用于滾子軸承的潤滑劑、滾子軸承以及滾子軸承的制造和修理方法與流程

本發明涉及用于滾動元件軸承的潤滑劑、包括潤滑劑的滾動元件軸承以及滾動元件軸承的制造和修理方法。

背景技術：

軸承使得能夠在保持旋轉自由度的同時連接兩個物體，結果是物體可以相對于彼此進行樞轉或旋轉。在滾動元件軸承中，該功能通過可旋轉地保持在兩個滾道之間的滾動元件來確保。

存在軸向以及徑向構造的滾動元件軸承。軸向滾動元件軸承包括具有第一滾道的第一軸承殼和具有第二滾道的第二軸承殼，其中軸承殼可圍繞公共旋轉軸線相對于彼此旋轉，該公共旋轉軸線基本上對應于軸承殼的表面法線，并且其中第一滾道設置成與第二滾道相對。徑向滾動元件軸承包括內軸承環和外軸承環，內軸承環包括徑向面向外的第一滾道，外軸承環包括徑向向內朝向內軸承環的第二滾道。軸承的旋轉軸線延伸穿過兩個軸承環的中心點。為了避免由于摩擦造成的損失以及延長滾動元件軸承的使用壽命，如果滾道以及滾動元件的表面具有盡可能低的粗糙度，則是有利的。

為了制造軸承部件，例如包括用于滾動元件的滾道的滾動元件軸承的軸承環，原材料(例如由100Cr6制成的管狀或棒狀原材料)首先通過機械加工(例如車削或精車)或者通過諸如鍛造、深沖或軋制的成形過程，然后進行熱處理，將其加工成環形坯料。普通的熱處理是三階段的，并且包括例如在約850℃的奧氏體化，在約40℃的表面硬化，以及在約170℃的淬火和回火。在接下來的工作區域中，軸承環或軸承盤的表面被磨削并且可選地通過精磨、珩磨和/或拋光進一步平滑。

用于制造軸承環或軸承盤的標準方法的缺點是為了實現低的表面粗糙度，產生非常高的制造成本以及很長的制造時間，因為用于精磨、珩磨和/或拋光所需的加工步驟涉及特殊的制造費用。

根據使用類型，滾動元件軸承經受或多或少強烈的磨損，因為它們使得涉及兩個物體的摩擦的相對運動成為可能。特別是對于偏心或沖擊負載以及使用太少的潤滑劑或者硬的異物進入滾動元件軸承中，在滾動元件軸承上出現增加的磨損。由于磨損，例如滾道和滾動元件的表面的顆粒被去除，因此這些表面的粗糙度增加。這導致滾道與滾動元件之間的滾動元件軸承內增大的摩擦、增加的摩擦阻力，并且導致增加的加熱以及滾動元件軸承的增加的磨損。從一定程度的磨損開始，必須修理滾動元件軸承，或者在滾動元件軸承不可修復損壞的情況下進行更換。

根據用于修理磨損或損壞的軸承的常規方法，通常首先拆卸滾動元件軸承，移除潤滑劑，并且例如通過拋光對滾道或滾動元件的表面進行機械再加工，以便實現期望的表面粗糙度。隨后使用新鮮潤滑劑再次組裝滾動元件軸承。

用于修復磨損或損壞的滾動元件軸承的已知方法具有缺點，特別是表面的機械加工是非常耗時或高成本的。

技術實現要素：

本發明的目的是改進用于制造或修理滾動元件軸承的方法，使得不需要用于實現滾道表面和滾動元件表面的相應粗糙度的機械制造方法例如珩磨，因此降低了制造成本。

該目的通過根據權利要求1所述的用于滾動軸承的潤滑劑、根據權利要求3所述的滾動元件軸承和根據權利要求5所述的用于制造滾動元件軸承的方法、以及用于根據權利要求9所述的滾動軸承的修理來實現。

因此，本發明的目的通過一種用于滾動元件軸承的潤滑劑來實現，該潤滑劑包括作為基礎潤滑劑的常規潤滑劑和至少一種第一添加劑，其中第一添加劑包括白云母，并且潤滑劑具有的白云母比例在3％和5％之間。

白云母是來自礦物類硅酸鹽的礦物，具有以下化學結構式：

KAl₂(AlSi₃O₁₀)(OH,F)₂

與常規潤滑劑相比，包括白云母的潤滑劑可具有以下優點：在軸承的操作期間，白云母滲透到軸承例如軸承環、軸承盤或滾動元件的凹槽和脊中，并且在軸承的操作中產生的操作力的影響下在這些點處實現與軸承的結合，并且因此密封凹槽和脊。以這種方式，使用本發明的潤滑劑，軸承中的表面粗糙度是可補償的，因此可實現具有這樣的低粗糙度的表面，否則這些表面只能通過研磨或珩磨過程實現。因此，通過使用這種潤滑劑，可以消除這種研磨或珩磨過程，從而可以顯著減少制造時間以及制造成本。

換句話說，在添加潤滑劑之前，滾動元件軸承可以包括具有平均粗糙度Ra的滾道和/或滾動元件，這可以通過常規銑削或車削方法實現，并且其中由于使用潤滑劑，實現平均粗糙度的顯著降低至例如通過研磨或珩磨可實現的值。

潤滑劑的示例性實施例的特征在于特別有利的EP性質(極壓)以及AW性質(抗磨損)。潤滑劑在滾動元件軸承中的金屬表面上形成化學保護層，該化學保護層在極壓(EP)下剪切，由此防止金屬表面的熔化，否則可能在高壓下發生熔化。此外，潤滑劑在金屬表面上形成物理保護層，該物理保護層確保滾動元件和滾道的配對的低摩擦系數，并因此減少滾動元件軸承的磨損(AW)。

潤滑劑包括的白云母比例在3％和5％之間。這種潤滑劑可以具有這樣的效果：一方面，足夠的白云母可用于使滾道和滾動元件的表面粗糙度平滑，另一方面，白云母以這樣的濃度存在于潤滑劑中，使得潤滑劑通過白云母的潤滑功能不會或僅僅受到輕微的影響。白云母的不足劑量可能導致滾道或滾動元件的待密封的凹槽或脊的一部分由于白云母的缺乏而保持未被密封。過量可能導致軸承中的摩擦增加，因為白云母可以以類似的方式作用于小的松散的污垢顆粒。

除其他外，潤滑劑可用于食品工業中的服務。滾動元件軸承可用于食品工業的許多地方。因為不能完全排除導致例如由于軸承泄漏造成的潤滑劑對食品的污染的故障，用于滾動元件軸承的潤滑劑應當是食品相容的。此外，在食品工業中使用的滾動元件軸承通常必須具有終生潤滑，即滾動元件軸承必須具有確保滾動元件軸承的適當操作的潤滑，直到更換滾動元件軸承為止，使得同時不需要潤滑劑更換或不需要再潤滑。因此，所使用的潤滑劑應當具有長的使用壽命。由于食品相容性，在食品工業中使用的常規潤滑劑幾乎不添加，因此具有低的磨損保護。潤滑劑中的白云母用作食品相容的高壓添加劑，從而與常規食品潤滑劑相比可以獲得更高的磨損保護，從而延長軸承的使用壽命。

此外，根據一些示例性實施例，該目的通過一種滾動軸承實現，該滾動軸承包括第一滾道、第二滾道以及設置在第一滾道和第二滾道之間的至少一個滾動元件、以及潤滑劑，其中潤滑劑是潤滑劑的示例性實施例，因此包括作為添加劑的白云母。

此外，該目的通過一種用于制造滾動元件軸承的方法來實現，包括以下步驟：制造包括滾道和滾動元件的軸承環或軸承殼，其中滾道和/或滾動元件具有的表面所具有的平均粗糙度值Ra在1μm和12.5μm之間，組裝軸承環或軸承殼與滾動元件，以及將第一潤滑劑引入到滾動元件軸承中，其中第一潤滑劑是本發明的潤滑劑，并且包括作為添加劑的白云母。這里，第一潤滑劑的引入可以在滾動軸承的組裝之前或之后進行。

與用于制造滾動元件軸承的常規方法相比，這種方法具有的優點是僅需要通過機械加工制造的具有在1μm和12.5μm之間的平均粗糙度值Ra的表面。這樣的表面可以例如使用常規車削過程實現。為此不需要研磨過程。由于使用潤滑劑，這些表面粗糙度例如在滾動軸承的操作期間得以平滑，使得由此實現的表面粗糙度大致對應于在研磨或珩磨過程之后的表面粗糙度，并且因此具有約0.01和0.4μm之間的平均粗糙度。以這種方式，減少了制造時間和制造成本。

特別優選地，在引入第一潤滑劑之后，實現軸承的進入操作以激活第一潤滑劑。在本發明的意義上，“第一潤滑劑的激活”是指第一潤滑劑暴露于導致白云母與滾動元件的滾道或滾動元件表面的相應凹槽或脊的化學和物理結合的條件，例如通過軸承的旋轉。

隨后，第一潤滑劑可以任選地基本上被第二潤滑劑替代。通過用第二潤滑劑代替第一潤滑劑，實現了滾動元件軸承在潤滑劑中包含足夠的白云母，以滲透到在滾動元件軸承內部出現的表面的任何損壞并且通過化學和物理結合平滑。

此外，該目的通過一種用于修理具有滾道和/或滾動元件的磨損表面的滾動元件軸承的方法來實現，包括以下步驟：將第一潤滑劑引入待修理的滾動元件軸承中，其中第一潤滑劑是本發明的潤滑劑，因此包括白云母作為添加劑。與常規方法相比，這種用于修理滾動元件軸承的方法具有的優點是省略機械后處理步驟(例如拋光)，并且因此大大減少了修理所需的時間以及修理成本。

優選地，在引入第一潤滑劑之前拆卸和清潔待修理的滾動元件軸承。因此確保在引入第一潤滑劑之前，將舊潤滑劑以及存在于軸承中的灰塵和其它異物從滾動元件軸承中移除。因此進一步提高了修理軸承的質量。根據本發明，第一潤滑劑的引入可以在滾動軸承的組裝之前和/或之后進行。

附圖說明

在下文中，將參照附圖更詳細地描述本發明的方法。在附圖中：

圖1示出了用于制造滾動元件軸承的本發明方法的實施例的流程圖；

圖2示出了用于修理滾動元件軸承的本發明方法的實施例的流程圖；以及

圖3示出了作為滾動元件軸承的潤滑劑的添加劑的白云母的工作原理的示意圖。

具體實施方式

圖1示出了本發明的滾動元件軸承的制造方法的實施例的流程圖。在第一步驟制造過程10中，制造或提供滾動軸承的各個部件，例如包括滾道2以及滾動元件6的軸承環1或軸承殼。滾道2和/或滾動元件6的表面具有約1至12.5μm的最大平均粗糙度。在具體應用情況下，最大平均粗糙度也可以稍微更高。

在第二步驟組裝過程20中，滾動元件軸承的部件被組裝。包括白云母5作為添加劑的第一潤滑劑4可以在滾道2之間的區域中引入到軸承中，其中滾動元件6設置在組裝過程中，因此也在潤滑過程中。

在可選的第四步驟進入操作過程60中，滾動元件軸承設置在操作狀態中，即軸承環或殼被設定為相對于彼此旋轉。如果需要，將另外的載荷引入到滾動軸承中，以便增加軸承的載荷。進入操作過程60的目的是實現滾動元件軸承中的操作狀態，其中設置在凹部3中的潤滑劑4中的白云母5，例如滾道2或滾動元件6的表面的凹槽和脊被激活并且在這些點處與凹部進入接合并且因此使它們平滑。

在可選的第五步驟交換過程70中，第一潤滑劑4從滾動元件軸承中移除并且由也包含白云母5作為添加劑的第二潤滑劑4代替。在一個示例性實施例中，第二潤滑劑的白云母比例低于第一潤滑劑的白云母比例。

圖2示出了用于修理滾動軸承的本發明方法的實施例的流程圖。首先在拆卸過程40中拆卸滾動元件軸承。拆卸的滾動元件軸承的各個部件隨后被清潔50。在隨后的組裝過程20中，再次組裝清潔的部件。在該方法的優選實施例中，包括白云母5的第一潤滑劑4在同時運行的潤滑過程30中在組裝過程20中引入到滾動元件軸承中。可替代地，在組裝過程20之后，在潤滑過程30中將第一潤滑劑4引入到滾動元件軸承中。在可選的進入操作過程60中，修理的滾動元件軸承設置為如已經參照圖1所解釋的操作狀態。根據本發明，圖2中未示出的可選交換過程可以如上面參考圖1所解釋的那樣提供。

在圖3中示意性地示出了在滾動元件軸承的操作或進入操作60期間作為潤滑劑的添加劑的白云母的操作原理。圖3示意性地示出了滾動元件軸承的軸承環1的截面。軸承環1包括滾道2，滾道2包括多個凹部3，凹部3配置為例如凹槽、脊或孔。滾道2包括包含白云母5作為添加劑的潤滑劑4。在滾動元件軸承的操作或進入操作60期間，白云母5通過例如配置為球的滾動元件6壓入凹部3中。由于操作中產生的操作力，白云母5在凹部3中與軸承環1的滾道2起作用并且被激活。白云母5由此與軸承環1的滾道2結合，結果是凹部3被白云母5平滑。

附圖標記列表

1 軸承環

2 滾道

3 凹部

4 潤滑劑

5 白云母

6 滾動元件

10 制造過程

20 組裝過程

30 潤滑過程

40 拆卸過程

50 清潔過程

60 進入操作過程

70 交換過程