一種整合微結(jié)構(gòu)的滾動軸承的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種整合微結(jié)構(gòu)的滾動軸承，包括軸承外圈、軸承內(nèi)圈、保持架和圓柱或圓錐滾子；所述的圓柱或圓錐滾子的圓柱面或圓錐面整合兩層以上延展方向一定排列的纖維層；或圓柱或圓錐滾子的整體均由延展方向一定排列的纖維層構(gòu)成，纖維層縱橫交織構(gòu)成圓柱或圓錐滾子表層，交織結(jié)構(gòu)厚度大于四倍赫茲接觸區(qū)半寬。本實(shí)用新型纖維層延展方向與裂紋延展方向相互垂直，纖維層能很好地阻止疲勞裂紋的產(chǎn)生和疲勞裂紋的擴(kuò)展，提高滾子接觸疲勞壽命，從而提高軸承的使用壽命；纖維層是由延展方向相同或者相互垂直的纖維交替疊加而成，這樣能防止?jié)L子雙向滾動時(shí)產(chǎn)生的雙向裂紋。
【專利說明】一種整合微結(jié)構(gòu)的滾動軸承
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種滾動軸承，尤其是涉及一種整合微結(jié)構(gòu)的滾動軸承。
【背景技術(shù)】
[0002]六十年代后期以來，隨著鋼材質(zhì)量的提高，軸承失效形式中，起源于軸承表面裂紋所產(chǎn)生的剝落失效更為常見。
[0003]在滾動軸承中，滾動體或內(nèi)外圈滾動表面，由于接觸負(fù)荷的反復(fù)作用，形成裂紋并繼續(xù)擴(kuò)展，直至金屬表層產(chǎn)生片狀或點(diǎn)坑狀剝落，這種現(xiàn)象稱為接觸疲勞剝落。接觸疲勞破壞過程為疲勞裂紋的生成，擴(kuò)展直至剝落。根據(jù)帕姆格林的假設(shè)，疲勞裂紋起源于表面下最大動態(tài)切應(yīng)力處，這種裂紋往往與滾動體表面成45度角，即裂紋沿45度方向擴(kuò)展。
[0004]滾子的接觸疲勞剝落是軸承失效的一種主要形式，通過改進(jìn)滾子結(jié)構(gòu)增強(qiáng)滾子疲勞壽命能有效提高軸承使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種整合微結(jié)構(gòu)的滾動軸承，在軸承滾子上整合有多層或整體延展方向一定排列的纖維層，纖維層延展方向與滾子軸線成45度角或135度角的滾動軸承。
[0006]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0007]本實(shí)用新型包括軸承外圈、軸承內(nèi)圈、保持架和圓柱或圓錐滾子；所述的圓柱或圓錐滾子的圓柱面或圓錐面整合2層以上延展方向一定排列的纖維層；或圓柱或圓錐滾子的整體均由延展方向一定排列的纖維層構(gòu)成，纖維層縱橫交織構(gòu)成圓柱或圓錐滾子表層，交織結(jié)構(gòu)厚度大于四倍赫茲接觸區(qū)半寬。
[0008]所述延展方向一定排列的纖維層，該纖維層延展方向與滾子軸線方向成45度角或者135度角，該纖維層延展方向與滾子疲勞裂紋延伸方向垂直。
[0009]所述纖維層由延展方向相互垂直的纖維交替疊加而成。
[0010]所述纖維層的材料采用具有較好延展性和較高機(jī)械力學(xué)強(qiáng)度的材料，為GCrl5、GCr9SiMn或GCrl8Mo ;纖維采用橫截面為圓形或扁平長方形的鋼絲，圓形纖維直徑為10?500 μ m,扁平長方形纖維厚度為2?50 μ m,寬度為10?500 μ m。
[0011]本實(shí)用新型具有的有益效果是:
[0012]1、纖維層延展方向與裂紋延展方向相互垂直，纖維層能很好地阻止疲勞裂紋的產(chǎn)生和疲勞裂紋的擴(kuò)展，提高滾子接觸疲勞壽命，從而提高軸承的使用壽命。
[0013]2、纖維層是由延展方向相同或者相互垂直的纖維交替疊加而成，這樣能防止?jié)L子雙向滾動時(shí)產(chǎn)生的雙向裂紋。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是圓柱滾子軸線方向上的接觸應(yīng)力分布圖。[0015]圖2是整合微結(jié)構(gòu)圓柱滾子橫截面。
[0016]圖3是全纖維層結(jié)構(gòu)圓柱滾子橫截面。
[0017]圖4是縱橫交織的纖維層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖5是整合微結(jié)構(gòu)圓柱滾子外觀圖。
[0019]圖6是整合微結(jié)構(gòu)圓錐滾子外觀圖。
[0020]圖7是圓形纖維橫截面圖。
[0021]圖8是扁平長方形纖維橫截面圖。
[0022]圖中1、軸承外圈，2、圓柱滾子，3、軸承內(nèi)圈，4、纖維層，5、圓柱滾子滾芯，6、整合微結(jié)構(gòu)圓柱滾子，7、整合微結(jié)構(gòu)圓錐滾子。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0024]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型包括軸承外圈1、軸承內(nèi)圈3、保持架和圓柱或圓錐滾子；所述的圓柱或圓錐滾子的圓柱面或圓錐面整合2層以上延展方向一定排列的纖維層4;或圓柱或圓錐滾子的整 體均由延展方向一定排列的纖維層4構(gòu)成，如圖3所示。纖維層4縱橫交織構(gòu)成圓柱或圓錐滾子表層，交織結(jié)構(gòu)厚度大于四倍赫茲接觸區(qū)半寬。
[0025]如圖1所示，滾動軸承工作過程中滾子2受到交變應(yīng)力，易產(chǎn)生接觸疲勞，根據(jù)理論分析可得，滾子2產(chǎn)生的疲勞裂紋沿滾子圓周45度角擴(kuò)展，與工程實(shí)際情況相符。F為滾子軸線方向受力分布。
[0026]如圖4所示，所述延展方向一定排列的纖維層，該纖維層延展方向與滾子軸線方向成45度角或者135度角，該纖維層延展方向與滾子疲勞裂紋延伸方向垂直，約束裂紋擴(kuò)展，提高滾子疲勞壽命。
[0027]如圖4所示，所述纖維層由延展方向相互垂直的纖維交替疊加而成。
[0028]所述纖維層的材料采用具有較好延展性和較高機(jī)械力學(xué)強(qiáng)度的材料，如GCrl5、GCr9SiMn或GCrlSMo等，纖維采用橫截面為圓形或扁平長方形的鋼絲，圓形纖維直徑V為10~500μπι，扁平長方形纖維厚度A為2~50μπι，寬度6為10-500μπι。如圖7、圖8所示。
[0029]如圖5所示，是整合微結(jié)構(gòu)圓柱滾子外觀圖。
[0030]如圖6所示，是整合微結(jié)構(gòu)圓錐滾子外觀圖。
[0031]本實(shí)用新型的工作原理是:
[0032]滾動軸承中滾子的疲勞失效多為沿著滾子表面成45度角方向的裂紋擴(kuò)展，本實(shí)用新型在滾子圓周上整合了一層纖維結(jié)構(gòu)，纖維層的延展方向與裂紋擴(kuò)展方向相互垂直，即與滾子表面成反方向的45度角，阻止裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展。纖維層是由互成90度角的纖維交織而成，能有效阻止裂紋沿左右兩方向的擴(kuò)展。
[0033]上述【具體實(shí)施方式】用來解釋說明本實(shí)用新型，而不是對本實(shí)用新型進(jìn)行限制，在本實(shí)用新型的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本實(shí)用新型作出的任何修改和改變，都落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種整合微結(jié)構(gòu)的滾動軸承，包括軸承外圈、軸承內(nèi)圈、保持架和圓柱或圓錐滾子；其特征在于:所述的圓柱或圓錐滾子的圓柱面或圓錐面整合2層以上延展方向一定排列的纖維層；或圓柱或圓錐滾子的整體均由延展方向一定排列的纖維層構(gòu)成，纖維層縱橫交織構(gòu)成圓柱或圓錐滾子表層，交織結(jié)構(gòu)厚度大于四倍赫茲接觸區(qū)半寬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種整合微結(jié)構(gòu)的滾動軸承，其特征在于:所述延展方向一定排列的纖維層，該纖維層延展方向與滾子軸線方向成45度角或者135度角，該纖維層延展方向與滾子疲勞裂紋延伸方向垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種整合微結(jié)構(gòu)的滾動軸承，其特征在于:所述纖維層由延展方向相互垂直的纖維交替疊加而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種整合微結(jié)構(gòu)的滾動軸承，其特征在于:所述纖維層的材料采用具有較好延展性和較高機(jī)械力學(xué)強(qiáng)度的材料，為GCrl5、GCr9SiMn或GCrl8Mo ;纖維采用橫截面為圓形或扁平長方形的鋼絲，圓形纖維直徑為10飛00 μ m，扁平長方形纖維厚度為2?50 μ m,寬度為10?500 μ m。
【文檔編號】F16C33/36GK203627525SQ201320801758
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】彭龍龍, 許迪初, 汪久根 申請人:浙江大學(xué)