专利名称：一种混合物润滑的滚动轴承的制作方法及滚动轴承的制作方法
技术领域：
本发明涉及特种滚动轴承的技术领域，特别涉及一种以聚醚类油和固体润滑材料的混合物为润滑剂的滚动轴承的制作方法及滚动轴承。
背景技术：
高温环境下工作的滚动轴承，润滑剂的选择直接关系到轴承在高温下的运行可靠度和运行寿命，因此至关重要。目前主要采用流体膜润滑和固体膜润滑两种润滑方式，下面分别进行说明并指出其存在的局限和不足
I、流体膜润滑选择全氟聚醚(又称全氟烷基聚醚，PFPE或PFAE)为基础油的耐高温润滑脂，一般由聚四氟乙烯(PTFE)稠化成润滑脂。全氟聚醚具有很强的化学惰性、耐温特性， 聚四氟乙烯没有滴点。因此，由全氟聚醚和聚四氟乙烯合成的润滑脂在高达260度的温度下，仍然具有一定的寿命。另外，采用该润滑脂，形成流体膜润滑，有利于提高轴承的极限运转速度。但是，当轴承长期工作在高温下时，初始密封入轴承的润滑脂往往难以履行对轴承进行终生润滑的使命，往往不得不对轴承进行频繁的润滑脂补给或因润滑脂的过早失效而停机更换整套轴承，这样，既不方便作业，也因更换轴承或停机造成浪费。另外，全氟聚醚润滑脂的价格很高，使很多轴承难以承受。再之，高出全氟聚醚的使用温度(比如260度)，它将挥发、裂解对人体有害的物质，另外，会因其润滑失效而导致轴承磨损或卡死。2、固体膜润滑以一定的方式将固体润滑材料石墨、二硫化钥等弓I入轴承内腔，最终使得在轴承接触工作表面间形成固体膜润滑。现行常见三种引入方式(1)直接往轴承中加入石墨、二硫化钥等固体润滑材料粉末，因是一次性加入，加入的量势必较多，这样就会形成粉末的聚集，锲入滚动体和滚道收敛间隙之间的粉末过多，消除轴承应有的工作游隙，妨碍阻滞滚动体和保持器的正常运行，甚至导致轴承卡死；若加入的粉末量过少，则会导致轴承发生欠润滑，引起轴承的磨损失效，从而影响轴承的运行寿命；(2)往轴承中每两个滚动体之间插入石墨等固体润滑材料制成的隔离棒或隔离块，隔离棒或隔离块因自由度过多，在轴承运转过程中容易偏斜，进而妨碍阻滞轴承的正常运转；再之，隔离棒块只适合于无保持器轴承，但轴承一旦没有保持器，各滚动体就得不到很好的隔离和运动引导；因此，这样的引入方式只适合于极低速轴承；(3)采用聚四氟乙烯、聚醚醚酮等有机自润滑材料制成整体冠状保持器插入轴承内腔，聚四氟乙烯、聚醚醚酮不属于易切削材料，会带来加工成本的升高；轴承运动过程中较难有固体润滑材料脱落，会导致滚动体和滚道之间的贫油润滑，从而影响轴承的运行寿命；另外，还要加装防尘盖或卡圈等，防止保持器在轴承运转过程中沿轴向退出轴承。可以看出，后两种引入方法都并非简单易行，而且，固体润滑限制了轴承工作速度的提升。还有，鉴于上述流体润滑和固体润滑各自突出的优点和缺点，在轴承工作温度范围跨度比较大的场合，往往在润滑剂的选择上处于两难境地选全氟聚醚为基础油的润滑脂，成本高、可能满足不了轴承全生命周期润滑；选固体润滑材料，轴承并不是长期工作在峰值温度点上，润滑脂对耐高温的储备是过剩的，而带来的却是引入困难，轴承工作转速受到限制等。因此，在轴承工作温度不是很高时，采用流体润滑，而且是成本比全氟聚醚有明显优势的流体润滑；在温度很高或特别高时，再采用固体润滑，就成了摆在轴承工程师面前一个比较突出的工程实际问题。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种混合物润滑的滚动轴承的制作方法，以解决现有技术中，高温轴承采用全氟聚醚润滑脂，采用流体润滑方法时，存在的润滑剂成本过高和难以满足终生润滑的问题以及高温轴承使用固体润滑材料，进行固体润滑时，存在的固体润滑材料引入轴承内腔麻烦且可能对滚动体的正常运动带来干扰以及轴承最高运转速度受到限制的技术性问题。本发明的第二目的在于提供一种混合物润滑的滚动轴承，以解决现有技术中，高温轴承采用全氟聚醚润滑脂，采用流体润滑方法时，存在的润滑剂成本过高和难以满足终生润滑的问题以及高温轴承使用固体润滑材料，进行固体润滑时，存在的固体润滑材料引入轴承内腔麻烦且可能对滚动体的正常运动带来干扰以及轴承最高运转速度受到限制的技术性问题。本发明目的通过以下技术方案实现
一种混合物润滑的滚动轴承的制作方法，包括以下步骤
(1)制作包含聚醚类油和固体润滑材料微粉的混合物，所述混合物在常温下呈糊状，所述固体润滑材料的体积占所述混合物总体积的10%-90% ；
(2)将糊状混合物注入轴承内腔；
(3)冲压防尘盖，制成防尘密封轴承；
(4)在轴承工作时，混合物在轴承内部的流动及分布类似润滑脂，轴承在温度低于聚醚类油的氧化断链温度的环境下工作时，形成流体膜润滑；在温度高于聚醚类油的氧化断链温度的环境下工作时，聚醚类油挥发，轴承从流体膜润滑转向固体膜润滑，使轴承免于磨损和失效。进一步地，所述聚醚类油包括聚乙二醇醚(PAG)。进一步地，所述固体润滑材料包括软金属固体润滑材料、金属化合物固体润滑材料、无机物固体润滑材料和有机物固体润滑材料的其中之一或其组合。 进一步地，所述金属化合物固体润滑材料包括二硫化钥。进一步地，所述无机物固体润滑材料包括石墨、陶瓷和膨润土。进一步地，所述注入轴承内腔的混合物的体积占所述轴承内腔自由空间的
10%-I00%O进一步地，所述轴承包括滚动体、保持器、外圈和内圈，所述滚动体、保持器、防尘盖、外圈和内圈采用钢材制造，制成后进行化学热处理，所述化学热处理方法包括锰系磷化、盐浴渗氮或达克罗涂层。一种滚动轴承，包括外圈、内圈、嵌入外圈滚道和内圈滚道之间的滚动体、将滚动体沿圆周方向均匀分隔的保持器、防尘盖和润滑剂，所述润滑剂为包含聚醚类油和固体润滑材料微粉的混合物。
进一步地，所述聚醚类油包括聚乙二醇醚(PAG)。进一步地，所述固体润滑材料包括软金属固体润滑材料、金属化合物固体润滑材料、无机物固体润滑材料和有机物固体润滑材料的其中之一或其组合。进一步地，所述金属化合物固体润滑材料包括二硫化钥。进一步地，所述无机物固体润滑材料包括石墨、陶瓷和膨润土。进一步地，所述固体润滑材料的体积占所述混合物总体积的10%_90%。与现有技术相比，本发明有以下优点
1、本发明既克服了全氟聚醚高温润滑油价格高且在高温下结碳的问题，也克服了一开始就必须采用固体润滑剂的问题，轴承能够根据运行温度主动实现流体润滑向固体润滑的转变，充分发挥了流体润滑和固体润滑各自的最大优势，提高了高温轴承的运行可靠度和寿命，在高温、超高温、宽范围高温领域具有广阔的应用前景；
2、在高温220度以内，聚醚类油起到主要的润滑作用，固体润滑剂仅起到协同润滑效应，此时，轴承为流体膜润滑，轴承能够在相对高的转速下无忧运转；
3、一旦温度超过220度并长期保持，在高温氧化的作用下，聚醚类油容易断链生成低分子的羟基和羟基化合物，并溶解在尚未被氧化断链的油中或迅速挥发掉，不会生成沉积物和胶状物质阻碍轴承的正常运转，轴承内随着聚醚类油的氧化断链和挥发，逐渐从流体膜润滑转向固体膜润滑；
4、聚醚类油、固体润滑材料以及功能添加剂都可以从市场购买，混合物制作完成后，就可以将混合物当成润滑脂往轴承内腔注入并压装防尘盖，不仅混合物制作方法简单，就连整套轴承的制作方法也不复杂。
图I为本发明以聚醚类油、石墨和二硫化钥的混合物为润滑剂的滚动轴承的结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图，详细说明本发明。
实施例在本实施例中，聚醚类油选取聚乙二醇醚(PAG)，固体润滑材料选取石墨和二硫化钥制成双面防尘盖密封深沟球轴承，如图I所示，该轴承制造过程及方法如下
(1)将固体润滑材料石墨、二硫化钥微粉及其它填料、添加剂倒入聚乙二醇醚(PAG)中， 搅拌混合均匀，制成糊状混合物15，作为该轴承的润滑剂；
(2)外圈11、内圈12和滚动体13均采用轴承钢制成，并根据轴承使用温度范围进行淬火回火，经磨削、超精等机械加工成型后进行化学热处理，在本实例中，进行锰系磷化处理；
(3)保持器14采用中碳钢板制造，机械加工成型后进行锰系磷化处理；
(4)按照现行深沟球轴承的装配工艺，对磷化过的轴承外圈11、内圈12和滚动体13进行清洗、烘干、分组合套，放置保持器14并铆合成开式滚动轴承；(5)将准备好的混合物润滑剂15注入轴承内腔，注入轴承内腔的混合物的体积可占轴承内腔自由空间的10%-100%，这里选择50% ；
(6)按照现行深沟球轴承防尘盖冲压方法，冲压经过磷化的双面钢材制造的防尘盖16， 即制成以聚醚类油、石墨和二硫化钥的混合物为润滑剂的双面防尘盖密封深沟球滚动轴承。聚乙二醇醚(PAG)具有良好的润滑特性，在轴承工作温度不是非常高时，比如220 度以内，轴承内部形成聚乙二醇醚的流体润滑膜，固体润滑材料石墨和二硫化钥进行辅助协同润滑；当轴承工作温度非常高，比如超过220度时，聚乙二醇醚高温氧化断链，形成低分子的羟基和羟基化合物，溶解在尚未氧化断链的聚乙二醇醚中或迅速挥发掉，不会形成沉积物和胶状物阻碍轴承的正常运转，随着聚乙二醇醚的高温氧化断链，轴承润滑从流体润滑转入固体润滑。聚乙二醇醚和石墨、二硫化钥在轴承的不同工作温度范围，都发挥出了各自最大的功效，最终保证了轴承的高温运行可靠度和运行寿命。对外圈11、内圈12、滚动体13、保持器14和防尘盖16进行锰系磷化处理，其磷化膜除使这些零件在无油情况下免于锈蚀外，还有利于提高润滑剂对轴承零件工作表面的吸附，提高轴承的润滑性能。此外，锰系磷化的处理方法也可用盐浴渗氮处理方法或达克罗涂层的方法代替。双面防尘盖16密封，可以限制润滑剂从轴承内腔向轴承外部泄漏，也具有防止外部异物进入轴承内腔污染润滑剂的功效。在本发明中，聚醚类油可以是聚乙二醇醚(PAG)，还可以是其它的聚醚多元醇。添加剂包括减摩添加剂、抗磨添加剂、抗极压添加剂、防锈添加剂、抗氧化添加剂等，可依据不同的使用环境来选择不同的添加剂。在本发明中，固体润滑材料也可采用其他的无机物固体润滑材料和金属化合物固体润滑材料，或软金属固体润滑材料和有机物固体润滑材料的其中之一或其组合。再请参阅图1，本发明的滚动轴承，包括外圈11、内圈12、嵌入外圈滚道和内圈滚道之间的滚动体13、将滚动体13沿圆周方向均匀分隔的保持器14、防尘盖16和润滑剂15， 润滑剂15为包含聚醚类油和固体润滑材料微粉的混合物。进一步地，固体润滑材料包括软金属固体润滑材料、金属化合物固体润滑材料、无机物固体润滑材料和有机物固体润滑材料的其中之一或其组合。其中，金属化合物固体润滑材料中优选二硫化钥，无机物固体润滑材料中优选石墨，也可选择陶瓷或膨润土。并且， 固体润滑材料的体积占混合物总体积的10%-90%。需要说明的是，上述所说的滚动轴承(或轴承)涵盖所有类型和结构的滚动轴承， 包括球轴承、圆柱轴承、滚针轴承、圆锥轴承、调心滚子轴承以及它们的双列和多列轴承、变形和组合轴承等。本发明既克服了全氟聚醚高温润滑油价格高且在高温下结碳的问题，也克服了一开始就必须采用固体润滑剂的问题，轴承能够根据运行温度主动实现流体润滑向固体润滑的转变，充分发挥了流体润滑和固体润滑各自的最大优势，提高了高温轴承的运行可靠度和寿命，在高温、超高温、宽范围高温领域具有广阔的应用前景。在高温220度以内，聚醚类油起到主要的润滑作用，固体润滑剂仅起到协同润滑效应，此时，轴承为流体膜润滑，轴承能够在相对高的转速下无忧运转。一旦温度超过220度并长期保持，在高温氧化的作用下，聚醚类油容易断链生成低分子的羟基和羟基化合物，并溶解在尚未被氧化断链的油中或迅速挥发掉，不会生成沉积物和胶状物质阻碍轴承的正常运转，轴承内随着聚醚类油的氧化断链和挥发，逐渐从流体膜润滑转向固体膜润滑。此外，聚醚类油、固体润滑材料以及功能添加剂都可以从市场购买，混合物制作完成后，就可以将混合物当成润滑脂往轴承内腔注入并压装防尘盖，不仅混合物制作方法简单，就连整套轴承的制作方法也不复杂。以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。
权利要求
1.一种混合物润滑的滚动轴承的制作方法，其特征在于，包括以下步骤(1)制作包含聚醚类油和固体润滑材料微粉的混合物，所述混合物在常温下呈糊状，所述固体润滑材料的体积占所述混合物总体积的10%-90% ；(2)将糊状混合物注入轴承内腔；(3)冲压防尘盖，制成防尘密封轴承；(4)在轴承工作时，混合物在轴承内部的流动及分布类似润滑脂，轴承在温度低于聚醚类油的氧化断链温度的环境下工作时，形成流体膜润滑；在温度高于聚醚类油的氧化断链温度的环境下工作时，聚醚类油挥发，轴承从流体膜润滑转向固体膜润滑，使轴承免于磨损和失效。
2.如权利要求I所述的一种混合物润滑的滚动轴承的制作方法，其特征在于，所述聚醚类油包括聚乙二醇醚(PAG)。
3.如权利要求I所述的一种混合物润滑的滚动轴承的制作方法，其特征在于，所述固体润滑材料包括软金属固体润滑材料、金属化合物固体润滑材料、无机物固体润滑材料和有机物固体润滑材料的其中之一或其组合。
4.如权利要求3所述的一种混合物润滑的滚动轴承的制作方法，其特征在于，所述金属化合物固体润滑材料包括二硫化钥。
5.如权利要求3所述的一种混合物润滑的滚动轴承的制作方法，其特征在于，所述无机物固体润滑材料包括石墨、陶瓷和膨润土。
6.如权利要求I所述的一种混合物润滑的滚动轴承的制作方法，其特征在于，所述注入轴承内腔的混合物的体积占所述轴承内腔自由空间的10%-100%。
7.如权利要求I所述的一种混合物润滑的滚动轴承的制作方法，其特征在于，所述轴承包括滚动体、保持器、外圈和内圈，所述滚动体、保持器、防尘盖、外圈和内圈采用钢材制造，制成后进行化学热处理，所述化学热处理方法包括锰系磷化、盐浴渗氮或达克罗涂层。
8.一种滚动轴承，包括外圈、内圈、嵌入外圈滚道和内圈滚道之间的滚动体、将滚动体沿圆周方向均匀分隔的保持器、防尘盖和润滑剂，其特征在于，所述润滑剂为包含聚醚类油和固体润滑材料微粉的混合物。
9.如权利要求8所述的一种滚动轴承，其特征在于，所述聚醚类油包括聚乙二醇醚 (PAG)0
10.如权利要求8所述的一种滚动轴承，其特征在于，所述固体润滑材料包括软金属固体润滑材料、金属化合物固体润滑材料、无机物固体润滑材料和有机物固体润滑材料的其中之一或其组合。
11.如权利要求10所述的一种滚动轴承，其特征在于，所述金属化合物固体润滑材料包括二硫化钥。
12.如权利要求10所述的一种滚动轴承，其特征在于，所述无机物固体润滑材料包括石墨、陶瓷和膨润土。
13.如权利要求8所述的一种滚动轴承，其特征在于，所述固体润滑材料的体积占所述混合物总体积的10%-90%。
全文摘要
本发明提供一种以聚醚类油和固体润滑材料的混合物为润滑剂的滚动轴承的制作方法及滚动轴承。本发明的制作方法是用包含聚醚类油和固体润滑材料微粉的混合物作为润滑剂注入轴承内腔，并冲压防尘盖制成耐高温密封轴承。轴承在低于聚醚类油的氧化断链温度工作时，形成流体膜润滑；在高于聚醚类油的氧化断链温度工作时，聚醚类油挥发，从流体膜润滑转向固体膜润滑。与现有技术相比，本发明既克服了全氟聚醚高温润滑油价格高且在高温下结碳的问题，也克服了一开始就必须采用固体润滑剂的问题，轴承能够根据运行温度主动实现流体润滑向固体润滑的转变，充分发挥了流体润滑和固体润滑各自的最大优势，提高了轴承的运行可靠度和寿命，适用于各种高温环境。
文档编号F16C33/66GK102588445SQ20121004767
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月28日 优先权日2012年2月28日
发明者赵联春, 陈淑英 申请人:上海斐赛轴承科技有限公司