一种具有负泊松比效应的多孔含油保持架的调控方法

摘要

一种具有负泊松比效应的多孔含油保持架的调控方法，一、在含油保持架坯料上制备出一系列横竖均匀布置且两两不相交的切缝，在保持切缝尺寸不变的情况下，切缝的随机排布形成具有负泊松比效应的结构；使轴承保持架具有负泊松比效应；二、调整轴承运转速度，速度增大时，含油保持架受到离心力作用，保持架的周长增大，同时，因为保持架的负泊松比效应，保持架的轴向长度也增大，从而引起保持架的径向宽度变窄，保持架内的润滑油流出，三、反之，减小轴承运转速度，则减少出油量甚至润滑油被实时吸入，防止润滑油丢失与提高轴承润滑寿命；本发明大大提高润滑油的利用率与轴承寿命。

权利要求

1.一种具有负泊松比效应的多孔含油保持架的调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、在含油保持架坯料上制备出一系列横竖均匀布置且两两不相交的切缝，在保持切缝尺寸不变的情况下，切缝的随机排布形成具有负泊松比效应的结构；使轴承保持架具有负泊松比效应；

二、若要调节出油量，使出油量增大，只要增大轴承转速，此时含油保持架受到离心力作用，保持架的周长增大，同时，因为保持架的负泊松比效应，保持架的轴向宽度x也增大，从而引起保持架的径向厚度t变窄，保持架内的润滑油流出，增强轴承的润滑性能；

三、若要调节出油量，使出油量减小，只要减小轴承的转速，此时保持架的厚度t增大，含油保持架内的孔隙结构发生变形，润滑油被实时吸入，防止润滑油丢失与提高轴承润滑寿命。

说明书

一种具有负泊松比效应的多孔含油保持架的调控方法

技术领域

[0001] 本发明涉及轴承润滑技术领域，特别涉及一种具有负泊松比效应的多孔含油保持架的调控方法。

背景技术

[0002] 多孔含油保持架广泛应用于航空航天等极端工况支撑轴承中，不仅是轴承的关键运动部件，还是润滑油的载体，决定着轴承在高速、乏油等工况下的润滑性能。含油保持架孔内的润滑油析出主要依赖于两方面，一是轴承在运转的过程，含油保持架温度的升高，润滑油受热膨胀而析出，但是随着含油保持架的温度升高，润滑油容易失效，造成润滑作用降低。二是在转速的作用下，润滑油受到离心力的作用而被甩出，但已有研究表明，离心力对多孔含油试样的出油性能没有产生明显影响，参见文献《采用多孔聚酰亚胺提高滚动轴承贫油润滑性能的研究》。目前普遍存在含油保持架的孔隙率低、含油率低的问题。当含油保持架孔隙率高时，保持架结构的强度、减摩性下降，不能达到轴承稳定性要求。如1991年11月30日兰州铁路局兰州铁路分局1479次货车列车因轴承质量不佳，保持架破碎，轴承运转卡阻致热，造成脱轨重大事故。随着滚动轴承应用工况不断扩展、对润滑性能要求不断提高，轴承润滑技术受到越来越多的关注。如中国专利CN207989551U《一种新型轴承保持架》利用在保持架曲面的边缘方向一次设置若干环形状储油槽，使钢球的周侧形成饱腹效果，提高钢球的润滑性能。中国专利CN108843689A《一种带有润滑油道的冲压保持架及加工方法》利用在兜孔侧壁开设周向呈环形的槽与在槽底设微织构，使保持架与滚动体滑动摩擦减少。

[0003] 上述专利极大地提升了轴承保持架与钢球之间的润滑效果，提高了轴承的可靠性，但针对含油保持架，仍存在含油率低、润滑油利用率低、润滑油失效等缺点。如何做到具有高的含油率、高的润滑油利用率、良好的机械性能、良好的加工工艺性，成为制约超高速、高速轴轴承发展的关键问题。

发明内容

[0004] 针对现有轴承保持架在高速重载的工况下，存在含油率低、润滑油利用率低、机械性能与含油性能难以平衡等问题，本发明目的在于提出一种具有负泊松比效应的多孔含油保持架的调控方法，可以在高速重载的工况下，含油保持架温度不升高的工况下，扩大离心力的作用，使轴承保持架内润滑油高效析出，提高轴承的润滑性能。

[0005] 为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

[0006] 一种具有负泊松比效应的多孔含油保持架的调控方法，包括以下步骤：

[0007] 一、在含油保持架坯料上制备出一系列横竖均匀布置且两两不相交的切缝，在保持切缝尺寸不变的情况下，切缝的随机排布形成具有负泊松比效应的结构；使轴承保持架具有负泊松比效应；

[0008] 二、若要调节出油量，使出油量增大，只要增大轴承转速，此时含油保持架受到离心力作用，保持架的周长增大，同时，因为保持架的负泊松比效应，保持架的轴向宽度x也增大，从而引起保持架的径向厚度t变窄，保持架内的润滑油流出，增强轴承的润滑性能；

[0009] 三、若要调节出油量，使出油量减小，只要减小轴承的转速，此时保持架的厚度t增大，含油保持架内的孔隙结构发生变形，润滑油被实时吸入，防止润滑油丢失与提高轴承润滑寿命。

[0010] 相对于现有的技术，本发明首次利用负泊松比效应调控轴承多孔含油保持架的出油率，能够解决目前国内外存在保持架含油率低、润滑油利用率低、润滑油失效问题；首先在保持架上插入一系列横竖均匀布置且两两不相交的切缝制成具有负泊松比效应的含油保持架结构；其次通过轴承运转产生的离心力，实现轴承多孔保持架出油率的控制；扩大离心力的作用，使轴承保持架内润滑油高效析出，提高润滑油的利用率以及轴承的使用寿命。

附图说明

[0011] 图1是具有负泊松比效应的结构图。

[0012] 图2是本发明调控方式具体实施效果图。

[0013] 图3是本发明含油保持架出油的原理示意图。

具体实施方式

[0014] 下面结合附图对本发明作详细的说明。

[0015] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0016] 一种具有负泊松比效应的多孔含油保持架的调控方法，包括以下步骤：

[0017] 一、在含油保持架坯料上制备出一系列横竖均匀布置且两两不相交的切缝，参照图1是具有负泊松比效应的结构图，包括垂直切缝1、水平切缝2、含油保持架坯料3；在保持切缝尺寸不变的情况下，参照图2，在含油保持架上制备一系列相等长度的交替水平和垂直切缝，切缝的随机排布形成具有负泊松比效应的结构；使轴承保持架具有负泊松比效应；

[0018] 二、在轴承运转过程中，参照图3，图3是本发明含油保持架出油的调控示意图，包括与保持架接触的结构4(滚珠表面、内圈表面、外圈表面)、摩擦副5、保持架6、润滑油7，其中虚线表示保持架在离心力与负泊松比效应共同作用下，变形后的长宽厚变化状态图。含油保持架受到离心力作用，保持架的周长增大，同时，因为保持架的负泊松比效应，保持架的轴向长度也增大，从而引起保持架的径向宽度变窄，保持架内的润滑油流出，具体表现如下：

[0019] 轴承转速越高，保持架与轴承内外圈以及滚珠的摩擦越厉害，需要的润滑油越多。同时，轴承保持架在离心力的作用下，r增加，相当于负泊松比材料受到拉伸，由负泊松比效应可以得出，此时含油保持架沿轴向发生膨胀即x增大，最后引起保持架的厚度t减小，含油保持架内的孔隙结构发生变形，润滑油被及时挤出，减小摩擦，减小轴承温度，达到防止润滑油失效与提高轴承润滑性能的效果。

[0020] 随着轴承转速的减小，保持架的厚度t增大，含油保持架内的孔隙结构发生变形，润滑油被实时吸入，防止润滑油丢失与提高轴承润滑寿命。

[0021] 本发明通过构造具有负泊松比效应的轴承保持架结构，保持架的径向厚度t随着轴承转速的变化而变化。随着轴承转速的增大，保持架的径向厚度减小，润滑油被挤出，在高速的工况下，提高轴承润滑性能。同理，随着轴承转速的减小，保持架的径向厚度t增大，吸进润滑油，减少润滑油失效与流失，大大提高润滑油的利用率，提高轴承寿命。