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高温、高速深沟球保持架的开发及试验验证(一)
ID1266662813 2021-12-13

近年来,以新能源驱动电机轴承为代表的高温、高速应用工况,对轴承的使用性能提出了更高的要求,制造难度也大大增加。


轴承的应用特点主要包括:

1)长寿命。寿命要求由原来的8年10万公里,提高到10年30万公里(油润滑轴承要求达到80万公里)。

2)高转速。乘用车最常用的驱动电机转子支承轴承6206-2RS、6207-2RS等,平均转速由原先的12000r/min,提升到16000r/min,最新又提出24000r/min的要求;以特斯拉、比亚迪为代表的电动汽车的应用转速已经达到20000r/min,dm·n值超过了110万,达到极限转速的3倍以上。

3)急加速,百公里加速由原来的20~30s提高到2~3s。

4)大冲击力,最高可达30g。

5)高密封性能要求,防漏脂、防水、防微尘等密封性能要求高。


为满足轴承的这些要求,与以往同类轴承相比,需具备较高的精度,较低的振动及噪声,较低的摩擦力矩,耐冲击,良好的密封性能等等。因此,在高速轴承研发中,需要对结构、保持架、润滑脂、密封圈、试验技术等进行全方位的优化,其中保持架设计问题是其中的一个关键因素,下面重点针对创新型高温、高速深沟球轴承高速保持架的开发和试验进行分析和说明。

01

保持架的受力情况

深沟球轴承保持架结构主要有浪形、S形、冠形,根据不同的应用工况、材质,设计结构细节上有多种变化。随着高速深沟球轴承的研发,单从保持架材质看,近年来,dm·n值超过65万以上的深沟球轴承已经很少使用钢制保持架,多采用工程塑料保持架,主要考虑的影响因素包括:高速下保持架的离心力、强度、振动和磨损等。工程塑料保持架自身重量轻,振动小(较钢制保持架振动值低2~3dB以上),耐冲击等优点,已经广泛应用于电机深沟球轴承中,特别是高速电机深沟球轴承。


通常,保持架被看作一个受复杂力系作用的刚体,受力主要包括:

1)保持架与滚动体相互作用面上的冲击力和摩擦力;

2)保持架与套圈引导挡边接触表面的法向力和摩擦力(假定挡边引导保持架);

3)高速运动的离心力;

4)保持架质心不平衡引起的力;

5)重力;

6)保持架惯性力;

7)保持架与润滑剂的滚动粘滞阻力和搅拌阻力。

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