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影响滚珠轴承速度的因素

随着混合动力汽车和电动汽车的快速发展,对环保等方面的要求是电动机的体积更小、重量更轻。电机的尺寸越小,输出功率就会越小,但为了保证与当前发动机相同或更高的输出功率,就需要转速更高的电机。为使深沟球轴承能够承受超过30000 r/min的速度(是目前使用的轴承极限速度的1.5倍),本文将对电机深沟球轴承进行分析和优化。

影响因素分析

1)润滑

使用油润滑。由于高速旋转的滚动元素和笼子里,大量的润滑油将搬到轴承的外径在离心力的作用下,内圈之间的润滑和滚动之间的滚动元素或元素和笼子里是不够的。润滑不足会导致轴承内部粘住,导致轴承卡死。添加润滑油的溶液会增加润滑油搅拌产生的阻力和扭矩。

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2)摩擦

球与沟道表面之间的摩擦

当深沟球轴承旋转时,球和滚道表面之间的滑动摩擦力与轴承的速度成正比。在正常速度下,滑动摩擦的影响可以忽略不计。然而,在超高速条件下,控制滚珠与滚道表面之间的摩擦是非常重要的,因为摩擦的急剧增加会导致轴承产生热量的增加。

球与保持架之间的摩擦

深沟球轴承常用冲压钢波笼和塑料笼冠。冲压钢保持架由两个半部冲压成波纹半笼与球口袋结构铆接;该塑料笼冠是由玻璃纤维增​​强的尼龙树脂。两个笼设置有球形口袋锁;摩擦将在球和保持架兜孔之间发生。在正常速度,作用的力在球和保持器是非常小的,并且在保持架兜孔的摩擦力是一样的球和轴承环,其可以被忽略之间的摩擦。但30 000转/分的超高速运行状态下,球的圆周速度可以达到40米/秒或更高,和球和保持架之间增加的点的应力。塑料保持架是自润滑且重量轻,因此它们更适合于比冲压钢笼高速操作。如果轴承的润滑下的超高速操作不足,球与保持架兜孔之间的摩擦将增加凹槽表面的磨损,及保持器甚至可能落入轴承出来。

3)笼的强度

使用塑料皇冠状的笼子。塑料冠状保持架高速旋转时,在离心力作用下保持架外表面发生变形,与轴承外圈接触。当保持架与轴承外圈接触时,轴承的温升增大。此外,袋笼的周向表面应力过大,会导致发生大变形的袋笼破裂。因此,有必要研制一种能承受网箱离心力引起的变形和破坏的加强型网箱结构。保持架的壁厚可以提高保持架的强度,但不能增加轴承的宽度。

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优化和改进

1)安装阀盖,控制油流

通过安装挡板盖防止润滑油溢出的轴承表面,内部的润滑可以充分润滑,轴承和轴承的内部润滑不足的问题在超高速操作的离心力的作用下能够解决。

2)减少摩擦

通过优化沟槽直径和球直径来减少球与轴承环之间的滑动。通过提高口袋表面的润滑性和减少球与保持架之间的冲击力,可以有效地避免口袋表面的磨损。安装止动盖,增加润滑油流量;调整球与保持笼袋之间的间隙以及内圈外径与保持笼内径之间的间隙,以减少球与保持笼之间的冲击和磨损。

3)提高笼的强度

增加现有网箱的壁厚,提高网箱刚性,减少网箱在超高速运行时的变形,避免网箱袋表面应力过大导致网箱断裂。

轴承的优化设计可满足通过温升试验及高速耐久性试验的30000r / min的超高速运行的需求。

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