在高速运转工况下,圆柱滚子轴承需通过优化摩擦损耗与热稳定性实现动态平衡,
需从摩擦机制解析、热稳定性提升路径及二者协同优化策略三方面入手,以下是
具体分析:
一、高速圆柱滚子轴承的摩擦损耗机制
高速运转下,圆柱滚子轴承的摩擦损耗主要来源于滚动体与套圈滚道、保持架及
润滑剂之间的相互作用:
滚动体与滚道摩擦:高速滚动时,滚子与滚道间存在滚动及滑动摩擦,其能量损耗
与接触应力、润滑状态密切相关。例如,SKF单列圆柱滚子轴承通过优化滚子与滚
道接触线形状,可减小应力集中,降低摩擦因数。
保持架与引导面摩擦:保持架与套圈引导面间的滑动摩擦是另一重要损耗源。保持
架兜孔精度不足或与滚子间隙过小,会导致局部过热与磨损加剧。
二、热稳定性的提升路径
热稳定性是高速轴承性能的核心指标,需通过结构优化与材料升级实现:
结构优化设计:
保持架改进:采用整体保持架或增强兜孔结构,可提升高速工况下的动态稳定性。
例如,KZ23型抗振耐高温轴承通过整体保持架设计,显著降低高速运转时的振动与噪声。
间隙控制:合理设置滚子端面与套圈挡边间隙,避免因间隙过小导致润滑油膜失效。
例如,高速短圆柱滚子轴承通过优化外圈挡边平行差与滚子长度差,可减少高温磨损风险。
材料与工艺升级:
钢材选择:采用高强度、高硬度合金钢,如SKF轴承使用的精密热处理钢材,可提升抗
疲劳性能与热稳定性。
表面处理:对滚子与滚道进行超精加工或涂层处理,可降低表面粗糙度,减少摩擦损耗。
例如,滚子两侧弧坡表面超精加工可提升动态平衡性。