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皮带轮用高速球轴承

皮带轮用高速球轴承

 

    小型发动机和安装集成式启动发电机(ISG)的车辆,其发动机辅助系统的布局比较复杂,对皮带轮辅助带和轴承的安装有很大限制,要求皮带轮用轴承在更高速度下旋转。通常皮带轮用轴承的许用转速为15000 r/min 左右。其受制的主要因素如图1所示。


图1 高速轴承分析


高速旋转时,保持架由于离心力而变形,导致与钢球和外圈产生摩擦而发热。此外,由于皮带轮用轴承为外圈旋转,离心力施加于密封唇,密封反作用力的变化导致发热或密封性能降低。此外,供脂短缺和滚动摩擦增大可能造成卡咬或轴承寿命降低。

为了进一步提高转速,使许用转速达到20 000 r/min( 6203轴承) NTN通过优化保持架、密封、内/外圈、钢球和润滑脂进行了改进设计,下面主要对保持架、密封和轴承内部参数进行介绍。


保持架

为减少高速旋转时的保持架变形,通过兜孔底部加厚、采用高强度材料以提高保持架刚度;保持架兜孔间材料减少以降低离心力。


图2 保持架的优化

图3 保持架应力分析

密封

皮带轮用轴承密封由3个唇组成。


图4 密封结构

1)脂唇→内部密封槽的迷宫结构减少了润滑脂对主唇周围区域的渗入,以防止漏脂。

2)主唇→确保防止漏脂和水/灰尘渗入,并确保低转矩。即使有外圈旋转产生的离心力,也可保持过盈量。

3)尘唇→通过内部密封槽的迷宫结构,可减少外来物从外部渗入。即使发生渗入,也可被尘唇的锥形弹出。

并进一步将密封唇的重心和唇部腰部的厚度进行了优化,降低唇的刚度,以尽量减少高速旋转范围内反作用力的变化,从而降低热量且保持低转矩;为提高密封唇跟随性,增加了密封过盈量。


图5 密封的受力分析

轴承内部技术参数

设置开发品的内部技术参数时,保持与常规产品相当的承载能力,并通过修改钢球尺寸,减小PCD,减少发热。轴承内部技术参数见表1

表1 轴承内部参数的优化

另外对皮带轮轴承低温运行时的呼啸噪声和防止脆性剥落也进行了分析,提出来措施。开发的新产品(NTN试验条件下)的性能特点如下:


高速:许用转速为20 000 r/min( 6203)

低温运行时的呼啸噪声: -40℃无噪声;

防止脆性剥落:与常规产品相当;

转矩:降低10%

高温耐久性:与常规产品相当。


来源:NTN

翻译:刘亚枫

整理:轴承杂志社

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