一种磁流体推力圆柱滚子轴承及其加工工艺的制作方法

本发明涉及滚子轴承技术领域，具体是一种磁流体推力圆柱滚子轴承及其加工工艺。

背景技术：

滚子轴承属于滚动轴承中的一种，是现代化机械中广泛运用的部件之一。它是依靠主要元件之间的滚动接触来支撑转动零件的。滚子轴承现大多已经标准化。滚子轴承具有启动所需力矩小、旋转精度高、选用方便等优点。滚动轴承按滚动体分为球轴承和滚子轴承。

滚子轴承是依靠主要零件之间的滚动接触来支撑转动零件的。不同的滚子轴承可以承受不同的径向力和轴向力。在选择滚子轴承时，应根据具体的工作条件作出选择。滚子轴承主要有调心滚子轴承、推力调心滚子轴承、圆锥滚子和圆柱滚子轴承等结构型式。

传统轴承润滑剂及其润滑元素随时间而衰减，其衰减过程中的不可控性容易使轴承发生抱死情况，可能导致严重性后果，轴承的使用寿命难以预测逐渐成为工程隐患。

在外加磁场情况下的磁流体润滑剂能够明显降低机械系统中的摩擦与磨损现象，而且相较于传统润滑方式的轴承，磁流体润滑轴承工作噪音小、耐高温，磁流体润滑油膜同时还具有一定的吸振能力，还可以大大减少摩擦损失和表面磨损，甚至消除磨损，这对提高轴承运转的稳定性和运转精度都是十分有益的，然而现有的磁流体推力圆柱滚子轴承中磁场难以布控以及磁流体不能均匀分布于滚动轴承滚道内部，严重影响了磁流体轴承的工程应用，因此，需要进一步的改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种磁流体推力圆柱滚子轴承及其加工工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种磁流体推力圆柱滚子轴承，从上到下依次包括轴圈、滚子保持架、座圈和静止机架，所述滚子保持架中部依次排列有滚子，所述滚子保持架与滚子一同设置在座圈上方的环形滚道中，座圈的环形滚道中注入有磁流体，所述座圈下方的环形槽内部设有环形垫圈和环形轴向永磁体。

作为本发明进一步的方案：所述环形垫圈和环形轴向永磁体通过固定螺圈固定于环形槽内部。

作为本发明进一步的方案：所述环形槽的槽口上设有与固定螺圈相互配合的螺纹。

作为本发明进一步的方案：所述轴圈设有与滚子相互配合的开口滚槽。

作为本发明进一步的方案：所述轴承整体通过座圈固定于静止机架上。

一种磁流体推力圆柱滚子轴承的加工工艺，包括如下步骤：

步骤1，轴圈加工：不锈钢棒料粗加工，精车加工，内、外圈成型，轴圈外径60mm、内径30mm、厚4mm，车滚槽，滚槽宽9mm、深1mm，公差0.02mm，内、外圈车倒角，为0.2×45°；

步骤2，滚子保持架加工：铜质棒料粗加工，精车加工，保持架外圈内、外径分别为58.6mm、60.2mm，保持架内圈内、外径分别为39.8mm、60.3mm，两圈过盈配合，线切割滚子滚动槽（直径8.02mm，深8.2mm）粗糙度0.8，滚子装配于滚子保持架直径公差不超过0.02mm；

步骤3，座圈加工：不锈钢棒料粗加工，精车加工，内、外圈成型，座圈外径60mm、内径32mm、厚20mm，磨削加工，线切割座圈上、下环形滚道（两滚道外圈直径61mm、内圈直径40mm，上滚道深4mm、下滚道深12mm），公差0.02mm，车倒角，内、外圈倒角尺寸为0.5×45°，滚道倒角尺寸为0.2×45°；

步骤4，滚子加工：不锈钢棒料精车加工，磨削加工，粗糙度0.8，滚子（5）直径为8mm、长8mm，公差0.02mm，两端面车倒角，倒角尺寸为0.2×45°；

步骤5，轴圈、座圈以及滚子热处理；

步骤5.1，高温淬火，预热处理，将加工成型的轴承材料放入高温炉中，温度加热到760-780℃，预热50分钟左右；

步骤5.2，继续加热，直至温度达到840-880℃，保持炉内温度2小时左右；

步骤5.3，取出轴承材料，在常温机械油中冷却至常温，大致3小时左右；

步骤5.4，时效性处理，低温回火，将轴承材料放入高温炉中，温度加热到130℃左右，保温2小时左右；

步骤5.5，附加回火，温度加热到160℃左右，保温2小时，最后在炉中自然冷却。

步骤6，轴承装配：首先将环形轴向永磁体、环形垫圈以及固定螺圈安装于座圈下环形滚道中，接着将座圈安装于静止机架上，将磁流体注入于座圈上环形滚道中，形成一层磁流体润滑薄膜，再将12颗滚子一次安装于滚子保持架中，并一同安装在座圈上环形滚道中，最后将轴圈安装在滚子圆周列上。

作为本发明再进一步的方案：所述不锈钢棒料为316不锈钢，耐高温，最高可达到1200-1300℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明实现了低摩擦、微振动以及高承载能力的轴承运行要求，将座圈设为可供磁流体以及滚子润滑系统的环形滚道，并采用永磁体作为外部磁场施加源设置于磁流体下部，结构设计合理，特别适用于运转条件严格的精密仪器中。

附图说明

图1为一种磁流体推力圆柱滚子轴承的3/4立体结构图。

图2为一种磁流体推力圆柱滚子轴承的平面剖视图。

图3为一种磁流体推力圆柱滚子轴承的滚子运转系统剖视图。

图中：1-轴圈、2-滚子保持架、3-座圈、4-静止机架、5-滚子、6-磁流体、7-永磁体、8-垫圈、9-固定螺圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～3，本发明实施例中，一种磁流体推力圆柱滚子轴承，从上到下依次包括轴圈1、滚子保持架2、座圈3和静止机架4，所述滚子保持架2中部依次排列有滚子5，所述滚子保持架2与滚子5一同设置在座圈3上方的环形滚道中，座圈3的环形滚道中注入有磁流体6，磁流体6作为轴承润滑剂注入在座圈3的环形滚道中，所述座圈3下方的环形槽内部设有环形垫圈8和环形轴向永磁体7，所述环形垫圈8和环形轴向永磁体7通过固定螺圈9固定于环形槽内部，，所述环形槽的槽口上设有与固定螺圈9相互配合的螺纹，所述轴圈1设有与滚子5相互配合的开口滚槽，所述轴承整体通过座圈3固定于静止机架4上。

磁流体推力圆柱滚子轴承加工工艺，具体按以下步骤实施：

步骤1，轴圈1加工

不锈钢棒料粗加工，精车加工，内、外圈成型，轴圈1外径60mm、内径30mm、厚4mm，车滚槽，滚槽宽9mm、深1mm，公差0.02mm，内、外圈车倒角，为0.2×45°；

步骤2，滚子保持架2加工

铜质棒料粗加工，精车加工，保持架外圈内、外径分别为58.6mm、60.2mm，保持架内圈内、外径分别为39.8mm、60.3mm，两圈过盈配合，线切割滚子滚动槽（直径8.02mm，深8.2mm）粗糙度0.8，滚子装配于滚子保持架直径公差不超过0.02mm；

步骤3，座圈3加工

不锈钢棒料粗加工，精车加工，内、外圈成型，座圈3外径60mm、内径32mm、厚20mm，磨削加工，线切割座圈3上、下环形滚道（两滚道外圈直径61mm、内圈直径40mm，上滚道深4mm、下滚道深12mm），公差0.02mm，车倒角，内、外圈倒角尺寸为0.5×45°，滚道倒角尺寸为0.2×45°；

步骤4，滚子5加工

不锈钢棒料精车加工，磨削加工，粗糙度0.8，滚子5直径为8mm、长8mm，公差0.02mm，两端面车倒角，倒角尺寸为0.2×45°；

步骤5，轴圈1、座圈3以及滚子5热处理

步骤5.1，高温淬火，预热处理，将加工成型的轴承材料放入高温炉中，温度加热到760-780℃，预热50分钟左右；

步骤5.2，继续加热，直至温度达到840-880℃，保持炉内温度2小时左右；

步骤5.3，取出轴承材料，在常温机械油中冷却至常温，大致3小时左右；

步骤5.4，时效性处理，低温回火，将轴承材料放入高温炉中，温度加热到130℃左右，保温2小时左右；

步骤5.5，附加回火，温度加热到160℃左右，保温2小时，最后在炉中自然冷却。

步骤6，轴承装配

首先将环形轴向永磁体7、环形垫圈8以及固定螺圈9安装于座圈3下环形滚道中，接着将座圈3安装于静止机架4上，将磁流体6注入于座圈3上环形滚道中，形成一层磁流体润滑薄膜，再将12颗滚子5一次安装于滚子保持架2中，并一同安装在座圈3上环形滚道中，最轴圈1安装在滚子圆周列上。

不锈钢棒料为316不锈钢，耐高温，最高可达到1200-1300℃。

本发明的工作原理是：本发明在使用时，轴承整体通过不锈钢座圈3安装于静止机架4上，转轴垂直于水平面贯穿轴承安装于不锈钢轴圈1上，轴圈1承受轴向载荷，轴颈与轴圈内径过盈配合，因轴圈内径小于座圈内径，所以转轴不会与轴承下部分接触导致摩擦磨损；轴圈1与座圈3之间通过12颗不锈钢滚子5以及铜质滚子5保持架运转系统连接，磁流体6润滑剂均匀分布于座圈3环形滚道内，滚子5滚动时，磁流体6润滑剂会有少部分附着在滚子5表面产生壁面不滑移现象，从而使滚子运转系统内部始终充满润滑介质，座圈3下方永磁体7提供饱和均匀磁场，增大磁流体6润滑剂粘度，从而提高其承载能力，并降低机械系统中的摩擦与磨损现象；同时磁流体6自带良好的密封性能，能防止杂质进入轴承内部。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。