一种控制滚动体摩擦力的无保持架轴承制造技术

本发明专利技术涉及无保持架球轴承技术领域，尤其是一种控制滚动体摩擦力的无保持架轴承，包括轴承内圈、轴承外圈和设置在轴承内圈和轴承外圈之间的滚动体，轴承外圈内侧设有滚道，所述轴承外圈内部的滚道上还设有局部减碰滚道。为了解决减少现有无保持架滚动体碰撞的问题，本发明专利技术提供了一种控制滚动体摩擦力的无保持架轴承，通过改变轴承外圈的局部减碰滚道结构，使滚动体滚过该局部减碰滚道时与外滚道的接触点由一点变为两点，两接触点的间距先变大再变小，接触角也因此先变大再变小，相邻滚动体间由于所受摩擦力的变化而产生间距，达到减少滚动体碰撞和摩擦的目的。滚动体碰撞和摩擦的目的。滚动体碰撞和摩擦的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种控制滚动体摩擦力的无保持架轴承


[0001]本专利技术涉及无保持架球轴承
，尤其是一种控制滚动体摩擦力的无保持架轴承。

技术介绍

[0002]随着近几年电主轴等高速旋转机械的快速发展，对轴承的性能要求也越来越高，高速运转的轴承其保持架与滚动体时刻接触摩擦，势必会加速轴承的生热和滚动体的磨损，促使轴承失效，因此保持架的存在极大的限制了球轴承的极限工况；无保持架球轴承摒弃了传统意义上的保持架，消除了保持架带来的摩擦阻力，并且滚道内有更多的空间来装更多的滚动体，极大的提高了轴承的承载能力，在轴承结构方面产生了突破性进展；但去掉保持架的轴承的弊端就是当承受径向载荷时，滚动体之间的碰撞摩擦无法避免，同样会使轴承产生大量的热和磨损，影响轴承运转的稳定性，为减少滚动体之间的碰撞，在外圈设计了局部减碰滚道，让滚动体在容易发生碰撞的区域使其发生分离，从而减少甚至避免滚动体之间的碰撞，进一步提高轴承的极限工况。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：为了解决减少现有无保持架滚动体碰撞的问题，本专利技术提供了一种控制滚动体摩擦力的无保持架轴承，通过改变轴承外圈的局部减碰滚道结构，使滚动体滚过该局部减碰滚道时与外滚道的接触点由一点变为两点，两接触点的间距先变大再变小，接触角也因此先变大再变小，相邻滚动体间由于所受摩擦力的变化而产生间距，达到减少滚动体碰撞和摩擦的目的。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0005]一种控制滚动体摩擦力的无保持架轴承，包括轴承内圈、轴承外圈和设置在轴承内圈和轴承外圈之间的滚动体，轴承外圈内侧设有滚道，所述轴承外圈内部的滚道上还设有局部减碰滚道，所述局部减碰滚道构建方法包括如下步骤：
[0006]1)构建滚动体与局部减碰滚道的接触轨迹线在X
‑
Y平面投影方程(双二次曲线)：
[0007]y＝ax4+bx2+c
[0008]其中，a，b，c为常数；
[0009]如图1
‑
3所示，双二次曲线的最低点为:y
min
＝
‑
(R
m
+R
w
cosα
max
),即当x＝0时，y＝
‑
(R
m
+R
w
cosα
max
)，所以c＝
‑
(R
m
+R
w
cosα
max
)；
[0010]双二次曲线在与圆相切连接的两端点的导数为双二次曲线的导数方程为即当时，当时，将这两个条件带入导数方程即可推出a、b的值，即：
[0011][0012][0013]其中，R0为外圈沟底半径；
[0014]2)构建滚动体与局部减碰滚道的接触轨迹线在X
‑
Z平面的投影方程：
[0015][0016]其中，R
w
为滚动体半径，R
m
为节圆半径；
[0017]如图4所示，在A
‑
A截面，假设已知此截面处，滚动体与局部减碰滚道的接触点P的位置为(x,y,z)，那么图中的滚动体的半径为R
w
，滚动体球心所在节圆半径为R
m
，由勾股定律可知：即可以推出
[0018]3)构建轴承外圈沟曲率中心方程：
[0019][0020]其中，R
沟
外圈沟曲率，滚动体与局部减碰滚道的接触点的位置为(x,y,z)，L为滚动体与局部减碰滚道的接触点P到Z轴的距离；
[0021]如图4所示，在A
‑
A截面，沟曲率中心点的位置为(x1,y1,z1)，沟曲率中心点到接触点P的距离为局部减碰滚道沟槽的半径，即R
沟
；由相似三角形可知：
[0022][0023]推出因为前面推出所以由图4中A
‑
A截面图可知，推导出
其中即根据三角形相似，推出将L和L1带入可得，
[0024][0025]其中，L1为沟曲率中心到Z轴的距离。
[0026]4)将外圈沟曲率中心方程输入到SolidWorks中，绘制出外圈沟曲率中心线的三维线图，以半径为R
沟
的圆为扫描轮廓，外圈沟曲率中心线为扫描路径，即可绘制出含局部减碰滚道的轴承外圈三维模型。
[0027]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种控制滚动体摩擦力的无保持架轴承，改变轴承外圈的局部滚道结构，使滚动体滚过该局部滚道时与外滚道的接触点由一点变为两点，两接触点的间距先变大在变小，接触角也因此先变大在变小，且在不考虑刚体形变和轴承游隙的条件下，滚动体的几何中心始终在节圆上。局部接触角的变化，使局部减碰滚道对滚动体产生的摩擦阻力先变大再变小。滚动体在滚出局部减碰滚道的过程中，前面的滚动体受到的摩擦阻力要小于后面的滚动体受到的摩擦阻力，后面滚动体的公转速度就会比前面滚动体的公转速度慢，两球因此产生速度差，达到离散滚动体的效果，实现减碰功能。
附图说明
[0028]图1：滚动体与内外圈接触关系分析图；
[0029]图2：图1的左视图(透视图)；
[0030]图3：图1的俯视图(透视图)；
[0031]图4：局部减碰滚道某截面示意图；
[0032]图5：滚动体公转速度；
[0033]图6：球间距。
具体实施方式
[0034]现在对本专利技术作进一步详细的说明。
[0035]根据接触轨迹线方程和沟曲率中心线方程，用Solidworks绘制含局部减碰滚道的轴承三维模型，并用Adams仿真软件进行动力学仿真，其中，轴承参数具体为：
[0036]表1
‑
1无保持架球轴承模型参数
[0037][0038]注：外径为轴承外圈外径，内径为轴承内圈内径。
[0039]其仿真结果，详见图5和图6，由图5可知，滚动体过局部减碰滚道时，滚动体的公转速度呈先变小在变大的趋势，速度的变化规律与理论分析符合。在滚动体出减碰滚动的过程中，当相邻两球在某一时刻都在局部减碰滚道里时，前面的滚动体的速度就会快于后面的滚动体，两滚动体因为速度差而分离；如图6所示，任选两相邻滚动体的球间距在过局部减碰滚道后变大，滚动体发生分离，且在下一个到达局部减碰滚道的周期内，没有发生碰撞，达到了减少碰撞的效果。
[0040]以上述依据本专利技术的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项专利技术技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项专利技术的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制滚动体摩擦力的无保持架轴承，包括轴承内圈、轴承外圈和设置在轴承内圈和轴承外圈之间的滚动体，轴承内圈外侧设有滚道，轴承外圈内侧设有滚道，其特征在于：所述轴承外圈内部的滚道上还设有局部减碰滚道，所述局部减碰滚道构建方法包括如下步骤：1)构建滚动体与局部减碰滚道的接触轨迹线在X
‑
Y平面投影方程：y＝ax4+bx2+c其中，a，b，c为常数；2)构建滚动体与局部减碰滚道的接触轨迹线在X
‑
Z平面的投影方程：其中，R
w
为滚动体半径，R
m
为节圆半径；3)构建轴承外圈沟曲率中心方程：其中，R
沟
外圈沟曲率，滚动体与局部减碰滚道的接触点的位置为...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵彦玲，周港，苑学雨，武传旺，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：