一种椭圆形外圈滚道的轴承的制作方法
【专利摘要】一种轴承，所述轴承的外圈滚道为椭圆形。所述轴承的椭圆形外圈滚道的离心率根据轴承装配的预紧量和静载荷确定，静载荷和预紧量的比值越大，则椭圆形离心率越大。所述轴承的椭圆形外圈滚道的离心率为1×10?5～1×10?6。所述轴承安装时，短轴处于竖直方向，长轴处于水平方向。所述轴承为深沟球轴承。本发明轴承的外圈滚道设计为椭圆形，能够降低原本最低处的滚子受到的作用力，由相邻的多个滚子承担，使作用力变得分散，降低外圈滚道整体受到的最大应力值，减少轴承外圈受到破坏的可能。
【专利说明】
一种椭圆形外圈滚道的轴承
技术领域
[0001]本发明涉及一种轴承，具体是一种椭圆形外圈滚道的轴承。
【背景技术】
[0002]电机轴承故障是轨道交通常见的故障来源之一。相关资料显示，牵引电机轴承外滚道表面材料出现剥离占到了轴承故障数量的三分之一左右。分析其产生原因，主要是与滚珠接触部分应力过于集中，在脉动循环变应力作用下发生疲劳破坏。目前解决的办法主要是提高外圈材料的疲劳强度，降低轴承工作时的载荷等。
[0003]由于在车辆底盘空间布局方面的原因，牵引电机的转子轴线方向通常是保持水平。由于转子自身受到重力的，使得电机的轴承在各个方向上的受力是不均匀的。目前电机轴承的外圈滚道都是标准的圆形，竖直方向上最低点位置受力最大，最高点位置受力最小。滚道最低点最容易受到破坏，如附图4所示，滚道表面发生小面积剥离。滚道其他位置受到的最大应力值均大幅小于最低点处的应力值。外圈滚道上的应力分布云图如图1所示。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术的不足，提出一种椭圆形外圈滚道的轴承，通过改变外圈滚道的形状，降低轴承外圈滚道应力集中系数，缓解轴承外圈滚道的应力集中情况，提高轴承使用寿命。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0006]—种轴承，所述轴承的外圈滚道为椭圆形。
[0007]所述轴承的椭圆形外圈滚道的离心率根据轴承装配的预紧量和静载荷确定，静载荷和预紧量的比值越大，则椭圆形离心率越大。
[0008]所述轴承的椭圆形外圈滚道的离心率为IX 10—5?I X 1-6O
[0009]所述轴承安装时，短轴处于竖直方向，长轴处于水平方向。
[0010]所述轴承为深沟球轴承。
[0011]与现有技术相比较，本发明具备的有益效果:
[0012]本发明轴承的外圈滚道设计为椭圆形，能够降低原本最低处的滚子受到的作用力，由相邻的多个滚子承担，使作用力变得分散，降低外圈滚道整体受到的最大应力值，减少轴承外圈受到破坏的可能。
【附图说明】
[0013]图1为本发明所述电机轴承外圈的应力云图。
[0014]图2为本发明所述实例中圆形滚道的轴承外圈沿周向应力分布图。
[0015]图3为本发明所述实例中椭圆形滚道的轴承外圈沿周向应力分布图。
[0016]图4为本发明所述电机轴承外圈滚道发生表面剥离图片。
【具体实施方式】
[0017]下面通过实例对本发明的技术方案作进一步阐述。
[0018]实施例1
[0019]—种轴承，所述轴承的外圈滚道为椭圆形。
[0020]所述轴承的椭圆形外圈滚道的离心率根据轴承装配的预紧量和静载荷确定，静载荷和预紧量的比值越大，则椭圆形离心率越大。
[0021 ]所述轴承的椭圆形外圈滚道的离心率为I X 10—5?I X 10一6。
[0022]所述轴承安装时，短轴处于竖直方向，长轴处于水平方向。
[0023]实施例2
[0024]假设一台500KW的牵引电机，沿水平方向安装于机车底部，转子重量约为1500kg。电机非传动端使用6219M深沟球轴承。由于对电机主轴有刚度的要求，假设轴承的径向预紧量为64μπι。则轴承除了要承担电机运行过程中的振动外，还要承载约75000N的转子重力，以及预紧力。
[0025]当使用半径为76_的圆形滚道时，滚道中心沿周向的应力分布如图2所示，最大应力值达到了 155MPa，其他各处的应力值均大幅小于最大应力值。
[0026]根据本发明，使用半长轴为76.003mm，半短轴为75.997mm的椭圆形滚道时，滚道中心沿周向的应力分布如图3所示。由图3可以看出，由于滚道最低处材料的应变变小，应力值有明显下降，下降到147MPa，降幅约为5%。相邻各滚子处的应力值与最大应力值接近。据此认为在保证轴承其他性能的情况下，降低了轴承外圈受到的最大应力，提高了轴承的使用寿命O
[0027]实施本发明可以采用纳米加工技术。纳米技术通常指纳米级(0.1nm?10nm)的材料、设计、制造、控制和产品的技术。最近几十年来，纳米加工技术得到了迅猛发展，它集成了现代机械学、光学、电子、计算机、测量及材料等先进技术成就，使得加工的精度从20世纪60年代初的微米级提高到目前的1nm级，在短短几十年内使产品的加工精度提高了 I?2个数量级，极大的改善了产品的性能和可靠性。将其用于轴承制造，能够大大提升轴承的尺寸精度，使尺寸误差达到微米以下。
【主权项】
1.一种轴承，其特征在于，所述轴承的外圈滚道为椭圆形。2.如权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述轴承的椭圆形外圈滚道的离心率根据轴承装配的预紧量和静载荷确定，静载荷和预紧量的比值越大，则椭圆形离心率越大。3.如权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述轴承的椭圆形外圈滚道的离心率为IX10—5?I X 10—6O4.如权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述轴承安装时，短轴处于竖直方向，长轴处于水平方向。5.如权利要求1?4所述的轴承，其特征在于，所述轴承为深沟球轴承。
【文档编号】F16C33/58GK106015347SQ201610670717
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年8月12日
【发明人】贺德强, 张 焕, 刘旗扬, 苗剑
【申请人】广西大学