[发明专利]用于大型滚动轴承的滚道元件和轴承装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于大型滚动轴承的滚道元件和一种轴承装置。

背景技术

在现今已知的大型滚动轴承中，滚道元件一般由渗碳钢或淬透的钢制成。在使用渗碳钢时，将低合金钢在碳环境中进行表面层渗碳，以便事后可以对所述表面层淬火。大型滚动轴承由于在滚道元件上运转的滚动体持续负载需要在滚道区域内达到较高的表面硬度，以便能够保证较长的寿命。然而，滚道元件的表面淬火或淬透与较高的能量消耗有关。

而在转盘轴承中已知，淬火的表面层借助感应的方法产生。但在这种轴承中对表面硬度的要求由于滚动体不同的负载不如在大型滚动轴承中那么高。通常在转盘轴承中使用不同于大型滚动轴承的钢种类。因此，在这种类型的轴承中已知的感应淬火方法不能转用到大型滚动轴承的制造中。

同样在直径较小的滚动轴承中已知，对此处所使用的钢类型，例如100Cr6中使用感应表面层淬火。在此，从经济的观点出发，也不能将用于表面层感应淬火的已知方法转用到大型滚动轴承上。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于大型滚动轴承的滚动轴承元件和一种相应的大型滚动轴承装置，其中，在制造简单的同时确保较长的寿命。

该技术问题通过一种具有权利要求1所述特征的滚道元件以及一种带有权利要求8的特征的大型滚动轴承装置解决。各从属权利要求的主题是有利的结构方案。

按权利要求1给出一种用于大型滚动轴承的滚动轴承元件，其具有以下特征：

-至少一个用于滚动轴承配合元件的接触区，

-该接触区具有感应淬火的表面层，

-所述滚动轴承元件由具有至少0.46％(质量百分比)的碳混入物的钢制成。

与昂贵地使用渗碳钢相反，该渗碳钢除了表面层外基本上具有小于0.2％(质量百分比)的碳份额，并且只有通过在表面层中耗费地渗碳至例如0.8％(质量百分比)的碳含量才能在该表面层中对在大负载的滚动轴承中的应用足够淬硬，在此可以使用带有至少0.46％(质量百分比)的碳混入物的、更廉价的所谓调制钢，其中，滚动轴承元件的接触区通过感应方法事后淬火。该淬火方法与表面层的渗碳相比耗费明显更少。作为按本发明的滚动轴承元件尤其可以设计为大型轴承的滚道元件和/或滚动体。尤其是大型轴承由于滚动接触而负载的元件得益于按本发明的结构方案。因此，滚动轴承配合元件是与滚动轴承元件滚动接触的滚动轴承元件，并且优选同样按本发明构造。大型滚动轴承优选具有至少250mm的直径。

本发明在此主要基于这样的认识：即，在碳含量小于0.46％的质量百分比时，表面层的感应淬火不能实现足够的表面硬度以及足够稳定的组织结构来保证滚道元件足够长的寿命。尤其在表面层中的碳含量较小的情况下，在感应淬火时形成不利的、不稳定的组织，这种组织导致滚动轴承元件并因此大型滚动轴承提前失效。此外，尤其在大型滚动轴承中，在热处理时出现不再可忽略的材料变形，因此不再能保证滚动体在滚道上的高运转精度。这种变形在热处理之后又通过其它的、例如切削加工去除，这进一步提高了相应滚道元件的生产成本。然而，在切削加工之后，也就是去除表面上的材料之后还要确保，表面的最大硬度与按照预期的负载选择的大型轴承的设计匹配，以便获得所需的承载能力。因此，尤其在高负荷的大型轴承中选择比较小尺寸的轴承中更大的表面层厚度。

在本发明的一种优选的实施形式中，表面层具有比所使用的钢可达到的最大硬度小的最大硬度。通过所使用的钢原则上可以获得比通过在大型轴承中使用的已知钢，例如42CrMo4明显更高的硬度。但优选不利用这个优点并且仅仅通过感应淬火方法产生这样一个硬度，该硬度相当于由42CrMo4制成的、用于大型轴承的已知滚动轴承元件的硬度。由此，按本发明使用的钢在淬火时不会如通常在使用42CrMo4时那样达到其材料极限。由此尽管获得了与已知的大型轴承可比的表面层最大硬度，但是随着深度增大硬度分布不同。在用于大型轴承的已知钢类型中，硬度在较薄的表面层之后剧烈下降并且迅速地转变成未淬火的区域的硬度，而在按本发明使用的钢中获得明显更平缓的转变。因此，淬火的表面层在硬度变小时比在已知的大型轴承中明显更深地深入到滚动轴承元件中。同时，由此也可以制造较精细和稳定的组织结构。一方面，这使得大型轴承的寿命明显提高。另一方面，在使用本身可更大淬硬的、含碳量大于0.46％质量百分比的钢时，需要明显更简单并且节省材料的过程以达到所需的硬度，使得钢的负荷更小。所述的负荷例如可以在于，为显现出期望的、平缓的硬度分布，需要更少地加热钢并且更慢地对该钢进行淬火或激冷。