[發(fā)明專利]整合微結構的滾動軸承

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310657788.9
• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN103697061A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設計）人: 彭龍龍;許迪初;汪久根
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F16C19/36
• 分類號: F16C19/36;F16C33/34;F16C33/36
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發(fā)明涉及一種滾動軸承，尤其是涉及一種整合微結構的滾動軸承。

背景技術

六十年代后期以來，隨著鋼材質量的提高，軸承失效形式中，起源于軸承表面裂紋所產生的剝落失效更為常見。

在滾動軸承中，滾動體或內外圈滾動表面，由于接觸負荷的反復作用，形成裂紋并繼續(xù)擴展，直至金屬表層產生片狀或點坑狀剝落，這種現(xiàn)象稱為接觸疲勞剝落。接觸疲勞破壞過程為疲勞裂紋的生成，擴展直至剝落。根據(jù)帕姆格林的假設，疲勞裂紋起源于表面下最大動態(tài)切應力處，這種裂紋往往與滾動體表面成45度角，即裂紋沿45度方向擴展。

滾子的接觸疲勞剝落是軸承失效的一種主要形式，通過改進滾子結構增強滾子疲勞壽命能有效提高軸承使用壽命。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種整合微結構的滾動軸承，在軸承滾子上整合有多層或整體延展方向一定排列的纖維層，纖維層延展方向與滾子軸線成45度角或135度角的滾動軸承。

本發(fā)明采用的技術方案是：

本發(fā)明包括軸承外圈、軸承內圈、保持架和圓柱或圓錐滾子；所述的圓柱或圓錐滾子的圓柱面或圓錐面整合2層以上延展方向一定排列的纖維層；或圓柱或圓錐滾子的整體均由延展方向一定排列的纖維層構成，纖維層縱橫交織構成圓柱或圓錐滾子表層，交織結構厚度大于四倍赫茲接觸區(qū)半寬。

所述延展方向一定排列的纖維層，該纖維層延展方向與滾子軸線方向成45度角或者135度角，該纖維層延展方向與滾子疲勞裂紋延伸方向垂直。

所述纖維層由延展方向相互垂直的纖維交替疊加而成。

所述纖維層的材料采用具有較好延展性和較高機械力學強度的材料，為GCr15、GCr9SiMn或GCr18Mo；纖維采用橫截面為圓形或扁平長方形的鋼絲，圓形纖維直徑為10?~500μm，扁平長方形纖維厚度為2~50μm，寬度為10~500μm。

本發(fā)明具有的有益效果是：

1、纖維層延展方向與裂紋延展方向相互垂直，纖維層能很好地阻止疲勞裂紋的產生和疲勞裂紋的擴展，提高滾子接觸疲勞壽命，從而提高軸承的使用壽命。

2、纖維層是由延展方向相同或者相互垂直的纖維交替疊加而成，這樣能防止?jié)L子雙向滾動時產生的雙向裂紋。

附圖說明

圖1是圓柱滾子軸線方向上的接觸應力分布圖。

圖2是整合微結構圓柱滾子橫截面。

圖3是全纖維層結構圓柱滾子橫截面。

圖4是縱橫交織的纖維層結構示意圖。

圖5是整合微結構圓柱滾子外觀圖。

圖6是整合微結構圓錐滾子外觀圖。

圖7是圓形纖維橫截面圖。

圖8是扁平長方形纖維橫截面圖。

圖中1、軸承內圈，2、圓柱滾子，3、軸承外圈，4、纖維層，5、圓柱滾子滾芯，6、整合微結構圓柱滾子，7、整合微結構圓錐滾子。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。

如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括軸承外圈1、軸承內圈3、保持架和圓柱或圓錐滾子；所述的圓柱或圓錐滾子的圓柱面或圓錐面整合2層以上延展方向一定排列的纖維層4；或圓柱或圓錐滾子的整體均由延展方向一定排列的纖維層4構成，如圖3所示。纖維層4縱橫交織構成圓柱或圓錐滾子表層，交織結構厚度大于四倍赫茲接觸區(qū)半寬。

如圖1所示，滾動軸承工作過程中滾子2受到交變應力，易產生接觸疲勞，根據(jù)理論分析可得，滾子2產生的疲勞裂紋沿滾子圓周45度角擴展，與工程實際情況相符。F為滾子軸線方向受力分布。

如圖4所示，所述延展方向一定排列的纖維層，該纖維層延展方向與滾子軸線方向成45度角或者135度角，該纖維層延展方向與滾子疲勞裂紋延伸方向垂直，約束裂紋擴展，提高滾子疲勞壽命。

如圖4所示，所述纖維層由延展方向相互垂直的纖維交替疊加而成。

所述纖維層的材料采用具有較好延展性和較高機械力學強度的材料，如GCr15、GCr9SiMn或GCr18Mo等，纖維采用橫截面為圓形或扁平長方形的鋼絲，圓形纖維直徑d為10?~500μm，扁平長方形纖維厚度h為2~50μm，寬度b為10~500μm。如圖7、圖8所示。

如圖5所示，是整合微結構圓柱滾子外觀圖。

如圖6所示，是整合微結構圓錐滾子外觀圖。

本發(fā)明的工作原理是：