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高温、高速深沟球维持架的开发及试验验证

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近年来,以新能源驱动电机islot游戏为代表的高温、高速利用工况,对islot游戏的使用机能提出了更高的要求,造作难度也大大增长。


islot游戏的利用特点重要蕴含:

1)长命命。寿命要求由原来的8年10万公里,提高到10年30万公里(油光滑islot游戏要求达到80万公里)。

2)高转速。乘用车最常用的驱动电机转子支承islot游戏6206-2RS、6207-2RS等,均匀转速由原先的12000r/min,提升到16000r/min,最新又提出24000r/min的要求;以特斯拉、比亚迪为代表的电动汽车的利用转速已经达到20000r/min,dm·n值超过了110万,达到极限转速的3倍以上。

3)急加快,百公里加快由原来的20~30s提高到2~3s。

4)大冲击力,最高可达30g。

5)高密封性能要求,防漏脂、防水、防微尘等密封机能要求高。


为满足islot游戏的这些要求,与以往同类islot游戏相比,需具备较高的精度,较低的振动及噪声,较低的摩擦力矩,耐冲击,优良的密封机能等等。因而,在高速islot游戏研发中,必要对结构、维持架、光滑脂、密封圈、试验技术等进行全方位的优化,其中维持架设计问题是其中的一个关键成分,下面沉点针对创新型高温、高速深沟球islot游戏高速维持架的开发和试验进行分析和注明。


1、维持架的受力情况

深沟球islot游戏维持架结构重要有浪形、S形、冠形,凭据分歧的利用工况、材质,设计结构细节上有多种变动。随着高速深沟球islot游戏的研发,单从维持架材质看,近年来,dm·n值超过65万以上的深沟球islot游戏已经很少使用钢造维持架,多选取工程塑料维持架,重要思考的影响成分蕴含:高速下维持架的离心力、强度、振动和磨损等。工程塑料维持架自身沉量轻,振动。ń细衷煳旨苷穸档2~3dB以上),耐冲击蹬着点,已经宽泛利用于电机深沟球islot游戏中,出格是高速电机深沟球islot游戏。


通常,维持架被看作一个受复杂力系作用的刚体,受力重要蕴含:

1)维持架与滚动体相互作用面上的冲击力和摩擦力;

2)维持架与套圈疏导挡边接触表表的法向力和摩擦力(假定挡边疏导维持架);

3)高速活动的离心力;

4)维持架质心不平衡引起的力;

5)沉力;

6)维持架惯性力;

7)维持架与光滑剂的滚动粘滞阻力和搅拌阻力。


由于冠形塑料维持架(图1)单边开口,质心偏离(不成预防)钢球运行中心横截面。高速运行时,由于离心力、接触角等的变动,钢球和滚路之间会产生差动、自旋、陀螺等复杂活动,这些活动势必会对维持架造成剧烈的碰撞,加剧维持架的磨损、发热及变形。一方面,这些活动会对维持架兜孔底部产生高频摆动扭曲,再加之维持架兜孔底部相对较幽微(islot游戏内部空间所限)和高温时资料变软的影响,可能造成维持架兜孔底部的断裂。另一方面,由于这种质心的不合称和差动滑动、自旋滑动、陀螺滑动等导致的高温,以及持久处于电机的高温运行环境中,可能导致维持架爪口变软、变形;高速运行时,维持架有向底部方向(爪口的反方向)顶出的趋向,速度越高、产生的温升越高,这种风险越大,可能导致维持架失去疏导而以至islot游戏失效。

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图1 冠形工程塑料维持架


2、维持架结构的创新

国内表好多公司都在高速深沟球islot游戏维持架的结构设计上进行了诸多的创新和索求。


1)SKF

图2为SKF公司的经典维持架结构,为该公司十几年前的索求者系列产品,合用于高速电机深沟球islot游戏。


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图2 SKF公司高速深沟球维持架结构

2)NSK

NSK通过新开发的光滑脂和树脂维持架,实现了dm·n值140万的高速旋转工况(islot游戏内径:35 mm;转速:30000r/min),如图3所示;今年NSK又推出了第三代世界最高转速、电动车驱动电机用高速球islot游戏(图4)。

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图3 NSK公司高速深沟球islot游戏维持架结构

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图4 NSK第三代高速深沟球islot游戏维持架结构

3)国内公司A

图5为国内公司A的维持架结构,兜孔底部带有圆柱形轴向弧槽,其主张为减轻维持架沉量,质心更靠近钢球旋转中心截平面,增长islot游戏内部容脂空间等。

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图5 国内A公司高速深沟球维持架结构

4)国内公司B

图6为国内公司B的维持架结构,与公司A类似,但其兜孔底部为轴向矩形挖槽,实现主张同公司A。

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图6 国内B公司高速深沟球维持架结构

5)创新型

创新型系列维持架结构如图7所示。

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(a)2018版

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(b)2020版

图7 创新型专利维持架结构


创新型高速深沟球islot游戏维持架的结构特点为:

1)兜孔内表表带有对称的油槽,有利于维持架高速运行时,保障钢球与兜孔之间的接触光滑和储油以及油脂的流动,急剧带走兜孔内部的热量,维持兜孔状态的不变性;


2)加大维持架下冠与兜孔之间的壁厚,保障维持架高速高温运行时兜孔的强度和不变性;


3)维持架底部开有环形槽,有利于减轻维持架沉量,增大容脂空间,减幼维持架底部变形对整体保架运行不变性的影响;


4)每个兜孔之间底弧为圆锥弧,保障兜孔表径与底弧之间壁厚和兜孔内径与底弧之间壁厚的一致性,在维持架高速运行时,兜孔状态的变形最幼化,有利于疏导钢球不变运行。


以深沟球islot游戏6307为例,上述列举的维持架基础数据对比见表1。

表1 分歧公司高速深沟球islot游戏6307维持架的基础数据对比

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3、创新型维持架的仿真分析

维持架各项分析了局如图8-图12所示。


仿真分析得出结论:高速islot游戏维持架在保障其强度,质心在轴线上的情况下,沉量越轻,维持架所受的作使劲(重要为离心力)越;维持架质心离钢球旋转中心平面的距离越大,则受到钢球的作使劲和冲击力越大。


随着底弧半径的增大,维持架等效应力呈先减幼后增大的趋向,变形量不休增长。底弧的设计扭转了维持架刚度,提高了维持架柔性,受载荷冲击时,产生较大变形,使维持架等效应力减幼。当底弧半径过大时,维持架柔性增大,但去除资料较多,导致相邻结构壁厚幽微,维持架等效应力增大。

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图8 1#钢球与维持架兜孔碰撞点地位及碰撞力

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图9 islot游戏零件的均匀磨损率

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图10 维持架受力分析结果

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图11 有限元应力和变形分析

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图12 底弧半径和爪部长度对维持架强度的影响


4、创新型维持架的试验验证

4.1 高速机能试验

试验参数:

1) 试验机:BLT-T高温高速密封islot游戏试验机

2) islot游戏型号:6208

3) 维持架资料:PA46

4) islot游戏密封:橡胶密封圈

5)转速:18000r/min

6)载荷:径向1250N,轴向200N

7)环境温度:常温

8)工位islot游戏:Ⅰ、Ⅳ工位islot游戏选取传统维持架,Ⅱ、Ⅲ工位islot游戏选取新型专利维持架。

试验了局:

Ⅰ号工位islot游戏运行到18000r/min速度段2min后温度报警;,第二次正常运行,第三次运行到18000r/min速度段28min后温度报警;。

Ⅳ号工位islot游戏运行到18000r/min速度段2min后温度报警;,第二次运行到18000r/min速度段15min后温度报警;。

Ⅱ、Ⅲ工位islot游戏在三次运行期间均未出现温度超标报警;。


试验运行情况如图13所示,由图可知,选取传统维持架的islot游戏在运行跑合的中期阶段(转速14000~16000r/min),有一时刻温升急剧升高(143℃左右),但未超过145℃报警;,且持续功夫较短,分析原由于:运行中维持架兜孔与钢球接触,以至维持架兜孔与钢球接触部位的塑料瞬时蠕变导致islot游戏温度急剧升高,经过屡次跑合后,资料机能趋于不变,瞬时发热景象大为减缓甚至隐没。选取新型维持架的islot游戏未出现温度超标,这与维持架兜孔内工作表表开有油槽有关,油槽阐扬了储油和急剧散热的职能。

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图13 创新型维持架的islot游戏机能试验曲线1

4.2 高速耐久试验

试验参数:

1)试验机:ABLT-1A高温高速密封islot游戏试验机

2)islot游戏型号:6206

3)维持架资料:PA46

4)islot游戏密封:橡胶密封圈

5)转速:13000r/min

6)载荷:径向3000N,轴向200N

7)环境温度:常温

试验了局:运行近2000h(图14)。

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图14 创新型维持架的islot游戏高速耐久试验曲线2

4.3 高温恒高速机能试验

试验参数:

1)BLT-T高温高速密封islot游戏试验机

2)islot游戏型号:6207

3)维持架资料:PA46

4)密封方式:铁盖

5)转速:18000r/min

6)载荷:径向1250N,轴向200N;

7)环境温度:100℃

试验运行情况如图15所示,试验陆续运行功夫为930h。对比试验的SKF同类型铁盖密封islot游戏仅运行338h(如图16)。

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图15 创新型维持架的islot游戏试验运行曲线2

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图16 对比试验的SKFislot游戏试验运行曲线3

4.4 高温耐久性试验

高温耐久性试验了局见表2,islot游戏陆续运行813h(要求800h)后自动;,islot游戏及维持架无缺。

表2 6207-2R(4套)islot游戏的高温耐久性试验了局

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图17 高温耐久试验运行曲线4

4.5 高变速机能试验

高变速机能试验了局见表3,陆续运行功夫3150s(52.5min),10个循环,islot游戏及维持架无缺。

表3 6207-2R(8套)islot游戏的高变速机能试验了局

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图18 高变速机能试验Ⅰ、Ⅳ工位试验islot游戏温度对比

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图19 高变速试验Ⅰ、Ⅳ工位试验islot游戏振动值对比

4.6 高温极限转速试验

其他参数不变,在环境温度100℃,24000r/min转速下(由于初版试验机振动剧烈,没有再提高运行转速),陆续运行12~24幼时不等,运行期间islot游戏振动值较幼,间接讲了然新型维持架的成效。


5、创新型系列维持架产品试验情况

5.1 微型高速islot游戏维持架

设计的微型islot游戏维持架结构如图20所示,代表型号695-2RSislot游戏,选取新设计维持架,在转速为100000r/min(指标转速150000r/min)下,上机两台做寿命试验,双双运行超过500h。

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图20 新型微型深沟球islot游戏维持架

5.2 创新型2020版维持架

创新型2020版高速维持架结构如图7b所示,设计结构特点:1) 在2018版高速维持架的基础上,思考到高速高温运行时,爪口表径涨大抬起,该爪扣设计成类凹台形;2) 爪口表径部位凹台与兜底表径部位为斜坡过渡,抗冲击能力更强;3) 每个兜孔间衔接筋板轴向开窗口,更有利于光滑脂在islot游戏两侧的穿行和内部温度场的均匀。


2020版维持架通过试验验证得出:1)与2018版维持架相比,islot游戏振动值降低2~3dB;2)在最新版高温高速密封机能试验机上运行功夫超过2018版维持架100多幼时(使用同样一款光滑脂)(转速:18300r/min,载荷:1250N,环境温度:100℃)。


6、利用情况

设计的新型高速深沟球islot游戏目前已进行了超过4万幼时的高速试验和验证,主机客户台架试验也批注,新设计高速维持架拥有高速运行不变,振动较低,抗冲击,靠得住性高档特点,拥有优良的高速高温运行机能,后续将进一步的进行试验验证和利用分析。

(起源:islot游戏杂志社)

参考文件:

[1] 蒋兴奇,马家驹,范谷耘. 高速精密角接触球islot游戏最幼预紧载荷推算[J].islot游戏,2001(6): 1-3.

[2] Harris T A,Kotzalas M N.滚动islot游戏分析[M].罗继伟,李济顺,杨咸启,等译.北京:机械工业出版社,2009.

[3]贾晓芳,张文虎,赵滨海,等. 深沟球islot游戏冠形维持架结构参数对其机能的影响[J].islot游戏,2021(12): 13-19.


作者简介

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马纯(1965—),男,天津人,高级工程师,洛阳工学院islot游戏专业学士,哈尔滨工业大学工程硕士,高级工程师。嘉优易islot游戏科技有限公司总经理兼总工程师。慈溪islot游戏协会特聘专家。


曾任哈尔滨islot游戏集团公司技术中心磨工艺工程师、谍报室编纂、尺度化科科长;TIMKEN中国有限公司供给链OEM/SQDE主管;浙江八环islot游戏公司技术中心主任;摩士集团股份有限公司技术中心主任、主任工程师;瓦房店islot游戏集团有限责任公司国度大型工程技术中心副主任;万向钱潮islot游戏有限公司主任工程师、项目经理;上海集优集团振华islot游戏总厂有限公司副总工程师、高级主任工程师。


对产品开发、系统及质量管控、供给链治理、尺度化治理蹬仔丰硕的经验,出格是对高速islot游戏的设计、造作、试验以及试验机的开发有独到见解。在国内表期刊上颁发论文、译文20余篇,占有专利10余项。


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