皮帶輪用高速球軸承

    小型發(fā)動(dòng)機(jī)和安裝集成式啟動(dòng)發(fā)電機(jī)(ISG)的車輛，其發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)的布局比較復(fù)雜，對(duì)皮帶輪輔助帶和軸承的安裝有很大限制，要求皮帶輪用軸承在更高速度下旋轉(zhuǎn)。通常皮帶輪用軸承的許用轉(zhuǎn)速為15000 r/min 左右。其受制的主要因素如圖1所示。

圖1 高速軸承分析

高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，保持架由于離心力而變形，導(dǎo)致與鋼球和外圈產(chǎn)生摩擦而發(fā)熱。此外，由于皮帶輪用軸承為外圈旋轉(zhuǎn)，離心力施加于密封唇，密封反作用力的變化導(dǎo)致發(fā)熱或密封性能降低。此外，供脂短缺和滾動(dòng)摩擦增大可能造成卡咬或軸承壽命降低。

為了進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)速，使許用轉(zhuǎn)速達(dá)到20 000 r/min( 6203軸承) ，NTN通過優(yōu)化保持架、密封、內(nèi)/外圈、鋼球和潤滑脂進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，下面主要對(duì)保持架、密封和軸承內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行介紹。

保持架

為減少高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的保持架變形，通過兜孔底部加厚、采用高強(qiáng)度材料以提高保持架剛度；保持架兜孔間材料減少以降低離心力。

圖2 保持架的優(yōu)化

圖3 保持架應(yīng)力分析

密封

皮帶輪用軸承密封由3個(gè)唇組成。

圖4 密封結(jié)構(gòu)

1)脂唇→內(nèi)部密封槽的迷宮結(jié)構(gòu)減少了潤滑脂對(duì)主唇周圍區(qū)域的滲入，以防止漏脂。

2)主唇→確保防止漏脂和水/灰塵滲入，并確保低轉(zhuǎn)矩。即使有外圈旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，也可保持過盈量。

3)塵唇→通過內(nèi)部密封槽的迷宮結(jié)構(gòu)，可減少外來物從外部滲入。即使發(fā)生滲入，也可被塵唇的錐形彈出。

并進(jìn)一步將密封唇的重心和唇部腰部的厚度進(jìn)行了優(yōu)化，降低唇的剛度，以盡量減少高速旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)反作用力的變化，從而降低熱量且保持低轉(zhuǎn)矩；為提高密封唇跟隨性，增加了密封過盈量。

圖5 密封的受力分析

軸承內(nèi)部技術(shù)參數(shù)

設(shè)置開發(fā)品的內(nèi)部技術(shù)參數(shù)時(shí)，保持與常規(guī)產(chǎn)品相當(dāng)?shù)某休d能力，并通過修改鋼球尺寸，減小PCD，減少發(fā)熱。軸承內(nèi)部技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 軸承內(nèi)部參數(shù)的優(yōu)化

另外對(duì)皮帶輪軸承低溫運(yùn)行時(shí)的呼嘯噪聲和防止脆性剝落也進(jìn)行了分析，提出來措施。開發(fā)的新產(chǎn)品(在NTN試驗(yàn)條件下)的性能特點(diǎn)如下：

高速：許用轉(zhuǎn)速為20 000 r/min( 6203) ；

低溫運(yùn)行時(shí)的呼嘯噪聲： -40℃無噪聲；

防止脆性剝落：與常規(guī)產(chǎn)品相當(dāng)；

轉(zhuǎn)矩：降低10%；

高溫耐久性:與常規(guī)產(chǎn)品相當(dāng)。

來源：NTN

翻譯：劉亞楓

整理：軸承雜志社

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