机械工程学报

作者：李延福, 莫靖宇, 曾景华, 许涛, 许水电

单位：1. 厦门大学产业技术研究院 厦门 361005;2. 传孚科技(厦门)有限公司 厦门 361115;3. 厦门大学航天航空学院 厦门 361021

关键词：无保持架球轴承,纯滚动,动态特性,摩擦自锁,对数螺旋线；

基金：装备预先研究资助项目(6141C08)。

为了解决高速轴承打滑和保持架易断裂失效的问题，从轴承的轴向和径向角度出发，提出一种纯滚动无保持架球轴承设计方法，并通过实例对其正确性和有效性进行了验证。本方法首先根据摩擦学理论，确定轴承纯滚动边界条件，引入轴向摩擦角概念，通过径向游隙和滚道母线分别限定滚动体的径向和轴向位移，使得滚动体与滚道之间形成摩擦自锁效应，将滚道中滚动体复杂的运动形式化简为单一的纯滚动，取消保持架的同时增大了滚动体容纳量。其次，将径向游隙映射到轴承内外圈滚道母线设计中，建立基于轴向摩擦角的无保持架轴承滚道母线计算模型和设计原则。最后，提出一种基于上述方法设计的新型无保持架轴承结构，内外圈滚道母线采用对数螺旋线设计，并通过轴承特性试验评价其动态性能。结果表明，该新型轴承能够实现近纯滚动，以滚动摩擦代替滑动摩擦，大大降低了轴承的摩擦热问题，显著提高了轴承的极限转速。在3 kN轴向载荷作用下，轴承的极限转速为32 000 r/min，DmN值可达到2.8×106 mm·r/min。在20 900 r/min转速下，轴承可承受20 kN的轴向载荷，具有较高的承载能力，能够满足航空航天、国防军事等技术领域对高承载、高转速轴承的应用需求。

来源：2023年第21期

《机械工程学报》期刊编辑部

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