一种抗微动损伤的轴承的加工方法技术

本发明专利技术公开了一种抗微动损伤的轴承的加工方法，属于轴承技术领域，包括滚子和滚道，包括以下工序：一）轴承滚子设计成空心滚子，通过数学模型和物理模型三维仿真优化后获得滚子的几何尺寸；二）在滚子进行表面特殊热处理工艺，并且通过研磨提高滚子接触面的光洁度；三）建立关于带存油坑轴承滚子和滚道工作运动的滑动平行液膜混合点阵液膜滚动团复合物理模型，建立关于存油坑点阵布置的点阵滚动液膜团连续稳定润滑的最优物理模型和最优数学模型，对轴承滚子表面的存油坑的布置及尺寸进行优化；四）对轴承内、外圈的滚道进行表面特殊热处理。本发明专利技术对轴承滚子和轴承滚道进行优化改进，提高了轴承抗微动损伤能力以及轴承的极限转速和轴承使用寿命。转速和轴承使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种抗微动损伤的轴承的加工方法


[0001]本专利技术涉及轴承
，具体涉及一种抗微动损伤的轴承的加工方法。

技术介绍

[0002]对于频繁启停、运行不平稳、轴承孔同心度差、轴承布置过定位的齿轮传动装置的轴承；譬如风电齿轮箱、船用齿轮箱的轴承，在早期运行中往往出现早期微动损伤现象，严重影响整个齿轮传动装置的使用寿命。例如，有的设计制造优秀的船用齿轮箱可以使用完整个设计寿命，甚至更长；但是有的船用齿轮箱使用2到3年就需要大修，有的甚至更短。
[0003]多轴承支撑轴系的轴承微动损伤：轴系轴承超静定布置，如某些齿轮箱和船舶艉轴轴承，GWC大功率船用齿轮箱离合器部件轴承，某些工业齿轮箱。轴承(滚动轴承和滑动轴承)偏载造成的微动损伤：圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承由于轴承孔间的同轴度过大导致轴承微动损伤。
[0004]要解决这个问题，除在整体设计上规避外，也需在轴承自身做改进，在轴承滚子和轴承滚道上做创新。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种抗微动损伤的轴承的加工方法，对轴承滚子和轴承滚道进行优化改进，提高轴承抗微动损伤。
[0006]本专利技术的技术方案如下：一种抗微动损伤的轴承的加工方法，包括滚子和滚道，包括以下工序：一)轴承滚子设计成空心滚子，通过数学模型Ⅰ和物理模型Ⅰ三维仿真优化后获得滚子的几何尺寸；二)在滚子进行表面热处理工艺，并且通过研磨提高滚子接触面的光洁度；三)建立关于存油坑的物理模型及数学模型，对轴承滚子表面的存油坑进行优化；四)在轴承滚子表面均匀分布交叉存油坑，采用激光打坑；五)对轴承内、外圈的滚道进行表面热处理。
[0007]所述滚子表面热处理工艺有表面渗碳、表面氮化或者表面碳氮共渗三种方式，其中渗碳和碳氮共渗需淬火处理，之后对轴承滚子表面进行研磨。
[0008]轴承滚道热处理工艺为：对轴承内、外圈滚道进行表面氮化、表面渗碳、表面碳氮共渗、表面喷涂陶瓷材料四种方式之一的热处理或表面工程，其中渗碳和碳氮共渗需淬火处理，之后对轴承内外圈滚道进行研磨。
[0009]所述滚子为圆柱滚子或圆锥滚子或调心滚子。
[0010]建立空心滚子物理模型，优化滚子的几何尺寸：轴承滚子设计成中间空心，增加轴承弹性，轴承滚子的弹性模量E变小，优化最佳内孔直径d1，减小轴承滚子的冲击，减小微动损伤，减小滚子和滚道之间的间隙，减小轴承滚子打滑，降低滚子总体温度，中间空心增加了表面冷却面积，降低了总体温度，提高极限转速，冷却面积M增大，温度下降值ΔT增大，极限转速增大。
[0011]建立空心滚子数学模型，优化空心滚子的外径和内孔直径，
[0012][0013]轴承滚子最大压缩量：Δd2；
[0014]进入滚动轴承的冷却油量：Q；
[0015]进入滚动轴承的最小冷却油量：Q1；
[0016]进入滚动轴承的最大冷却油量：Q2；
[0017]设滚子内孔直径：d1；
[0018]设滚子外径：d2；
[0019]受力变形后滚子外径：d
’2；
[0020]滚子总表面积
[0021]热交换系数：C；
[0022]温度下降值：ΔT；
[0023]实心滚子的最大作用力：F
m
。
[0024]建立轴承滚子存油坑点阵模型，优化存油坑布置方式：存油坑在交叉排布时，点阵布置为等距离螺旋线和平行于滚子端面的等距离线的交叉点。
[0025]建立滚子滚道运动物理模型，优化存油坑的尺寸：轴承运行时，轴承滚子滚动，轴承滚子和轴承内外圈滚道的结合点，结合点弹性变形，产生宽度为H的高压油膜窄带，高压油膜窄带为非牛顿流体，可看作是滚动的狭长平面；除啮合点进油口外，结合点出油口和两个滚子宽B端部产生封油凸，形成一个高压密闭空间；滚子和滚道间油膜厚度为h
min
,封油凸间油膜厚度为h
mint
；
[0026]非工作状态存油坑深为K，工作状态存油坑深为K
t
，假设存油坑非工作状态和工作状态表面直径为d不变，工作时存油坑的压缩量K
Δ
＝K
‑
K
t
，溢出的润滑油量Q
Δ
＝(K
‑
K
t
)πd2，滚子的表面的润滑油量增加，即油膜体积增加，摩擦系数μ下降，滚子表面有众多存油坑，表面润滑油增加，滚子和滚道的摩擦力下降，减小微动损伤。
[0027]建立滚子表面存油坑点阵数学模型，优化存油坑的布置，
[0028][0029]滚子长度：B；
[0030]滚子和滚道的接触宽度：H；
[0031]滚子和滚道的接触面积：S；
[0032]存油坑直径为：d；
[0033]非工作状态存油坑深度：K；
[0034]压缩后的存油坑深度：K
t
；
[0035]工作时存油坑的压缩高度：K
Δ
；K
Δ
＝K
‑
K
t
；
[0036]溢出的润滑油量(即油膜体积增加量)：Q
’
Δ
；
[0037]总溢出的润滑油量(即总油膜体积增加量)：Q
Δ
；
[0038]接触面积内的存油坑数量：n；
[0039]存油坑面积率：Ψ；
[0040]存油坑布置螺旋角：β；
[0041]存油坑分布螺距：t；
[0042]存油坑布置间距：x；
[0043]滚道摩擦系数：μ。
[0044]本专利技术的滚子为空心滚子，并建立了物理模型和数学模型，对滚子尺寸进行优化，对滚子表面和内外圈滚道进行特殊热处理，提高滚子表面和滚道表面的硬度和强度，建立了关于带存油坑轴承滚子和滚道工作运动的滑动平行液膜混合点阵液膜滚动团复合物理模型，建立了关于存油坑点阵布置的点阵滚动液膜连续稳定润滑的最优物理模型和最优数学模型对滚子表面存油坑的布置及尺寸进行优化，提高了轴承抗微动损伤的能力以及轴承的极限转速和轴承使用寿命。
附图说明
[0045]图1为轴承滚子设计制造工序框图；
[0046]图2为轴承内外圈滚道制造工序框图；
[0047]图3为滚动轴承截面示意图(物理模型Ⅰ)；
[0048]图4为三种滚子的结构示意图(物理模型Ⅰ)；
[0049]图5为滚子受力形变的示意图(物理模型Ⅰ)；
[0050]图6为滚子存油坑点阵模型的示意图(物理模型Ⅱ)(以圆柱轴承为例)；
[0051]图7为轴承滚子润滑存油坑滚子局部示意图(物理模型Ⅲ)(以圆柱轴承为例)；
[0052]图8为轴承滚子润滑存油坑滚子局部示意图(物理模型Ⅲ)(以圆柱轴承为例)；
[0053]图9为碳氮共渗存油坑滚子局部示意图(物理模型Ⅲ)(以圆柱轴承为例)；
[0054]图10为碳氮共渗存油坑滚子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗微动损伤的轴承的加工方法，包括滚子加工和滚道加工，其特征在于：包括以下工序：一)轴承滚子设计成空心滚子，通过数学模型Ⅰ和物理模型Ⅰ三维仿真优化后获得滚子的几何尺寸；二)在滚子进行表面热处理工艺，并且通过研磨提高滚子接触面的光洁度；三)建立关于存油坑的物理模型及数学模型，对轴承滚子表面的存油坑进行优化；四)在轴承滚子表面均匀分布交叉存油坑，采用激光打坑；五)对轴承内、外圈的滚道进行表面热处理。2.如权利要求1所述的一种抗微动损伤的轴承的加工方法，其特征在于：所述滚子表面热处理工艺有表面渗碳、表面氮化或者表面碳氮共渗三种方式，其中渗碳和碳氮共渗需淬火处理，之后对轴承滚子表面进行研磨。3.如权利要求1所述的一种抗微动损伤的轴承的加工方法，其特征在于：轴承滚道热处理工艺为：对轴承内、外圈滚道进行表面氮化、表面渗碳、表面碳氮共渗、表面喷涂陶瓷材料四种方式之一的热处理或表面工程，其中渗碳和碳氮共渗需淬火处理，之后对轴承内外圈滚道进行研磨。4.如权利要求1所述的一种抗微动损伤的轴承的加工方法，其特征在于：建立空心滚子物理模型，优化滚子的几何尺寸：轴承滚子设计成中间空心，增加轴承弹性，轴承滚子的弹性模量E变小，优化最佳内孔直径d1，减小轴承滚子的冲击，减小微动损伤，减小滚子和滚道之间的间隙，减小轴承滚子打滑，降低滚子总体温度，中间空心增加了表面冷却面积，降低了总体温度，提高极限转速，冷却面积M增大，温度下降值ΔT增大，极限转速增大。5.如权利要求1所述的一种抗微动损伤的轴承的加工方法，其特征在于：建立空心滚子数学模型，优化空心滚子的外径和内孔直径，轴承滚子最大压缩量：Δd2；进入滚动轴承的冷却油量：Q；进入滚动轴承的最小冷却油量：Q1；进入滚动轴承的最大冷却油量：Q2；设滚子内孔直径：d1；设滚子外径：d2；
受力变形后滚子外径：d
’2；滚子总表面积热交换系数：C；温度下降值：ΔT；实心滚子的最大作用力：F
m
。6.如权利要求1所述的一种抗微动损伤的轴承的加工方法，其特征在于：建立轴承滚子存油坑点阵模型，优化存油坑布置方式：存油坑在交叉排布时，点阵布置为等距离螺旋线和平行于...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾海港，楼丽艳，周焕辉，骆军芝，谭建荣，周仲荣，
申请(专利权)人：顾海港，
类型：发明
国别省市：