一种滚子轴承组件和航空发动机的制作方法

本发明涉及一种滚子轴承组件和航空发动机。

背景技术：

航空发动机向着大推重比、高可靠性、高耐久性和低耗油率等方向发展。轴承腔和滚子轴承是航空发动机的重要零部件，对发动机的可靠性工作性能和可靠性有着重要影响。随着航空发动机的转速进一步提高，想要提高航空发动机的使用寿命和效率，航空发动机轴承腔、滚子及其附件的设计与运行状态至关重要。

如图1所示，航空发动机900的滚子轴承组件1是航空发动机900正常工作的关键零部件，布置在航空发动机的轴颈与轴承座之间，用于支撑转子。随着航空发动机900的转速不断升高，滚子轴承组件1的滚子10与内圈11的滚道和外圈12的滚道之间摩擦生热，温度急剧上升，引起滚子轴承组件1升温。在这种条件下，如果滚子轴承组件1内部润滑油不能及时带走滚子轴承组件1中的热量，将使得滚子轴承组件1的温度进一步增加，轴承性能下降，甚至导致轴承失效，从而影响发动机的工作性能和寿命。

目前已有的航空发动机滚子轴承结构存在如下缺陷：如图2所示，在内圈11的滚道壁面与保持架13之间的润滑油一部分通过内圈两侧端流出，另一部分通过滚子与兜孔之间的微小间隙流到外圈12的滚道上，最后从外圈12两侧端流出。由于通过保持架13的兜孔间隙的润滑油量较少，因而保持架13附近的润滑油流动与换热能力都十分薄弱，在这种情况下，一些润滑油会不可避免地积聚在内圈11的滚道壁面上，而流经外圈12的滚道壁面与保持架13的外壁面的润滑油却很少。因此，可以发现，在目前的航空发动机中，滚子轴承组件1的散热能力较弱，尤其当航空发动机900处于急加速、急减速或者其他一些特殊工况较长时间运行时，更容易导致润滑油在内圈11的滚道壁面与保持架13之间积聚，导致产生的热量无法及时被润滑油带走，进而导致滚子轴承组件1的温度升高，与此同时，外圈12的滚道壁面由于润滑油较少，其冷却能力较差，将直接导致轴承性能下降，从而进一步致使发动机性能不断下降，甚至破坏发动机。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种滚子轴承组件，该滚子轴承组件具有散热效果好的优点。

本发明的目的还在于提供一种航空发动机，该航空发动机包括上述滚子轴承组件。

为实现所述目的的滚子轴承组件，包括内圈、滚子、保持架和外圈；所述保持架具有兜孔、保持架内表面和保持架外表面；

所述内圈和所述外圈分别设置在所述保持架的内侧和外侧；所述保持架内表面与所述内圈的外壁面相对设置，并限定出内圈间隙；所述保持架外表面和所述外圈的内壁面相对设置，并限定出外圈间隙；所述兜孔贯穿所述保持架，并连通所述内圈间隙与所述外圈间隙；所述滚子可转动地设置在所述兜孔中，并且被所述内圈和所述外圈夹持；

所述滚子的外表面上设置有滚子甩油槽，所述保持架外表面上设置有保持架甩油槽；

所述滚子甩油槽从上游端到下游端的延伸方向是从所述滚子的轴向中央到所述滚子的轴向的端面的方向，并且所述保持架甩油槽从上游端到下游端的延伸方向是从所述兜孔的轴向的边缘到所述保持架的轴向的端面的方向；

其中，以所述滚子的周向为参照，所述滚子甩油槽的下游端位于所述滚子甩油槽的上游端的顺时针方向的位置；并且以所述保持架的周向为参照，所述保持架甩油槽的下游端位于所述保持架甩油槽的上游端的顺时针方向的位置；或者

以所述滚子的周向为参照，所述滚子甩油槽的下游端位于所述滚子甩油槽的上游端的逆时针方向的位置；并且以所述保持架的周向为参照，所述保持架甩油槽的下游端位于所述保持架甩油槽的上游端的逆时针方向的位置。

在一个实施例中，所述滚子甩油槽包括向左滚子甩油槽和向右滚子甩油槽；

所述向左滚子甩油槽和所述向右滚子甩油槽从所述滚子的轴向中央分别朝向所述滚子的轴向的两侧的端面延伸。

在一个实施例中，所述向左滚子甩油槽和所述向右滚子甩油槽关于所述滚子的轴向中央外圆对称设置，所述轴向中央外圆所在的平面垂直于所述滚子的转动轴线。

在一个实施例中，所述滚子甩油槽的形状为三维螺旋状。

在一个实施例中，所述保持架甩油槽包括向左保持架甩油槽和向右保持架甩油槽；

所述向左保持架甩油槽和所述向右保持架甩油槽分别从所述兜孔的轴向的两侧的边缘分别朝向所述保持架的轴向的两侧的端面延伸。

在一个实施例中，所述向左保持架甩油槽和所述向右保持架甩油槽关于所述保持架的轴向中央截面对称设置，所述轴向中央截面垂直于所述保持架的中心轴线。

在一个实施例中，所述保持架甩油槽的形状为二维螺旋状。

在一个实施例中，所述保持架还具有通油孔；所述通油孔贯穿所述保持架，并连通所述内圈间隙与所述外圈间隙。

在一个实施例中，多个所述通油孔与多个所述兜孔沿所述保持架的周向间隔设置。

在一个实施例中，所述通油孔的直径与所述滚子的轴向上的宽度相同。

在一个实施例中，所述向左滚子甩油槽包括第一向左滚子甩油槽和第二向左滚子甩油槽；所述向右滚子甩油槽包括第一向右滚子甩油槽和第二向右滚子甩油槽；

其中，以所述滚子的轴向为参照，所述第一向左滚子甩油槽设置在所述第二向左滚子甩油槽的左侧，所述第二向右滚子甩油槽设置在所述第一向右滚子甩油槽的右侧；

所述第一向左滚子甩油槽与所述第二向右滚子甩油槽关于所述滚子的轴向中央外圆对称设置；所述第二向左滚子甩油槽与所述第一向右滚子甩油槽关于所述滚子的轴向中央外圆对称设置。

在一个实施例中，所述向左保持架甩油槽包括第一向左保持架甩油槽、第二向左保持架甩油槽和第三向左保持架甩油槽；所述向右保持架甩油槽包括第一向右保持架甩油槽、第二向右保持架甩油槽和第三向右保持架甩油槽；

所述第一向左保持架甩油槽和所述第一向右保持架甩油槽关于所述保持架的轴向中央截面对称设置，所述第二向左保持架甩油槽和所述第二向右保持架甩油槽关于所述保持架的轴向中央截面对称设置，所述第三向左保持架甩油槽和所述第三向右保持架甩油槽关于所述保持架的轴向中央截面对称设置；

其中，所述第一向左保持架甩油槽、所述第二向左保持架甩油槽和所述第三向左保持架甩油槽沿所述保持架的周向依次设置；所述第一向右保持架甩油槽、所述第二向右保持架甩油槽和所述第三向右保持架甩油槽沿所述保持架的周向依次设置。

在一个实施例中，所述第一向左保持架甩油槽的上游端的起点和所述第一向右保持架甩油槽的上游端的起点位于同一条直线上，并且该直线与所述兜孔的轴向的中心线共线。

在一个实施例中，所述滚子轴承组件还包括甩油档耳；所述甩油档耳凸出设置在所述保持架的端面上，所述甩油档耳为环形，并且与所述保持架共中心线设置。

在一个实施例中，所述滚子甩油槽与所述滚子的轴向中央外圆所在的平面形成第一夹角；所述保持架甩油槽与所述滚子的轴向中央外圆所在的平面形成第二夹角；所述第一夹角等于所述第二夹角。

在一个实施例中，所述滚子甩油槽与所述滚子的轴向中央外圆所在的平面形成第一夹角，所述第一夹角的范围为30°至50°。

在一个实施例中，所述第二向左滚子甩油槽和所述第一向右滚子甩油槽的长度为所述第一向左滚子甩油槽和所述第二向右滚子甩油槽的长度的一半。

为实现所述目的的航空发动机，包括如上所述的滚子轴承组件。

本发明的积极进步效果在于：本发明提供的滚子轴承组件，滚子的外表面上设置有滚子甩油槽，保持架外表面上设置有保持架甩油槽，滚子甩油槽从上游端到下游端的延伸方向是从滚子的轴向中央到滚子的轴向的端面的方向，并且保持架甩油槽从上游端到下游端的延伸方向是从兜孔的轴向的边缘到保持架的轴向的端面的方向；其中，以滚子的周向为参照，滚子甩油槽的下游端位于滚子甩油槽的上游端的顺时针方向的位置；并且以保持架的周向为参照，保持架甩油槽的下游端位于保持架甩油槽的上游端的顺时针方向的位置；或者以滚子的周向为参照，滚子甩油槽的下游端位于滚子甩油槽的上游端的逆时针方向的位置；并且以保持架的周向为参照，保持架甩油槽的下游端位于保持架甩油槽的上游端的逆时针方向的位置。

上述滚子甩油槽与保持架甩油槽的延伸方向及相互之间的位置关系使得润滑油的流动方向较为顺畅，不会经历较大的弯折，从而使得润滑油能够在离心力的作用下沿着各自的从上游端到下游端的方向迅速甩出轴承，进而达到使滚子轴承组件快速散热的技术效果。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1为航空发动机的示意图；

图2为现有技术中滚子轴承组件的剖视图；

图3为现有技术中滚子和保持架的剖视图；

图4为本发明的一个实施例中滚子和保持架的示意图；

图5为本发明的一个实施例中滚子和保持架的放大图；

图6为本发明的一个实施例中滚子和保持架的侧视图；

图7为本发明的一个实施例中滚子和保持架的侧视的放大图；

图8为本发明的一个实施例中滚子和保持架的剖视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

下述公开了多种不同的实施的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本发明的保护范围进行限制。例如在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。另外，这些公开内容中可能会在不同的例子中重复附图标记和/或字母。该重复是为了简要和清楚，其本身不表示要讨论的各实施方式和/或结构间的关系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。

需要注意的是，图1至图8均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。

如图1、2、3所示，航空发动机900的滚子轴承组件1是航空发动机900正常工作的关键零部件，布置在航空发动机900的轴颈与轴承座之间，用于支撑转子。

滚子轴承组件1包括内圈11、滚子10、保持架13和外圈12；保持架13具有兜孔13a、保持架内表面131和保持架外表面132；内圈11和外圈12分别设置在保持架13的内侧和外侧；保持架内表面131与内圈11的外壁面11a相对设置，并限定出内圈间隙g1；保持架外表面132和外圈12的内壁面12a相对设置，并限定出外圈间隙g2；兜孔13a贯穿保持架13，并连通内圈间隙g1与外圈间隙g2；滚子10可转动地设置在兜孔13a中，并且被内圈11和外圈12夹持。

随着航空发动机900的转速不断升高，滚子轴承组件1的滚子10与内圈11的滚道和外圈12的滚道之间摩擦生热，温度急剧上升，引起滚子轴承组件1升温。在这种条件下，如果滚子轴承组件1内部润滑油不能及时带走滚子轴承组件1中的热量，将使得滚子轴承组件1的温度进一步增加，轴承性能下降，甚至导致轴承失效，从而影响发动机的工作性能和寿命。

目前已有的航空发动机滚子轴承结构存在如下缺陷：如图2中的箭头所示，在内圈间隙g1中的润滑油一部分通过内圈11的两侧端流出，另一部分通过滚子10与兜孔之间的微小间隙流入外圈间隙g2，最后从外圈12两侧端流出。由于通过保持架13的兜孔间隙的润滑油量较少，因而保持架13附近的润滑油流动与换热能力都十分薄弱，在这种情况下，一些润滑油会不可避免地积聚在内圈11的滚道壁面上，而流经外圈12的滚道壁面与保持架13的外壁面的润滑油却很少。因此，可以发现，在目前的航空发动机中，滚子轴承组件1的散热能力较弱，尤其当航空发动机900处于急加速、急减速或者其他一些特殊工况较长时间运行时，更容易导致润滑油在内圈11的滚道壁面与保持架13之间积聚，导致产生的热量无法及时被润滑油带走，进而导致滚子轴承组件1的温度升高，与此同时，外圈12的滚道壁面由于润滑油较少，其冷却能力较差，将直接导致轴承性能下降，从而进一步致使发动机性能不断下降，甚至破坏发动机。

继续参考图3，航空发动机900在运转的过程中，滚子10相对于保持架13进行自转的同时，也会与保持架13绕保持架13的中心轴线c-c进行转动。滚子10自转的转动轴线a-a也会绕保持架13的中心轴线c-c进行转动。

保持架13的中心轴线c-c的延伸方向为保持架13的轴向，保持架13的轴向中央截面b-b为与保持架13的中心轴线c-c垂直且通过保持架13的轴向宽度的中点的截面。滚子10自转的转动轴线a-a的延伸方向为滚子10的轴向，滚子10的轴向中央外圆10a为位于滚子10的外表面上的轴向宽度的中点的圆环，且该圆环所在的平面垂直于滚子10的转动轴线a-a。

在本发明的实施例中，对于相同部件，附图标记延用图1、2、3中的附图标记。

为了提高散热效果，如图4、5所示，滚子10的外表面上设置有滚子甩油槽2，保持架外表面13上设置有保持架甩油槽3；滚子甩油槽2从上游端2a到下游端2b的延伸方向是从滚子10的轴向中央到滚子10的轴向的端面的方向，并且保持架甩油槽3从上游端3a到下游端3b的延伸方向是从兜孔13a的轴向的边缘到保持架13的轴向的端面的方向；其中，以滚子10的周向为参照，滚子甩油槽2的下游端2b位于滚子甩油槽2的上游端2a的顺时针方向的位置；并且以保持架13的周向为参照，保持架甩油槽3的下游端3b位于保持架甩油槽3的上游端3a的顺时针方向的位置；或者以滚子10的周向为参照，滚子甩油槽2的下游端2b位于滚子甩油槽2的上游端2a的逆时针方向的位置；并且以保持架13的周向为参照，保持架甩油槽3的下游端3b位于保持架甩油槽3的上游端3a的逆时针方向的位置。

上述滚子甩油槽2与保持架甩油槽3的延伸方向及相互之间的位置关系使得润滑油的流动方向较为顺畅，不会经历较大的弯折，从而使得润滑油能够在离心力的作用下沿着各自的从上游端到下游端的方向迅速甩出轴承，进而达到使滚子轴承组件1快速散热的技术效果。

在上述实施例中，如图5所示，滚子甩油槽2内的润滑油从上游端2a朝向下游端2b流动，保持架甩油槽3内的润滑油从上游端3a朝向下游端3b流动。

继续参考图4，滚子甩油槽2包括向左滚子甩油槽21和向右滚子甩油槽22；向左滚子甩油槽21和向右滚子甩油槽22从滚子10的轴向中央分别朝向滚子10的轴向的两侧的端面延伸。这一方案有助于润滑油从滚子10的两侧甩出。

向左滚子甩油槽21和向右滚子甩油槽22关于滚子10的轴向中央外圆10a对称设置，轴向中央外圆10a所在的平面垂直于滚子10的转动轴线a-a。这一方案有助于提高润滑油从滚子10的两侧甩出时的均匀性。

更具体地，滚子甩油槽2的形状为三维螺旋状。

继续参考图4、5，保持架甩油槽3包括向左保持架甩油槽31和向右保持架甩油槽32；向左保持架甩油槽31和向右保持架甩油槽32分别从兜孔13a的轴向的两侧的边缘分别朝向保持架13的轴向的两侧的端面延伸。这一方案有助于润滑油在离开滚子甩油槽2后进入保持架甩油槽3。

继续参考图4、5，向左保持架甩油槽31和向右保持架甩油槽32关于保持架13的轴向中央截面b-b对称设置，轴向中央截面b-b垂直于保持架13的中心轴线c-c。这一方案有助于润滑油被甩出时分配均匀。

更具体地，保持架甩油槽3的形状为二维螺旋状。

在一个实施例中，滚子甩油槽2与滚子10的轴向中央外圆10a所在的平面形成第一夹角；保持架甩油槽3与滚子10的轴向中央外圆10a所在的平面形成第二夹角；第一夹角等于第二夹角。滚子甩油槽2与滚子10的轴向中央外圆10a所在的平面形成第一夹角，第一夹角的范围为30°至50°。第二向左滚子甩油槽212和第一向右滚子甩油槽221的长度为第一向左滚子甩油槽211和第二向右滚子甩油槽222的长度的一半。

为进一步提高散热效果，保持架13还具有通油孔13b；通油孔13b贯穿保持架13，并连通内圈间隙g1与外圈间隙g2。

在一个实施例中，多个通油孔13b与多个兜孔13a沿保持架13的周向间隔设置。在另一个实施例中，通油孔13b的直径与滚子10的轴向上的宽度相同。

在更具体的实施例中，向左滚子甩油槽21包括第一向左滚子甩油槽211和第二向左滚子甩油槽212；向右滚子甩油槽22包括第一向右滚子甩油槽221和第二向右滚子甩油槽222；其中，以滚子10的轴向为参照，第一向左滚子甩油槽211设置在第二向左滚子甩油槽212的左侧，第二向右滚子甩油槽222设置在第一向右滚子甩油槽221的右侧；第一向左滚子甩油槽211与第二向右滚子甩油槽222关于滚子10的轴向中央外圆10a对称设置；第二向左滚子甩油槽212与第一向右滚子甩油槽221关于滚子10的轴向中央外圆10a对称设置。这一方案有助于提高滚子甩油槽2的导油效率。

向左保持架甩油槽31包括第一向左保持架甩油槽311、第二向左保持架甩油槽312和第三向左保持架甩油槽313；向右保持架甩油槽32包括第一向右保持架甩油槽321、第二向右保持架甩油槽322和第三向右保持架甩油槽323；第一向左保持架甩油槽311和第一向右保持架甩油槽321关于保持架13的轴向中央截面b-b对称设置，第二向左保持架甩油槽312和第二向右保持架甩油槽322关于保持架13的轴向中央截面b-b对称设置，第三向左保持架甩油槽313和第三向右保持架甩油槽323关于保持架13的轴向中央截面b-b对称设置；其中，第一向左保持架甩油槽311、第二向左保持架甩油槽312和第三向左保持架甩油槽313沿保持架13的周向依次设置；第一向右保持架甩油槽321、第二向右保持架甩油槽322和第三向右保持架甩油槽323沿保持架13的周向依次设置。这一方案有助于提高保持架甩油槽3的导油效率。

继续参考图5，第一向左保持架甩油槽311的上游端的起点和第一向右保持架甩油槽321的上游端的起点位于同一条直线上，并且该直线与兜孔13a的轴向的中心线共线。

如图6、7、8所示，滚子轴承组件1还包括甩油档耳14；甩油档耳14凸出设置在保持架13的端面上，甩油档耳14为环形，并且与保持架13共中心线设置。甩油挡耳14为收口锥形结构，其锥角角度为30°至40°。甩油档耳14有助于润滑油甩出。

滚子甩油槽2的宽度均为滚子10的轴向宽度的5％至8％。滚子甩油槽2的深度均为滚子10直径的5％至10％。保持架甩油槽3的长度为5至6mm，保持架甩油槽深度约为保持架厚度的10％至20％。甩油档耳14的轴向长度为8至10mm。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。