CN114876958B - 一种全包裹式滚动轴承保持架装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械设备制造技术领域，具体涉及一种基于滚动轴承的全包裹类型的保持架，主体结构包括保持架及其上开设的相互连通的滚动体孔兜和滚动体连杆孔兜，与球‑盘试验机配合，能够模拟和分析保持架与滚动体之间的运动，通过光干涉实验复现保持架对润滑剂的作用，影响润滑剂在整个滚动轴承中的分布，引导保持架内残留的润滑剂向轨道内流动，改善滚动体与轴承内外圈之间的润滑状态，反映真实滚动轴承的运动状况，有利于对润滑机理进行分析和研究；其结构简单，原理科学可靠，通过模拟滚动轴承中滚动体与保持架的真实运动状态，探究滚动体与保持架的碰撞与接触方式，得到保持架在滚动轴承中对润滑剂流动分布的影响。
Description
技术领域：
本发明属于机械设备制造技术领域，具体涉及一种基于滚动轴承的全包裹类型的保持架，模拟滚动轴承保持架在运动过程中的润滑作用，为分析滚动轴承润滑机理提供帮助。
背景技术：
滚动轴承是机械设备中不可或缺的核心基础零部件，具有广泛的应用，主要功能是支撑机械旋转体、降低运动过程中的摩擦力。滚动轴承的润滑特性决定了设备运行的可靠性和寿命，在滚动轴承的运动过程中，流动的润滑剂将两接触副的表面分离，避免粗糙峰之间的直接接触，减小摩擦磨损，运动表面之间润滑油膜厚度的大小与速度、粘度和载荷相关，还与轨道内的供油状态相关：供油不足导致润滑油膜厚度减小，两接触副的粗糙峰直接接触，使得润滑状态严重恶化。供油不足的原因包括润滑剂自身的属性，还有运动特征(载荷、速度)、离心力、保持架等都会影响润滑剂的流动分布。目前，模拟实验往往只关注轨道内润滑剂的供-失关系，忽略了保持架在运动过程中对润滑剂的重新分配与润滑作用。基于此，对滚动轴承保持架与润滑剂的流动分布和接触点润滑状态的关系进行测量与分析，能够为滚动轴承保持架的设计提供参考依据。
图1所示的传统球-盘试验机采用钢球-平面圆盘的形式，等效模拟滚动体与轴承内外圈的接触，通过光干涉与DIIM技术得到润滑接触区的油膜图像，定量分析油膜厚度与油池形态。还有，中国专利202111393241.3公开的.一种多功能玻纤注塑轴承保持架，包括轴承保持架本体，所述轴承保持架本体由玻纤注塑制成，所述轴承保持架本体包括滚珠座以及连接部，所述滚珠座设有若干个，滚珠座通过若干连接部首尾连接成封闭的架体，轴承的滚珠能够容置于滚珠座内，并与滚珠座转动连接；所述滚珠座为中空的槽座，槽座两侧分别设有弧形槽口，滚珠容置于滚珠座内抵接在弧形槽口上；所述连接部为弧形杆部，弧形杆部上设有搅拌部组件，搅拌部组件能够在工作时随轴承保持架旋转搅拌润滑介质；中国专利202022264560.1公开的一种滚针轴承保持架，包括装有滚针的保持架体，所述保持架体由左半架与右半架通过双重固定机构相固定构成，左半架与右半架上端部外侧表面位置还预留有下沉槽，下沉槽内设有连接板，连接板通过固定螺栓分别固定于左半架与右半架上，所述滚针放置于保持架体内的滚针放置腔中，滚针上中心位置开有中心孔，中心孔内穿入的固定铆钉两端分别固定于保持架体上前后侧面对应位置上；中国专利202010758447.0公开的一种方便拆装的轴承保持架，包括横向包围滚珠的保持架体，保持架体上一体成型有抵至轴架的飞板，保持架体上贴靠滚珠位置设有弧形槽，保持架体包括位于滚珠前后两侧的前架体和后架体组成，相邻的滚珠之间的前架体与后架体之间通过限位柱相固定连接；所述限位柱包括焊接固定于后架体上的上柱体和焊接固定于前架体上的下柱体，上柱体内开有孔槽，下柱体上顶部焊接有凸柱，凸柱伸入孔槽内，孔槽左右两侧位置的上柱体内开有限位槽，限位槽内放有钢珠，限位槽内还设有斜向孔槽的第一弹簧，第一弹簧端部与钢珠相焊接，钢珠一端部分位于凸柱上的限位槽内；所述上柱体与下柱体外侧通过套管限位球固定有套管，上柱体与下柱体上前后两侧位置分别开有凹槽，凹槽内对应放有第二限位球和第一限位球，凹槽内还设有与第二限位球和第一限位球焊接固定的第二弹簧，第二限位球和第一限位球分别部分位于套管内壁上开设的限位槽内。但是，润滑状态的演化过程与真实轴承的润滑情况仍有较大差距，实际上，滚动轴承中的滚动体与轨道之间、滚动体与保持架之间的运动与接触形式都与润滑剂的流动分布相关，通过影响润滑剂的剪切与回填特性，进而影响接触点的润滑状态。现有技术中的试验机能够模拟滚动体与轨道之间的润滑状态，无法评估保持架对轴承润滑特性的影响，缺少保持架对润滑剂流动分布的研究。
因此，为了模拟滚动轴承保持架对接触点润滑状态的影响，研发设计一种全包裹式保持架，通过钢球-平面玻璃盘试验台，复现滚动轴承中保持架对滚动体上润滑剂的分布及迁移情况，观察其对润滑接触点油膜厚度及润滑剂回填的影响。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，研发设计一种用于球-盘试验机的滚动轴承保持架装置，采用全包裹式的结构复现滚动体与保持架之间的运动状况，通过观察接触点的油膜厚度和演化过程，分析滚动轴承的润滑机理。
为了实现上述目的，本发明涉及的一种全包裹式滚动轴承保持架装置的主体结构如图2所示，包括保持架及其上开设的相互连通的滚动体孔兜和滚动体连杆孔兜，保持架的下部为矩形结构，上部为弧形结构，滚动体孔兜为削除顶部的球体结构，滚动体连杆孔兜为削除顶部的圆柱体结构。
本发明涉及的滚动体孔兜与滚动体的尺寸比为1.05:1，确保滚动体能够置于保持架内，滚动体连杆孔兜为滚动体连杆提供的安放空间。
本发明涉及的一种全包裹式滚动轴承保持架装置使用时，如图3所示，与球-盘试验机连接，能够模拟滚动轴承中滚动体与保持架的真实运动状态，探究滚动体在运动过程中与保持架1的碰撞和接触方式，明晰保持架在滚动轴承中对润滑剂流动分布的影响。
本发明与现有技术相比，与球-盘试验机配合，能够模拟和分析保持架与滚动体之间的运动，通过光干涉实验复现保持架对润滑剂的作用，影响润滑剂在整个滚动轴承中的分布，引导保持架内残留的润滑剂向轨道内流动，改善滚动体与轴承内外圈之间的润滑状态，反映真实滚动轴承的运动状况，有利于对润滑机理进行分析和研究；其结构简单，原理科学可靠，通过模拟滚动轴承中滚动体与保持架的真实运动状态，探究滚动体与保持架的碰撞与接触方式，得到保持架在滚动轴承中对润滑剂流动分布的影响。
附图说明：
图1为本发明背景技术涉及的球-盘试验机的结构示意图。
图2为本发明的主体结构原理示意图。
图3为本发明的使用状态示意图。
图4为本发明涉及的有无保持架对接触点润滑特性影响的对比图。
图5为本发明涉及的不同卷吸速度条件下脂膜的演化过程图。
具体实施方式：
下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
本实施例涉及的一种全包裹式滚动轴承保持架装置的主体结构如图2所示，包括保持架1、滚动体孔兜2和滚动体连杆孔兜3；上部为弧形结构，下部为矩形结构的保持架1上开设有削除顶部的球体结构的滚动体孔兜2和削除顶部的圆柱体结构的滚动体连杆孔兜3，滚动体孔兜2与滚动体连杆孔兜3连通。
本实施例涉及的保持架1采用透明的树脂材料整体打印成型，以便于更好的观测润滑剂在保持架1引导下的流动分布；滚动体孔兜2的半径为13mm；滚动体连杆孔兜3的半径为9mm。
本实施例涉及的一种全包裹式滚动轴承保持架装置使用时，将滚动体置于滚动体孔兜2内，将保持架1与球-盘试验机连接，定性观察保持架1在滚动轴承运动过程中对润滑剂流动分布和重新分配的影响，定量分析对接触点润滑状态的影响。另外，为了探究保持架1对接触点供油状态的影响，进行以下两个试验：
试验1、在限量供脂条件下，探究有无保持架1的脂膜随转动圈数的演化过程
将2g润滑脂均匀的布满运动轨道，设置载荷为28N，卷吸速度Ue为512mm/s，分别采集不同转动圈数的光干涉油膜图像，有无保持架1对接触点润滑特性影响的对比如图4所示，可知，保持架1会影响润滑剂在钢球与玻璃盘表面的供给与分布情况。具体地，保持架1改善了接触点的入口供油条件，在转动圈数为5000圈的条件下，仍处于富油润滑，表明其能够模拟真实滚动轴承中保持架1与滚动体的运动特性，结合光干涉实验台可以明晰保持架1对接触区润滑状态的影响，保持架1会引导润滑剂的重新分布，改善入口供油条件，更贴近真实滚动轴承的运动状况，并引入了影响润滑剂向轨道内回填的另一诱导机制。
试验2、在限量供脂条件下，观察不同速度对润滑脂膜演化过程的影响
不同卷吸速度条件下脂膜的演化过程如图5所示，可知，在卷吸速度Ue为512mm/s的条件下，油膜厚度与形状未有较大改变，表明在此润滑条件下，运动轨道内的润滑剂达到供-失平衡态，并始终维持在富油润滑状态；随着速度的增加，油膜厚度逐渐下降，油膜形状随着供油条件的改变而出现非对称性，这是因为玻璃盘表面润滑剂的流动分布受到离心力的影响向轨道外侧移动，导致接触点入口供油条件发生变化，表明在有保持架1的条件下，离心力对润滑剂流动分布的影响仍较大。
Claims (5)
1.一种全包裹式滚动轴承保持架装置，其特征在于，主体结构包括保持架及其上开设的相互连通的滚动体孔兜和滚动体连杆孔兜，保持架的下部为矩形结构，上部为弧形结构，滚动体孔兜为削除顶部的球体结构，滚动体连杆孔兜为削除顶部的圆柱体结构，使用时，与球-盘试验机连接，能够模拟滚动轴承中滚动体与保持架的真实运动状态，为研究滚动体在运动过程中与保持架的碰撞和接触方式，分析保持架在滚动轴承中对润滑剂流动分布的影响提供基础。
2.根据权利要求1所述的一种全包裹式滚动轴承保持架装置，其特征在于，保持架采用透明的树脂材料整体打印成型。
3.根据权利要求1所述的一种全包裹式滚动轴承保持架装置，其特征在于，滚动体连杆孔兜为滚动体连杆提供的安放空间。
4.根据权利要求3所述的一种全包裹式滚动轴承保持架装置，其特征在于，滚动体孔兜的半径为13mm。
5.根据权利要求4所述的一种全包裹式滚动轴承保持架装置，其特征在于，滚动体连杆孔兜的半径为9mm。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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