雙列角接觸球軸承中冠形保持架的閉合端總是朝向軸承外側(cè)的端面,如圖1所示。因此,若假定從冠形保持架閉合端到密封槽的潤滑脂遷移可控,則漏脂可以避免。

圖1 雙列角接觸球軸承的橫截面視圖

檢測了6203深溝球軸承中冠形保持架閉合端的潤滑脂行為。潤滑脂增稠劑為尿基，使用工作針入度為280。當在溝道上填入0.5g潤滑脂后,外圈在軸向壓力7.8 N下以超低速順時針旋轉(zhuǎn)。

圖2給出了當外圈轉(zhuǎn)動角為0°，180°,360°，720°,1080°和1800°時的潤滑脂行為。在圖2b和圖2c中的保持架和溝道之間觀察到了潤滑脂,這表明附著到球上的潤滑脂在旋轉(zhuǎn)一開始就被保持架抹除。在圖2d中的冠形保持架閉合端的邊緣觀察到了潤滑脂。在圖2e中，潤滑脂附著到內(nèi)圈外表面和密封槽之間的邊界上。在圖2f中,該處潤滑脂的量增大,并開始附著到密封槽上。

圖2 深溝球軸承中保持架兜孔閉合端上的潤滑脂行為

假定潤滑脂附著在保持架閉合端的邊緣(圖2d)導致潤滑脂在密封槽上附著。因此,使用計算流體動力學( CFD)分析來驗證在保持架閉合端邊緣的潤滑脂附著行為。

在CFD分析中將含有空氣并具有潤滑脂流變特性的流體置于軸承內(nèi)的空間。為了計算潤滑脂界面位置,使用了流體體積法計算混合相流體的界面。由于軸承具有周期性和對稱性,這種非穩(wěn)態(tài)分析僅針對一個兜孔的區(qū)域。假設(shè)流體不可壓縮并以層流移動。為了使問題簡化,流體的溫度和密度設(shè)為恒定，且由于計算方法所限,球和溝道之間需要有很小的空間。

圖3給出了涉及軸承旋轉(zhuǎn)時對附著潤滑劑遷移的分析實例。

圖3 深溝球軸承中潤滑脂行為的數(shù)值仿真結(jié)果

圖3中的分析結(jié)果展現(xiàn)出了與圖2d相同的趨勢。該分析還證實了附著在球上的潤滑脂被保持架兜孔的邊緣抹除并在保持架內(nèi)表面上聚集,且隨時間的增加而遷移到保持架閉合端的邊緣。

根據(jù)上述觀察和分析的結(jié)果,潤滑脂到軸承保持架閉合端上的內(nèi)圈密封槽的遷移路線如圖6估計的那樣:

(1)附著到球上的潤滑脂的一部分被保持架內(nèi)表面抹除，并像圖4a所示的潤滑脂GWS，那樣聚集。

(2)被保持架內(nèi)表面抹除的潤滑脂GWS不斷增加,并像圖4b所示的那樣附著在內(nèi)圈外表面(潤滑脂GO)。

(3)上述的過程Ⅰ和過程Ⅱ隨旋轉(zhuǎn)而重復,潤滑脂附著到保持架內(nèi)表面和內(nèi)圈外表面的整個圓周,如圖4c中的潤滑脂Gis和GO所示。

(4)此外，隨著潤滑脂GWS及被排出到溝道和球之間軸向方向潤滑脂的增加,潤滑脂Gis和GO。被排出并附著到密封槽上，如圖4d中的潤滑脂Gg所示。由于保持架和內(nèi)圈相對轉(zhuǎn)動，潤滑脂Gg布滿整個圓周。

圖4 在采用冠形保持架的球軸承中，潤滑脂從球表面到內(nèi)圈密封槽的遷移路線

當在相反方向施加軸向載荷時，潤滑脂行為沒有明顯變化。在內(nèi)圈密封槽上觀察到了潤滑脂的附著。

2、防漏脂的冠形保持架

圖5a所示的標準冠形保持架,開發(fā)了一種帶有修形的保持架(下稱形狀改進型保持架)。與浪形保持架類似,在形狀改進型保持架兜孔的內(nèi)表面設(shè)置了凹的區(qū)域，目的是減少保持架內(nèi)表面上的抹除效應(yīng)。由于潤滑脂傾向于在圖5中的區(qū)域A聚集,故將該區(qū)域去除,如圖5b中的區(qū)域B所示。剛度并不受去除材料量的影響。未來保證保持架輕度，如圖5b中的區(qū)域C所示，在橫截面積最小的兜孔底部增加了環(huán)筋。

圖5 冠形保持架的形狀

在兜孔設(shè)計沿軸向的圓柱形凸起就是未來在軸承轉(zhuǎn)配時滿足制造的需要。