CN112283240A - 一种保持架外表面具有螺旋槽的双半内圈角接触球轴承 - Google Patents

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Abstract

一种保持架外表面具有螺旋槽的双半内圈角接触球轴承，包括外圈、保持架、滚动体和内圈；内圈为双半内圈，内圈和外圈之间布置有保持架，滚动体布置在保持架兜孔内并分别与内圈和外圈滚动接触；所述保持架的外表面设置有两组凹槽，两组凹槽布置在保持架兜孔的两侧，每组凹槽包含多个凹槽，每个凹槽由保持架的端面向保持架兜孔延伸，且所述多个凹槽沿周向呈螺旋式排布，两组凹槽的旋向相反。本发明基于螺旋槽微结构的动压效应与泵送功能，通过保持架与引导套圈之间的螺旋槽结构形成微动压效应并将流体泵入接触面，从而发挥增加接触面润滑膜厚度、提高承载能力、稳定保持架运动、增强散热的多重积极作用，为航空发动机性能的提升提供支持。

Description

一种保持架外表面具有螺旋槽的双半内圈角接触球轴承
技术领域
本发明涉及一种新型角接触球轴承，具体涉及保持架外表面具有螺旋槽的双半内圈角接触球轴承。
背景技术
航空发动机主轴具有直径大与转速高的特点，这使得主轴的双半内圈角接触球轴承面临着高温、高载等极限工况的挑战。高转速下，采用外引导时，保持架将因离心和热效应产生膨胀，从而导致引导间隙的减小与保持架不稳定性的加剧，进而引起保持架和引导面的频繁接触与摩擦热进一步的增加。这种高温与高转速的耦合作用使保持架和引导面间油膜的承载能力下降，容易引起接触区的润滑失效。同时，保持架与引导面的频繁冲击与高速下的离心效应使润滑油被挤出或甩出接触区，容易导致接触区润滑油的供给不足。另外，在飞机处于横侧、俯仰转动等机动工况下，润滑油的供给会发生短时缺失，即断油工况的产生，导致引导面出现乏油或边界润滑等状态，引发快速润滑失效和干摩擦。上述因素都将导致接触面的过热并引起烧伤、磨损等不可逆损伤，最终致使轴承过早失效，失去服役性能。因此，如何保证高转速与断油工况下保持架与引导面之间的润滑与散热是一个关键问题。
发明内容
本发明是为克服现有技术不足，提供一种能提高保持架稳定性和增强散热的保持架外表面具有螺旋槽的双半内圈角接触球轴承。
本发明的技术方案是：一种保持架外表面具有螺旋槽的双半内圈角接触球轴承，包括外圈、保持架、滚动体和内圈；内圈为双半内圈，内圈和外圈之间布置有保持架，滚动体布置在保持架兜孔内并分别与内圈和外圈滚动接触；
所述保持架的外表面设置有两组凹槽，两组凹槽布置在保持架兜孔的两侧，每组凹槽包含多个凹槽，每个凹槽由保持架的端面向保持架兜孔延伸，且所述多个凹槽沿周向呈螺旋式排布，两组凹槽的旋向相反。
本发明相比现有技术的有益效果是：
本发明基于螺旋槽微结构的动压效应与泵送功能，通过保持架与引导套圈之间的螺旋槽结构形成微动压效应并将流体泵入接触面，从而发挥增加接触面润滑膜厚度、提高承载能力、稳定保持架运动、增强散热的多重积极作用，进而有效的提高轴承的运动精度及工作寿命，为航空发动机性能的提升提供支持。具体来说：
1、轴承高速运转下，相比于光滑的保持架表面，每个凹槽由保持架的端面向保持架兜孔延伸，且所述多个凹槽沿周向呈螺旋式排布，将增加保持架与引导面之间润滑膜的刚度，从而提高保持架的稳定性。
2、基于螺旋泵送原理，螺旋槽能够将轴承端面处的润滑油向保持架兜孔泵送，从而向保持架与外引导面的接触区供给润滑油并帮助接触区散热。
3、在断油工况下，螺旋槽能以气体作为润滑介质在保持架与引导面之间形成润滑气膜，以避免保持架与引导面之间的干摩擦、提高保持架稳定性并帮助接触区散热，从而延长断油时间，增强飞机的机动性能。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步地说明：
附图说明
图1为本发明保持架外表面具有螺旋槽的双半内圈角接触球轴承的立体图；
图2为凹槽的截面示意图。
具体实施方式
参见图1所示，一种保持架外表面具有螺旋槽的双半内圈角接触球轴承，包括外圈1、保持架2、滚动体3和内圈4；内圈4为双半内圈，内圈4和外圈1之间布置有保持架2，滚动体3布置在保持架兜孔2-0内并分别与内圈4和外圈1滚动接触；
所述保持架2的外表面设置有两组凹槽2-1，两组凹槽2-1布置在保持架兜孔2-0的两侧，每组凹槽包含多个凹槽2-1，每个凹槽2-1由保持架的端面向保持架兜孔2-0延伸，且所述多个凹槽2-1沿周向呈螺旋式排布，两组凹槽2-1的旋向相反。
每个凹槽2-1由保持架的端面向保持架兜孔2-0延伸，且所述多个凹槽2-1沿周向呈螺旋式排布，构成向心螺旋槽。向心螺旋槽形成微动压效应并能将流体泵入接触面，从而发挥增加接触面润滑膜厚度、提高承载能力、稳定保持架运动、增强散热的多重积极作用，进而有效的提高轴承的运动精度及工作寿命，为航空发动机性能的提升提供支持。
进一步地，所述两组凹槽2-1沿保持架2的纵向中分线对称布置。如此设置，两组凹槽2-1对称布置，更有利于提高轴承的运动精度和保持架的稳定性。
进一步来说，如图2所示，每个所述凹槽2-1的延伸端的端面与保持架兜孔2-0不连通。较佳地，每个所述凹槽2-1的底面从保持架2端面至保持架兜孔2-0方向斜向下布置，可选地，凹槽2-1的底面为弧面，且凹槽2-1在α位置处槽深的计算公式为hα＝α·k+hmin，其中hmin为最小槽深，hmax为最大槽深，α为弧度制螺旋角度，hα为α位置处的槽深，k为槽深变化率。如此设置，可增加保持架与引导面之间润滑膜的刚度。优选地，槽深变化率k的取值范围为25-32。外表面一圈的多个凹槽构成具有发散型锥度截面的向心螺旋槽，从而将增加保持架与引导面之间润滑膜的刚度，增强散热，提高保持架的稳定性。
作为一个较佳的实施例，对两组凹槽2-1分别面朝其所处的保持架端面进行观察，在左旋和右旋凹槽组的方向上内圈转向分别为顺时针和逆时针。如此一来，在正常润滑状态下，主轴高速运转时，相比于保持架不具备向心螺旋槽的双半内圈角接触球轴承，本发明将具有更好的保持架稳定性、更低的接触区温度。主轴高速运转时，断油工况下，相比于保持架不具备向心螺旋槽的双半内圈角接触球轴承，本发明将使航空发动机具有更长的断油时间，从而使飞机具有更高的机动性能。
本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可以利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，均仍属本发明技术方案范围。

Claims (5)

1.一种保持架外表面具有螺旋槽的双半内圈角接触球轴承，包括外圈(1)、保持架(2)、滚动体(3)和内圈(4)；内圈(4)为双半内圈，内圈(4)和外圈(1)之间布置有保持架(2)，滚动体(3)布置在保持架兜孔(2-0)内并分别与内圈(4)和外圈(1)滚动接触，其特征在于：所述保持架(2)的外表面设置有两组凹槽(2-1)，两组凹槽(2-1)布置在保持架兜孔(2-0)的两侧，每组凹槽包含多个凹槽(2-1)，每个凹槽(2-1)由保持架的端面向保持架兜孔(2-0)延伸，且所述多个凹槽(2-1)沿周向呈螺旋式排布，两组凹槽(2-1)的旋向相反。
2.根据权利要求1所述的一种保持架外表面具有螺旋槽的双半内圈角接触球轴承，其特征在于：所述两组凹槽(2-1)沿保持架(2)的纵向中分线对称布置。
3.根据权利要求1或2所述的一种保持架外表面具有螺旋槽的双半内圈角接触球轴承，其特征在于：每个所述凹槽(2-1)的延伸端的端面与保持架兜孔(2-0)不连通。
4.根据权利要求3所述的一种保持架外表面具有螺旋槽的双半内圈角接触球轴承，其特征在于：每个所述凹槽(2-1)的底面从保持架(2)端面至保持架兜孔(2-0)方向斜向下布置。
5.根据权利要求1、2或4所述的一种保持架外表面具有螺旋槽的双半内圈角接触球轴承，其特征在于：对两组凹槽(2-1)分别面朝其所处的保持架端面进行观察，在左旋和右旋凹槽组的方向上内圈转向分别为顺时针和逆时针。
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