设置炭素纤维束散热层的高速重载高铁轴承制造技术

本发明专利技术涉及轴承，设置炭素纤维束散热层的高速重载高铁轴承，包括：外套圈、双半内套圈、散热层套圈、球形滚动体、双列圆环滚子、炭素纤维束散热层、锁定垫圈和紧固螺母，本发明专利技术在双半内套圈的内圆周设置散热层套圈，并在散热层套圈与双半内套圈之间设置一层碳素纤维束散热层，即：利用碳素纤维的高导热性和导热取向性组成碳素纤维束散热层，使轴承能够实现迅速散热，以突破轴承高速转动的热限制条件，提高轴承的使用寿命，使轴承在高转动领域实现历史性的突破。性的突破。性的突破。

【技术实现步骤摘要】
设置炭素纤维束散热层的高速重载高铁轴承


[0001]本专利技术涉及轴承，特别是高速轴承及高速高铁轴承。

技术介绍

[0002]众所周知：轴承的散热问题穿越百年的历史仍然是限制轴承效率和使用寿命的关键因素，特别是现代高端机械的不断进步，高端轴承几乎成为高端机械可靠度和精度的定海神针，已知：轴承能达到的转速是有极限的，通常是取决于所用的润滑剂和轴承部件的材料能达到的工作温度(SKF轴承综合型录P108页)，SKF资料显示：在同等的技术条件和工况时，轴承在达到工作温度限制时的转速，取决于轴承在滚动时因摩擦产生的热量(包括任何其它外热)和有多少热量可以从轴承带走(SKF轴承综合型录P108页)，即：轴承能够达到的转速和使用寿命与轴承工作时产生的温度密切相关，特别是航空发动机轴承和现代高速列车轴承不仅承受着极高的转速，而且承受着极高的工作环境温度，因此：各类高速轴承、航空发动机轴承和高速动车的散热问题成为限制轴承转速和使用寿命的决定性因素，目前：为解决轴承的散热主要采用两种方式：
[0003]一、主动散热，即：依靠散热片的表面将热疗散发，主动散热片成本低廉、结构简单，但是：因为主动散热片所采用的金属基本都是铝或铜金属，资料显示：铝或铜的热导率(散热系数)分别为237W/m*k和4017W/m*k，所以：采用的金属片主动散热的效率很低，持续散热效果差，只适用于设置在产热量不高的普通机械装置中的轴承使用，
[0004]二、被动散热，即：采用风冷或水冷的辅助散热方式将轴承产生的热量和受到的热量带走，
[0005]其中1：风冷散热受环境温度的限制，其散热效果优于主动散热，但是：风冷散热必须增加风扇系统和风扇的空间，
[0006]其中2：水冷散热的优点是散热效果较好，具有稳定持续散热的功效，但是：水冷散热的管路、水泵以及伺服系统复杂，成本高、故障率高，占用空加大，这都是水冷散热如影相随的致命缺陷。

技术实现思路

[0007]现代研究发现：由碳元素组成的碳素纤维具有极高的热导率(导热系数)，例如：炭纤维的热导率可达700W
‑
900W/m*k，其导热率已远远超过金属的热导率，
[0008]资料显示：导热碳纤维是一种高导热碳纤维材料，这种碳纤维在纤维方向上的导热系数可以超过铜，最高可以达到700W
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900W/mk，同时具有良好的机械性能、导电性能，由这种碳纤维制成的纤维状高导热碳粉本身呈纤维状，可以设计导热取向，即：沿其长丝方向具有极好的导电和导热性能，在纤维方向与垂直长丝的方向，其导热性能相差数十倍，即：碳纤维在沿纤维轴向上具有高热导率(700W
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900W/(m
·
K)，而沿纤维径向热导率很低，不到15W/(m
·
K)，
[0009]鉴于已有技术的不足，本专利技术充分利用长丝碳纤维的轴向散热功效设计了一种新
型的炭素纤维束散热层，使轴承通过炭素纤维束散热层实现稳定、迅速的散热，以突破轴承高速转动的热限制条件，
[0010]研究与试验证实：轴承套圈直径的热膨胀尺度与圆周长的膨胀尺度有直接关系，而与套圈厚的关系很小，几乎可以忽略，例如：直径10MM、长度300MM的钢柱均匀加热膨胀时，其各方向的膨胀数值与钢柱尺度的基数成正比，即：该钢柱沿长度方向的膨胀尺度是钢柱直径膨胀尺度的30倍，因此：轴承内圈
[0011]受热膨胀发生的松动的根本因素是轴承内圈沿圆周膨胀使直径急剧增大引致的，由此：本技术创造的散热层套圈在其外圆周的锥面与内圆周之间沿轴向设置一条涨缩调节透切缝，使散热层套圈的涨缩能够实现自动调节，可以杜绝轴承内套圈受热松动或轴涨断裂的发生，使轴承在高速转动领域实现历史性的突破，根据以上的研究和试验结论，本专利技术提出一种设置碳素纤維束散热层的高速重载高铁轴承。
[0012]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：
[0013]设置炭素纤维束散热层的高速重载高铁轴承，包括：外套圈、球形滚动体、双半内套圈、双列圆环滚子、散热层套圈、炭素纤维束散热层、锁定垫圈和紧固螺母，其特征是：在双半内套圈的内圆周设置散热层套圈，并在散热层套圈的外圆周与双半散热层套圈、内套圈的内圆周之间设置一层炭素纤维束散热层，
[0014]所述的外套圈在其内圆周的中部设置一圈深沟球形滚动体轨道，在深沟球形滚动体轨道内设置球形滚动体，在该深沟球形滚动体轨道的两侧间隔距离设置双列圆环滚子轨道，
[0015]所述的双半内套圈在外圆周的内端分别设置一圈角接触球形滚动体轨道，在双半内套圈外圆周的中部分别设置圆环滚子轨道，双列圆环滚子分别设置在双半内套圈外圆周中部设置的圆环子轨道内，在双半内套圈的内圆周同轴心同向分别设置为锥孔，使双半内套圈组合后形成同轴心同锥边的锥孔，该锥孔的锥度为1
‑‑
20度，双半内套圈同轴心设置在外套圈内圆周的两侧，并分别通过外圆周内端设置的角接触球形滚动体轨道和外圆周中部圆环子轨道内设置的双列圆环滚子分别与外套圈内圆周中部深沟球形滚动体轨道内设置的球形滚动体和外套圈内圆周两侧设置的双列圆环子轨道组合，形成设置三点接触球轴承中置球的双列圆环滚子轴承结构，
[0016]所述的散热层套圈在其外圆周设置为锥面，并使该锥面的锥度与双半内套圈内圆周锥孔的锥度相同，在散热层套圈外圆周的锥面上沿外圆周360度设定的角度线轴向分别设置炭素纤维束安装槽，在散热层套圈锥面的小直径端设置锁紧套，并在锁紧套的外圆周设置螺纹，
[0017]所述的炭素纤维束散热层为多组设置铜质护套的长丝炭素纤维束的排列结构，将长丝炭素纤维设置在铜质护套内，并形成准直集束结构，多组设置铜质护套的长丝炭素纤维束沿散热层套圈外圆周的锥面分别设置在炭素纤维束安装槽内，形成炭素纤维束散热层，散热层套圈同轴心设置在双半内套圈内圆周的锥孔内，并通过锁紧套外圆周设置的螺纹以锁定垫圈和紧固螺母与双半内套圈紧固组合，组成设置炭素纤维束散热层的高速重载高铁轴承。
[0018]所述的外套圈在其内圆周的中部设置一圈椭圆球形滚动体轨道，在椭圆球形滚动体轨道内设置球形滚动体，在该椭圆球形滚动体轨道的两侧间隔距离设置双列圆环滚子轨
道，双半内套圈通过外圆周内端设置的角接触球形滚动体轨道和外圆周中部圆环子轨道内设置的双列圆环滚子分别与外套圈内圆周中部椭圆球形滚动体轨道内设置的球形滚动体和外套圈内圆周两侧设置的双列圆环子轨道组合，形成设置四点接触球轴承中置球的双列圆环滚子轴承结构。
[0019]设置炭素纤维束散热层的高速重载高铁轴承，包括：外套圈、球面滚子、双半内套圈、双列圆环滚子、散热层套圈、炭素纤维束散热层、锁定垫圈和紧固螺母，其特征是：在双半内套圈的内圆周设置散热层套圈，并在散热层套圈的外圆周与双半内套圈的内圆周之间设置一层炭素纤维束散热层，
[0020]所述的外套圈在其内圆周的中部设置一圈十字交叉球面滚子轨道，在十字交叉球面滚子轨道内十字交叉设置球面滚子，在该十字交叉球面滚子轨道的两侧间隔距离设置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.设置炭素纤维束散热层的高速重载高铁轴承，包括：外套圈、球形滚动体、双半内套圈、双列圆环滚子、散热层套圈、炭素纤维束散热层、锁定垫圈和紧固螺母，其特征是：在双半内套圈的内圆周设置散热层套圈，并在散热层套圈的外圆周与双半散热层套圈、内套圈的内圆周之间设置一层炭素纤维束散热层，所述的外套圈在其内圆周的中部设置一圈深沟球形滚动体轨道，在深沟球形滚动体轨道内设置球形滚动体，在该深沟球形滚动体轨道的两侧间隔距离设置双列圆环滚子轨道，所述的双半内套圈在外圆周的内端分别设置一圈角接触球形滚动体轨道，在双半内套圈外圆周的中部分别设置圆环滚子轨道，双列圆环滚子分别设置在双半内套圈外圆周中部设置的圆环子轨道内，在双半内套圈的内圆周同轴心同向分别设置为锥孔，使双半内套圈组合后形成同轴心同锥边的锥孔，该锥孔的锥度为1
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20度，双半内套圈同轴心设置在外套圈内圆周的两侧，并分别通过外圆周内端设置的角接触球形滚动体轨道和外圆周中部圆环子轨道内设置的双列圆环滚子分别与外套圈内圆周中部深沟球形滚动体轨道内设置的球形滚动体和外套圈内圆周两侧设置的双列圆环子轨道组合，形成设置三点接触球轴承中置球的双列圆环滚子轴承结构，所述的散热层套圈在其外圆周设置为锥面，并使该锥面的锥度与双半内套圈内圆周锥孔的锥度相同，在散热层套圈外圆周的锥面上沿外圆周360度设定的角度线轴向分别设置炭素纤维束安装槽，在散热层套圈锥面的小直径端设置锁紧套，并在锁紧套的外圆周设置螺纹，所述的炭素纤维束散热层为多组设置铜质护套的长丝炭素纤维束的排列结构，将长丝炭素纤维设置在铜质护套内，并形成准直集束结构，多组设置铜质护套的长丝炭素纤维束沿散热层套圈外圆周的锥面分别设置在炭素纤维束安装槽内，形成炭素纤维束散热层，散热层套圈同轴心设置在双半内套圈内圆周的锥孔内，并通过锁紧套外圆周设置的螺纹以锁定垫圈和紧固螺母与双半内套圈紧固组合，组成设置炭素纤维束散热层的高速重载高铁轴承。2.根据权利要求1所述的设置炭素纤维束散热层的高速重载高铁轴承，其特征是：所述的外套圈在其内圆周的中部设置一圈椭圆球形滚动体轨道，在椭圆球形滚动体轨道内设置球形滚动体，在该椭圆球形滚动体轨道的两侧间隔距离设置双列圆环滚子轨道，双半内套圈通过外圆周内端设置的角接触球形滚动体轨道和外圆周中部圆环子轨道内设置的双列圆环滚子分别与外套圈内圆周中部椭圆球形滚动体轨道内设置的球形滚动体和外套圈内圆周两侧设置的双列圆环子轨道组合，形成设置四点接触球轴承中置球的双列圆环滚子轴承结构。3.设置炭素纤维束散热层的高速重载高铁轴承，包括：外套圈、球面滚子、双半内套圈、双列圆环滚子、散热层套圈、炭素纤维束散热层、锁定垫圈和紧固螺母，其特征是：在双半内套圈的内圆周设置散热层套圈，并在散热层套圈的外圆周与双半内套圈的内圆周之间设置一层炭素纤维束散热层，所述的外套圈在其内圆周的中部设置一圈十字交叉球面滚子轨道，在十字交叉球面滚子轨道内十字交叉设置球面滚子，在该十字交叉球面滚子轨道的两侧间隔距离设置双列圆环滚子轨道，所述的双半内套圈在外圆周的内端分别设置一圈十字交叉双半球面滚子轨道，在双半
内套圈外圆周的中部分别设置圆环滚子轨道，双列圆环滚子分别设置在双半内套圈外圆周中部设置的圆环子轨道内，在双半内套圈的内圆周同轴心同向分别设置为锥孔，使双半内套圈组合后形成同轴心同锥边的锥孔，该锥孔的锥度为1
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20度，双半内套圈同轴心设置在外套圈内圆周的两侧，并分别通过外圆周内端设置的十字交叉双半球面滚子轨道和外圆周中部圆环子轨道内设置的双列圆环滚子分别与外套圈内圆周中部十字交叉球面滚子轨道内十字交叉设置的球面滚子和外套圈内圆周两侧设置的双列圆环子轨道组合，形成十字交叉球面滚子轴承中置球的双列圆环滚子轴承结构，所述的散热层套圈在其外圆周设置为锥面，并使该锥面的锥度与双半内套圈内圆周锥孔的锥度相同，在散热层套圈外圆周的锥面上沿外圆周360度设定的角度线轴向分别设置炭素纤维束安装槽，在散热层套圈锥面的小直径端设置锁紧套，并在锁紧套的外圆周设置螺纹，所述的炭素纤维束散热层为多组设置铜质护套的长丝炭素纤维束的排列结构，将长丝炭素纤维设置在铜质护套内，并形成准直集束结构，多组设置铜质护套的长丝炭素纤维束沿散热层套圈外圆周的锥面分别设置在炭素纤维束安装槽内，形成炭素纤维束散热层，散热层套圈同轴心设置在双半内套圈内圆周的锥孔内，并通过锁紧套外圆周设置的螺纹以锁定垫圈和紧固螺母与双半内套圈紧固组合，组成设置炭素纤维束散热层的高速重载高铁轴承。4.设置炭素纤维束散热层的高速重载高铁轴承，包括：外套圈、圆柱滚子、双半内套圈、双列圆环滚子、散热层套圈、炭素纤维束散热层、锁定垫圈和紧固螺母，其特征是：在双半内套圈的内圆周设置散热层套圈，并在散热层套圈的外圆周与双半内套圈的内圆周之间设置一层炭素纤维束散热层，所述的外套圈在其内圆周的中部设置一圈十字交叉圆柱滚子轨道，在十字交叉圆柱滚子轨道内十字交叉设置圆柱滚子，在该十字交叉圆柱滚子轨道的两侧间隔距离设置双列圆环滚子轨道，所述的双半内套圈在外圆周的内端分别设置一圈十字交叉双半圆柱滚子轨道，在双半内套圈外圆周的中部分别设置圆环滚子轨道，双列圆环滚子分别设置在双半内套圈外圆周中部设置的圆环子轨道内，在双半内套圈的内圆周同轴心同向分别设置为锥孔，使双半内套圈组合后形成同轴心同锥边的锥孔，该锥孔的锥度为1
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20度，双半内套圈同轴心设置在外套圈内圆周的两侧，并分别通过外圆周内端设置的十字交叉双半圆柱滚子轨道和外圆周中部圆环子轨道内设置的双列圆环滚子分别与外套圈内圆周中部十字交叉圆柱滚子轨道内十字交叉设置的圆柱滚子和外套圈内圆周两侧设置的双列圆环子轨道组合，形成十字交叉圆柱滚子轴承中置球的双列圆环滚子轴承结构，所述的散热层套圈在其外圆周设置为锥面，并使该锥面的锥度与双半内套圈内圆周锥孔的锥度相同，在散热层套圈外圆周的锥面上沿外圆周360度设定的角度线轴向分别设置炭素纤维束安装槽，在散热层套圈锥面的小直径端设置锁紧套，并在锁紧套的外圆周设置螺纹，所述的炭素纤维束散热层为多组设置铜质护套的长丝炭素纤维束的排列结构，将长丝炭素纤维设置在铜质护套内，并形成准直集束结构，多组设置铜质护套的长丝炭素纤维束沿散热层套圈外圆周的锥面分别设置在炭素纤维束安装槽内，形成炭素纤维束散热层，散
热层套圈同轴心设置在双半内套圈内圆周的锥孔内，并通过锁紧套外圆周设置的螺纹以锁定垫圈和紧固螺母与双...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟萍，
申请(专利权)人：孟萍，
类型：发明
国别省市：