CN214698781U - 高速球轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高转速球轴承，包括轴承内圈、轴承外圈、保持架和滚动体，轴承内圈、轴承外圈的相对设置的一侧表面加工有滚道，仅所述轴承内圈的滚道表面设有碳氮共渗层，所述滚动体采用碳化硅陶瓷球或氮化硅陶瓷球；所述保持架采用PEEK+30%GF材料。本实用新型轴承内圈具有较高的硬度和耐磨性和抗污染性，同时轴承的保持架以及滚动体质量请、离心力小，二者与轴承内圈、外圈的配合度高、摩擦小，轴承整体不平衡惯量低、还具备较高的承载能力。通过改善上述轴承的性能，降低了轴承卡死、温升以及保持架断裂的风险，提高了轴承的使用寿命，满足了特殊场合的使用要求。

Description

高速球轴承

技术领域

本实用新型涉及轴承技术领域，尤其涉及一种高速球轴承。

背景技术

在某些特定场合，特别涉及某些重要装备，对轴承的转速、性能要求很高，常规的轴承在高速或超高速的情，例如在某些特种装备动力装置中，轴承的转速可达到15000rp/m，轴承容易发生卡死、温升过高或保持架断裂等情况，故现有常规轴承已无法满足重大装备对轴承的高要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种高速球轴承，满足轴承特种装备行业对轴承高性能高速的要求。

为实现上述目的，高转速球轴承，包括轴承内圈、轴承外圈、保持架和滚动体，轴承内圈、轴承外圈的相对设置的一侧表面加工有滚道，仅所述轴承内圈的滚道表面设有碳氮共渗层，所述滚动体采用碳化硅陶瓷球或氮化硅陶瓷球；所述保持架采用PEEK+30%GF材料。

上述技术方案通过限定滚动体、保持架的材料，提高了滚动体、保持架的可靠性，使其高速运行下产生的离心力时具备更好的结构稳定性以及耐磨性。同时，本实用新型仅在轴承内圈的表面加工出碳氮共渗层，再提高轴承表面的耐磨性以及抗污染性的同时保持了轴承内圈内部的韧性。使轴承使用于油污环境中时，具有更好的适应性和更长的使用寿命。

并且，本实用新型轴承外圈坚硬、内圈具有韧性，可以承载更强的径向载荷，更适应高速工况使用。

以及，陶瓷球具有密度小、质量轻的独特优势，其在高速运转时离心力小，更适用于高速运行，同时也能减少其与轴承外圈、轴承内圈之间的摩擦，进一步提高轴承的高速运转性能。

本实用新型进一步设置如下：所述滚动体以及轴承内圈、轴承外圈的滚道表面的圆度、线轮廓度的加工至少达到P4精度等级，壁厚差≤1微米，粗糙度Ra≤0.5微米。在上述精度下，可有效保证轴承中各零件之间的配合度，从而确保轴承在高速下运行的稳定性，并能够减少运行产生的摩擦、降低温升。

本实用新型进一步设置如下：所述轴承内圈的沟曲率系数小于所述轴承外圈的沟曲率系数，轴承外圈与滚动体的配合具有更大的包覆结构，一方面可使滚动体主要地嵌合于轴承内圈之中或侧向与轴承内圈之中，而轴承外圈同滚动体之间可更轻易地相对转动，减少轴承发生卡死的情形。

另一方面，可以此减少滚动体与轴承外圈之间的接触面积、减少轴承内部的摩擦、减少温升；同时，在轴承受到径向载荷时，在第一时间，轴承内圈将作为滚动体的第一和主要受力连接部件，以此降低滚动体与轴承外圈之间的接触应力，提高轴承的承载性能。

如上所述，所述轴承内圈的沟曲率系数为0.509~0.515，所述轴承外圈的沟曲率系数为0.523~0.531。所述轴承内圈的沟曲率系数最好为0.511~0.513，所述轴承外圈的沟曲率系数为0.525~0.529，该系数下，轴承外圈、轴承内圈与滚动体的密合度最佳，并可控制轴承内圈（轴承外圈）的不平衡惯量，以提升轴承的高速性能。

本实用新型进一步设置如下：所述轴承内圈、轴承外圈的内、外径上磨削有装配倒角、挡边处也进行磨削加工，控制挡边直径面与内径面（或外径面）同轴度误差不超过2μm，从而能够有效地将套圈的不平衡量控制在2g/cm以内。

本实用新型进一步设置如下：所述轴承内圈表面硬度为59~63HRC，芯部硬度58~62HRC。本实用新型中，轴承内圈的表面硬度与芯部硬度较为接近，使轴承内圈硬度趋于一致且更具整体性，从而加强了轴承内圈的结构的可靠性，使其更适于高速下运行使用。

本实用新型的有益效果如下：

一、本实用新型结构通过选择特定材料的以及对轴承的加工精度要求有效地提高了轴承的使用性能，减少了保持架断裂和轴承内部卡死的风险、降低了轴承运行时的温升，使用温度可满足-40℃到+150℃，有效提高了轴承在高速和超高速情况下的运行性能和使用寿命，适宜高速甚至超高速工况使用。

二、本实用新型还通过调整轴承外圈与轴承内圈的沟曲率系数关系使降低轴承外圈与轴承内圈的配合难度、增加轴承外圈与滚动体之间的游隙、减少摩擦、降低轴承内部温升，确保保持架运转灵敏、正常。

附图说明

图1为本实用新型具体实施例整体示意图。

附图标记：1—轴承外圈 ，2—保持架 ，3—滚动体 ，4—轴承内圈。

具体实施方式

本实用新型提供一种高速球轴承，包括轴承内圈、轴承外圈、保持架和滚动体，轴承内圈、轴承外圈的相对设置的一侧表面加工有滚道，滚动体采用氮化硅陶瓷球（Si3N4）、保持架采用采用PEEK+30%GF材料。

本实施例中，轴承外圈整体芯部硬度一致，最好为60~65HRC，仅轴承内圈的滚道表面具有碳氮共渗层且轴承内圈表面硬度为59~63HRC、芯部硬度58~62HRC。

为确保高速球轴承轴承内圈与轴承外圈之间配合的稳定性，提高轴承内部性能、减少保持架断裂、轴承内部温升等情形出现，轴承内圈的沟曲率系数最好小于轴承外圈的沟曲率系数，轴承内圈的沟曲率系数为0.509~0.515，轴承外圈的沟曲率系数为0.523~0.531。

在更为具体的一种实施方式中，例如，轴承内圈的沟曲率系数加工为0.511、0.512或0.513，轴承外圈的沟曲率系数为0.525、0.527、0.528或0.529，不仅能够适用轴承的高速性，也有利于控制轴承内圈（轴承外圈）的不平衡惯量。

在另一实施例中，轴承外圈、轴承内圈在上述整体盐淬或油淬之后，均需要冷冻至-60±3℃的环境下，从而保持轴承外圈、轴承内圈的形状和尺寸，以便控制残余奥氏体的含量（例如≤1.5%）、以提高尺寸稳定性，使得套圈结构更为稳定、不易变形。

此外，为提高轴承性能，进一步降低轴承内部的摩擦和温升，滚动体以及轴承内圈、轴承外圈的滚道表面的圆度、线轮廓度＞P4精度等级，壁厚差≤1微米，粗糙度Ra≤0.5微米，其余各参数＞P4精度等级。该精度要求可以通过超精研处理实现。

综上所述，本实用新型提供了一种高速球轴承，轴承内圈具有较高的硬度和耐磨性和抗污染性，同时轴承的保持架以及滚动体质量轻、离心力小，二者与轴承内圈、外圈的配合度高、摩擦小，轴承整体不平衡惯量低、还具备较高的承载能力。通过改善上述轴承的性能，降低了轴承卡死、温升以及保持架断裂的风险，提高了轴承的使用寿命，满足了特殊场合的使用要求。

Claims (7)

1.高转速球轴承，包括轴承内圈、轴承外圈、保持架和滚动体，轴承内圈、轴承外圈的相对设置的一侧表面加工有滚道，其特征在于：仅所述轴承内圈的滚道表面设有碳氮共渗层，所述滚动体采用碳化硅陶瓷球或氮化硅陶瓷球；所述保持架采用PEEK+30%GF材料。

2.如权利要求1所述的高转速球轴承，其特征在于：所述滚动体以及轴承内圈、轴承外圈的滚道表面的圆度、线轮廓度的加工至少达到P4精度等级，壁厚差≤1微米，粗糙度Ra≤0.5微米。

3.如权利要求1所述的高转速球轴承，其特征在于：所述轴承内圈的沟曲率系数小于所述轴承外圈的沟曲率系数。

4.如权利要求3所述的高转速球轴承，其特征在于：所述轴承内圈的沟曲率系数为0.509~0.515，所述轴承外圈的沟曲率系数为0.523~0.531。

5.如权利要求4所述的高转速球轴承，其特征在于：所述轴承内圈的沟曲率系数为0.511~0.513，所述轴承外圈的沟曲率系数为0.525~0.529。

6.如权利要求1所述的高转速球轴承，其特征在于：所述轴承内圈、轴承外圈的内、外径上磨削有装配倒角。

7.如权利要求1所述的高转速球轴承，其特征在于：所述轴承内圈表面硬度为59~63HRC，芯部硬度58~62HRC。

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