基于全钢轴承的混合陶瓷球轴承系列化设计

在全钢轴承设计理论的基础上设计精密混合陶瓷球轴承,使相同型号及球径的混合陶瓷球轴承和全钢轴承在相同载荷状态下内部沟道的最大接触应力相同,基于此设计理念,介绍了混合陶瓷球轴承的设计方法,并对部分轴承设计参数进行了优化调整。     

微型陶瓷球轴承的评估

陶瓷轴承和微型混合轴承性能优于全钢轴承 (额定载荷与强度 )其疲劳寿命比预测寿命长 5倍 ,混合球轴承的寿命也比全钢轴承长 3倍 ,在脂润滑条件下其振动增加值也仅是全钢轴承 1 /3 0。附图 6幅 ,表 3个。     

混合陶瓷轴承在化纤卷绕头上的应用

将化纤高速卷绕头的全钢轴承改进为新型混合陶瓷球轴承,对新型轴承结构参数进行合理设计并对其进行温升、振动试验;结果表明,经过改进的陶瓷轴承使用性能得到了较好的改善、滚动疲劳寿命增加了4倍.     

混合陶瓷轴承的高速性能试验

对混合陶瓷球轴承的温升和振动特性和同类型轴承进行了对比试验，表明混合陶瓷球轴承有更优异的高速性能，是具有应用前景的高速主轴轴承。     

流量泵电机轴承试验分析

对全钢和陶瓷球两种流量泵电机轴承进行不同情况的寿命试验,试验后对轴承进行分解检测,根据试验情况和检测结果对造成轴承失效的原因进行分析.结果表明,轴承早期失效的原因是其承受较大的轴向载荷所致.     

基于脂润滑的混合陶瓷球高速主轴轴承早期失效试验

针对脂润滑的混合陶瓷球高速主轴轴承的工作特点,对不同工况下的混合陶瓷球高速主轴轴承进行了早期失效试验,并对其早期失效的原因进行了分析研究。结果表明,高速条件下脂润滑的混合陶瓷球主轴轴承发生早期失效的原因主要是高速运行和快速频繁启停而产生的剧烈冲击、摩擦和较高的工作温度所导致的保持架薄弱部位断裂,其运行时间远未达到轴承寿命理论所预期的疲劳寿命或精度寿命。     

混合陶瓷角接触球轴承高速性能分析

对混合陶瓷角接触球轴承和全钢角接触球轴承的陀螺力矩、自旋滑动、高速下公转打滑、硬度、抗粘着性、电阻率和表面粗糙度进行了对比分析,论述了混合陶瓷角接触球轴承高速和长寿命的原因。     

UC205轴承早期失效的个例原因分析

在对外球面球轴承UC205进行寿命试验时,发现有一套轴承因早期疲劳剥落而失效。对该早期失效轴承进行了外观检验、材质检验、扫描电镜及能谱分析,找出了该轴承早期疲劳的主要原因是外圈内部存在氧化皮。     

2000铝箔轧机工作辊推力轴承的失效分析

铝箔轧机工作辊轴承过早失效的问题已成为铝加工行业的普遍问题。对国内某2000铝箔轧机工作辊上的四点接触球轴承的失效形式进行了分析,认为其失效的主要原因是轧机的轴向力超过了该轴承的轴向承载能力,并由四点接触球轴承轴向承载能力的计算得到了验证。因此,轧机主机设计单位在该类轴承的选型时,不仅要考虑轴承的转速、寿命,而且还要考虑轴承的轴向承载能力。     

高精度低摩擦陶瓷球滚动轴承

本文介绍了新开发研制的高精度混合陶瓷轴承的材料性能、精度等级和低启动力矩等特性,加工的陶瓷球精度可以达到G3以上,表面粗糙度可以控制在5nm以下,批量生产混合陶瓷轴承精度可以达到P4级以上。实验表明轴承启动力矩小,无润滑状态下启动力矩比相同类型的钢制轴承小一个数量级以上。轴承极限转速高,脂润滑条件下轴承最高极限转速可达6.7万转,轴承使用寿命是同规格钢球轴承的约3～4倍。轴承精度已经达到国外同类产品的精度水平,但成本只有进口陶瓷轴承的～1/2。     

Experimental Study of the Smoothing Effect of a Ceramic Rolling Element on a Bearing Raceway in Contaminated Lubrication

The effects of steel and ceramic rolling elements on protrusions from the raceway of a bearing were experimentally investigated. Such protrusions, which are normally caused by solid contaminants in the lubricating oil, create stress concentrations and lead to a reduction in the rolling contact fatigue life of the bearing. To compare the over-rolling effects of steel and ceramic rollers, experiments with steel discs with artificial dents on the surfaces were performed using a modified twin-disc machine. The results show that ceramic rollers can reduce the height of the protruded edge of an artificial dent more than steel rollers, which means that they are more effective in smoothing a damaged surface. The stresses at the contact were calculated by finite element analysis based on the deformed profile of the dented surface. The reduction in the stress level due to the smoothing effect of ceramic rollers is greater than that of steel rollers. According to the Lundberg–Palmgren bearing fatigue model, that smoothing ensures a significantly longer rolling contact fatigue life for a bearing. To put the idea into practice, a rolling ball bearing with two of its nine steel balls replaced with silicon nitride balls (referred to as a “partial hybrid bearing”) was run, together with a full steel bearing of the same model, on a bearing tester in a highly contaminated lubrication condition. The results show that the partial hybrid bearing suffers from less damage in terms of wear. The post-experiment examination of the damaged surface of the bearing raceway found that the surface of the partial hybrid bearing was smoother than that of the full steel bearing. This reveals the smoothing effect of the rolling ceramic element on the contaminant-damaged bearing surface.     

混合式陶瓷轴承沟道结构参数的简化算法

以目前钢轴承的结构参数合理正确和轴承滚动体与内外圈滚道在相同的接触应力及接触面积作用下具有相近的接触疲劳寿命及发热为前提 ,以相同负荷作用下 ,混合式陶瓷球轴承与相应钢轴承的接触应力和接触面积相等为依据 ,给出了混合式陶瓷球轴承内外圈沟道结构参数的简化计算方法。以 6 2 0 9深沟球轴承为例 ,对相应的混合式陶瓷球轴承的沟道曲率半径进行了计算 ,以计算结果制造的混合式陶瓷球轴承的运转性能完全能够满足使用要求     

全陶瓷球轴承油润滑特性及其对服役性能影响规律

相比于金属球轴承,全陶瓷球轴承在极端工况下的服役性能更加突出。为了揭示全陶瓷球轴承油润滑特性,提高全陶瓷球轴承的运转性能与使用寿命,以6208CE氮化硅全陶瓷深沟球轴承为例,对其在油润滑工况下所表现出的摩擦、振动、温升等特性进行试验研究,探讨供油量对全陶瓷球轴承润滑状态的影响,并对试验后的全陶瓷球轴承接触微区表层进行解析。研究发现：全陶瓷球轴承油润滑服役过程中,在某个特定工况下存在一个最佳供油量,使得轴承可实现全膜润滑,从而表现出最好的摩擦、振动、温升等特性;小于最佳供油量时,为乏油状态,轴承接触微区存在油-固混合润滑状态;大于最佳供油量时,过多润滑油液会产生的黏滞阻力;相比于载荷,轴承的转速对最佳供油量的取值具有决定性影响。研究成果对于揭示全陶瓷球轴承油润滑特性,丰富其润滑理论与方法具有一定指导意义。     

润滑油黏度对全陶瓷球轴承腔体温度场分布规律的影响

为揭示全陶瓷球轴承在油润滑条件下内部温度场分布及变化情况,提高全陶瓷球轴承的运转性能与使用寿命,以7007C氮化硅全陶瓷角接触球轴承为研究对象,利用仿真软件模拟分析不同工况和润滑油黏度条件下全陶瓷球轴承腔体内部温度场及润滑油的分布状态;在轴承寿命试验机上进行相同条件下全陶瓷球轴承的动态特性试验,研究在油润滑工况下全陶瓷球轴承的温升特性。结果表明：随着轴承转速的提高,全陶瓷球轴承腔体内温度呈增大趋势,腔体内润滑油体积分数呈减小趋势;更换不同黏度润滑油发现随着润滑油黏度的增大,全陶瓷球轴承腔体内温度场呈现先减小后增大的趋势,存在最优黏度值使全陶瓷球轴承腔体温度达到最小值,轴承服役性能表现最佳。研究成果为实际生产中全陶瓷球轴承最优润滑油的选择提供了技术参考。     

陶瓷球轴承的热弹流润滑分析

建立陶瓷球轴承热弹流润滑的数学模型,利用多重网格法和逐列扫描法,得到陶瓷球轴承的点接触热弹性流体动力润滑完全数值解,并与普通轴承计算结果进行比较。结果表明:转速与载荷会对陶瓷轴承的接触区的压力、膜厚、温度产生影响,其中随着转速的增加,最小膜厚增加,摩擦因数减小,滚动体表面温度下降,而随着载荷的增加,最小膜厚减小,摩擦因数增大,滚动体表面温度上升;在相同的工况参数下,陶瓷球轴承的油膜压力低于普通轴承,膜厚高于普通轴承,轴承内圈、滚动体、中层油膜的温升小于钢质轴承,因而陶瓷轴承的润滑性能更好,使用寿命更长。     

电主轴用高速角接触陶瓷球轴承的开发

本文从轴承力学方面，分析了电主轴用陶瓷球轴承和钢球轴承的高速性能指标，如单位接触面积压力、刚度、旋滚比、摩擦力矩和功耗、比摩擦功。通过计算分析，得出了钢球轴承转速为６００００ｒ／ｍｉｎ的指标，与陶瓷球轴承转速为３０００ｒ／ｍｉｎ的指标相近。因此可安全地使用脂润滑的陶瓷球轴承代替传统用油雾润滑的钢球轴承。本研究具有明显的经济效益和社会效益，对我国今后开发陶瓷轴承提供了理论依据。     

高速精密陶瓷球轴承与钢质球轴承的性能比较研究

角接触球轴承作为高速主轴的核心部件，其动力学特性对整机的切削性能和加工精度有重要的影响。本文根据Jones的套圈控制理论建立的动静分析法，建立了高速球轴承的拟动力学模型，基于该模型采用定量方法比较研究了陶瓷球轴承与钢质球轴承的性能差异，得到了若干有实用价值的研究结果。     

不同轴向载荷下氮化硅全陶瓷轴承润滑特性

全陶瓷球轴承广泛应用在航天航空领域、燃气发动机和极端工况下,然而针对全陶瓷轴承油润滑特性的研究比较少见。以氮化硅6206全陶瓷深沟球轴承作为研究对象,在轴承测振仪上开展陶瓷轴承润滑特性实验研究,采用拟静力学和最小油膜厚度理论通过MatLab的牛顿迭代法得到比较精确的数值解,分析陶瓷轴承的接触载荷、轴向载荷、离心力、最小油膜厚度之间的关系,并通过改变供油量和轴向载荷得到陶瓷轴承在不同工况下的振动规律。实验结果表明：在轴向载荷相同条件下球与外圈之间的接触载荷比球与内圈之间的接触载荷大,轴向位移随着轴向载荷增加呈递增趋势;在轴向载荷一定时,存在一个最佳供油量使轴承振动最小,在干摩擦条件下轴承振动随着轴向载荷增加呈先减少后增大的趋势。     

陶瓷球轴承的应用及市场分析

阐述了高速高精度主轴轴承用氮化硅陶瓷滚动体材料的性能特点与钢制滚动体的性能对比,及目前陶瓷球轴承市场分析和展望。