[发明专利]尤其用于制冷剂压缩机的混合滚动轴承

说明书

公开了一种混合滚动轴承(10；20)，包括：内滚道(13；23)、外滚道(15；25)和布置在它们之间的多个滚动元件(16；26)，其中所述外滚道(15；25)和所述内滚道(13；23)由轴承钢制成并具有第一表面RMS粗糙度R_q1，所述滚动元件(16；26)由陶瓷材料制成并具有第二表面RMS粗糙度R_q2,i，其中，所述滚动元件(16；26)中的至少一个具有增大的表面RMS粗糙度R_q2,N，其显著高于其余滚动元件(16；26)的RMS粗糙度R_q2,i。还公开了一种包括这种混合滚动轴承(10；20)的制冷剂压缩机(1)。

技术领域

本发明涉及根据本专利技术方案1的前序部分的混合滚动轴承，以及涉及包括了该混合滚动轴承的制冷剂压缩机。

背景技术

混合滚动轴承常用于非常苛刻的环境中，例如用在润滑状况降低的应用中和/或高速和/或高温的应用中。在工作状况的严重性(/严格性)(severity)增大的情况下，例如，较重的载荷结合较高的温度、较薄的润滑膜和/或不良的润滑状况，轴承组成部件可能遭受表面引发疲劳(surface initiated fatigue)(所谓的微点蚀)。即使微点蚀不一定是主要故障(/失效)模式，它也能够促进/加速其它故障(如压痕、表面引发剥落和咬粘)出现。

因此，微点蚀是负责寿命限制轴承磨损的机制之一。减轻微点蚀效果的一个途径是确保轴承中的滚动接触表面始终被足够厚度的润滑膜分隔开(separated)。

这在超薄润滑膜厚度(UTFT)应用中是不可能的。滚动轴承中的UTFT应用指的是通过润滑膜分离表面受以下连累(/拖累)(compromised)的状况：

(i)润滑剂的低粘度，即流体的动态粘度低于1cSt，和/或

(ii)润滑剂乏油(/不足)(starvation)，即这样的状况：滚动接触入口(/进入)(inlet) 中可得到的润滑剂层无法确保轴承中的完全浸没(/适量供油)(fully flooded)状况。

在这两种状况下，接触表面处的总润滑剂层厚度被限制到300nm或更小。这可能因为以下而发生：轴承用脂来润滑(有限的润滑剂释放)或者润滑剂在到达接触之前蒸发 (挥发性流体)或者通过润滑系统的润滑剂供应有限。

另外，这些UTFT应用中的许多应用使用介质润滑，如纯制冷剂润滑、油-制冷剂混合物润滑、燃料(煤油、柴油、汽油、天然气、醇类)润滑、和/或脂与介质组合润滑。水润滑被排除。对于纯制冷剂润滑，所得到的润滑剂膜厚度甚至显著小于300nm，通常在30nm的范围内。

这些滚动轴承的主故障(/失效)模式是腐蚀辅助(的)磨损。磨损(因被腐蚀加强的固体对固体接触)可能会改变滚道轮廓、增大间隙以及使局部应力集中(可能产生剥落)。这些轴承的另一个重要的故障模式是固体污染。由于这些应用在非常薄的膜厚度(例如小于300至200nm)下工作，因此任何固体颗粒(碎屑、沙子、油烟(oil soot)等)甚至是非常小的颗粒都可能在接触表面产生损坏，并且可能会改变形貌(其打乱(disrupting) 原始表面的膜建立能力)。过度的污染还可能产生高摩擦力(这将会阻碍/阻止轴承的旋转)，并且可能在保持架中产生断裂或在滚道和滚动元件中产生咬粘(seizure)。

因此，在现有技术中已经提出采用表面工程设计技术并且提供尽可能相等的轴承圈的滚道的粗糙度和滚动元件的粗糙度，以便减少微点蚀和改善轴承的磨损和疲劳寿命。这是基于以下理解：在存在滑动且没有全膜润滑(full-film lubrication)的情况下，较粗糙的滚动接触表面在较平滑的相对的滚动接触表面上施加载荷微循环(load microcycles)。不利的是，在实际中，即使在普通的钢-钢轴承中，轴承的滚道也一般比滚动元件稍微更粗糙。在混合滚动轴承中，粗糙度之间的差(异)甚至更大。

发明内容