小型發(fā)動機和安裝集成式啟動發(fā)電機(ISG)的車輛，其發(fā)動機輔助系統(tǒng)的布局比較復雜，對皮帶輪輔助帶和軸承的安裝有很大限制，要求皮帶輪用軸承在更高速度下旋轉(zhuǎn)。通常皮帶輪用軸承的許用轉(zhuǎn)速為15000 r/min 左右。其受制的主要因素如圖1所示。

圖1 高速旋轉(zhuǎn)軸承的問題

高速旋轉(zhuǎn)時，保持架由于離心力而變形，導致與鋼球和外圈產(chǎn)生摩擦而發(fā)熱。此外，由于皮帶輪用軸承為外圈旋轉(zhuǎn)，離心力施加于密封唇，密封反作用力的變化導致發(fā)熱或密封性能降低。此外，供脂短缺和滾動摩擦增大可能造成卡咬或軸承壽命降低。

為了進一步提高轉(zhuǎn)速，使許用轉(zhuǎn)速達到20000 r/min( 6203軸承) ，NTN通過優(yōu)化保持架、密封、內(nèi)/外圈、鋼球和潤滑脂進行了改進設(shè)計。下面主要對保持架、密封和軸承內(nèi)部參數(shù)進行介紹。

保持架

為減少高速旋轉(zhuǎn)時的保持架變形，通過兜孔底部加厚、采用高強度材料以提高保持架剛度；保持架兜孔間材料減少以降低離心力。

圖2 改進前后的保持架結(jié)構(gòu)

圖3 保持架離心力分析

密封

皮帶輪用軸承密封由3個唇組成。

圖4 皮帶輪用軸承密封

1)脂唇→內(nèi)部密封槽的迷宮結(jié)構(gòu)減少了潤滑脂對主唇周圍區(qū)域的滲入，以防止漏脂。

2)主唇→確保防止漏脂和水/灰塵滲入，并確保低轉(zhuǎn)矩。即使有外圈旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，也可保持過盈量。

3)塵唇→通過內(nèi)部密封槽的迷宮結(jié)構(gòu)，可減少外來物從外部滲入。即使發(fā)生滲入，也可被塵唇的錐形彈出。

并進一步將密封唇的重心和唇部腰部的厚度進行了優(yōu)化，降低唇的剛度，以盡量減少高速旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)反作用力的變化，從而降低熱量且保持低轉(zhuǎn)矩；為提高密封唇跟隨性，增加了密封過盈量。

圖5 密封離心力分析

軸承內(nèi)部技術(shù)參數(shù)

設(shè)置開發(fā)品的內(nèi)部技術(shù)參數(shù)時，保持與常規(guī)產(chǎn)品相當?shù)某休d能力，并通過修改鋼球尺寸，減小PCD，減少發(fā)熱。軸承內(nèi)部技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 軸承內(nèi)部參數(shù)比較

另外對皮帶輪軸承低溫運行時的呼嘯噪聲和防止脆性剝落也進行了分析，提出了優(yōu)化措施。開發(fā)的新產(chǎn)品(在NTN試驗條件下)的性能特點如下：

高速：許用轉(zhuǎn)速為20000 r/min( 6203)；

低溫運行時的呼嘯噪聲：-40℃無噪聲；

防止脆性剝落：與常規(guī)產(chǎn)品相當；

轉(zhuǎn)矩：降低10%；

高溫耐久性:與常規(guī)產(chǎn)品相當。

來源：NTN

翻譯：劉亞楓

整理：軸承雜志社