專利名稱：一種可降低軸承熱效應(yīng)的設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軸承設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種可降低軸承熱效應(yīng)的設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
在高速運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，為提高軸承剛度，常采用定位預(yù)緊的成對(duì)角接觸球軸 承，但在使用過程中會(huì)出現(xiàn)游隙減小致使軸承燒傷、甚至卡死的現(xiàn)象，究其原 因主要表現(xiàn)如下
1、 當(dāng)軸承外圈固定、內(nèi)圈高速旋轉(zhuǎn)工作條件下，鋼球在外圈上主要是滾動(dòng)， 而且鋼球在內(nèi)圈上的運(yùn)動(dòng)有滾動(dòng)并伴隨著滑動(dòng)，因而造成鋼球和內(nèi)圈的溫升比 外圈的溫升大，即外圈、內(nèi)圈、鋼球之間存在著一個(gè)溫度梯度。
2、 當(dāng)軸承內(nèi)圈、外圈及鋼球采用同種材料，即這三個(gè)零件的線膨脹系數(shù)相 同時(shí)，由于存在溫度梯度，內(nèi)圈、鋼球膨脹量之和要大于外圈膨脹量，會(huì)使軸 承游隙減??；而由于此種軸承為定位預(yù)緊軸承，軸承相對(duì)于軸承座和定位用的 隔圈在軸向徑向的位置基本上不會(huì)發(fā)生變化，那么軸承的膨脹、游隙的減小將 轉(zhuǎn)化為熱應(yīng)力，此時(shí)軸承的受載明顯增大，其性能、壽命等受到較大影響，會(huì) 使軸承發(fā)生早期失效。
上述問題是軸承行業(yè)急需解決的難題之一。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)難題，本發(fā)明提出了一種可降低軸承熱效應(yīng)的設(shè)計(jì)方法， 根據(jù)該設(shè)計(jì)方法可降低軸承材料在高速運(yùn)轉(zhuǎn)條件下所產(chǎn)生的熱效應(yīng)和游隙減小 問題。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案
所述的可降低軸承熱效應(yīng)的設(shè)計(jì)方法是當(dāng)軸承的工作條件為外圈固定、內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)時(shí)，其內(nèi)圈、外圈、鋼球的實(shí)際溫升存在明顯不同，即外圈固定溫升較 小，內(nèi)圈高速旋轉(zhuǎn)溫升較大，鋼球的溫升一般比內(nèi)圈溫升略高一些；溫升對(duì)軸 承游隙變化量的設(shè)計(jì)關(guān)系為
Aur二De ATe S e_ di ATi S i-2 Dw ATDw S Dw 式中Aur為軸承游隙變化量
di為內(nèi)圈溝底直徑
Dw—鋼球直徑
De—外圈溝底直徑，其中De= di+2 Dw
△Te為外圈工作溫度與裝配溫度之差
△Ti為內(nèi)圈工作溫度與裝配溫度之差
△TDw為鋼球工作溫度與裝配溫度之差
Se為外圈材料的線膨脹系數(shù)
Si為內(nèi)圈材料的線膨脹系數(shù)
S Dw為鋼球材料的線膨脹系數(shù) 根據(jù)上述設(shè)計(jì)關(guān)系，雖然鋼球溫升比內(nèi)圈溫升略高，但設(shè)計(jì)時(shí)可以將兩者 參數(shù)考慮一致，即內(nèi)圈、鋼球選用膨脹系數(shù)較小的材料，有利于在溫升較高時(shí) 相對(duì)降低游隙減少量；結(jié)合實(shí)際工況、成本等因素，降低軸承熱效應(yīng)的最佳設(shè) 計(jì)方法是軸承外圈和鋼球依舊采用較為普遍、成本較低的GCrl5材料，而內(nèi)圈 采用膨脹系數(shù)偏小的9Crl8材料，經(jīng)計(jì)算分析和相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證，其軸承游隙減 少量可降至當(dāng)軸承采用GCrl5材料時(shí)游隙減少量的30~50%，內(nèi)部熱應(yīng)力變化偏 小。
由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性
(1) 僅在原設(shè)計(jì)方案上對(duì)軸承內(nèi)圈的材料做出改變，設(shè)計(jì)較為簡單。
(2) GCrl5和9Crl8的加工性能較為接近，加工工藝路線不用作改變。
(3) 用于高速旋轉(zhuǎn)的成對(duì)預(yù)緊使用的角接觸球軸承，通過本設(shè)計(jì)方法可以 使軸承的熱應(yīng)力減小，使用性能有所改善。
具體實(shí)施例方式
以7003C型號(hào)軸承為例，其定位預(yù)緊力為70N，軸承內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)，外圈固定。當(dāng)軸承內(nèi)圈、外圈、鋼球材料均為GCrl5時(shí)1、 軸承轉(zhuǎn)速較高時(shí)，外圈溫升為60。C，內(nèi)圈溫升為75。C，鋼球溫升為77 °C，其軸承游隙減少量為0.0059mm。2、 軸承轉(zhuǎn)速偏高時(shí)，外圈溫升為60。C，內(nèi)圈溫升為70。C，鋼球溫升為71 °C，其游隙減少量為0.0039mm。當(dāng)按本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法將軸承內(nèi)圈材料設(shè)計(jì)為線膨脹系數(shù)偏小的9Crl8， 而外圈、鋼球材料仍選用GCrl5時(shí)，軸承內(nèi)圈、外圈、鋼球通過實(shí)際測(cè)定有下 列表現(xiàn)1、 軸承轉(zhuǎn)速較高時(shí)，外圈溫升為60。C，內(nèi)圈溫升為75。C，鋼球溫升為77 。C，軸承游隙減少量為0.0028 mm，是軸承全部采用GCrl5時(shí)軸承游隙減少量 的近1/2左右。2、 軸承轉(zhuǎn)速偏高時(shí)，外圈溫升為60。C，內(nèi)圈溫升為7(TC，鋼球溫升為71 "C，軸承游隙減少量為0.0011 mm，是軸承全部采用GCrl5時(shí)軸承游隙減少量 的近1/4左右。綜上所述，采用本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法其軸承游隙減少量較小，內(nèi)部熱應(yīng)力變 化偏小，達(dá)到了預(yù)期效果。
權(quán)利要求
1、一種可降低軸承熱效應(yīng)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于當(dāng)軸承的工作條件為外圈固定、內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)時(shí)，其內(nèi)圈、外圈、鋼球的實(shí)際溫升存在明顯不同，即外圈固定溫升較小，內(nèi)圈高速旋轉(zhuǎn)溫升較大，鋼球的溫升一般比內(nèi)圈溫升略高一些；溫升對(duì)軸承游隙變化量的設(shè)計(jì)關(guān)系為Δur＝De·ΔTe·δe-di·ΔTi·δi-2·Dw·ΔTDw·δDw式中Δur為軸承游隙變化量di為內(nèi)圈溝底直徑Dw—鋼球直徑De—外圈溝底直徑，其中De＝di+2·DwΔTe為外圈工作溫度與裝配溫度之差ΔTi為內(nèi)圈工作溫度與裝配溫度之差ΔTDw為鋼球工作溫度與裝配溫度之差δe為外圈材料的線膨脹系數(shù)δi為內(nèi)圈材料的線膨脹系數(shù)δDw為鋼球材料的線膨脹系數(shù)根據(jù)上述設(shè)計(jì)關(guān)系，雖然鋼球溫升比內(nèi)圈溫升略高，但設(shè)計(jì)時(shí)可以將兩者參數(shù)考慮一致，即內(nèi)圈、鋼球選用膨脹系數(shù)較小的材料，有利于在溫升較高時(shí)相對(duì)降低游隙減少量；結(jié)合實(shí)際工況、成本等因素，降低軸承熱效應(yīng)的最佳設(shè)計(jì)方法是軸承外圈和鋼球依舊采用較為普遍、成本較低的GCr15材料，而內(nèi)圈采用膨脹系數(shù)偏小的9Cr18材料，經(jīng)計(jì)算分析和相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證，其軸承游隙減少量可降至當(dāng)軸承采用GCr15材料時(shí)游隙減少量的30～50％，內(nèi)部熱應(yīng)力變化偏小。
全文摘要
一種可降低軸承熱效應(yīng)的設(shè)計(jì)方法是當(dāng)軸承的工作條件為外圈固定、內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)時(shí)，其內(nèi)圈、外圈、鋼球的實(shí)際溫升存在明顯不同，即外圈固定溫升較小，內(nèi)圈高速旋轉(zhuǎn)溫升較大，鋼球的溫升一般比內(nèi)圈溫升略高一些；溫升對(duì)軸承游隙變化量的設(shè)計(jì)關(guān)系為Δur＝De·ΔTe·δe-di·ΔTi·δi-2·Dw·ΔTDw·δDw；雖然鋼球溫升比內(nèi)圈溫升略高，但設(shè)計(jì)時(shí)可以將兩者參數(shù)考慮一致，有利于溫升較高時(shí)相對(duì)降低游隙減少量，降低軸承熱效應(yīng)的最佳設(shè)計(jì)方法是軸承外圈和鋼球依舊采用GCr15材料，而內(nèi)圈采用膨脹系數(shù)偏小的9Cr18材料，經(jīng)計(jì)算分析和相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證，其軸承游隙減少量可降至30～50％，內(nèi)部熱應(yīng)力變化偏小。
文檔編號(hào)F16C33/62GK101216073SQ200810049050
公開日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2008年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月4日
發(fā)明者張?jiān)銎? 波 梁, 馬小梅 申請(qǐng)人:洛陽軸研科技股份有限公司