AV观看一区二区三区_女同事醉酒被迷奷系列在线观看_国产尹人综合香蕉_亚洲av日韩av男人的天堂在线

返回列表 返回
列表

高溫、高速深溝球保持架的開(kāi)發(fā)及試驗(yàn)驗(yàn)證

近年來(lái),以新能源驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸承為代表的高溫、高速應(yīng)用工況,對(duì)軸承的使用性能提出了更高的要求,制造難度也大大增加。


軸承的應(yīng)用特點(diǎn)主要包括:

1)長(zhǎng)壽命。壽命要求由原來(lái)的8年10萬(wàn)公里,提高到10年30萬(wàn)公里(油潤(rùn)滑軸承要求達(dá)到80萬(wàn)公里)。

2)高轉(zhuǎn)速。乘用車(chē)最常用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子支承軸承6206-2RS、6207-2RS等,平均轉(zhuǎn)速由原先的12000r/min,提升到16000r/min,最新又提出24000r/min的要求;以特斯拉、比亞迪為代表的電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到20000r/min,dm·n值超過(guò)了110萬(wàn),達(dá)到極限轉(zhuǎn)速的3倍以上。

3)急加速,百公里加速由原來(lái)的20~30s提高到2~3s。

4)大沖擊力,最高可達(dá)30g。

5)高密封性能要求,防漏脂、防水、防微塵等密封性能要求高。


為滿(mǎn)足軸承的這些要求,與以往同類(lèi)軸承相比,需具備較高的精度,較低的振動(dòng)及噪聲,較低的摩擦力矩,耐沖擊,良好的密封性能等等。因此,在高速軸承研發(fā)中,需要對(duì)結(jié)構(gòu)、保持架、潤(rùn)滑脂、密封圈、試驗(yàn)技術(shù)等進(jìn)行全方位的優(yōu)化,其中保持架設(shè)計(jì)問(wèn)題是其中的一個(gè)關(guān)鍵因素,下面重點(diǎn)針對(duì)創(chuàng)新型高溫、高速深溝球軸承高速保持架的開(kāi)發(fā)和試驗(yàn)進(jìn)行分析和說(shuō)明。


1、保持架的受力情況

深溝球軸承保持架結(jié)構(gòu)主要有浪形、S形、冠形,根據(jù)不同的應(yīng)用工況、材質(zhì),設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)上有多種變化。隨著高速深溝球軸承的研發(fā),單從保持架材質(zhì)看,近年來(lái),dm·n值超過(guò)65萬(wàn)以上的深溝球軸承已經(jīng)很少使用鋼制保持架,多采用工程塑料保持架,主要考慮的影響因素包括:高速下保持架的離心力、強(qiáng)度、振動(dòng)和磨損等。工程塑料保持架自身重量輕,振動(dòng)?。ㄝ^鋼制保持架振動(dòng)值低2~3dB以上),耐沖擊等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電機(jī)深溝球軸承中,特別是高速電機(jī)深溝球軸承。


通常,保持架被看作一個(gè)受復(fù)雜力系作用的剛體,受力主要包括:

1)保持架與滾動(dòng)體相互作用面上的沖擊力和摩擦力;

2)保持架與套圈引導(dǎo)擋邊接觸表面的法向力和摩擦力(假定擋邊引導(dǎo)保持架);

3)高速運(yùn)動(dòng)的離心力;

4)保持架質(zhì)心不平衡引起的力;

5)重力;

6)保持架慣性力;

7)保持架與潤(rùn)滑劑的滾動(dòng)粘滯阻力和攪拌阻力。


由于冠形塑料保持架(圖1)單邊開(kāi)口,質(zhì)心偏離(不可避免)鋼球運(yùn)轉(zhuǎn)中心橫截面。高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),由于離心力、接觸角等的變化,鋼球和滾道之間會(huì)產(chǎn)生差動(dòng)、自旋、陀螺等復(fù)雜運(yùn)動(dòng),這些運(yùn)動(dòng)勢(shì)必會(huì)對(duì)保持架造成劇烈的碰撞,加劇保持架的磨損、發(fā)熱及變形。一方面,這些運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)保持架兜孔底部產(chǎn)生高頻擺動(dòng)扭曲,再加之保持架兜孔底部相對(duì)較薄弱(軸承內(nèi)部空間所限)和高溫時(shí)材料變軟的影響,可能造成保持架兜孔底部的斷裂。另一方面,由于這種質(zhì)心的不對(duì)稱(chēng)和差動(dòng)滑動(dòng)、自旋滑動(dòng)、陀螺滑動(dòng)等導(dǎo)致的高溫,以及長(zhǎng)期處于電機(jī)的高溫運(yùn)行環(huán)境中,可能導(dǎo)致保持架爪口變軟、變形;高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),保持架有向底部方向(爪口的反方向)頂出的趨勢(shì),速度越高、產(chǎn)生的溫升越高,這種風(fēng)險(xiǎn)越大,可能導(dǎo)致保持架失去引導(dǎo)而致使軸承失效。

圖1 冠形工程塑料保持架


2、保持架結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新

國(guó)內(nèi)外很多公司都在高速深溝球軸承保持架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上進(jìn)行了諸多的創(chuàng)新和探索。


1)SKF

圖2為SKF公司的經(jīng)典保持架結(jié)構(gòu),為該公司十幾年前的探索者系列產(chǎn)品,適用于高速電機(jī)深溝球軸承。


圖2 SKF公司高速深溝球保持架結(jié)構(gòu)

2)NSK

NSK通過(guò)新開(kāi)發(fā)的潤(rùn)滑脂和樹(shù)脂保持架,實(shí)現(xiàn)了dm·n值140萬(wàn)的高速旋轉(zhuǎn)工況(軸承內(nèi)徑:35 mm;轉(zhuǎn)速:30000r/min),如圖3所示;今年NSK又推出了第三代世界最高轉(zhuǎn)速、電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)用高速球軸承(圖4)。

圖3 NSK公司高速深溝球軸承保持架結(jié)構(gòu)

圖4 NSK第三代高速深溝球軸承保持架結(jié)構(gòu)

3)國(guó)內(nèi)公司A

圖5為國(guó)內(nèi)公司A的保持架結(jié)構(gòu),兜孔底部帶有圓柱形軸向弧槽,其目的為減輕保持架重量,質(zhì)心更靠近鋼球旋轉(zhuǎn)中心截平面,增加軸承內(nèi)部容脂空間等。

圖5 國(guó)內(nèi)A公司高速深溝球保持架結(jié)構(gòu)

4)國(guó)內(nèi)公司B

圖6為國(guó)內(nèi)公司B的保持架結(jié)構(gòu),與公司A類(lèi)似,但其兜孔底部為軸向矩形挖槽,實(shí)現(xiàn)目的同公司A。


圖6 國(guó)內(nèi)B公司高速深溝球保持架結(jié)構(gòu)

5)創(chuàng)新型

創(chuàng)新型系列保持架結(jié)構(gòu)如圖7所示。

(a)2018版

(b)2020版

圖7 創(chuàng)新型專(zhuān)利保持架結(jié)構(gòu)


創(chuàng)新型高速深溝球軸承保持架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為:

1)兜孔內(nèi)表面帶有對(duì)稱(chēng)的油槽,有利于保持架高速運(yùn)行時(shí),保證鋼球與兜孔之間的接觸潤(rùn)滑和儲(chǔ)油以及油脂的流動(dòng),快速帶走兜孔內(nèi)部的熱量,保持兜孔形狀的穩(wěn)定性;


2)加大保持架下冠與兜孔之間的壁厚,保證保持架高速高溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兜孔的強(qiáng)度和穩(wěn)定性;


3)保持架底部開(kāi)有環(huán)形槽,有利于減輕保持架重量,增大容脂空間,減小保持架底部變形對(duì)整體保架運(yùn)行穩(wěn)定性的影響;


4)每個(gè)兜孔之間底弧為圓錐弧,保證兜孔外徑與底弧之間壁厚和兜孔內(nèi)徑與底弧之間壁厚的一致性,在保持架高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),兜孔形狀的變形最小化,有利于引導(dǎo)鋼球穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。


以深溝球軸承6307為例,上述列舉的保持架基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 不同公司高速深溝球軸承6307保持架的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)比


3、創(chuàng)新型保持架的仿真分析

保持架各項(xiàng)分析結(jié)果如圖8-圖12所示。


仿真分析得出結(jié)論:高速軸承保持架在保證其強(qiáng)度,質(zhì)心在軸線(xiàn)上的情況下,重量越輕,保持架所受的作用力(主要為離心力)越??;保持架質(zhì)心離鋼球旋轉(zhuǎn)中心平面的距離越大,則受到鋼球的作用力和沖擊力越大。


隨著底弧半徑的增大,保持架等效應(yīng)力呈先減小后增大的趨勢(shì),變形量不斷增加。底弧的設(shè)計(jì)改變了保持架剛度,提高了保持架柔性,受載荷沖擊時(shí),產(chǎn)生較大變形,使保持架等效應(yīng)力減小。當(dāng)?shù)谆“霃竭^(guò)大時(shí),保持架柔性增大,但去除材料較多,導(dǎo)致相鄰結(jié)構(gòu)壁厚薄弱,保持架等效應(yīng)力增大。

圖8 1#鋼球與保持架兜孔碰撞點(diǎn)位置及碰撞力

圖9 軸承零件的平均磨損率

圖10 保持架受力分析結(jié)

圖11 有限元應(yīng)力和變形分析

圖12 底弧半徑和爪部長(zhǎng)度對(duì)保持架強(qiáng)度的影響


4、創(chuàng)新型保持架的試驗(yàn)驗(yàn)證

4.1 高速性能試驗(yàn)

試驗(yàn)參數(shù):

1) 試驗(yàn)機(jī):BLT-T高溫高速密封軸承試驗(yàn)機(jī)

2) 軸承型號(hào):6208

3) 保持架材料:PA46

4) 軸承密封:橡膠密封圈

5)轉(zhuǎn)速:18000r/min

6)載荷:徑向1250N,軸向200N

7)環(huán)境溫度:常溫

8)工位軸承:Ⅰ、Ⅳ工位軸承采用傳統(tǒng)保持架,Ⅱ、Ⅲ工位軸承采用新型專(zhuān)利保持架。

試驗(yàn)結(jié)果:

Ⅰ號(hào)工位軸承運(yùn)行到18000r/min速度段2min后溫度報(bào)警停機(jī),第二次正常運(yùn)行,第三次運(yùn)行到18000r/min速度段28min后溫度報(bào)警停機(jī)。

Ⅳ號(hào)工位軸承運(yùn)行到18000r/min速度段2min后溫度報(bào)警停機(jī),第二次運(yùn)行到18000r/min速度段15min后溫度報(bào)警停機(jī)。

Ⅱ、Ⅲ工位軸承在三次運(yùn)行期間均未出現(xiàn)溫度超標(biāo)報(bào)警停機(jī)。


試驗(yàn)運(yùn)行情況如圖13所示,由圖可知,采用傳統(tǒng)保持架的軸承在運(yùn)行跑合的中期階段(轉(zhuǎn)速14000~16000r/min),有一時(shí)刻溫升急劇升高(143℃左右),但未超過(guò)145℃報(bào)警停機(jī)線(xiàn),且持續(xù)時(shí)間較短,分析原因?yàn)椋哼\(yùn)行中保持架兜孔與鋼球接觸,致使保持架兜孔與鋼球接觸部位的塑料瞬時(shí)蠕變導(dǎo)致軸承溫度急劇升高,經(jīng)過(guò)多次跑合后,材料性能趨于穩(wěn)定,瞬時(shí)發(fā)熱現(xiàn)象大為減緩甚至消失。采用新型保持架的軸承未出現(xiàn)溫度超標(biāo),這與保持架兜孔內(nèi)工作表面開(kāi)有油槽有關(guān),油槽發(fā)揮了儲(chǔ)油和快速散熱的功能。

圖13 創(chuàng)新型保持架的軸承性能試驗(yàn)曲線(xiàn)1

4.2 高速耐久試驗(yàn)

試驗(yàn)參數(shù):

1)試驗(yàn)機(jī):ABLT-1A高溫高速密封軸承試驗(yàn)機(jī)

2)軸承型號(hào):6206

3)保持架材料:PA46

4)軸承密封:橡膠密封圈

5)轉(zhuǎn)速:13000r/min

6)載荷:徑向3000N,軸向200N

7)環(huán)境溫度:常溫

試驗(yàn)結(jié)果:運(yùn)行近2000h(圖14)。


圖14 創(chuàng)新型保持架的軸承高速耐久試驗(yàn)曲線(xiàn)2

4.3 高溫恒高速性能試驗(yàn)

試驗(yàn)參數(shù):

1)BLT-T高溫高速密封軸承試驗(yàn)機(jī)

2)軸承型號(hào):6207

3)保持架材料:PA46

4)密封方式:鐵蓋

5)轉(zhuǎn)速:18000r/min

6)載荷:徑向1250N,軸向200N;

7)環(huán)境溫度:100℃

試驗(yàn)運(yùn)行情況如圖15所示,試驗(yàn)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間為930h。對(duì)比試驗(yàn)的SKF同類(lèi)型鐵蓋密封軸承僅運(yùn)行338h(如圖16)。

圖15 創(chuàng)新型保持架的軸承試驗(yàn)運(yùn)行曲線(xiàn)2

圖16 對(duì)比試驗(yàn)的SKF軸承試驗(yàn)運(yùn)行曲線(xiàn)3

4.4 高溫耐久性試驗(yàn)

高溫耐久性試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2,軸承連續(xù)運(yùn)行813h(要求800h)后主動(dòng)停機(jī),軸承及保持架完好。

表2 6207-2R(4套)軸承的高溫耐久性試驗(yàn)結(jié)果

圖17 高溫耐久試驗(yàn)運(yùn)行曲線(xiàn)4

4.5 高變速性能試驗(yàn)

高變速性能試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3,連續(xù)運(yùn)行時(shí)間3150s(52.5min),10個(gè)循環(huán),軸承及保持架完好。

表3 6207-2R(8套)軸承的高變速性能試驗(yàn)結(jié)果

圖18 高變速性能試驗(yàn)Ⅰ、Ⅳ工位試驗(yàn)軸承溫度對(duì)比

圖19 高變速試驗(yàn)Ⅰ、Ⅳ工位試驗(yàn)軸承振動(dòng)值對(duì)比

4.6 高溫極限轉(zhuǎn)速試驗(yàn)

其他參數(shù)不變,在環(huán)境溫度100℃,24000r/min轉(zhuǎn)速下(由于第一版試驗(yàn)機(jī)振動(dòng)劇烈,沒(méi)有再提高運(yùn)行轉(zhuǎn)速),連續(xù)運(yùn)行12~24小時(shí)不等,運(yùn)行期間軸承振動(dòng)值較小,間接表明了新型保持架的效果。


5、創(chuàng)新型系列保持架產(chǎn)品試驗(yàn)情況

5.1 微型高速軸承保持架

設(shè)計(jì)的微型軸承保持架結(jié)構(gòu)如圖20所示,代表型號(hào)695-2RS軸承,采用新設(shè)計(jì)保持架,在轉(zhuǎn)速為100000r/min(目標(biāo)轉(zhuǎn)速150000r/min)下,上機(jī)兩臺(tái)做壽命試驗(yàn),雙雙運(yùn)行超過(guò)500h。

圖20 新型微型深溝球軸承保持架

5.2 創(chuàng)新型2020版保持架

創(chuàng)新型2020版高速保持架結(jié)構(gòu)如圖7b所示,設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):1) 在2018版高速保持架的基礎(chǔ)上,考慮到高速高溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),爪口外徑漲大抬起,該爪扣設(shè)計(jì)成類(lèi)凹臺(tái)形;2) 爪口外徑部位凹臺(tái)與兜底外徑部位為斜坡過(guò)渡,抗沖擊能力更強(qiáng);3) 每個(gè)兜孔間連接筋板軸向開(kāi)窗口,更有利于潤(rùn)滑脂在軸承兩側(cè)的穿行和內(nèi)部溫度場(chǎng)的均勻。


2020版保持架通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證得出:1)與2018版保持架相比,軸承振動(dòng)值降低2~3dB;2)在最新版高溫高速密封性能試驗(yàn)機(jī)上運(yùn)行時(shí)間超過(guò)2018版保持架100多小時(shí)(使用同樣一款潤(rùn)滑脂)(轉(zhuǎn)速:18300r/min,載荷:1250N,環(huán)境溫度:100℃)。


6、應(yīng)用情況

設(shè)計(jì)的新型高速深溝球軸承目前已進(jìn)行了超過(guò)4萬(wàn)小時(shí)的高速試驗(yàn)和驗(yàn)證,主機(jī)客戶(hù)臺(tái)架試驗(yàn)也表明,新設(shè)計(jì)高速保持架具有高速運(yùn)行穩(wěn)定,振動(dòng)較低,抗沖擊,可靠性高等特點(diǎn),具有良好的高速高溫運(yùn)行性能,后續(xù)將進(jìn)一步的進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證和應(yīng)用分析。

(來(lái)源:軸承雜志社)

參考文獻(xiàn):

[1] 蔣興奇,馬家駒,范谷耘. 高速精密角接觸球軸承最小預(yù)緊載荷計(jì)算[J].軸承,2001(6): 1-3.

[2] Harris T A,Kotzalas M N.滾動(dòng)軸承分析[M].羅繼偉,李濟(jì)順,楊咸啟,等譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

[3]賈曉芳,張文虎,趙濱海,等. 深溝球軸承冠形保持架結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其性能的影響[J].軸承,2021(12): 13-19.


作者簡(jiǎn)介

馬純(1965—),男,天津人,高級(jí)工程師,洛陽(yáng)工學(xué)院軸承專(zhuān)業(yè)學(xué)士,哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士,高級(jí)工程師。嘉優(yōu)易軸承科技有限公司總經(jīng)理兼總工程師。慈溪軸承協(xié)會(huì)特聘專(zhuān)家。


曾任哈爾濱軸承集團(tuán)公司技術(shù)中心磨工藝工程師、情報(bào)室編輯、標(biāo)準(zhǔn)化科科長(zhǎng);TIMKEN中國(guó)有限公司供應(yīng)鏈OEM/SQDE主管;浙江八環(huán)軸承公司技術(shù)中心主任;摩士集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心主任、主任工程師;瓦房店軸承集團(tuán)有限責(zé)任公司國(guó)家大型工程技術(shù)中心副主任;萬(wàn)向錢(qián)潮軸承有限公司主任工程師、項(xiàng)目經(jīng)理;上海集優(yōu)集團(tuán)振華軸承總廠(chǎng)有限公司副總工程師、高級(jí)主任工程師。


對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、體系及質(zhì)量管控、供應(yīng)鏈管理、標(biāo)準(zhǔn)化管理等有豐富的經(jīng)驗(yàn),特別是對(duì)高速軸承的設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)以及試驗(yàn)機(jī)的開(kāi)發(fā)有獨(dú)到見(jiàn)解。在國(guó)內(nèi)外期刊上發(fā)表論文、譯文20余篇,擁有專(zhuān)利10余項(xiàng)。


 軸研所公眾號(hào)             軸承雜志社公眾號(hào)

營(yíng)銷(xiāo)熱線(xiàn)

銷(xiāo)售公司

0379-64367521

制造服務(wù)事業(yè)部

0379-64880626

裝備試驗(yàn)事業(yè)部

13693806700

技術(shù)中心

0379-64880057

國(guó)家軸承質(zhì)檢中心

0379-64881181