对数螺旋线满装圆柱滚子轴承极限转速试验研究

极限转速是反映滚动轴承性能的重要指标。对数螺旋线满装圆柱滚子轴承是本课题组提出的一种新型轴承,但其极限转速尚不明确。以该轴承为研究对象,阐述轴承的设计原理,设计轴承极限转速试验方案。试验结果表明,在高速、重载工况下,新型轴承相邻滚子间无滚磨现象,验证了轴承结构的合理性和设计方法的正确性。在83℃下的轴承极限转速为6600 r/min,达到了高速轴承的要求。滚动体与滚道直接的接触机制为近纯滚动,且各滚动体均参与承载。

新型无保持架球轴承纯滚动设计及动态特性分析

为了解决高速轴承打滑和保持架易断裂失效的问题,从轴承的轴向和径向角度出发,提出一种纯滚动无保持架球轴承设计方法,并通过实例对其正确性和有效性进行了验证。本方法首先根据摩擦学理论,确定轴承纯滚动边界条件,引入轴向摩擦角概念,通过径向游隙和滚道母线分别限定滚动体的径向和轴向位移,使得滚动体与滚道之间形成摩擦自锁效应,将滚道中滚动体复杂的运动形式化简为单一的纯滚动,取消保持架的同时增大了滚动体容纳量。其次,将径向游隙映射到轴承内外圈滚道母线设计中,建立基于轴向摩擦角的无保持架轴承滚道母线计算模型和设计原则。最后,提出一种基于上述方法设计的新型无保持架轴承结构,内外圈滚道母线采用对数螺旋线设计,并通过轴承特性试验评价其动态性能。结果表明,该新型轴承能够实现近纯滚动,以滚动摩擦代替滑动摩擦,大大降低了轴承的摩擦热问题,显著提高了轴承的极限转速。在3 kN轴向载荷作用下,轴承的极限转速为32000 r/min,DmN值可达到2.8×106 mm·r/min。在20900 r/min转速下,轴承可承受20 kN的轴向载荷,具有较高的承载能力,能够满足航空航天、国防军事等技术领域对高承载、高转速轴承的应用需求。