CN108980202A - 一种滚子轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种滚子轴承，应用于航空发动机，包括外圈、内圈和滚子。外圈一体成型有鼠笼及弹性支承。内圈上开设有多个均匀分布的径向进油孔和轴向进油槽。外圈的滚道表面、内圈的滚道表面及滚子的表面上形成有离子注入区域。本发明提供的滚子轴承，轴承的用途由单一功能扩充为多功能，形成了功能集成化。并且减少发动机用于设计弹性支撑的零件数量，简化了弹性支承结构。轴承外圈与轴承座的径向配合由刚性配合改善为油膜阻尼弹性配合，吸收和缓冲了发动机工作时给轴承带来的振动和刚性接触，及由此带来的应力传递。提升了轴承工作稳定性，优化了轴承高速性能和旋转精度。采用表面离子注入提高了轴承表面抗磨损、耐腐蚀及抗疲劳性能。

Description

一种滚子轴承
技术领域
本发明涉及一种滚子轴承，特别是一种表面离子注入的航空发动机用弹支滚子轴承。
背景技术
随着新型涡轴发动机的性能不断提高，发动机主轴轴承需要在设计上完成性能提升、可靠性增长以及重量降低的目的。因此，必须从过去轴承单一功能的设计过渡到满足系统功能和集成化设计，即满足发动机原功能的需求下，各部件之间的设计进行结构优化整合，获得更高使用性能和更长的使用寿命。集成化弹性支承轴承是基于这种需求的背景下形成的新概念设计，集成化弹性支承轴承减少了发动机的零件数量，减轻发动机零件重量，轴承外圈与机匣设计油膜阻尼减振，提升发动机的工作性能。
同时，为了提高航空发动机主轴轴承寿命和可靠性，在轴承滚动体、内圈、外圈的滚道的表面运用新的离子注入技术，能将性能得到大幅提高，与现有轴承比较，在不改变轴承表面技术状态和尺寸精度前提下，提高轴承表面显微硬度，提升轴承的抗磨、减摩、耐蚀、抗表面疲劳性能，延长轴承使用寿命分布，可大幅降低轴承表面损伤带来的轴承更换成本和发动机试车成本。
发明内容
根据本领域的上述需求，本发明提供一种滚子轴承，应用于航空发动机，其包括外圈、内圈和滚子。其中，外圈一体成型有鼠笼及弹性支承。内圈上开设有多个均匀分布的轴向进油槽和多个均匀分布的径向进油孔。外圈的滚道的表面、内圈的滚道的表面及滚子的表面上形成有离子注入区域。
在本发明的一个实施例中，外圈上设置有安装边，沿安装边设置有多个安装孔。
在本发明的一个实施例中，轴向进油槽的数量为8个。
在本发明的一个实施例中，轴向进油槽的规格为3.8mm×0.6mm。
在本发明的一个实施例中，径向进油孔的数量为8个。
在本发明的一个实施例中，径向进油孔的规格为Φ0.7mm-Φ0.9mm。
在本发明的一个实施例中，外圈的滚道的表面的硬度为60-64HRC。
在本发明的一个实施例中，外圈的除滚道表面以外的部位、内圈和滚子的硬度为35-48HRC。
在本发明的一个实施例中，外圈的材料为耐高温渗碳轴承钢。
在本发明的一个实施例中，耐高温渗碳轴承钢为G13Cr4Mo4Ni4V型钢。
本发明的有益效果在于，由于设置了鼠笼和弹性支承，轴承的用途由单一功能扩充为多功能，形成了功能集成化。并且减少发动机用于设计弹性支撑的零件数量，简化了弹性支承结构。通过径向进油孔的设置，轴承外圈与轴承座的径向配合由刚性配合改善为油膜阻尼弹性配合，吸收和缓冲了发动机工作时给轴承带来的振动和刚性接触，及由此带来的应力传递。提升了轴承工作稳定性，优化了轴承高速性能和旋转精度。通过内圈轴向进油槽和径向进油孔供油提高了润滑效率。采用表面离子注入提高了轴承表面抗磨损、耐腐蚀及抗疲劳性能。
附图说明
图1为本发明的滚子轴承的一个实施例的侧面剖面示意图；
图2为本发明的滚子轴承的一个实施例的安装表面示意图；
图3为本发明的滚子轴承安装于航空发动机上的示意图。
其中，附图标记说明如下：
100 航空发动机
11 外圈
111 安装边
112 安装孔
113 鼠笼结构
114 弹性支承
12 内圈
121 径向进油孔
122 轴向进油槽
13 滚子
2 主轴
3 轴承座
4 封严环
5 第一润滑油路
6 第二润滑油路
7 径向集油环
8 安装螺母
9 锁紧螺母
具体实施方式
以下将结合附图，通过本发明的具体实施例对本发明所提供的技术方案进行详细说明，以供本领域技术人员对本发明进行更明确的了解。需要说明的是，以下实施例所提供的技术方案及说明书附图仅供对本发明进行说明使用，并非用于对本发明加以限制。其中相同的元件、步骤将以相同的附图标记加以说明。以下实施例及附图中，与本发明非直接相关的元件、步骤均已省略而未示出；且附图中各元件间的尺寸关系仅为求容易了解，非用以限制实际比例。
以下详细叙述本发明的一实施例，从而对本发明所提供的技术方案进行详细说明，以供本领域技术人员对本发明进行更明确的了解。
请参考图1、图2和图3，图1为本发明的滚子轴承的一个实施例的侧面剖面示意图；图2为本发明的滚子轴承的一个实施例的安装表面示意图；图3为本发明的滚子轴承安装于航空发动机上的示意图。
如图1、图2和图3所示的，在本实施例中，本发明提供一种应用于航空发动机100的滚子轴承1，其主要包括外圈11、内圈12和滚子13。外圈11的安装表面上设置有安装边111，沿安装边111设置有多个安装孔112，通过安装表面上设置的多个安装孔112可利用螺栓固定的方式将滚子轴承1定位安装于航空发动机100的轴承座3上，实现滚子轴承1的定位。外圈11内一体成型有鼠笼结构113，外圈11外一体成型有弹性支承114，弹性支承114通过安装螺母8连接固定于航空发动机100的轴承座3。内圈12上开设有多个均匀分布的径向进油孔121和多个均匀分布的轴向进油槽122。此外，航空发动机100还通过锁紧螺母9将滚子轴承1锁紧固定于安装位置，使滚子轴承1支承航空发动机100的主轴2。
径向进油孔121和轴向进油槽122可供航空发动机100的油路提供的润滑油进入轴承内部。具体的，航空发动机100在外圈11和轴承座3之间设置有第一润滑油路5，航空发动机100可通过第一润滑油路5向滚子轴承1的安装表面供油。航空发动机100在外圈11的安装表面上还设置有两个封严环4，以形成油膜封闭区域，将来自第一润滑油路5的润滑油封闭在区域内，构建油膜阻尼减振。此外，航空发动机100还通过第二润滑油路6和径向集油环7向滚子轴承1的内环及滚子供油，润滑油通过多个均匀分布的径向进油孔121和多个均匀分布的轴向进油槽122流入内圈12及滚子13之间的缝隙，实现润滑。
在本实施例中，多个均匀分布的径向进油孔121的数量为8个，尺寸为Φ0.7mm-Φ0.9mm。本领域技术人员可根据实际需要，设置其他的进油孔数量和选用其他的尺寸，本发明并不以此为限。
在本实施例中，多个均匀分布的轴向进油槽122的数量也为8个，尺寸为3.8mm×0.6mm。本领域技术人员可根据实际需要，设置其他的进油槽数量和选用其他的尺寸，本发明并不以此为限。
参见图1、图2和图3，在滚子轴承1的外圈11的滚道的表面(外圈11的滚道与滚子13接触的周向表面)、内圈12的滚道的表面(内圈12的滚道与滚子13接触的周向表面)及滚子13的表面(滚子13的周向圆柱表面)上实施离子注入工艺，形成离子注入区域(图中未标示)。形成的这一离子注入区域覆盖全部上述的外圈11的滚道表面、内圈12的滚到表面和滚子13的表面。离子注入区域可提升滚子轴承1的表面抗磨损和抗疲劳性能以及轴承的可靠性。
在本实施例中，外圈11的材料没有采用常规耐高温轴承钢8Cr4Mo4V型钢，而是采用的耐高温渗碳轴承钢G13Cr4Mo4Ni4V型钢，并且在热处理工艺中增加轴承滚道表面渗碳工艺。本领域技术人员也可根据实际需求，选用其他合适的钢材，本发明并不以此为限。
在本实施例中，外圈11的滚道表面硬度为60-64HRC，以满足滚子轴承1抗磨损、抗疲劳的要求。除此之外的其他部位，包括内圈12、滚子13和外圈11的除滚道表面以外的部位，硬度为35-48HRC。从而使滚子轴承1的其他部位保持良好的可机械加工性能。本领域技术人员可以知晓，本实施例的各处部件的硬度数据，是本实施例根据具体需要所选用的数据，本领域技术人员在实际实施中，可根据实际需求选取其他的硬度标准。本发明并不以此为限。
在本发明的一些实施例中，弹性支承114为一体成型于外圈11上。本领域技术人员也可根据实际需要，选用其他的方式设置弹性支承114于外圈11上，保证弹性支承114与外圈11为一整体结构即可，本发明并不以此为限。
以上为本发明的一个实施例，相信本领域技术人员可以通过上述描述了解，本发明的有益效果在于：由于一体成型有鼠笼结构113和弹性支承114，滚子轴承1的用途由单一功能扩充为多功能，形成了功能集成化，并且减少了航空发动机100用于设计弹性支撑的零件数量，简化了弹性支承结构。通过径向进油孔121的设置，滚子轴承1的外圈11与轴承座3的径向配合由刚性配合改善为油膜阻尼弹性配合，吸收和缓冲了发动机工作时给滚子轴承1带来的振动和刚性接触，及由此带来的应力传递，提升了轴承工作稳定性，优化了轴承高速性能和旋转精度。通过内圈12的轴向进油槽122和径向进油孔121供油提高了润滑效率。采用表面离子注入工艺形成离子注入区域提高了滚子轴承1表面抗磨损、耐腐蚀及抗疲劳性能。
以上为本发明所提供的滚子轴承的一些实施例，通过实施例的说明，相信本领域技术人员能够了解本发明的技术方案及其运作原理。然而以上仅为本发明的优选实施例，并非对本发明加以限制。本领域技术人员可根据实际需求对本发明所提供技术方案进行适当修改，所做修改及等效变换均不脱离本发明所要求保护的范围。本发明所要求保护的权利范围，当以所附的权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种滚子轴承，应用于航空发动机，其包括：外圈、内圈和滚子；
其中，
所述外圈一体成型有鼠笼及弹性支承；
所述内圈上开设有多个均匀分布的径向进油孔和多个均匀分布的轴向进油槽；
所述外圈的滚道的表面、所述内圈的滚道的表面及所述滚子的表面上形成有离子注入区域。
2.如权利要求1所述的滚子轴承，其中，所述外圈上设置有安装边，沿所述安装边设置有多个安装孔。
3.如权利要求1所述的滚子轴承，其中，所述径向进油孔的数量为8个。
4.如权利要求1所述的滚子轴承，其中，所述径向进油孔的规格为Φ0.7mm-Φ0.9mm。
5.如权利要求1所述的滚子轴承，其中，所述轴向进油槽的数量为8个。
6.如权利要求1所述的滚子轴承，其中，所述轴向进油槽的规格为3.8mm×0.6mm。
7.如权利要求1所述的滚子轴承，其中，所述外圈的滚道的表面的硬度为60-64HRC。
8.如权利要求1所述的滚子轴承，其中，所述外圈的除滚道表面以外的部位、所述内圈和所述滚子的硬度为35-48HRC。
9.如权利要求1所述的滚子轴承，其中，所述外圈的材料为耐高温渗碳轴承钢。
10.如权利要求9所述的滚子轴承，其中，所述耐高温渗碳轴承钢为G13Cr4Mo4Ni4V型钢。
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