CN207715573U - 一种适用于超高转速的自冷却轴承 - Google Patents

Abstract

一种适用于超高转速的自冷却轴承，包括外圈、内圈、设置在外圈与内圈之间的滚动体和设置在相邻滚动体之间的保持架，保持架在与滚动体接触的一侧设有夹层，夹层内设置有冷却液，在保持架的宽度方向的一端设有用于向夹层内添加或抽出冷却液的密封孔，密封孔与夹层相通；其中保持架为采用外圈引导的酚醛树脂夹布胶木保持架或采用外圈引导的PEEK保持架中的一种，滚动体包括热等静压陶瓷滚动体和高氮不锈钢滚动体，且在高氮不锈钢滚动体的表面镀有铬层；本实用新型通过在保持架内设置含有冷却液的夹层，从而降低在超高速工况下，滚动体与内外圈及保持架之间摩擦时产生的高温，提高轴承的使用寿命。

Description

一种适用于超高转速的自冷却轴承

技术领域

本实用新型涉及轴承领域，具体的说是一种适用于超高转速的自冷却轴承。

背景技术

轴承是当代机械设备中的重要零部件，包括外圈、内圈、滚动体和保持架，它的主要功能是支撑机械旋转体，随着机械的运转速度和负荷的增加，以及恶劣工况的需求，对轴承的性能提出了更高的要求。轴承用钢材料在超高转速工况下，会产生高温，从而引起轴承硬度下降，寿命大幅降低的现象，而且轴承的润滑和冷却系统相当复杂，因此，轴承在高温、高速工况下不能达到实际使用要求，针对以上情况，传统的轴承已不能满足要求；陶瓷材料虽然能够满足上述苛刻工况条件要求，但是由于陶瓷材料的性能参数、热参数等相关参数，与轴承用钢材料不同，决定了其设计方法不同，如果完全照搬现有的钢制轴承的结构参数进行设计，不但会使陶瓷轴承的性能得不到提高，还会因为错误设计，而使其性能大幅降低，甚至轴承的过早失效。最近几年轴承行业出现了一种工程塑料保持架，利用聚醚醚酮（PEEK）工程塑料，制成轴承保持架，可运用在发动机等产生旋转噪音的高温部位，但是由于齿轮箱的高速、高温与浸泡油润滑的特点，发动机连杆受活塞推动的高速旋转，产生高温，其连续气体性高温可达到250℃，而PEEK原材料连续使用温度极限值仅为260℃，容易产生保持架燃烧或损毁情况，致使PEEK材质的轴承保持架未能得到广泛应用。本实用新型旨在提出一种适用于超高转速的自冷却轴承，解决轴承在高温下的冷却问题，满足轴承在超高转速工况下提高使用寿命的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题的不足，本实用新型提出一种适用于超高转速的自冷却轴承，通过在保持架内设置含有冷却液的夹层，从而降低在超高速工况下，滚动体与内外圈及保持架之间摩擦时产生的高温，提高轴承的使用寿命。

本实用新型为解决上述技术问题的不足而采用的技术方案是：一种适用于超高转速的自冷却轴承，包括外圈、内圈、设置在所述外圈与所述内圈之间的滚动体和设置在相邻所述滚动体之间的保持架，所述保持架在与所述滚动体接触的一侧设有夹层，所述夹层内设置有冷却液，在所述保持架的宽度方向的一端设有用于向所述夹层内添加或抽出冷却液的密封孔，所述密封孔与所述夹层相通。

进一步的，所述密封孔的设置个数与所述滚动体的个数相匹配。

进一步的，所述的保持架为采用外圈引导的酚醛树脂夹布胶木保持架或采用外圈引导的PEEK保持架中的一种。

进一步的，所述内圈和所述外圈的材料均为高氮不锈钢。

进一步的，所述滚动体为热等静压陶瓷滚动体。

进一步的，所述滚动体为高氮不锈钢滚动体，且在所述高氮不锈钢滚动体的表面镀有铬层。

进一步的，所述外圈和所述内圈的两端均设置有密封圈，所述外圈、所述内圈和所述密封圈之间围成的区域放置有润滑脂。

进一步的，所述滚动体为交错分布在所述保持架中的热等静压陶瓷滚动体和高氮不锈钢滚动体，所述高氮不锈钢滚动体的表面镀有铬层。

进一步的，所述外圈和所述内圈的两端均设置有密封圈，所述外圈、所述内圈和所述密封圈之间围成的区域放置有润滑脂。

进一步的，所述滚动体为球或滚子中的一种。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的是一种适用于超高转速的自冷却轴承，包括外圈、内圈、设置在所述外圈与所述内圈之间的滚动体和设置在相邻所述滚动体之间的保持架，所述保持架在与所述滚动体接触的一侧设有夹层，所述夹层内设置有冷却液，在所述保持架的宽度方向的一端设有用于向所述夹层内添加或抽出冷却液的密封孔，所述密封孔与所述夹层相通；作为轴承材料在高温工况条件下使用除了需要具有高强度和高硬度特性，还必须具有在不同温度下的尺寸稳定性，以保证轴承在温度变化工况条件下，保持精密的尺寸和精确的配合，在特殊环境下还必须具备抗腐蚀、抗分解能力，设置夹层的目的是通过冷却液可以降低轴承在超高转速工况下，滚动体与保持架摩擦产生的温度，从而避免高温传递至外圈及内圈，防止产生保持架燃烧或损毁的情况，由于轴承的温升下降，从而提高了轴承的稳定性，延长了轴承的寿命，使轴承的寿命提高到约3倍左右，从而大大提高了轴承高精度和高速稳定性能，并大大降低了维修保养的成本；

本实用新型使用的滚动体包括两种，一种是热等静压陶瓷滚动体，一种是高氮不锈钢滚动体，热等静压陶瓷滚动体与轴承用钢材料相比，它的优点主要表现在低密度、耐高温、耐寒、耐磨、耐腐蚀、抗磁电绝缘、无油自润滑，由于热等静压陶瓷滚动体密度减小，高速工作时其离心载荷也减小，从而可在更高转速下工作，配合设有冷却夹层的保持架，可以使轴承磨损和发热的情况得到了改善，从而降低润滑油脂的使用量，甚至可以不使用润滑油脂，可以降低轴承的润滑成本；本实用新型的高氮不锈钢滚动体外镀有铬层，可以提高滚动体的耐蚀性、硬度及耐磨性，配合设有冷却夹层的保持架及润滑脂，可以提高轴承的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的自冷却轴承的主视图；

图2是本实用新型的自冷却轴承的侧视图；

图3是本实用新型的自冷却轴承的保持架的结构示意图；

图4是带热等静压陶瓷滚动体的自冷却轴承的结构示意图；

图5是带高氮不锈钢的自冷却轴承的结构示意图；

图6是带高氮不锈钢和热等静压陶瓷滚动体的自冷却轴承的结构示意图；

附图标记：1、外圈，2、内圈，3、滚动体，301、热等静压陶瓷滚动体，302、高氮不锈钢滚动体，4、保持架，5、夹层，6、冷却液，7、密封孔，8、密封圈，9、铬层。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步的阐述。

其具体的实施方式为：

如图1所示，一种适用于超高转速的自冷却轴承，包括外圈1、内圈2、设置在所述外圈1与所述内圈2之间的滚动体3和设置在相邻所述滚动体3之间的保持架4，所述保持架4在与所述滚动体3接触的一侧设有夹层5，所述夹层5内设置有冷却液6，如图2和图3所示，在所述保持架4的宽度方向的一端设有用于向所述夹层5内添加或抽出冷却液6的密封孔7，所述密封孔7与所述夹层5相通。

如图2所示，所述密封孔7的设置个数与所述滚动体3的个数相匹配，在保持架4上的所有滚动体3位置处均设有用于向夹层5 内添加或者抽出冷却液6的密封孔7，作为轴承材料在高温工况条件下使用除了需要具有高强度和高硬度特性，还必须具有在不同温度下的尺寸稳定性，以保证轴承在温度变化工况条件下，保持精密的尺寸和精确的配合，在特殊环境下还必须具备抗腐蚀、抗分解能力，设置夹层5的目的是通过冷却液6可以降低轴承在超高转速工况下，滚动体3与保持架4摩擦产生的温度，从而避免高温传递至外圈1及内圈2，防止产生保持架4燃烧或损毁的情况，由于轴承的温升下降，从而提高了轴承的稳定性，延长了轴承的寿命，使轴承的寿命提高到约3倍左右，从而大大提高了轴承高精度和高速稳定性能，并大大降低了维修保养的成本；

所述的保持架4为采用外圈引导的酚醛树脂夹布胶木保持架或采用外圈引导的PEEK保持架中的一种，其中酚醛树脂具有优良的耐热性、耐燃性、耐水性和绝缘性，机械和电气性能良好， PEEK具有耐腐蚀、抗老化、韧性和刚性兼备的优点，这两种材料用于保持架4上，可以提高保持架的耐磨性和耐热性，提高使用寿命。

作为本实用新型的一个实施例，如图4所示，所述内圈2和所述外圈1的材料均为高氮不锈钢，所述滚动体3为热等静压陶瓷滚动体301，热等静压陶瓷滚动体与轴承用钢材料相比，它的优点主要表现在低密度、耐高温、耐寒、耐磨、耐腐蚀、抗磁电绝缘、无油自润滑，由于热等静压陶瓷滚动体密度减小，高速工作时其离心载荷也减小，从而可在更高转速下工作，配合设有冷却夹层的保持架，可以使轴承磨损和发热的情况得到了改善，从而降低润滑油脂的使用量，甚至可以不使用润滑油脂，可以降低轴承的润滑成本；

作为本实用新型的另一个实施例，如图5所示，所述内圈2和所述外圈1的材料均为高氮不锈钢，所述滚动体3为高氮不锈钢滚动体302，且在所述高氮不锈钢滚动体302的表面镀有铬层9，所述外圈1和所述内圈2的两端均设置有密封圈8，所述外圈1、所述内圈2和所述密封圈8之间围成的区域放置有润滑脂，本实用新型的高氮不锈钢滚动体外镀有铬层，可以提高滚动体的耐蚀性、硬度及耐磨性，配合设有冷却夹层的保持架及润滑脂，可以提高轴承的使用寿命；

作为本实用新型的又一个实施例，如图6所示，所述内圈2和所述外圈1的材料均为高氮不锈钢，所述滚动体3为交错分布在所述保持架4中的热等静压陶瓷滚动体301和高氮不锈钢滚动体302，所述高氮不锈钢滚动体302的表面镀有铬层9，所述外圈1和所述内圈2的两端均设置有密封圈8，所述外圈1、所述内圈2和所述密封圈8之间围成的区域放置有润滑脂；在轴承使用过程中，套圈和滚动体接触点受到外加负荷和旋转的作用，因而反复产生接触压力和变形，由于钢制轴承自身材料性能特点，轴承失效的主要形式是疲劳剥落，疲劳寿命短，应用范围受到很大限制，而陶瓷材料具有低密度，中等弹性模量，热膨胀系数小，硬度高，耐高温，耐腐蚀，无磁等优点，因此将滚动体设置为交错分布在保持架4中的热等静压陶瓷滚动体301和高氮不锈钢滚动体302，可以提高滚动体的耐蚀性、硬度及耐磨性，配合设有冷却夹层的保持架及润滑脂，可以提高轴承的使用寿命。

本实用新型中所述滚动体3适用于所有类型的轴承机构，可以为球或滚子中的一种。

对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种适用于超高转速的自冷却轴承，其特征在于，包括外圈（1）、内圈（2）、设置在所述外圈（1）与所述内圈（2）之间的滚动体（3）和设置在相邻所述滚动体（3）之间的保持架（4），所述保持架（4）在与所述滚动体（3）接触的一侧设有夹层（5），所述夹层（5）内设置有冷却液（6），在所述保持架（4）的宽度方向的一端设有用于向所述夹层（5）内添加或抽出冷却液（6）的密封孔（7），所述密封孔（7）与所述夹层（5）相通。

2.如权利要求1所述的一种适用于超高转速的自冷却轴承，其特征在于，所述密封孔（7）的设置个数与所述滚动体（3）的个数相匹配。

3.如权利要求1所述的一种适用于超高转速的自冷却轴承，其特征在于，所述的保持架（4）为采用外圈引导的酚醛树脂夹布胶木保持架或采用外圈引导的PEEK保持架中的一种。

4.如权利要求1所述的一种适用于超高转速的自冷却轴承，其特征在于，所述内圈（2）和所述外圈（1）的材料均为高氮不锈钢。

5.如权利要求1所述的一种适用于超高转速的自冷却轴承，其特征在于，所述滚动体（3）为热等静压陶瓷滚动体（301）。

6.如权利要求1所述的一种适用于超高转速的自冷却轴承，其特征在于，所述滚动体（3）为高氮不锈钢滚动体（302），且在所述高氮不锈钢滚动体（302）的表面镀有铬层（9）。

7.如权利要求6所述的一种适用于超高转速的自冷却轴承，其特征在于，所述外圈（1）和所述内圈（2）的两端均设置有密封圈（8），所述外圈（1）、所述内圈（2）和所述密封圈（8）之间围成的区域放置有润滑脂。

8.如权利要求1所述的一种适用于超高转速的自冷却轴承，其特征在于，所述滚动体（3）为交错分布在所述保持架（4）中的热等静压陶瓷滚动体（301）和高氮不锈钢滚动体（302），所述高氮不锈钢滚动体（302）的表面镀有铬层（9）。

9.如权利要求8所述的一种适用于超高转速的自冷却轴承，其特征在于，所述外圈（1）和所述内圈（2）的两端均设置有密封圈（8），所述外圈（1）、所述内圈（2）和所述密封圈（8）之间围成的区域放置有润滑脂。

10.如权利要求1~9中任意一种所述的适用于超高转速的自冷却轴承，其特征在于，所述滚动体（3）为球或滚子中的一种。