[發明專利]全陶瓷軸承及其制造方法、基本結構參數的確定方法

有效

• 申請號: 201310107918.1
• 申請日: 2013-03-29
• 公開（公告）號: CN103148095A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 李亮;馬美玲;李建華;劉良勇
• 申請（專利權）人: 洛陽軸研科技股份有限公司
• 主分類號: F16C19/16
• 分類號: F16C19/16
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 胡偉華

技術領域

本發明涉及陶瓷軸承，特別涉及到一種全陶瓷軸承及其制造方法、基本結構參數的確定方法。

背景技術

隨著技術的發展，對主機的性能要求越來越高，工況條件也越來越苛刻，特別對特殊工況下使用的軸承提出了更高的要求，如高溫、高速、腐蝕、酸性介質等工況條件。目前，采用高溫軸承鋼材料的滾動軸承，不能高于250℃溫度下長時間工作，高溫下軸承硬度下降，壽命大幅降低，而且軸承的潤滑和冷卻系統相當復雜。因此，高溫軸承鋼制造的高溫、高速軸承，不能達到實際使用要求。針對以上情況，傳統的高溫軸承鋼已不能滿足要求。陶瓷材料能夠滿足上述苛刻工況條件要求，但是由于陶瓷材料的性能參數、熱參數等相關參數，與軸承用鋼材料不同，決定了其設計方法不同。如果完全照搬現有的鋼制軸承的結構參數進行設計，不但會使陶瓷軸承的性能得不到提高，還會因為錯誤設計，而使其性能大幅降低，甚至軸承的過早失效。

發明內容

本發明的目的在于提供一種全陶瓷軸承的基本結構參數的確定方法，以獲得合理的全陶瓷軸承的基本結構參數。本發明還提供了一種全陶瓷軸承和使用上述全陶瓷軸承的基本結構參數的確定方法的全陶瓷軸承的制造方法。

為了實現上述目的，本發明的全陶瓷軸承的基本結構參數的確定方法采用如下技術方案：全陶瓷軸承的基本結構參數的確定方法，包括以下步驟：

A．根據軸承的已知結構尺寸：軸承的內徑d、外徑D，對軸承的基本結構參數設定約束條件，所述軸承的基本結構參數包括：內圈溝曲率半徑系數fi、外圈溝曲率半徑系數fe、接觸角α、球數Z和球徑D_W、球組節圓直徑Dwp，所述的約束條件為：

a)球數Z約束條件：為了軸承能夠運轉穩定和保證保持架的強度，

Z≤π·Dwp(1.01+1.9/DW)DW]]>

式中：Dwp——球組節圓直徑；Z——球數；D_W——球徑；

b）球徑D_W約束條件：為提高軸承的承載能力，應增大陶瓷球截面系數，陶瓷球截面系數為0.28～0.34，即：

0.28(D-d)≤D_W≤0.34(D-d)

式中：D、d——軸承的外徑和內徑；

c）溝道約束條件：為減小接觸應力，提高接觸疲勞壽命，應減小內圈溝曲率半徑系數fi和外圈溝曲率半徑系數fe，其約束條件為：

0.505≤fi≤0.515，0.510≤fe≤0.520

e）接觸角α：為提高承載能力，應增加接觸角，接觸角的取值范圍為20°～45°；

d）球組節圓直徑Dwp約束條件：為使球組與保持架相適應，保證軸承靈活旋轉，0.5(D+d)≤Dwp≤0.505(D+d)

式中：Dwp——球組節圓直徑；

B．選取內圈溝曲率半徑系數fi、外圈溝曲率半徑系數fe、接觸角α、球數Z和球徑D_W作為正交試驗的5個因素，根據上述步驟A中的約束條件d設定球組節圓直徑Dwp的一個初始值，然后根據上述步驟A中的其它約束條件選取所述各個因素的水平，每個因素的水平數至少為兩個，根據上述因素和水平建立正交試驗表，該正交試驗表中的各因素按列方向排布、各水平按行方向排布，確定試驗次數為m；