[發明專利]一種具有熱-力雙負性超結構的低噪音保持架

有效

• 申請號: 202111007635.0
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113738764B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 閆柯;王明凱;閻貝;朱永生;洪軍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F16C33/38
• 分類號: F16C33/38;F16C33/46;F16C19/52
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

一種具有熱?力雙負性超結構的低噪音保持架，由兩部分構成，分別是以傳統材料制造的保持架內層，在保持架引導面與兜孔面制備的熱?力雙負性可控超結構單元，所述超結構單元通過對負熱膨脹超結構與負泊松比超結構進行胞元組合與空間拓撲；當軸承服役環境溫度升高時，超結構單元具有熱負性，沿徑向發生熱收縮，在一定程度上增大保持架引導間隙，能夠抑制熱效應引起的引導間隙減小的現象；當軸承轉速升高時，超結構單元具有力負性，沿周向發生受拉膨脹，從而減小兜孔間隙，一定程度上解決離心效應引起的兜孔間隙增大的問題；本發明能夠在跨轉速、大溫差變化過程中實現調節保持架引導間隙與兜孔間隙。

技術領域

本發明涉及一種軸承組件，特別涉及一種具有熱-力雙負性超結構的低噪音保持架。

背景技術

面向我國2030制造業技術前瞻的《高端軸承技術路線圖》指出，低噪音、高精度、高轉速以及智能化將成為未來十年高性能軸承的四大核心技術。其中針對軍事裝備、民用家電領域等服役場合，低噪音已成為評價軸承性能的首要指標。

研究表明，在保持架穩定運行的基礎上，減小保持架與滾動體之間的兜孔間隙、增大保持架與引導面之間的引導間隙能夠有效減小軸承噪聲。然而軸承在實際運轉過程中，保持架引導間隙減小，兜孔間隙增大，軸承噪聲逐漸升高，此時，保持架引導間隙、兜孔間隙與理想變化規律相反。

隨著制造業對軸承服役性能的需求日益提高，軸承低噪聲性能受到越來越多的關注。例如SKF集團開發低噪音保持架VG275，能夠在低轉速時一定程度上減小軸承噪聲，然而隨著軸承運行轉速升高，VG275保持架降噪能力逐漸喪失。調查結果顯示，保持架受離心力與熱膨脹的雙重力場作用，其引導間隙與兜孔間隙變形系數逐漸增大，最終影響軸承的低噪聲性能。同時，軸承服役過程中，極端、復雜的工況條件會導致離心效應與熱效應對保持架間隙的耦合影響進一步凸顯。因此，如何在跨轉速、大溫差變化過程中實現保持架引導間隙與兜孔間隙的有效調控，是提升變工況條件下軸承低噪聲性能的關鍵。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種具有熱-力雙負性超結構的低噪音保持架，可以在跨轉速、大溫差變化過程中，利用不同于常規材料熱-力屬性的超結構單元所具有的熱收縮(熱負性)特性與受拉膨脹(力負性)特性，能夠在軸承運行時調控保持架引導間隙與兜孔間隙，有效提高軸承低噪聲性能。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種具有熱-力雙負性超結構的低噪音保持架，其特征在于，在保持架1的引導面上以及兜孔面上制備熱-力雙負性可控超結構單元3；

所述超結構單元3是通過對負熱膨脹超結構4與負泊松比超結構5進行胞元組合，并采用空間拓撲方式構造，超結構單元3采用包括但不限于3D打印的方式制造；

所述負熱膨脹超結構4包括雙材料四棱錐結構，由兩種具有不同熱膨脹系數的材料制造，其中底邊由高熱膨脹系數材料制造，側邊由低熱膨脹系數材料制造。

所述負泊松比超結構5包括屋頂型結構，采用負熱膨脹超結構4中的低熱膨脹系數材料制造。

所述的胞元組合，并采用空間拓撲方式構造，具體為：負熱膨脹超結構4與負泊松比超結構5在負泊松比超結構5的力作用線上的點O′處通過連接方式實現胞元組合，進而在空間拓撲點O點通過空間旋轉方式進行空間拓撲，從而構造所述超結構單元3。

所述的低熱膨脹系數材料熱變形溫度超過150℃、熱膨脹系數小于50×10^-6K^-1，包括PEEK材料。

所述的高熱膨脹系數材料熱變形溫度不超過150℃、熱膨脹系數不小于50×10^-6K^-1，包括PTFE材料。