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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(rùn)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(rùn)滑脂行為。潤(rùn)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(rùn)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(rùn)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(rùn)滑脂這表明附著到球上的潤(rùn)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(rùn)滑脂。在圖2e中，潤(rùn)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(rùn)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(rùn)滑脂行為
假定潤(rùn)滑脂附著在保持架閉合端的邊緣(圖2d)導(dǎo)致潤(rùn)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(rùn)滑脂附著行為。
在CFD分析中將含有空氣并具有潤(rùn)滑脂流變特性的流體置于軸承內(nèi)的空間。為了計(jì)算潤(rùn)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(rùn)滑劑遷移的分析實(shí)例。
圖3 深溝球軸承中潤(rùn)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(rùn)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(rùn)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(rùn)滑脂的一部分被保持架內(nèi)表面抹除，并像圖4a所示的潤(rùn)滑脂GWS，那樣聚集。
(2)被保持架內(nèi)表面抹除的潤(rùn)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(rùn)滑脂GO)。
(3)上述的過程Ⅰ和過程Ⅱ隨旋轉(zhuǎn)而重復(fù)潤(rùn)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(rùn)滑脂Gis和GO所示。
(4)此外，隨著潤(rùn)滑脂GWS及被排出到溝道和球之間軸向方向潤(rùn)滑脂的增加潤(rùn)滑脂Gis和GO。被排出并附著到密封槽上，如圖4d中的潤(rùn)滑脂Gg所示。由于保持架和內(nèi)圈相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，潤(rùn)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(rùn)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(rùn)滑脂行為沒有明顯變化。在內(nèi)圈密封槽上觀察到了潤(rùn)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(rùn)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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