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雙列角接觸球軸承中冠形保持架的閉合端總是朝向軸承外側(cè)的端面如圖1所示。因此若假定從冠形保持架閉合端到密封槽的潤滑脂遷移可控則漏脂可以避免。
圖1 雙列角接觸球軸承的橫截面視圖
檢測(cè)了6203深溝球軸承中冠形保持架閉合端的潤滑脂行為。潤滑脂增稠劑為尿基，使用工作針入度為280。當(dāng)在溝道上填入0.5g潤滑脂后外圈在軸向壓力7.8 N下以超低速順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
圖2給出了當(dāng)外圈轉(zhuǎn)動(dòng)角為0°，180°360°，720°1080°和1800°時(shí)的潤滑脂行為。在圖2b和圖2c中的保持架和溝道之間觀察到了潤滑脂這表明附著到球上的潤滑脂在旋轉(zhuǎn)一開始就被保持架抹除。在圖2d中的冠形保持架閉合端的邊緣觀察到了潤滑脂。在圖2e中，潤滑脂附著到內(nèi)圈外表面和密封槽之間的邊界上。在圖2f中該處潤滑脂的量增大并開始附著到密封槽上。
圖2 深溝球軸承中保持架兜孔閉合端上的潤滑脂行為
假定潤滑脂附著在保持架閉合端的邊緣(圖2d)導(dǎo)致潤滑脂在密封槽上附著。因此使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)( CFD)分析來驗(yàn)證在保持架閉合端邊緣的潤滑脂附著行為。
在CFD分析中將含有空氣并具有潤滑脂流變特性的流體置于軸承內(nèi)的空間。為了計(jì)算潤滑脂界面位置使用了流體體積法計(jì)算混合相流體的界面。由于軸承具有周期性和對(duì)稱性這種非穩(wěn)態(tài)分析僅針對(duì)一個(gè)兜孔的區(qū)域。假設(shè)流體不可壓縮并以層流移動(dòng)。為了使問題簡(jiǎn)化流體的溫度和密度設(shè)為恒定，且由于計(jì)算方法所限球和溝道之間需要有很小的空間。
圖3給出了涉及軸承旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)附著潤滑劑遷移的分析實(shí)例。
圖3 深溝球軸承中潤滑脂行為的數(shù)值仿真結(jié)果
圖3中的分析結(jié)果展現(xiàn)出了與圖2d相同的趨勢(shì)。該分析還證實(shí)了附著在球上的潤滑脂被保持架兜孔的邊緣抹除并在保持架內(nèi)表面上聚集且隨時(shí)間的增加而遷移到保持架閉合端的邊緣。
根據(jù)上述觀察和分析的結(jié)果潤滑脂到軸承保持架閉合端上的內(nèi)圈密封槽的遷移路線如圖6估計(jì)的那樣:
(1)附著到球上的潤滑脂的一部分被保持架內(nèi)表面抹除，并像圖4a所示的潤滑脂GWS，那樣聚集。
(2)被保持架內(nèi)表面抹除的潤滑脂GWS不斷增加并像圖4b所示的那樣附著在內(nèi)圈外表面(潤滑脂GO)。
(3)上述的過程Ⅰ和過程Ⅱ隨旋轉(zhuǎn)而重復(fù)潤滑脂附著到保持架內(nèi)表面和內(nèi)圈外表面的整個(gè)圓周如圖4c中的潤滑脂Gis和GO所示。
(4)此外，隨著潤滑脂GWS及被排出到溝道和球之間軸向方向潤滑脂的增加潤滑脂Gis和GO。被排出并附著到密封槽上，如圖4d中的潤滑脂Gg所示。由于保持架和內(nèi)圈相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，潤滑脂Gg布滿整個(gè)圓周。
圖4 在采用冠形保持架的球軸承中，潤滑脂從球表面到內(nèi)圈密封槽的遷移路線
當(dāng)在相反方向施加軸向載荷時(shí)，潤滑脂行為沒有明顯變化。在內(nèi)圈密封槽上觀察到了潤滑脂的附著。
2、防漏脂的冠形保持架
圖5a所示的標(biāo)準(zhǔn)冠形保持架開發(fā)了一種帶有修形的保持架(下稱形狀改進(jìn)型保持架)。與浪形保持架類似在形狀改進(jìn)型保持架兜孔的內(nèi)表面設(shè)置了凹的區(qū)域，目的是減少保持架內(nèi)表面上的抹除效應(yīng)。由于潤滑脂傾向于在圖5中的區(qū)域A聚集故將該區(qū)域去除如圖5b中的區(qū)域B所示。剛度并不受去除材料量的影響。未來保證保持架輕度，如圖5b中的區(qū)域C所示，在橫截面積最小的兜孔底部增加了環(huán)筋。
圖5 冠形保持架的形狀
在兜孔設(shè)計(jì)沿軸向的圓柱形凸起就是未來在軸承轉(zhuǎn)配時(shí)滿足制造的需要。
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