[发明专利]一种带有自适应密封和强化冷却结构的高速滚动轴承

权利要求书

1.一种带有自适应密封和强化冷却结构的高速滚动轴承，其特征在于，包括内圈和套设在该内圈外侧的外圈，该内圈和外圈沿一轴线同轴套设在一起，在内圈的轴向方向的两端均设置有一密封端盖，内圈、外圈和密封端盖所圈围的空间形成为密闭的轴承腔；在该轴承腔内设置有滚动子和保持架，保持架将滚动子均匀地分布在外圈和内圈之间；在该轴承腔内填充有润滑剂；

该内圈包括环体，环体的轴向方向的两个端面均形成为第一密封面，在每个第一密封面上，沿径向由内到外均设置有密封坝、型槽区和扩压槽，在型槽区设置有至少三个环绕该轴线均匀布置的螺旋槽，相邻的螺旋槽之间形成为密封堰；

该扩压槽由第一密封面的径向外侧部沿轴向向下凹陷所形成，扩压槽沿径向贯穿内圈的第一外周面，使该扩压槽具有一环绕该轴线的周向侧面和一沿径向方向延伸的呈环状的第一底面；每个螺旋槽均沿径向贯穿型槽区的周向侧面后连通该扩压槽、并形成螺旋槽的流体出口，该流体出口的朝向与该内圈的旋转方向相反；

对应于每个螺旋槽，在环体内均设置有一导流孔，该导流孔的进液口贯穿内圈的第一外周面、并连通轴承腔，导流孔的出液口贯穿所对应的螺旋槽的第二底面，且该出液口设置在螺旋槽的第二底面的径向内侧；

每一密封端盖的径向内端的朝向内圈的侧面形成为第二密封面，在密封端盖与外圈的轴向端面之间垫设有第一弹性密封垫圈，在密封端盖背离第一弹性密封垫圈的一侧设置有第二弹性密封垫圈，螺栓以设定压力压缩第一弹性密封垫圈和第二弹性密封垫圈后将密封端盖密封地抵压在外圈上，当该内圈与密封端盖相对静止时，使第二密封面以密封端面比压抵压在第一密封面的密封坝上；

该第二密封面与密封坝贴合构成密封界面，密封界面间存在着孔隙，第二密封面与扩压槽之间形成一呈环状的、具有径向开口的升压腔；

当内圈相对于密封端盖静止时，第二密封面与密封坝贴合构成的密封界面的孔隙率小于0.311，阻断密封界面中的空隙连成贯穿密封面的通道；

当内圈相对于密封端盖转动时，螺旋槽对槽内的润滑剂做功，将润滑剂增速增压甩出螺旋槽，使得螺旋槽的第二底面的径向内侧形成低压区，轴承腔内的润滑剂在压力差作用下经导流孔进入到螺旋槽内，继续被甩出螺旋槽；从螺旋槽甩出的润滑剂进入到升压腔内，由于流通面积的扩大，润滑剂的流速降低，润滑剂的动能部分被转化为静压能，形成静压力；升压腔中润滑剂的静压力和螺旋槽做功提升的润滑剂的动压力共同推动密封端盖压缩第二弹性密封垫圈沿轴线方向朝远离内圈的方向移动，第一弹性密封垫圈在自身弹性作用下压缩量部分释放恢复，使密封端盖仍然密封地抵压在外圈上，而第二密封面与第一密封面之间形成环形间隙；

当润滑剂从螺旋槽甩出时，螺旋槽的径向内侧的压力变低，缩小了螺旋槽的径向内侧与内圈内径侧大气的压力差，降低了润滑剂沿着环形间隙向外泄漏的推动力，螺旋槽的径向内侧的润滑剂受到离心力作用和密封坝的阻力的作用，保障轴承腔得以实现密封，避免了润滑剂的泄漏。

2.根据权利要求1所述的带有自适应密封和强化冷却结构的高速滚动轴承，其特征在于，密封坝、型槽区和扩压槽的径向宽度分别为该内圈的环体的端面宽度的20～25％、50～60％和20～25％。

3.根据权利要求1所述的带有自适应密封和强化冷却结构的高速滚动轴承，其特征在于，每一螺旋槽均包括两个相对设置的内侧面，其中一个内侧面为朝向螺旋槽的内部凸出的内凸侧面，另一个内侧面为朝向相邻密封堰的内部凹陷的外凸侧面；两个内侧面的型线均为螺旋线；沿径向方向，螺旋槽的宽度由内向外逐渐扩大。

4.根据权利要求1所述的带有自适应密封和强化冷却结构的高速滚动轴承，其特征在于，沿径向方向，扩压槽的深度由内向外逐渐降低；在经过该轴线的轴向截面上，第一底面的截面线段为一椭圆线段，该椭圆线段的起点为第一底面的径向内端，椭圆线段的终点为第一底面的径向外端；

该椭圆线段位于一椭圆的相邻的两个象限点之间的椭圆线上，该椭圆线段的起点位于该椭圆的短轴上的象限点上，该椭圆线段的终点位于该短轴上的象限点与该椭圆的长轴上的象限点之间；该椭圆的长轴与该第一密封面共面；

螺旋槽的深度为20～50μm，且扩压槽的出口深度为螺旋槽的深度的10％～50％；螺旋槽的第二底面垂直于该轴线，且该第二底面与扩压槽的第一底面的径向内端相切。