整合微結構的滾動軸承的製作方法
2023-04-23 00:40:21 1
整合微結構的滾動軸承的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種整合微結構的滾動軸承，包括軸承外圈、軸承內圈、保持架和圓柱或圓錐滾子；所述的圓柱或圓錐滾子的圓柱面或圓錐面整合2層以上延展方向一定排列的纖維層；或圓柱或圓錐滾子的整體均由延展方向一定排列的纖維層構成，纖維層縱橫交織構成圓柱或圓錐滾子表層，交織結構厚度大於四倍赫茲接觸區半寬。本發明纖維層延展方向與裂紋延展方向相互垂直，纖維層能很好地阻止疲勞裂紋的產生和疲勞裂紋的擴展，提高滾子接觸疲勞壽命，從而提高軸承的使用壽命；纖維層是由延展方向相同或者相互垂直的纖維交替疊加而成，這樣能防止滾子雙向滾動時產生的雙向裂紋。
【專利說明】整合微結構的滾動軸承
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種滾動軸承，尤其是涉及一種整合微結構的滾動軸承。
【背景技術】
[0002]六十年代後期以來，隨著鋼材質量的提高，軸承失效形式中，起源於軸承表面裂紋所產生的剝落失效更為常見。
[0003]在滾動軸承中，滾動體或內外圈滾動表面，由於接觸負荷的反覆作用，形成裂紋並繼續擴展，直至金屬表層產生片狀或點坑狀剝落，這種現象稱為接觸疲勞剝落。接觸疲勞破壞過程為疲勞裂紋的生成，擴展直至剝落。根據帕姆格林的假設，疲勞裂紋起源於表面下最大動態切應力處，這種裂紋往往與滾動體表面成45度角，即裂紋沿45度方向擴展。
[0004]滾子的接觸疲勞剝落是軸承失效的一種主要形式，通過改進滾子結構增強滾子疲勞壽命能有效提高軸承使用壽命。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於提供一種整合微結構的滾動軸承，在軸承滾子上整合有多層或整體延展方向一定排列的纖維層，纖維層延展方向與滾子軸線成45度角或135度角的滾動軸承。
[0006]本發明採用的技術方案是:
本發明包括軸承外圈、軸承內圈、保持架和圓柱或圓錐滾子；所述的圓柱或圓錐滾子的圓柱面或圓錐面整合2層以上延展方向一定排列的纖維層；或圓柱或圓錐滾子的整體均由延展方向一定排列的纖維層構成，纖維層縱橫交織構成圓柱或圓錐滾子表層，交織結構厚度大於四倍赫茲接觸區半寬。
[0007]所述延展方向一定排列的纖維層，該纖維層延展方向與滾子軸線方向成45度角或者135度角，該纖維層延展方向與滾子疲勞裂紋延伸方向垂直。
[0008]所述纖維層由延展方向相互垂直的纖維交替疊加而成。
[0009]所述纖維層的材料採用具有較好延展性和較高機械力學強度的材料，為GCrl5、GCr9SiMn或GCrl8Mo ;纖維採用橫截面為圓形或扁平長方形的鋼絲，圓形纖維直徑為10?500 μ m,扁平長方形纖維厚度為2?50 μ m,寬度為10?500 μ m。
[0010]本發明具有的有益效果是:
1、纖維層延展方向與裂紋延展方向相互垂直，纖維層能很好地阻止疲勞裂紋的產生和疲勞裂紋的擴展，提高滾子接觸疲勞壽命，從而提高軸承的使用壽命。
[0011]2、纖維層是由延展方向相同或者相互垂直的纖維交替疊加而成，這樣能防止滾子雙向滾動時產生的雙向裂紋。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是圓柱滾子軸線方向上的接觸應力分布圖。[0013]圖2是整合微結構圓柱滾子橫截面。
[0014]圖3是全纖維層結構圓柱滾子橫截面。
[0015]圖4是縱橫交織的纖維層結構示意圖。
[0016]圖5是整合微結構圓柱滾子外觀圖。
[0017]圖6是整合微結構圓錐滾子外觀圖。
[0018]圖7是圓形纖維橫截面圖。
[0019]圖8是扁平長方形纖維橫截面圖。
[0020]圖中1、軸承內圈，2、圓柱滾子，3、軸承外圈，4、纖維層，5、圓柱滾子滾芯，6、整合微結構圓柱滾子，7、整合微結構圓錐滾子。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。
[0022]如圖1、圖2所示，本發明包括軸承外圈1、軸承內圈3、保持架和圓柱或圓錐滾子；所述的圓柱或圓錐滾子的圓柱面或圓錐面整合2層以上延展方向一定排列的纖維層4 ;或圓柱或圓錐滾子的整體均由延展方向一定排列的纖維層4構成，如圖3所示。纖維層4縱橫交織構成圓柱或圓錐滾子表層，交織結構厚度大於四倍赫茲接觸區半寬。
[0023]如圖1所示，滾動軸承工作過程中滾子2受到交變應力，易產生接觸疲勞，根據理論分析可得，滾子2產生的疲勞裂紋沿滾子圓周45度角擴展，與工程實際情況相符。F為滾子軸線方向受力分布。
[0024]如圖4所示，所述延展方`向一定排列的纖維層，該纖維層延展方向與滾子軸線方向成45度角或者135度角，該纖維層延展方向與滾子疲勞裂紋延伸方向垂直，約束裂紋擴展，提高滾子疲勞壽命。
[0025]如圖4所示，所述纖維層由延展方向相互垂直的纖維交替疊加而成。
[0026]所述纖維層的材料採用具有較好延展性和較高機械力學強度的材料，如GCrl5、GCr9SiMn或GCrlSMo等，纖維採用橫截面為圓形或扁平長方形的鋼絲，圓形纖維直徑V為10~500μπι，扁平長方形纖維厚度A為2~50μπι，寬度6為10-500μπι。如圖7、圖8所示。
[0027]如圖5所示，是整合微結構圓柱滾子外觀圖。
[0028]如圖6所示，是整合微結構圓錐滾子外觀圖。
[0029]本發明的工作原理是:
滾動軸承中滾子的疲勞失效多為沿著滾子表面成45度角方向的裂紋擴展，本發明在滾子圓周上整合了一層纖維結構，纖維層的延展方向與裂紋擴展方向相互垂直，即與滾子表面成反方向的45度角，阻止裂紋的產生和擴展。纖維層是由互成90度角的纖維交織而成，能有效阻止裂紋沿左右兩方向的擴展。
[0030]上述【具體實施方式】用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和權利要求的保護範圍內，對本發明作出的任何修改和改變，都落入本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種整合微結構的滾動軸承，包括軸承外圈、軸承內圈、保持架和圓柱或圓錐滾子；其特徵在於:所述的圓柱或圓錐滾子的圓柱面或圓錐面整合2層以上延展方向一定排列的纖維層；或圓柱或圓錐滾子的整體均由延展方向一定排列的纖維層構成，纖維層縱橫交織構成圓柱或圓錐滾子表層，交織結構厚度大於四倍赫茲接觸區半寬。
2.根據權利要求1所述的一種整合微結構的滾動軸承，其特徵在於:所述延展方向一定排列的纖維層，該纖維層延展方向與滾子軸線方向成45度角或者135度角，該纖維層延展方向與滾子疲勞裂紋延伸方向垂直。
3.根據權利要求1所述的一種整合微結構的滾動軸承，其特徵在於:所述纖維層由延展方向相互垂直的纖維交替疊加而成。
4.根據權利要求1所述的一種整合微結構的滾動軸承，其特徵在於:所述纖維層的材料採用具有較好延展性和較高機械力學強度的材料，為GCrl5、GCr9SiMn或GCrl8Mo ;纖維採用橫截面為圓形或扁平長方形的鋼絲，圓形纖維直徑為10飛00 μ m，扁平長方形纖維厚度為2?50 μ m,寬度為10?500 μ m。
【文檔編號】F16C33/36GK103697061SQ201310657788
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2013年12月9日
【發明者】彭龍龍, 許迪初, 汪久根 申請人:浙江大學