一种带叶片强化散热的滚动轴承及其设计方法技术

本发明专利技术提供了一种带叶片强化散热的滚动轴承及其设计方法，包括选取标准轴承，得到标准轴承参数；由此确定带叶片强化散热轴承的中圈、叶片、第二内圈的几何参数：包括中圈的内径d2、外径d3和厚度b2；叶片的高度h、叶片数Z和最小剖面面积Amin；第二内圈的内径d1和厚度b1；根据中圈、叶片、第二内圈的几何参数一体铸造并机加工，使多个叶片两端分别连接中圈和第二内圈，之后再与标准轴承的外圈、滚动体和保持架进行装配后即可得到所述带叶片强化散热的滚动轴承。本发明专利技术在不影响支撑强度的前提下，通过在轴承上设置叶片，加强空气对流，强化轴承散热。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于滚动轴承领域，尤其是涉及一种带叶片强化散热的滚动轴承及其设计方法。
技术介绍
滚动轴承作用一种重要的通用机械零件，应用极其广泛。滚动轴承即使在正常工作情况下也会发热，温升过高会导致轴承过早疲劳失效、轴承烧坏等，这严重地影响了整个机械的使用寿命和可靠性。滚动轴承温升来源的主要原因是：滚子和外圈滚道面、内圈滚道面之间的滚动摩擦；滚子和内圈挡边、保持架之间的滑动摩擦；润滑剂的搅拌阻力等。现有的轴承散热技术主要有：采用冷却油、水套等冷却传动轴，再通过传动轴降低轴承内圈温度；采用半导体制冷技术冷却静止的轴承外圈；在传动轴上安装散热叶片，对轴承风冷等。由于轴承是标准件，现有的轴承散热技术不对轴承本身进行设计和改进，但专门定制的轴承也有一定的应用范围，因此可对轴承进行设计修改，从而提升轴承自身的散热性能。
技术实现思路
针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种带叶片强化散热的滚动轴承及其设计方法，在不影响支撑传动轴的前提下，通过在轴承上设计叶片，加强空气对流，强化轴承散热，提升轴承自身的散热性能。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种带叶片强化散热的滚动轴承设计方法，包括如下步骤：S1：选取标准轴承，得到标准轴承如下参数：外圈厚度B1、第一内圈内径D1、第一内圈外径D2、额定载荷P；S2：根据步骤S1中各个参数确定带叶片强化散热轴承的中圈、叶片、第二内圈的几何参数：包括中圈的内径d2、中圈的外径d3和中圈的厚度b2；第二内圈的内径d1和第二内圈的厚度b1；叶片的高度h、叶片数Z和最小剖面面积Amin；S3：根据步骤S2中所述中圈、叶片、第二内圈的几何参数铸造并机加工，多个所述叶片两端分别连接中圈和第二内圈，之后再与步骤S1中所述标准轴承的外圈、滚动体和保持架进行装配后即可得到所述带叶片强化散热的滚动轴承。进一步的，步骤S2中所述中圈的内径d2与第一内圈内径D1之比为0.8-1.2；中圈的外径d3与第一内圈外径D2相等；中圈的厚度b2与外圈厚度B1之比为0.8-1.2；第二内圈的内径d1与传动轴直径相同；第二内圈的厚度b1与外圈厚度B1之比为0.8-1.2；叶片的高度h＝(d2-d1)/2-b1，且叶片的高度h、中圈的内径d2和第二内圈的内径d1满足0.2≤h/(d2-d1)＜0.5；叶片数Z≥12；叶片最小剖面面积Amin满足：其中，n-安全系数，c-经验修正系数，[σ]-材料的许用应力。进一步的，步骤S3中所述中圈、叶片、第二内圈为一体铸造。进一步的，步骤S3中所述叶片的剖面为矩形或圆弧板形或机翼形。一种带叶片强化散热的滚动轴承，包括外圈、滚动体和保持架，还包括中圈、多个叶片和第二内圈，所述中圈位于外圈内侧，第二内圈位于中圈内侧，多个所述叶片两端分别固定于中圈和第二内圈上。进一步的，多个所述叶片均匀布置于中圈和第二内圈之间。进一步的，多个叶片与滚动轴承中心夹角为30°。本专利技术的有益效果：本专利技术所述的带叶片强化散热的轴承设计方法，依据标准轴承的几何参数，设计出第二内圈、中圈、叶片的几何参数，使得叶片布置于第二内圈和中圈之间，随后与标准轴承的外圈、滚动体和保持架装配后获得带叶片强化散热的滚动轴承。利用传动轴带动叶片旋转，加强空气对流，强化轴承散热。通过加装了叶片后，对叶片进行校核，防止叶轮运行所承受的应力大于屈服应力，从而保证轴承的可靠性。附图说明图1为标准轴承的剖视图。图2为本专利技术所述带叶片强化散热轴承的剖视图。图3为本专利技术所述带叶片强化散热轴承的正视图。图4为本专利技术所述带叶片强化散热轴承的三维示意图。附图标记说明如下：1-中圈，2-叶片，3-第二内圈，4-第一内圈，5-外圈。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。一种带叶片强化散热的滚动轴承设计方法，包括如下步骤：S1：选取标准轴承，如图1所示，得到标准轴承如下参数：外圈5厚度B1、第一内圈4内径D1、第一内圈4外径D2、额定载荷P；S2：根据步骤S1中各个参数确定带叶片强化散热轴承的中圈1、叶片2、第二内圈3的几何参数，如图2和图3所示，中圈1的内径d2与第一内圈4内径D1之比为0.8-1.2；中圈1的外径d3与第一内圈4外径D2相等；中圈1的厚度b2与外圈5厚度B1之比为0.8-1.2；第二内圈3的厚度b1与外圈5厚度B1之比为0.8-1.2；第二内圈3的内径d1与传动轴直径相同；叶片2的高度h＝(d2-d1)/2-b1，且叶片2的高度h与中圈1的内径d2和第二内圈3的内径d1差值(d2-d1)之比满足0.2≤h/(d2-d1)＜0.5；叶片数Z≥12；叶片最小剖面面积Amin满足：n·c·PAmin≤[σ]]]>其中，n-安全系数，c-经验修正系数，[σ]-材料的许用应力；S3：根据步骤S2中所述中圈1、叶片2、第二内圈3的几何参数一体化铸造并机加工，使多个叶片2两端分别连接中圈1和第二内圈3，且均布在其中；如图4所示，之后再与步骤S1中所述标准轴承的外圈5、滚动体和保持架进行装配后即可得到所述带叶片强化散热的滚动轴承。例如：一台泵的传动轴的直径70mm，选取标准轴承61944，外圈5厚度B1为15mm、第一内圈4内径D1为220mm、第一内圈4外径D2为250mm、额定载荷P为P135KN，第一内圈4内径D1大于传动轴直径，故可用来设计带叶片强化散热轴承。S1：第二内圈3内径d1与传动轴相等，d1＝70mm；第二内圈3厚度b1与所选取的标准轴承的外圈5厚度B1之比为1，b1＝15mm；中圈1的内径d2与第一内圈4内径D1之比为1，d2＝220mm；中圈1的外径d3与所选取的标准轴承的第一内圈4外径D2相等，d3＝250mm；中圈1的厚度b2与所选取的标准轴承的外圈5厚度B1之比为1，b2＝15mm；S2：叶片2联接中圈1和第二内圈3，并均布在中圈1和第二内圈3之间，叶片2高度h与中圈1内径d2和第二内圈3内径d1差值(d2-d1)/2＝75mm之比0.8，h＝60mm；叶片2剖面采用矩形截面；根据张玉成等《通风机设计与选型》，叶片2与传动轴轴向夹角为30°，叶片2厚度设计为4mm；叶片数Z＝12；叶片2最小剖面面积Amin为175mm2，满足强度要求：n·c·PAmin=2·1·13500017本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带叶片强化散热的滚动轴承设计方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：选取标准轴承，得到标准轴承如下参数：外圈(5)厚度B1、第一内圈(4)内径D1、第一内圈(4)外径D2、额定载荷P；S2：根据步骤S1中各个参数确定带叶片强化散热轴承的中圈(1)、叶片(2)、第二内圈(3)的几何参数：包括中圈(1)的内径d2、中圈(1)的外径d3和中圈(1)的厚度b2；第二内圈(3)的内径d1和第二内圈(3)的厚度b1；叶片(2)的高度h、叶片数Z和最小剖面面积Amin；S3：根据步骤S2中所述中圈(1)、叶片(2)、第二内圈(3)的几何参数铸造并机加工，多个所述叶片(2)两端分别连接中圈(1)和第二内圈(3)，之后再与步骤S1中所述标准轴承的外圈(5)、滚动体和保持架进行装配后即可得到所述带叶片强化散热的滚动轴承。

【技术特征摘要】
1.一种带叶片强化散热的滚动轴承设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：选取标准轴承，得到标准轴承如下参数：外圈(5)厚度B1、第一内圈(4)内径
D1、第一内圈(4)外径D2、额定载荷P；
S2：根据步骤S1中各个参数确定带叶片强化散热轴承的中圈(1)、叶片(2)、第二内圈
(3)的几何参数：包括中圈(1)的内径d2、中圈(1)的外径d3和中圈(1)的厚度b2；第
二内圈(3)的内径d1和第二内圈(3)的厚度b1；叶片(2)的高度h、叶片数Z和最小剖
面面积Amin；
S3：根据步骤S2中所述中圈(1)、叶片(2)、第二内圈(3)的几何参数铸造并机加工，
多个所述叶片(2)两端分别连接中圈(1)和第二内圈(3)，之后再与步骤S1中所述标准轴
承的外圈(5)、滚动体和保持架进行装配后即可得到所述带叶片强化散热的滚动轴承。
2.根据权利要求1所述的一种带叶片强化散热的滚动轴承设计方法，其特征在于，步骤
S2中所述中圈(1)的内径d2与第一内圈(4)内径D1之比为0.8-1.2；中圈(1)的外径d3与第一内圈(4)外径D2相等；中圈(1)的厚度b2与外圈(5)厚度B1之比为0.8-1.2；第
二内圈(3)的内径d1与传动轴直径相同；第二内圈(3)的厚度b1与外圈(5)厚度B1之比
为0.8-1.2；叶片(2)的高度h＝(d2-d...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾延东，袁寿其，裴吉，王文杰，黄茜，张霞，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32