[发明专利]径向滚柱轴承，尤其用于支承风力发电传动装置中的轴

说明书

技术领域

本发明涉及一种径向滚柱轴承，并且该径向滚柱轴承尤其有利地在至少暂时地在很小的载荷下运转的轴承结构，例如支承风力发电传动装置中的轴中实现。 

背景技术

对于滚柱轴承技术领域中的技术人员来说普遍公开的是，径向滚柱轴承在足够的载荷下具有最佳的动态运行状态，在该运行状态中滚动体以不在内轴承环和外轴承环的滚动面上滑动的方式进行滚动。此外，从至少暂时受到低载荷的径向滚柱轴承中获知，由滚动体和其轴承罩组成的滚动体组由于轴承中的摩擦或者说由于滚动体组的大的惯性力以及滚动体和滚动面之间暂时很小的接触力而不能以动态的转速旋转。因此，滚动体组的转速保持在动态的转速之下，使得滚动体处于动态的非最佳的状态下，由此造成在滚动体和至少一个滚动面之间打滑。在此，可以在滚动体和滚动面之间的接触面上形成润滑油膜，然而该润滑油膜在突然的转速变化或载荷变化时受到破坏，从而在出现打滑的接触位置上在最短的时间内不再有足够的润滑油膜。这会引起滚动面与滚动体的金属接触以及滚动体在滚动面上的滑动，直到滚动体加速到动态的转速上。由此，在滚动面和滚动体之间大的速度差以及分离的润滑油膜的缺失造成在滚动面和滚动体的表面中大的切向应力，该切向应力与最强烈 的磨损现象如滚动面的打毛、材料裂开和至少与微蚀斑有关的涂污相联系并且导致径向滚柱轴承的过早失灵。 

因此，由FR 2 479 369提出了一种径向滚柱轴承，该径向滚柱轴承基本上由带有内滚动面的外轴承环和与外轴承环同轴设置的带有外滚动面的内轴承环以及大量在轴承环之间在其滚动面上滚动的并且由轴承罩沿着圆周方向相互间保持均匀间距的滚动体构成，其中为了避免所描述的打滑效应以及由其带来的缺陷，在滚动体和轴承环之间由空心滚柱代替多个均匀分布在圆周上的滚动体。在此，该轴向构造得比其余滚动体略短的空心滚柱具有比其余滚动体略大的直径和更小的弹性模量，使得其在径向滚柱轴承的空载状态下与轴承环持续地接触，并且由此确保用动态的转速持续地驱动轴承罩以及其余的滚动体。 

然而在实践中证明，这种径向滚柱轴承的由其持续的变形而遭受持续的弯曲交变应力的空心滚柱在其负载能力和疲劳强度方面是滚柱轴承的潜在的弱点，其造成滚柱轴承的承载能力的减小以及使用寿命的缩短。如此，例如首先在空心滚柱的内罩面上出现局部的应力集中，该应力集中在滚柱轴承的持续运行中导致空心滚柱的裂缝以及最终的断裂。这尤其会归因于使用标准滚柱轴承钢用于空心滚柱以及其标准热处理，其中空心滚柱通过在860℃的温度下进行硬化、在油槽或盐槽中淬火以及在190±10℃时进行退火获得连续的马氏体结构，该结构虽然通过其高硬度用于空心滚柱的高滚动强度，但是通过其微小粘性和压应力的缺少尤其不适合于其内罩面上持续的弯曲交变应力。为了避免这种应力集中的近似的措施虽然要空心滚柱和其余的滚动体设计具有更大的尺寸，但是其必然会引起整个轴承结构空间的增大以及滚柱轴承的制造成本的增加。 

发明内容

因此，从现有技术的缺陷出发，本发明的目的是提出一种径向滚柱轴承、尤其用于支承风力发电传动装置中的轴，该径向滚柱轴承在最大程度上保留其原始的性能特征如承载量、结构空间和使用寿命的情况下为了避免滚动体和轴承环之间的打滑而装备有空心滚柱，该空心滚柱通过交变弯曲疲劳极限和疲劳强度的增加补偿其内罩面上的局部的应力集中。 

根据本发明，该目的在前述的径向滚柱轴承中如此得以实现，即空心滚柱的内罩面通过专门的机械处理除了由其热处理而存在的压应力外，还具有另外的至少-200MPa的叠加到其最大负载上的压应力。 

由此，本发明基于这样的认识，即通过将额外的压应力机械地置入空心滚柱的内罩面中就已经能够补偿空心滚柱中导致空心滚柱的裂缝和最终断裂的局部的应力集中，并且由此显著提高空心滚柱的交变弯曲疲劳极限和疲劳强度以及这种径向滚柱轴承的承载能力和使用寿命，其中该压应力与由其热处理引起的压应力一起反作用于在轴承运行中引起的拉应力。 

根据本发明构造的径向滚柱轴承的优选设计方案和改进方案在从属权利要求中得到描述。