一种能够降低电蚀的功能梯度材料电机轴承制造技术

一种能够降低电蚀的功能梯度材料电机轴承，包括轴承外圈、轴承内圈和多个滚珠，轴承外圈沿径向由外向内依次包括陶瓷环层、功能梯度混合材料环层和轴承钢环层，轴承内圈沿径向由外向内依次包括轴承钢环层、功能梯度混合材料环层和陶瓷环层；功能梯度混合材料由陶瓷材料和轴承钢材料混合而成，且两种材料的混合体积比例沿着径向满足梯度分布函数。轴承钢环层能够降低磨削成本，并保证滚道对于滚珠的承载能力；陶瓷环层具有隔热和阻滞电的功能，提升了轴承的绝缘性，降低电机轴承的电蚀破坏；功能梯度混合材料环层既能够与轴承钢环层和陶瓷环层都紧密结合，还能通过调节梯度分布指数对轴承钢和陶瓷的混合比例进行调节，满足电机轴承的使用要求。承的使用要求。承的使用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种能够降低电蚀的功能梯度材料电机轴承


[0001]本专利技术涉及电机轴承领域，尤其涉及一种能够降低电蚀的功能梯度材料电机轴承。

技术介绍

[0002]梯度功能材料是两种或多种材料复合且成分和结构呈连续梯度变化的一种新型复合材料，是应现代航天航空工业等高
的需要，为满足在极限环境下能反复地正常工作而发展起来的一种新型功能材料。
[0003]电机轴承常常处于强电磁场之下，易受到电蚀破坏，长久后会造成轴承表面电离剥蚀，滚道表面粗糙度增大，进而不仅会使轴承寿命降低，而且也会影响整个电机轴承的运转精度，严重影响作业生产，降低生产效率。现有技术虽然能够通过陶瓷材料制作电机轴承，通过陶瓷的绝缘性防止电机轴承的电蚀破坏，但是陶瓷轴承的承载能力低、滚道磨削成本高，也难以满足电机轴承的使用要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种能够降低电蚀的功能梯度材料电机轴承，兼具金属材料轴承和陶瓷材料轴承的优点，在保证承载能力的前提下降低轴承电蚀风险，提高电机轴承寿命。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种能够降低电蚀的功能梯度材料电机轴承，包括轴承外圈、轴承内圈和多个滚珠，轴承外圈的内径面开设有外环滚道槽，轴承内圈的外径面开设有内环滚道槽，多个滚珠均位于外环滚道槽和内环滚道槽配合形成的滚道中，轴承外圈和轴承内圈之间还设有两个密封盖，两个密封盖配合盖设在多个滚珠沿轴承轴向的两侧，轴承外圈沿径向由外向内依次包括陶瓷环层、功能梯度混合材料环层和轴承钢环层，外环滚道槽开设在轴承外圈的轴承钢环层上，轴承内圈沿径向由外向内依次包括轴承钢环层、功能梯度混合材料环层和陶瓷环层，内环滚道槽开设在轴承内圈的轴承钢环层上；所述的功能梯度混合材料由陶瓷材料和轴承钢材料混合而成，且两种材料的混合体积比例沿着功能梯度混合材料环层的径向满足梯度分布函数：（1）；（2）；式（1）、（2）中，h为功能梯度混合材料环层的径向厚度，z为径向坐标值，对于轴承外圈和轴承内圈的功能梯度混合材料环层，沿径向的内侧均取值z=0，沿径向的外侧均取值z=h；n为梯度分布指数，取值为1、2、3...，对于轴承外圈，P1为陶瓷材料，P2为轴承钢材料，对于轴承内圈，P1为轴承钢材料，P2为陶瓷材料。
[0006]优选的，内环滚道槽的曲率为1 .04Dw，外环滚道槽的曲率为1 .09Dw，Dw为滚珠的
公称直径。
[0007]根据上述技术方案，本专利技术的有益效果是：本专利技术的轴承外圈和轴承内圈均为分层结构，其中轴承外圈的内层和轴承内圈的外层均为轴承钢环层，在轴承钢环层上开设外环滚道槽和内环滚道槽，与现有技术在陶瓷轴承上直接开设滚道相比，能够降低磨削成本，并保证滚道对于滚珠的承载能力；轴承外圈的外层和轴承内圈的内层均为陶瓷环层，陶瓷环层具有隔热和阻滞电的功能，提升了轴承的绝缘性，降低电机轴承的电蚀破坏；而在轴承钢环层和陶瓷环层之间设置了功能梯度混合材料环层，功能梯度混合材料环层由陶瓷材料和轴承钢材料沿径向按照梯度分布混合而成，使得功能梯度混合材料环层靠近轴承钢环层的一侧具有更多比例的轴承钢材料，而功能梯度混合材料环层靠近陶瓷环层的一侧具有更多比例的陶瓷材料，因此能够使功能梯度混合材料环层的两侧分别与轴承钢环层和陶瓷环层都紧密结合，还能通过调节梯度分布指数对梯度混合材料环层内的轴承钢和陶瓷的混合比例进行调节，从而使电机轴承的绝缘性能和承载能力能够根据需求进行设计调节，更好的满足电机轴承的使用要求。
附图说明
[0008]图1为本专利技术的轴承爆炸图；图2为轴承外圈和轴承内圈的分层结构的径向剖视图。
[0009]图中标记：1、轴承外圈，2、密封盖，3、滚珠，4、轴承内圈，5、陶瓷环层，6、功能梯度混合材料环层，7、轴承钢环层。
具体实施方式
[0010]参见附图，具体实施方式如下：如图1所示，一种能够降低电蚀的功能梯度材料电机轴承，包括轴承外圈1、轴承内圈4和多个滚珠3，轴承外圈1的内径面开设有外环滚道槽，轴承内圈4的外径面开设有内环滚道槽，多个滚珠3均位于外环滚道槽和内环滚道槽配合形成的滚道中，内环滚道槽的曲率为1 .04Dw，外环滚道槽的曲率为1 .09Dw，Dw为滚珠3的公称直径；轴承外圈1和轴承内圈4之间还设有两个密封盖2，两个密封盖2配合盖设在多个滚珠3沿轴承轴向的两侧，能够防止灰尘进入轴承滚道、阻止轴承内的润滑脂外溢。
[0011]如图2所示，轴承外圈1沿径向由外向内依次包括陶瓷环层5、功能梯度混合材料环层6和轴承钢环层7，外环滚道槽开设在轴承外圈1的轴承钢环层7上，轴承内圈4沿径向由外向内依次包括轴承钢环层7、功能梯度混合材料环层6和陶瓷环层5，内环滚道槽开设在轴承内圈4的轴承钢环层7上。
[0012]功能梯度混合材料由陶瓷材料和轴承钢材料混合而成，且两种材料的混合体积比例沿着功能梯度混合材料环层6的径向满足梯度分布函数：（1）；（2）；式（1）、（2）中，h为功能梯度混合材料环层6的径向厚度，z为径向坐标值，对于轴承外圈1和轴承内圈4的功能梯度混合材料环层6，沿径向的内侧均取值z=0，沿径向的外侧均
取值z=h；n为梯度分布指数，取值为1、2、3...，对于轴承外圈1，P1为陶瓷材料，P2为轴承钢材料，对于轴承内圈4，P1为轴承钢材料，P2为陶瓷材料。
[0013]轴承外圈1在功能梯度混合材料环层6的内侧表面位置z=0，g (0)=0%，P(0)=P2，此时功能梯度混合材料完全为轴承钢材料，也表示功能梯度混合材料环层6从其内侧表面完全过渡到了轴承钢环层7。
[0014]轴承外圈1在功能梯度混合材料环层6的外侧表面位置z=h，g (h)=100%，P(h)=P1，此时功能梯度混合材料完全为陶瓷材料，也表示功能梯度混合材料环层6从其外侧表面完全过渡到了陶瓷环层5。
[0015]轴承内圈4在功能梯度混合材料环层6的内侧表面位置z=0，g(0)=0%，P(0)=P2，此时功能梯度混合材料完全为陶瓷材料，也表示功能梯度混合材料环层6从其内侧表面完全过渡到了陶瓷环层5。
[0016]轴承内圈4在功能梯度混合材料环层6的外侧表面位置z=h，g(h)=100%，P(h)=P1，此时功能梯度混合材料完全为轴承钢材料，也表示功能梯度混合材料环层6从其外侧表面完全过渡到了轴承钢环层7。
[0017]当梯度分布指数n=0 时，g(z)≡1, 此时P(z)=P1，功能梯度层退化为纯P1材料层，当梯度分布指数n=∞时，g(z)≡0，此时P(z)=P2，功能梯度层退化为纯P2材料层。
[0018]因此n的取值能够调节功能梯度混合材料环层6中两种材料的比例，当n的取值越大时，P2材料的占比越大，P2材料所具有的特性也就更为突出，就能根据需求对电机轴承的绝缘性能和承载能力进行设计调节。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够降低电蚀的功能梯度材料电机轴承，包括轴承外圈（1）、轴承内圈（4）和多个滚珠（3），轴承外圈（1）的内径面开设有外环滚道槽，轴承内圈（4）的外径面开设有内环滚道槽，多个滚珠（3）均位于外环滚道槽和内环滚道槽配合形成的滚道中，轴承外圈（1）和轴承内圈（4）之间还设有两个密封盖（2），两个密封盖（2）配合盖设在多个滚珠（3）沿轴承轴向的两侧，其特征在于：轴承外圈（1）沿径向由外向内依次包括陶瓷环层（5）、功能梯度混合材料环层（6）和轴承钢环层（7），外环滚道槽开设在轴承外圈（1）的轴承钢环层（7）上，轴承内圈（4）沿径向由外向内依次包括轴承钢环层（7）、功能梯度混合材料环层（6）和陶瓷环层（5），内环滚道槽开设在轴承内圈（4）的轴承钢环层（7）上；所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨传猛，朱梦宇，邱明，董艳方，李军星，庞晓旭，褚宜双，漫睿东，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：