面積率は、内部において18.5%であったのに対し、表面からの深さが500μm以下である領域においては3.7%、表面からの深さが150μm以下の領域においては1.2%となっていた。このことから、図2に示す転動体の製造方法と同様の方法で作成された試験片は、表面を含む領域に内部よりも白色領域の少ない緻密層および高緻密層が形成されていることが確認された。   Referring to Table 3, the area ratio of the white region in the test piece was 18.5% inside, while 3.7% in the region having a depth of 500 μm or less from the surface, from the surface. In the region where the depth of 150 μm or less was 1.2%. From this, the test piece produced by the same method as the rolling element manufacturing method shown in FIG. 2 has a dense layer and a highly dense layer having a white region less than the inside in the region including the surface. confirmed.

この発明にかかる旋回軸受の転動体の転動疲労寿命を確認する試験を行った。なお、本試験は一般の旋回軸受の転動体について行ったが、風力発電装置の旋回軸受の転動体についても適用できる。試験の手順は以下のとおりである。   A test was conducted to confirm the rolling fatigue life of the rolling element of the slewing bearing according to the present invention. In addition, although this test was done about the rolling element of a general slewing bearing, it is applicable also to the rolling element of the slewing bearing of a wind power generator. The test procedure is as follows.

まず、試験の対象となる試験軸受の作製方法について説明する。はじめに、燃焼合成法で作製した組成がSiAlONであるβサイアロンの粉末(株式会社イスマンジェイ製、商品名メラミックス)を準備し、前記図2に示す転動体の製造方法と同様の方法で、直径9.525mmの3/8インチセラミック球を作製した。具体的な製造方法は次のとおりである。まず、サブミクロンに微細化されたβサイアロン粉末と、焼結助剤としての酸化アルミニウム(住友化学株式会社製、AKP30)および酸化イットリウム(H.C.Starck社製、Yttriumoxide grade C)とをボールミルを用いて湿式混合により混合した。その後、スプレードライヤーにて造粒を実施し、造粒粉を製造した。当該造粒粉を金型で球体に成形し、さらに冷間静水圧成形(CIP)で加圧を行い、球状の成形体を得た。 First, a method for producing a test bearing to be tested will be described. First, a β sialon powder (product name: Melamix, manufactured by Isman Jay Co., Ltd.) having a composition produced by combustion synthesis method of Si 5 AlON 7 is prepared, and the same method as the method of manufacturing the rolling element shown in FIG. Thus, a 3/8 inch ceramic sphere having a diameter of 9.525 mm was produced. A specific manufacturing method is as follows. First, a β sialon powder refined to submicron, aluminum oxide (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., AKP30) and yttrium oxide (manufactured by HC Starck Co., Ltd., Yttrium oxide grade C) as a ball mill Were mixed by wet mixing. Then, granulation was performed with a spray dryer to produce granulated powder. The granulated powder was molded into a sphere with a mold and further pressurized by cold isostatic pressing (CIP) to obtain a spherical molded body.

次に、当該成形体に対して焼結後の加工代が所定の寸法となるようにグリーン加工を行い、引き続き当該焼結体を圧力0.4MPaの窒素雰囲気中で1650℃に加熱して焼結することで、焼結球体を製造した。次に、当該焼結球体にラッピング加工を行い、3/8インチセラミック球(転動体;JIS等級 G5)とした。そして、別途準備した軸受鋼(JIS規格SUJ2)製の軌道輪と組み合わせて、JIS規格6206型番の軸受を作成した。ここで、上記焼結球体に対するラッピング加工により除去される焼結球体の厚み(加工代)を8段階に変化させ、8種類の軸受を作製した(実施例A〜H)。一方、比較のため、窒化珪素および焼結助剤からなる原料粉末を用いて加圧焼結法により焼結した焼結球体(日本特殊陶業株式会社製 EC141)に対して、上述と同様にラッピング加工を行い、別途準備した軸受鋼(JIS規格SUJ2)製の軌道輪と組み合わせて、JIS規格6206型番の軸受を作製した(比較例A)。ラッピング加工による加工代は0.25mmとした。   Next, the green body is green processed so that the machining allowance after sintering becomes a predetermined dimension, and the sintered body is subsequently heated to 1650 ° C. in a nitrogen atmosphere at a pressure of 0.4 MPa. By sintering, sintered spheres were produced. Next, lapping was performed on the sintered spheres to obtain 3/8 inch ceramic spheres (rolling elements; JIS grade G5). And the bearing of the JIS standard 6206 model number was created combining with the bearing ring made from bearing steel (JIS standard SUJ2) prepared separately. Here, the thickness (processing allowance) of the sintered sphere removed by the lapping process on the sintered sphere was changed in eight stages, and eight types of bearings were produced (Examples A to H). On the other hand, for comparison, lapping is performed on sintered spheres (EC 141 manufactured by Nippon Special Ceramics Co., Ltd.) sintered by pressure sintering using raw material powders composed of silicon nitride and a sintering aid in the same manner as described above. Processing was performed and a bearing of JIS standard 6206 model number was fabricated in combination with a separately prepared bearing ring made of bearing steel (JIS standard SUJ2) (Comparative Example A). The machining allowance for lapping was 0.25 mm.

次に、試験条件について説明する。上述のように作製されたJIS規格6206型番の軸受に対し、最大接触面圧Pmax:3.2GPa、軸受回転数:2000rpm、潤滑:タービン油VG68(清浄油)の循環給油、試験温度:室温、の条件の下で運転する疲労試験を行った。そして、振動検出装置により運転中の軸受の振動を監視し、転動体に破損が発生して軸受の振動が所定値を超えた時点で試験を中止するとともに、運転開始から中止までの時間を当該軸受の寿命として記録した。なお、試験数は実施例、比較例ともに15個ずつとし、そのL10寿命を算出した上で、比較例Aに対する寿命比で耐久性を評価した。 Next, test conditions will be described. For the bearing of JIS standard 6206 model number produced as described above, maximum contact surface pressure Pmax: 3.2 GPa, bearing rotation speed: 2000 rpm, lubrication: circulating oil supply of turbine oil VG68 (clean oil), test temperature: room temperature, A fatigue test was conducted under the conditions of The vibration of the bearing during operation is monitored by the vibration detection device, and the test is stopped when the rolling element is damaged and the vibration of the bearing exceeds a predetermined value. Recorded as bearing life. The number of tests was 15 in each of the examples and the comparative examples, and after calculating the L 10 life, the durability was evaluated by the life ratio with respect to Comparative Example A.

Figure 2010002012
Figure 2010002012

表4に本試験の試験結果を示す。表4を参照して、実施例の軸受の寿命は、その製造コスト等を考慮するといずれも良好であるといえる。そして、加工代を0.5mm以下とすることにより転動体の表面に緻密層を残存させた実施例D〜Gの軸受の寿命は、比較例Aの寿命の1.5〜2倍程度となっていた。さらに、加工代を0.15mm以下とすることにより転動体の表面に高緻密層を残存させた実施例A〜Cの軸受の寿命は、比較例Aの寿命の3倍程度となっていた。このことから、サイアロン焼結体からなる転動体を備えた旋回軸受は、耐久性において優れていることが確認された。そして、サイアロン焼結体からなる転動体を備えた旋回軸受は、転動体の加工代を0.5mm以下として、表面に緻密層を残存させることにより寿命が向上し、転動体の加工代を0.15mm以下として、表面に高緻密層を残存させることにより寿命がさらに向上することが分かった。   Table 4 shows the test results of this test. Referring to Table 4, it can be said that the life of the bearings of the examples is all good considering the manufacturing cost and the like. The life of the bearings of Examples D to G in which the dense layer remains on the surface of the rolling element by setting the machining allowance to 0.5 mm or less is about 1.5 to 2 times the life of Comparative Example A. It was. Furthermore, the life of the bearings of Examples A to C in which the high-density layer remained on the surface of the rolling element by setting the machining allowance to 0.15 mm or less was about three times the life of Comparative Example A. From this, it was confirmed that the slewing bearing provided with the rolling element made of the sialon sintered body is excellent in durability. And the slewing bearing provided with the rolling element made of the sialon sintered body has a working life of the rolling element of 0.5 mm or less, the life is improved by leaving a dense layer on the surface, and the machining allowance of the rolling element is reduced to 0. It was found that the lifetime was further improved by leaving the highly dense layer on the surface at a thickness of .15 mm or less.

この発明の実施形態にかかる旋回軸受の断面図である。It is sectional drawing of the slewing bearing concerning embodiment of this invention. 同旋回軸受の保持器の製造方法の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the manufacturing method of the holder | retainer of the slewing bearing. この発明の異なる実施形態にかかる旋回軸受の断面図である。It is sectional drawing of the slewing bearing concerning different embodiment of this invention. 試験片の観察用の断面を光学顕微鏡の斜光で撮影した写真である。It is the photograph which image | photographed the cross section for observation of a test piece with the oblique light of the optical microscope. 図4の写真の画像を、画像処理ソフトを用いて輝度閾値により2値化処理した状態を示す一例である。It is an example which shows the state which binarized the image of the photograph of FIG. 4 with the brightness | luminance threshold value using image processing software. 図4の写真の画像を、画像処理ソフトを用いて輝度閾値により2値化処理する際に、画像処理を行う領域(評価領域)を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a region (evaluation region) where image processing is performed when the image of the photograph of FIG. 4 is binarized using a luminance threshold value using image processing software. 風力発電装置の一例の一部を切り欠いて表した斜視図である。It is the perspective view which notched and represented a part of example of the wind power generator. 同風力発電装置の破断側面図である。It is a fracture side view of the wind power generator.

符号の説明Explanation of symbols

1,31…内輪
1a,1b,31aa,31ab…内輪軌道面
2,32…外輪
2a,2b,32aa,32ab…外輪軌道面
3,33A,33B,33C…転動体
3a…転走面
4…保持器
21,22…旋回軸受
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,31 ... Inner ring 1a, 1b, 31aa, 31ab ... Inner ring raceway surface 2, 32 ... Outer ring 2a, 2b, 32aa, 32ab ... Outer ring raceway surface 3, 33A, 33B, 33C ... Rolling element 3a ... Rolling surface 4 ... Holding 21, 22 ... slewing bearing

Claims (11)

内輪と、外輪と、これら内外輪の各軌道面間で転動自在な複数の転動体とを備え、前記転動体が耐衝撃性に強いセラミックス製であることを特徴とする旋回軸受。   A slewing bearing comprising an inner ring, an outer ring, and a plurality of rolling elements capable of rolling between the raceways of the inner and outer rings, wherein the rolling elements are made of ceramics having high impact resistance. 請求項1において、前記セラミックスは、βサイアロンを主成分とし、残部不純物からなる焼結体から構成されている旋回軸受。   2. The slewing bearing according to claim 1, wherein the ceramic is composed of a sintered body containing β sialon as a main component and remaining impurities. 請求項2において、前記セラミックスは、Si6−ZAl8−Zの組成式で表され、0.1≦z≦3.5を満たすβサイアロンを主成分とし、残部不純物からなる焼結体から構成され、ヤング率が180GPa以上270GPa以下である旋回軸受。 According to claim 2, wherein the ceramic is represented by a composition formula of Si 6-Z Al Z O Z N 8-Z, as a main component β-sialon satisfying 0.1 ≦ z ≦ 3.5, the balance being impurities A slewing bearing made of a sintered body and having a Young's modulus of 180 GPa or more and 270 GPa or less. 請求項1において、前記セラミックスは、βサイアロンを主成分とし、残部焼結助剤および不純物からなる焼結体から構成されている旋回軸受。   2. The slewing bearing according to claim 1, wherein the ceramic is composed of a sintered body containing β sialon as a main component and the remaining sintering aid and impurities. 請求項4において、前記セラミックスは、Si6−ZAl8−Zの組成式で表され、0.1≦z≦3.5を満たすβサイアロンを主成分とし、残部焼結助剤および不純物からなる焼結体から構成され、ヤング率が180GPa以上270GPa以下である旋回軸受。 According to claim 4, wherein the ceramic is represented by a composition formula of Si 6-Z Al Z O Z N 8-Z, as a main component β-sialon satisfying 0.1 ≦ z ≦ 3.5, the balance sintered Yuisuke A slewing bearing comprising a sintered body made of an agent and impurities and having a Young's modulus of 180 GPa or more and 270 GPa or less. 請求項1ないし請求項5のいずれか1項において、前記転動体は、前記内外輪と接触する面である転走面を含む領域に、内部よりも緻密性の高い層である緻密層が形成されている旋回軸受。   6. The dense layer according to claim 1, wherein the rolling element includes a dense layer that is a denser layer than the inside in a region including a rolling surface that is a surface in contact with the inner and outer rings. Slewing bearings. 請求項6において、前記緻密層の断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率は7%以下である旋回軸受。   The slewing bearing according to claim 6, wherein when the cross section of the dense layer is observed with oblique light of an optical microscope, the area ratio of the white region observed as a white region is 7% or less. 請求項6または請求項7において、前記緻密層の表面を含む領域には、前記緻密層内の他の領域よりもさらに緻密性の高い層である高緻密層が形成されている旋回軸受。   8. The slewing bearing according to claim 6, wherein a high-density layer that is a layer having higher density than the other areas in the dense layer is formed in a region including the surface of the dense layer. 請求項8において、前記高緻密層の断面を光学顕微鏡の斜光にて観察した場合、白色の領域として観察される白色領域の面積率は3.5%以下である旋回軸受。   The slewing bearing according to claim 8, wherein the area ratio of the white region observed as a white region is 3.5% or less when the cross section of the high-density layer is observed with oblique light of an optical microscope. 請求項1ないし請求項9のいずれか1項において、風力発電装置のブレードを主軸に対して、主軸軸心に略垂直な軸心回りに旋回自在に支持する旋回軸受。   The slewing bearing according to claim 1, wherein the blade of the wind power generator is supported so as to be pivotable about an axis substantially perpendicular to the spindle axis with respect to the spindle. 請求項1ないし請求項9のいずれか1項において、風力発電装置のナセルを支持台に対して旋回自在に支持する旋回軸受。   The slewing bearing according to any one of claims 1 to 9, wherein the slewing bearing supports the nacelle of the wind power generator so as to be pivotable with respect to the support base.
JP2008162403A 2008-06-20 2008-06-20 Rotary bearing Pending JP2010002012A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008162403A JP2010002012A (en) 2008-06-20 2008-06-20 Rotary bearing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008162403A JP2010002012A (en) 2008-06-20 2008-06-20 Rotary bearing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010002012A true JP2010002012A (en) 2010-01-07

Family

ID=41583888

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008162403A Pending JP2010002012A (en) 2008-06-20 2008-06-20 Rotary bearing

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010002012A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2009115139A (en) Rolling member of rolling bearing for wind power generation device and rolling bearing for wind power generation device
US8371758B2 (en) Rolling contact member and rolling bearing
CN102506084B (en) Rolling member, universal joint and process for manufacturing rolling member
JP2003322154A (en) Rolling element for rolling bearing
JP5260158B2 (en) Rolling bearings for machine tools
JP5260159B2 (en) Rolling bearing for wind power generator
JP2010002012A (en) Rotary bearing
JP2010002011A (en) Rotary bearing
JP5219018B2 (en) Rolling bearing, hub unit, rolling member and manufacturing method thereof
CN102066790A (en) Bearing part and rolling bearing
JP2010101382A (en) Rolling bearing
JP5550029B2 (en) Manufacturing method of rolling member
JP2010001949A (en) Roller bearing for ball screw support
JP2004204912A (en) Rolling device
JP2009097658A (en) Rolling member and rolling bearing
JP5093813B2 (en) Rolling bearing
JP5093812B2 (en) Rolling bearing for generator
JP2010000241A (en) Roll bearing for ct scanner
JP2010001994A (en) Rolling bearing for prime mover
JP2010001947A (en) Rolling bearing for motor
JP2010000576A (en) Ball bush for machining tool
JP2010001990A (en) Rocking support bearing for hydraulic pump motor
JP2010001985A (en) Rolling bearing
JP5988370B2 (en) Ceramic rolling element
JP2010138940A (en) Bearing device for wheel