[发明专利]全陶瓷轴承及其制造方法、基本结构参数的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷轴承，特别涉及到一种全陶瓷轴承及其制造方法、基本结构参数的确定方法。

背景技术

随着技术的发展，对主机的性能要求越来越高，工况条件也越来越苛刻，特别对特殊工况下使用的轴承提出了更高的要求，如高温、高速、腐蚀、酸性介质等工况条件。目前，采用高温轴承钢材料的滚动轴承，不能高于250℃温度下长时间工作，高温下轴承硬度下降，寿命大幅降低，而且轴承的润滑和冷却系统相当复杂。因此，高温轴承钢制造的高温、高速轴承，不能达到实际使用要求。针对以上情况，传统的高温轴承钢已不能满足要求。陶瓷材料能够满足上述苛刻工况条件要求，但是由于陶瓷材料的性能参数、热参数等相关参数，与轴承用钢材料不同，决定了其设计方法不同。如果完全照搬现有的钢制轴承的结构参数进行设计，不但会使陶瓷轴承的性能得不到提高，还会因为错误设计，而使其性能大幅降低，甚至轴承的过早失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全陶瓷轴承的基本结构参数的确定方法，以获得合理的全陶瓷轴承的基本结构参数。本发明还提供了一种全陶瓷轴承和使用上述全陶瓷轴承的基本结构参数的确定方法的全陶瓷轴承的制造方法。

为了实现上述目的，本发明的全陶瓷轴承的基本结构参数的确定方法采用如下技术方案：全陶瓷轴承的基本结构参数的确定方法，包括以下步骤：

A．根据轴承的已知结构尺寸：轴承的内径d、外径D，对轴承的基本结构参数设定约束条件，所述轴承的基本结构参数包括：内圈沟曲率半径系数fi、外圈沟曲率半径系数fe、接触角α、球数Z和球径D_W、球组节圆直径Dwp，所述的约束条件为：

a)球数Z约束条件：为了轴承能够运转稳定和保证保持架的强度，

Z≤π·Dwp(1.01+1.9/DW)DW]]>

式中：Dwp——球组节圆直径；Z——球数；D_W——球径；

b）球径D_W约束条件：为提高轴承的承载能力，应增大陶瓷球截面系数，陶瓷球截面系数为0.28～0.34，即：

0.28(D-d)≤D_W≤0.34(D-d)

式中：D、d——轴承的外径和内径；

c）沟道约束条件：为减小接触应力，提高接触疲劳寿命，应减小内圈沟曲率半径系数fi和外圈沟曲率半径系数fe，其约束条件为：

0.505≤fi≤0.515，0.510≤fe≤0.520

e）接触角α：为提高承载能力，应增加接触角，接触角的取值范围为20°～45°；

d）球组节圆直径Dwp约束条件：为使球组与保持架相适应，保证轴承灵活旋转，0.5(D+d)≤Dwp≤0.505(D+d)

式中：Dwp——球组节圆直径；

B．选取内圈沟曲率半径系数fi、外圈沟曲率半径系数fe、接触角α、球数Z和球径D_W作为正交试验的5个因素，根据上述步骤A中的约束条件d设定球组节圆直径Dwp的一个初始值，然后根据上述步骤A中的其它约束条件选取所述各个因素的水平，每个因素的水平数至少为两个，根据上述因素和水平建立正交试验表，该正交试验表中的各因素按列方向排布、各水平按行方向排布，确定试验次数为m；