[发明专利]微织构辅助接触区润滑的深沟球轴承及其内外圈加工方法

说明书

本发明公开了微织构辅助接触区润滑的深沟球轴承及其内外圈加工方法。润滑脂如何向接触区持续提供润滑保障，一直是关注点。本发明根据深沟球轴承所处工况来确定滚珠与外圈或内圈滚道的接触区位置，在内、外圈滚道表面上从非接触区向接触区方向由疏到密开设微织构，通过微织构开设的疏密改变材料的润湿性，实现将两侧堆积的润滑脂泄出的基础油自发回流至接触区，以改善轴承接触区油膜厚度薄的状态，提高润滑效果，提升轴承的工作寿命。

技术领域

本发明属于滚动轴承技术领域，具体涉及一种通过微织构辅助接触区润滑的深沟球轴承及其内外圈加工方法。

背景技术

滚动轴承是机械设备上最为常用的零部件之一，它具有摩擦阻力小、机械效率高、具有互换性、结构紧凑和易启动等优点，其广泛用于国民经济和国防事业各个领域，是保证设备稳定、安全、长寿面运转的关键部件之一。

滚动轴承在使用中需要加入润滑剂进行润滑。滚动轴承润滑的主要目的是通过在相对运动表面间产生润滑膜，减少轴承元件在运转时产生的摩擦和磨损，从而延长轴承的使用寿命。90％以上的轴承通常选用脂润滑，脂润滑结构简单，不易流失，便于密封，维护方便。大多数的轴承损坏与润滑不良紧密相关，轴承中的润滑脂在经过一段时间运转后，大量润滑脂积聚在轴承保持架、滚道两侧以及密封圈上，而接触区内仅有少量润滑脂析出的基础油形成油膜，此时轴承往往处于乏油润滑状态。在这种情况下，如何加速润滑脂析出的基础油向接触区回流，改变乏油润滑状况，一直是轴承工业界的关注点；当接触区的润滑油膜破裂时，即润滑失效，轴承滚动体与滚道的摩擦磨损急剧增大，造成轴承故障。因而，改善轴承接触区润滑效果，对提高轴承使用寿命具有重要意义。

发明内容

本发明针对深沟球轴承滚道表面两侧润滑脂堆积，而接触区润滑脂膜厚薄，轴承大部分工况下处于缺油状态，导致轴承工作寿命变短的问题，提出了一种微织构辅助接触区润滑的深沟球轴承及其内外圈加工方法，在内、外圈滚道表面上从非接触区向接触区方向由疏到密开设微织构，通过微织构开设的疏密改变材料的润湿性，实现将两侧堆积的润滑脂泄出的基础油自发回流至接触区，以改善轴承接触区油膜厚度薄的状态，提高润滑效果，提升轴承的工作寿命。

本发明微织构辅助接触区润滑的深沟球轴承，包括外圈、内圈、保持架和滚珠；内圈和外圈滚道表面非接触区开设微织构，微织构开设位置根据深沟球轴承所处工况分为以下两种情况来确定：

1)当深沟球轴承只承受径向力时，滚珠与外圈或内圈滚道的接触区处于滚道中心位置，在滚道接触区两侧为非接触区；在非接触区表面开设有沿滚道轴向等距排布的若干微织构组；微织构组由沿滚道周向分布的若干微织构组成，且沿滚道中心位置向滚道边缘方向，各微织构组中微织构的个数逐渐减少，形成非接触区表面沿滚道中心位置向滚道边缘方向由密到疏的微织构排列形式；微织构的面积在0.01-0.1mm²中取值，微织构的深度小于0.03mm。

2)当深沟球轴承同时承受轴向力和径向力时，内圈受轴向力作用，使得滚珠与外圈及内圈的滚道接触区偏离滚道中心位置，产生一个不等于0°的接触角α。根据接触角α确定滚珠与外圈及内圈的滚道接触区中心位置，得出接触区的位置，从而确定接触区两侧非接触区的位置。在非接触区表面开设有沿滚道轴向等距排布的若干微织构组；微织构组由沿滚道周向分布的若干微织构组成，且沿滚道中心位置向滚道边缘方向，各微织构组中微织构的个数逐渐减少，形成非接触区表面沿滚道中心位置向滚道边缘方向由密到疏的微织构排列形式；微织构的面积在0.01-0.1mm²中取值，微织构的深度小于0.03mm。

其中，接触角α的计算过程如下：

首先，根据深沟球轴承参数求出滚珠与外圈及内圈的初始接触角α°，初始接触角α°的计算公式如下：

式中，A为外圈的滚道面所处球面的球心与内圈的滚道面所处球面的球心之间的距离，P_d为轴承设计时的径向游隙。