全陶瓷轴承及其制造方法、基本结构参数的确定方法

摘要

本发明涉及陶瓷轴承，特别涉及到一种全陶瓷轴承及其制造方法、基本结构参数的确定方法。该全陶瓷轴承的基本结构参数的确定方法包括以下步骤：根据轴承的已知结构尺寸，确定轴承的基本结构参数；选取正交试验的因素和水平，并建立正交试验表，确定试验次数；实施正交试验方案，将每次试验对应的各个因素的水平代入目标函数f（x）_i＝aC_or max+bε_min；分析试验结果，确定各因素的最优参数；对最优参数进行判断。该全陶瓷轴承的基本结构参数的确定方法克服了照搬现有的全钢轴承的设计技术的不足，可以获得合理的全陶瓷轴承的基本结构参数，经实践证明，使用该方法可以提高全陶瓷轴承的性能和疲劳寿命。

主权项

全陶瓷轴承的基本结构参数的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：A.根据轴承的已知结构尺寸：轴承的内径d、外径D，对轴承的基本结构参数设定约束条件，所述轴承的基本结构参数包括：内圈沟曲率半径系数fi、外圈沟曲率半径系数fe、接触角α、球数Z和球径D_W、球组节圆直径Dwp，所述的约束条件为：a)球数Z约束条件：$Z\le \frac{\pi ·\mathrm{Dwp}}{(1.01+1.9/D_W)D_W}$式中：Dwp——球组节圆直径；Z——球数；D_W——球径；b)球径D_W约束条件：陶瓷球截面系数为0.28～0.34，即：0.28(D‑d)≤D_W≤0.34(D‑d)式中：D、d——轴承的外径和内径；c)沟道约束条件：0.505≤fi≤0.515，0.510≤fe≤0.520e)接触角α：接触角的取值范围为20°～45°；d)球组节圆直径Dwp约束条件：0.5(D+d)≤Dwp≤0.505(D+d)式中：Dwp——球组节圆直径；B.选取内圈沟曲率半径系数fi、外圈沟曲率半径系数fe、接触角α、球数Z和球径D_W作为正交试验的5个因素，根据上述步骤A中的约束条件d设定球组节圆直径Dwp的一个初始值，然后根据上述步骤A中的其它约束条件选取所述各个因素的水平，每个因素的水平数至少为两个，根据上述因素和水平建立正交试验表，该正交试验表中的各因素按列方向排布、各水平按行方向排布，确定试验次数为m；C.实施正交试验方案：根据上述正交试验表，将每次试验对应的各个因素的水平代入目标函数f(x)_i＝aC_ormax+bε_min，其中，i＝1,2‑‑‑m，a，b为加权系数，b＝1‑a，a取0.5～0.7，b取0.3～0.5，C_ormax表示额定静载荷，$C_{\mathrm{or}}=f_0\times i\times Z\times D_W^2\times \cos \alpha ,$ε_min表示旋滚比，${ϵ}_{\min }=\frac{{\omega }_{\mathrm{be}}^s}{{\omega }_{\mathrm{be}}^r}=\frac{1}{{\omega }_{\min }},$$\omega \min =\min \left(\max \right[{\left(\frac{{\omega }_s}{{\omega }_R}\right)}_1,{\left(\frac{{\omega }_s}{{\omega }_R}\right)}_2,{\left(\frac{{\omega }_s}{{\omega }_R}\right)}_3,...,{\left(\frac{{\omega }_s}{{\omega }_R}\right)}_Z)],$$\frac{{\omega }_s}{{\omega }_R}=\frac{\mathrm{Dw}\cos {\alpha }_i}{\mathrm{Dwp}}{\mathrm{tg\alpha }}_i-(1+\frac{{\mathrm{Dw}\cos \alpha }_i}{\mathrm{Dwp}})\mathrm{tg}({\alpha }_i-\beta ),\mathrm{tg}\left(\beta \right)=\frac{\cos {\alpha }_e\sin {\alpha }_e}{{\cos }^2{\alpha }_e+\frac{{\mathrm{Dw}\cos \alpha }_e}{\mathrm{Dwp}}},$f₀为额定静载荷系数，表示内圈旋滚比，ω_s为陶瓷球自旋速度，ω_R表示陶瓷球滚动速度，α_i陶瓷球与内圈接触角，α_e陶瓷球与外圈接触角，D_W为球径，Dwp为球组节圆直径，β为外滚道控制姿态角；将上述f(x)_i的结果作为各次试验的试验指标，将第j列因素的第i个水平参与的所有试验所得到的f(x)_i相加获得作为第j列因素的第i个水平的试验结果；D.分别分析各列因素中所有水平所对应的试验结果以数值最大的所对应的水平作为第j列因素的最优参数，最终确定5个因素的最优参数；E.然后根据以下条件对最优参数进行验证，式中，d_c——保持架内径；Z——球数；S_b——过梁宽；选取的球径D_W和个数Z满足保持架兜孔间最小过梁值要求，该最优参数即确定为轴承基本结构参数,不满足要求，然后回到步骤B，直到最优参数符合要求为止。