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深沟球islot游戏维持架状态最优化的低摩擦力矩钻研

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深沟球islot游戏具备以下利益:能接受径向载荷与双向的轴向载荷、低摩擦力矩、低噪声、低成本等,所以作为汽车、工业机械用islot游戏获得宽泛利用。近年来,世界列国颁布、执行了汽车的油耗律例,今后会进一步收紧油耗律例限值。此表,在工业机械领域也在推动节能化,要求这些领域所用深沟球islot游戏进一步降低摩擦力矩。


滚动islot游戏摩擦力矩起因于光滑剂的搅拌阻力、滚动黏滞阻力、球自旋及差动滑动等导致的滑动摩擦阻力以及球与维持架之间的滑动摩擦阻力。为降低光滑剂的搅拌阻力及滚动黏滞阻力,光滑剂的低黏度化是有效的,近年来学者们发展了大量钻研。不外这类步骤虽可实现低摩擦力矩化,但很多情景下会降低寿命等其他机能。


深沟球islot游戏多使用光滑脂光滑,以往通过改善光滑脂推动了islot游戏低摩擦力矩化,不外仅通过改善光滑脂来降低摩擦力矩也是有限度的。本文介绍为降低脂光滑深沟球islot游戏摩擦力矩进行islot游戏内部光滑脂行为的可视化,获得使脂光滑前提下所用维持架状态最优化的指南。通过开发既降低光滑脂剪切阻力及搅拌阻力,又对其他机能无影响的新结构维持架,实现了低摩擦力矩化技术。


1  新维持架开发的基础试验

1.1 试验islot游戏

为钻研维持架对摩擦力矩的影响,选取汽车、工业机械用拥有非接触式密封的通常深沟球islot游戏作为试验islot游戏,其尺寸规格见表1。


作为试验islot游戏使用的通例深沟球islot游戏近年来主流使用冠状树脂维持架,如图1所示。

表1 深沟球islot游戏试样的尺寸规格

试验islot游戏

islot游戏内径

(mm)

islot游戏表径

(mm)

islot游戏宽度

(mm)

根基额定动载荷(kN)

根基额定静载荷(kN)

球数

维持架资料

6302ZZ

15

42

15

14.3

5.45

7

尼龙66

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图1 维持架( 通例)

1.2 光滑脂散布可视化试验

为相识深沟球islot游戏内部光滑脂的状态,钻研低摩擦力矩化的有关步骤,使用X射线电脑断层造影(CT)系统使旋转试验后的islot游戏内部可视化?墒踊胕slot游戏的表观照片如图2所示。结构零件的细节以及X射线照射前提别离见表2和表3。

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图2 可视化用试验islot游戏

表2 可视化用试验islot游戏结构零件

光滑脂

内圈

表圈

球

维持架

防尘盖

增稠剂

锥入度

40℃时基础油的活动黏度光滑脂(mm2/s)

光滑脂数量

丙烯酸树脂

丙烯酸树脂

石英玻璃

尼龙66

ABS树脂

锂皂基

250

26

0.84

表3  X射线照射前提

X射线管电压(kV)

X射线管电流(A)

100

460


为提高光滑脂的X射线透射率,照射低输出功率的X射线(管电压100 kV),以判断光滑脂与空气的差距。在此,使用X射线透射率高的材质组成结构零件,以便即便低输出功率的X射线也能使深沟球islot游戏内部可视化。islot游戏内、表圈选取丙烯酸树脂  ;球选取石英玻璃  ;维持架选取尼龙66  ;防尘盖选取丙烯腈-丁二烯-苯乙烯合成树脂(ABS树脂)。在可视化试验前的旋转试验中,在轴向载荷20 N下以1 800 r/min的转速使内圈旋转5 min。使用下节所述的轻载下的摩擦力矩测试台进行旋转试验。


1.3 摩擦力矩测试

按2种载荷前提(轻载/沉载)进行深沟球islot游戏摩擦力矩丈量。轻载前提下摩擦力矩测试台如图3所示,试验前提见表4  ;沉载前提下摩擦力矩测试台如图4所示,试验前提见表5。




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图3 轻载前提下摩擦力矩测试台

表4 轻载前提下的试验前提

轴向载荷(N)

径向载荷(N)

转速(r/min)

1

0

14000→12000→10000→8000→6000→4000→2000

 

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图4 沉载前提下摩擦力矩测试台

表5 沉载前提下的试验前提


轴向载荷(N)

径向载荷(N)

转速(r/min)

1000

100

10000→8000→6000→4000→2000


深沟球islot游戏内圈旋转,用测力传感器测量表圈上产生的摩擦力矩。轻载前提下,深沟球islot游戏上只接受轴向载荷  ;沉载前提下,深沟球islot游戏上接受轴向与径向结合载荷。由于通过空气islot游戏施加轴向载荷及径向载荷,高精度地丈量了深沟球islot游戏摩擦力矩。各类载荷前提下从最高转速以每次2000 r/min为一级,最终转速降低至2000 r/min,在各转速下维持1 min距离,读取摩擦力矩均匀值作为各转速下的摩擦力矩值。


深沟球islot游戏内、表圈沟路断面状态为圆弧状,在只有轴向载荷作用的前提下,全数球与内、表圈接触角造成相称状态,公转半径也成为相称状态,所以通过假定球速度为恒定可达到减幼球-维持架之间作使劲的主张。在同时有径向及轴向载荷作用的前提下,因各个球与内、表圈接触角分歧,所以球在沟路上的公转半径产生变动,由于球速度不均匀,可达到加大球-维持架之间作使劲的主张。


1.4 光滑脂散布可视化试验了局

使用X射线CT装置观察旋转试验后脂光滑深沟球islot游戏内部光滑脂散布的了局,如图5所示。凭据X射线透射率,以深浅分歧色彩暗示了各islot游戏结构零件,islot游戏内部光滑脂散布得以可视化。由于离心力作用,光滑脂呈块状附着在表圈侧。内圈侧与光滑脂块存在间隙。通例维持架与球间为面接触,由于光滑脂进入通例维持架-球之间,所以可以为因光滑脂的剪切导致产生摩擦力矩。

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图5 X射线CT观察了局(通例islot游戏)


2  实现低摩擦力矩化的维持架状态

钻研通过开发新结构的维持架,以降低深沟球islot游戏摩擦力矩  ;赬射线CT的观察了局,可得到以降落低摩擦力矩的指南。

1)由于维持架-球之间光滑脂的剪切成为摩擦力矩产生的成分,所以应使光滑脂的剪切作用最幼化。

2)由于离心力的作用,光滑脂附着于表圈侧,所以由于扭转维持架状态,当维持架位于表圈侧,光滑脂的搅拌阻力及剪切阻力会增长  ;当维持架位于内圈侧,光滑脂的搅拌阻力及剪切阻力会减幼。


凭据这些知识,为降低islot游戏摩擦力矩,选取了以下维持架结构。

1)维持架-球之间形成点接触  ;

2)不是选取维持架的卡爪抱住球的引导方式,而是选取套圈疏导方式。套圈疏导方式可思考内圈疏导方式及表圈疏导方式,而为了降低光滑脂的搅拌阻力及剪切阻力,选取内圈疏导方式。


通例维持架和新结构的开发维持架如图6所示。通例维持架中维持架兜孔与球的接触状态如图6a所示。通例维持架是球疏导方式,所以通例维持架与球为面接触?⑽旨苤形旨芏悼子肭虻慕哟プ刺缤6b所示,开发维持架与球为点接触。

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图6 深沟球islot游戏的球与维持架接触状态(左-通例  ;右-新开发)

通例维持架和开发维持架的疏导方式如图7所示。通例维持架是球疏导方式,维持架与球接触  ;开发维持架则是内圈疏导方式,维持架与内圈接触。

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图7 深沟球islot游戏的疏导

3  新结构维持架的丈量了局

3.1 光滑脂散布可视化试验了局

为了确认新结构的开发维持架实现如设计指标那样的职能,对装有开发维持架的深沟球islot游戏内部光滑脂散布进行了观察,了局如图8所示。确认了开发维持架与球的接触部位如设计指标那样形成点接触。此表,光滑脂形成块状,由于离心力而附着在表圈侧,内圈侧附着的光滑脂少,所以由于形成内圈疏导方式,难以产生光滑脂搅拌及剪切。

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图8 X射线观察了局(开发维持架)

3.2 摩擦力矩丈量了局

对通例islot游戏与装有新结构的开发维持架的深沟球islot游戏(以下称开发islot游戏)进行了摩擦力矩丈量,了局如图9a和图10a 所示。通例islot游戏与开发islot游戏的摩擦力矩之好比图9b和图10b所示。无论是通例islot游戏,还是开发islot游戏,均丈量了2套islot游戏,在此暗示为通例islot游戏1,2和开发islot游戏1,2。相迸宗装有球疏导维持架的通例islot游戏,装有内圈疏导维持架的开发islot游戏在轻载及沉载前提下均有降低摩擦力矩的成效。

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图9 轻载前提下深沟球islot游戏的摩擦力矩

由图9可知,轻载前提下,虽说摩擦力矩的绝对值低些,但开发islot游戏的摩擦力矩大幅降低。随着转速的提高,通例islot游戏摩擦力矩也出现增长趋向,而开发islot游戏的摩擦力矩变动幼,并且越是在高速区,降低摩擦力矩的成效越显著。在试验的最高转速14 000 r/min下,开发islot游戏比通例islot游戏降低约80%的摩擦力矩。


轻载前提下,在islot游戏摩擦力矩中光滑脂的搅拌阻力及剪切阻力降低所占的比例大。至于使用新结构维持架,由于大幅降低光滑脂的搅拌阻力及剪切阻力,islot游戏摩擦力矩降低成效显著。


由图10可知,随着载荷的增长,通例轴秤注开发islot游戏的摩擦力矩增长。不外随着载荷的增长,开发islot游戏比通例islot游戏的摩擦力矩增长少,即便在沉载前提下也可见在试验的全数转速区,开发islot游戏具备摩擦力矩降低的成效?slot游戏比通例islot游戏的摩擦力矩降低约20%~40%。沉载前提下,在产生摩擦力矩的成分中,除维持架以表,滚动黏滞阻力和差动滑动等成分的影响大,所以可推定相比轻载前提,因维持架降低摩擦力矩的比例变幼,但仍获得显著成效。在同时接受径向及轴向载荷前提下,由于各个球与内、表圈接触角分歧,所以球在沟路上的公转半径产生变动,球速度均匀。球速度不均匀产生超前滞后景象,但是起因于球速度的不均匀,推压维持架-球之间的接触部位的载荷起到大的作用,而新结构维持架由于能降低那些部位的光滑脂搅拌及剪切阻力,所以能降低islot游戏摩擦力矩。

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图10 沉载前提下深沟球islot游戏的摩擦力矩

4  结论

1)利用X射线CT装置对脂光滑深沟球islot游戏进行了观察,了局批注,islot游戏摩擦力矩损失中维持架-球之间的光滑脂剪切在起作用。


2)基于X射线CT装置观察了局批注,由于光滑脂因离心力作用而附着在表圈上,所以得到以下启迪:通过扭转维持架状态,当维持架位于表圈侧,则光滑脂搅拌及剪切阻力增长  ;相反地,当维持架位于内圈侧,则光滑脂搅拌及剪切阻力减幼。


3)在整个转速区,使用开发的新结构保持架使轻轴向载荷作用下的摩擦力矩降低60%以上。


4)开发的新结构维持架能大幅降低径向及轴向结合载荷作用下的摩擦力矩。等待利用新结构维持架降低摩擦力矩的步骤成为不影响额定载荷量等其他机能的步骤。

(参考文件略)

深溝玉軸受の维吃祺状态最適化による低トルク化に関する钻研

起源:《トライボロジスト》,2019,64(3):54-60.

作者:鎌本 繁夫等

翻译:刘阳春  校对:刘耀中

整顿、排版:islot游戏杂志社


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