CN111059151A - 一种带加强筋的高速轴承保持架 - Google Patents

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赵坤
胡武
沈光飞
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Abstract

本发明公开的一种带加强筋的高速轴承保持架，包括一环形架体，在所述环形架体的一端面上间隔设置有若干保持架球兜，在每一保持架球兜内设置有球兜孔，其特征在于，在相邻两个保持架球兜之间的保持架肩上设置有加强筋，所述加强筋的两侧面分别与相邻两个保持架球兜的兜抓外球面连为一体。本发明应用于高速轴承中，能保障轴承运转速度满足要求。

Description

一种带加强筋的高速轴承保持架
技术领域
本发明涉及轴承技术领域，特别涉及一种带加强筋的高速轴承保持架。
背景技术
电动汽车驱动系统中对轴承的转速要求高，为传统轴承理论极限转速的2-3倍，原有的高速轴承在高速转动中保持架由于离心力作用与外圈发生摩擦，对保持架造成磨损甚至损坏。因此原有的传统轴承并不能满足要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有高速轴承应用于电动汽车驱动系统中所存在的上述不足而提供一种带加强筋的高速轴承保持架，其应用于高速轴承中，能保障轴承运转速度满足要求。
本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：
一种带加强筋的高速轴承保持架，包括一环形架体，在所述环形架体的一端面上间隔设置有若干保持架球兜，在每一保持架球兜内设置有球兜孔，其特征在于，在相邻两个保持架球兜之间的保持架肩上设置有加强筋，所述加强筋的两侧面分别与相邻两个保持架球兜的兜抓外球面连为一体。
在本发明的一个优选实施例中，所述加强筋设置在保持架肩的内侧。
在本发明的一个优选实施例中，所述加强筋的上平面低于所述保持架球兜的上表面。
在本发明的一个优选实施例中，所述加强筋的厚度为环形架体径向厚度的30％。
在本发明的一个优选实施例中，在每一球兜孔的孔底设置有一圆孔，使得钢球与球兜孔之间由原来的面接触改为点接触，减小摩擦。
由于采用了如上的技术方案，本发明应用于高速轴承中，能保障轴承运转速度满足要求。
附图说明
图1为本发明的带加强筋的高度轴承保持架结构示意图。
图2为本发明加强筋的厚度与保持架变形量之间的关系示意图。其中横轴为加强筋厚度与环形架体厚度的占比，竖轴为保持架外径与轴承外圈间隙，其中单位为mm。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式来进一步描述本发明。
参见图1，图中所示的一种带加强筋的高度轴承保持架，包括一环形架体10，在环形架体10的一端面上间隔设置有若干保持架球兜20，在每一保持架球兜20内设置有球兜孔21。
本发明的特点在于：在相邻两个保持球兜20之间的保持架肩30上设置有一加强筋40，加强筋40设置在保持架肩30的内侧，该加强筋40的两侧面分别与相邻两个保持架球兜20的兜抓外球面22连为一体，加强筋40的上平面41低于保持架球兜20的上表面23，加强筋40的厚度为环形架体10径向厚度的30％。
另外在每一球兜孔21的孔底21a设置有一圆孔21b，使得钢球与球兜孔21之间由原来的面接触改为点接触，减小摩擦。
以下对加强筋40的位置和尺寸进行分析分析
a.将加有加强筋40的高度轴承保持架与未加有加强筋的高度轴承保持架应用于高速轴承进行试验仿真，得到结果如下表1，从表11中可以看出，带有加强筋的保持架变形量相对较小。
表1
Figure BDA0002341685890000021
其中表1中最大应力的单位为MPa,内外径单位为mm，外圈间隙为轴承运转时轴承外圈与保持架外径之间的间隙。
b.对于加强筋40的厚度，利用仿真，通过设定不同厚度，在相同工况下运转，比较保持架的变形量，如图2所示，加强筋40的厚度最终选取为环形架体10厚度的30％。
c.对于加强筋40的位置，依据离心力公式，轴承转动过程中，加强筋40所在圆半径越大，受到离心力越大，通过试验仿真得到验证，结果参见表2，故选择加强筋40位于保持架肩30的内侧。
表2
Figure BDA0002341685890000031
d.对于加强筋40的高度，依据行业原有保持架肩30的高度进行添加(保持架肩30高度约为保持架高度的75％-80％)。但是加强筋40的上平面41低于保持架球兜20的上表面23。
上述实验选用的轴承内外圈材料是100Cr6,钢球的材料为SUJ2,保持架的材料是PA46-GF30。
所建立的高度轴承模型的网格划分为：网格基本尺寸大小为1mm，网格数量为162128，单元质量为0.82。
模拟实验时高速轴承结构的外圈固定，在内圈施加1675.5rad/s的角速度。
6208-TNLX工况一分析
在150℃下分析：
保持架受到的最大应力为13.24MPa，小于其材料PA46-GF30的许用应力〔σ〕＝110MPa。
保持架内外径初始大小分别为54.7mm和65.3mm，与外圈的初始间隙1.05mm。变形后，保持架内外径大小分别为53.4mm和67.4mm，与外圈的间隙减小为0.86mm。
在20℃下分析：
保持架受到的最大应力为16.8MPa，小于其材料PA46-GF30的许用力〔σ〕＝110MPa。
保持架内外径初始大小分别为54.7mm和65.3mm，与外圈的初始间隙1.05mm。变形后，保持架内外径大小分别为53.9mm和70.4mm，与外圈的间隙减小为0.85mm。
6208-TN9X工况一分析
在20℃下分析：
保持架受到的最大应力为15.39MPa，小于其材料PA46-GF30的许用应力〔σ〕＝110MPa。
保持架内外径初始大小分别为54.7mm和65.3mm，与外圈的初始间隙1.05mm。变形后，保持架内外径大小分别为53.9mm和70.4mm，与外圈的间隙减小为0.85mm
在150℃下分析：
保持架受到的最大应力为25.65MPa，小于其材料PA46-GF30的许用应力〔σ〕＝110MPa。
保持架内外径初始大小分别为54.7mm和65.3mm，与外圈的初始间隙1.05mm。变形后，保持架内外径大小分别为53.8mm和70.5mm，与外圈的间隙减小为0.23mm。
6208-TNLX1工况一分析
在20℃下分析：
保持架受到的最大应力为22.25MPa，小于其材料PA46-GF30的许用应力〔σ〕＝110MPa。
保持架内外径初始大小分别为54.7mm和64.5mm，与外圈的初始间隙1.45mm。变形后，保持架内外径大小分别为54.2mm和67.1mm，与外圈的间隙减小为1.14mm。
在150℃下分析：
保持架受到的最大应力为17.37MPa，小于其材料PA46-GF30的许用应力〔σ〕＝110MPa。
保持架内外径初始大小分别为54.7mm和64.5mm，与外圈的初始间隙1.45mm。变形后，保持架内外径大小分别为53.7mm和69.8mm，与外圈的间隙减小为0.27mm。
6208-TNLX2工况一分析
在20℃下分析：
保持架受到的最大应力为9.14MPa，小于其材料PA46-GF30的许用应力〔σ〕＝110MPa。
保持架内外径初始大小分别为54.7mm和64.5mm，与外圈的初始间隙1.45mm。变形后，保持架内外径大小分别为54.4mm和66.5mm，与外圈的间隙减小为1.31mm。
对上述三种工况进行列表3，可以发现在150℃时候间隙比20℃时候间隙小，无加强筋比有加强筋在同样工况下间隙小，有加强筋情况下方案四优于方案三。
表3
Figure BDA0002341685890000051

Claims (5)

1.一种带加强筋的高速轴承保持架，包括一环形架体，在所述环形架体的一端面上间隔设置有若干保持架球兜，在每一保持架球兜内设置有球兜孔，其特征在于，在相邻两个保持架球兜之间的保持架肩上设置有加强筋，所述加强筋的两侧面分别与相邻两个保持架球兜的兜抓外球面连为一体。
2.如权利要求1所述的一种带加强筋的高速轴承保持架，其特征在于，所述加强筋设置在保持架肩的内侧。
3.如权利要求2所述的一种带加强筋的高速轴承保持架，其特征在于，所述加强筋的上平面低于所述保持架球兜的上表面。
4.如权利要求3所述的一种带加强筋的高速轴承保持架，其特征在于，所述加强筋的厚度为环形架体径向厚度的30％。
5.如权利要求1至4任一项权利要求所述的一种带加强筋的高速轴承保持架，其特征在于，在每一球兜孔的孔底设置有一圆孔。
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