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基础油自驱动到接触区的轴承及其内外圈加工方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2020-09-10
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2021-01-12
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2022-03-18
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2040-09-10
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN202010946206.9 申请日 2020-09-10
公开/公告号 CN112128228B 公开/公告日 2022-03-18
授权日 2022-03-18 预估到期日 2040-09-10
申请年 2020年 公开/公告年 2022年
缴费截止日
分类号 F16C19/16F16C33/64F16C33/66C25D11/02C23C16/26 主分类号 F16C19/16
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 8
权利要求数量 9 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 2 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 杭州电子科技大学
发明人 吴参、谢一嘉、杨凯、李兴林 第一发明人 吴参
地址 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街 邮编 310018
申请人数量 1 发明人数量 4
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州君度专利代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
黄前泽
摘要
本发明公开了基础油自驱动到接触区的轴承及其内外圈加工方法。现有轴承接触区的膜厚非常薄。本发明的外圈以及内圈在滚道的接触区两侧均设有润湿梯度石墨烯层;润湿梯度石墨烯层由位于对称中心线外侧的经电解石墨烯层和位于对称中心线内侧的未经电解石墨烯层组成;外圈在未经电解石墨烯层形成若干等腰三角形结构一,内圈在未经电解石墨烯层形成若干等腰三角形结构二;等腰三角形结构一和等腰三角形结构二的底边均朝向接触区。本发明接触区附近的基础油在润湿梯度石墨烯层的湿润性梯度和等腰三角形结构的拉普拉斯压力梯度协同作用下,自动运动到油膜稀薄的接触区,改善了轴承的润滑条件,提高了轴承的使用寿命。
  • 摘要附图
    基础油自驱动到接触区的轴承及其内外圈加工方法
  • 说明书附图:图1
    基础油自驱动到接触区的轴承及其内外圈加工方法
  • 说明书附图:图2
    基础油自驱动到接触区的轴承及其内外圈加工方法
  • 说明书附图:图3
    基础油自驱动到接触区的轴承及其内外圈加工方法
  • 说明书附图:图4
    基础油自驱动到接触区的轴承及其内外圈加工方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2022-03-18 授权
2 2021-01-12 实质审查的生效 IPC(主分类): F16C 19/16 专利申请号: 202010946206.9 申请日: 2020.09.10
3 2020-12-25 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.基础油自驱动到接触区的轴承,包括外圈、保持架、滚动体和内圈,其特征在于:所述的外圈以及内圈在滚道的接触区两侧均设有润湿梯度石墨烯层;所述的润湿梯度石墨烯层由位于对称中心线外侧的经电解石墨烯层和位于对称中心线内侧的未经电解石墨烯层组成;外圈在未经电解石墨烯层位置涂有石蜡,使得未涂石蜡的未经电解石墨烯层形成并排布置的若干等腰三角形结构一;内圈在未经电解石墨烯层位置涂有石蜡,使得未涂石蜡的未经电解石墨烯层形成并排布置的若干等腰三角形结构二;等腰三角形结构一和等腰三角形结构二的底边均朝向接触区。

2.根据权利要求1所述基础油自驱动到接触区的轴承,其特征在于:所述等腰三角形结构一和等腰三角形结构二的顶角均为20度。

3.根据权利要求1或2所述基础油自驱动到接触区的轴承的内外圈加工方法,其特征在于:该方法具体如下:
步骤一、材料检查:检查外圈和内圈的原材料是否有裂纹、毛刺和划痕缺陷,将有缺陷的原材料去除;
步骤二、在外圈和内圈的原材料上压出滚道;
步骤三、用CVD法在压出滚道后的外圈和内圈材料上生成石墨烯层,然后,去除外圈和内圈材料上未设置滚道的其余表面上的石墨烯层,以及设置滚道的表面上处于接触区位置的石墨烯层;
步骤四、对步骤三处理后的外圈和内圈材料进行梯度层的加工,具体如下:
(1)采用梯度阳极氧化法制备得到润湿梯度石墨烯层:将步骤三处理后的外圈和内圈材料置于电解池中,电解池的上层为电解液,下层为油;使得外圈和内圈材料上位于接触区上侧的石墨烯层的对称中心线与处于电解液和油分界面位置的铜板重合,以外圈和内圈材料为阳极,铜板为阴极,电解5分钟以上;然后,将外圈和内圈材料倒置并置于电解池中,仍使得外圈和内圈材料上位于接触区上侧的石墨烯层的对称中心线与处于电解液和油分界面位置的铜板重合,电解5分钟以上,从而得到润湿梯度石墨烯层;
(2)在经步骤(1)处理后的外圈材料的未经电解石墨烯层处涂上石蜡,使得未涂石蜡的未经电解石墨烯层形成并排布置的若干等腰三角形结构一;在经步骤(1)处理后的内圈材料的未经电解石墨烯层处涂上石蜡,使得未涂石蜡的未经电解石墨烯层形成并排布置的若干等腰三角形结构二,从而引入拉普拉斯压力梯度;
步骤五、外圈和内圈弯折成型。

4.根据权利要求3所述基础油自驱动到接触区的轴承的内外圈加工方法,其特征在于:
用CVD法在压出滚道后的外圈和内圈材料上生成石墨烯层的具体过程如下:将压出滚道后的外圈和内圈材料经过丙酮超声波清洗机清洗后进行丙酮蒸发;然后,将外圈和内圈材料置于具有内部压力的石英管中,将氢气引入石英管中,在流动氢气的作用下,用加热炉将石英管的温度提高到生长温度;接着,生长温度下,停止氢气的流动,在石英管中引入甲烷气体;达到预设生长时间后,停止甲烷气体的流动,并在流动氢气作用下将外圈和内圈材料冷却至室温。

5.根据权利要求4所述基础油自驱动到接触区的轴承的内外圈加工方法,其特征在于:
‑3
所述石英管的内部压力为10 托。

6.根据权利要求4所述基础油自驱动到接触区的轴承的内外圈加工方法,其特征在于:
所述石英管中氢气的流速为150sccm。

7.根据权利要求4所述基础油自驱动到接触区的轴承的内外圈加工方法,其特征在于:
所述的生长温度为1000℃。

8.根据权利要求4所述基础油自驱动到接触区的轴承的内外圈加工方法,其特征在于:
石英管加热的升温速率为每分钟25℃。

9.根据权利要求4所述基础油自驱动到接触区的轴承的内外圈加工方法,其特征在于:
所述石英管中甲烷气体的流速为300sccm。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于滚动轴承技术领域,具体涉及一种抗磨损、具有特殊结构的使润滑脂中析出的基础油自驱动到接触区的轴承及加工方法。

背景技术

[0002] 随着我国工业水平的提升,轴承被广泛应用于航空航天、精密机床、高速电主轴、轨道交通、超精密级医疗机械等领域。滚动轴承的润滑特性影响其实际运行状态和寿命,大多数的轴承损坏与润滑不良紧密相关。轴承中的润滑脂在经过一段时间搅拌后,大量润滑脂积累在轴承保持架、轨道两侧以及密封圈上,而接触区内的膜厚却非常薄,这导致了接触区在工作状态下长期处于贫油、乏油的状态,这使得轴承的接触区工作润滑状态下降,接触区摩擦与磨损严重,从而影响工作寿命,轴承高速工作状态下尤为明显。在接触区附近的被推开累计在接触区外的润滑脂会析出基础油,在这种情况下,如何将接触区附近的润滑脂析出的基础油进入接触区,为接触区持续提供润滑保障,是进一步提高钢材料轴承工作寿命的关键。

发明内容

[0003] 本发明针对钢材滚动轴承的润滑脂在经过一段时间搅拌后,大量润滑脂积累在轴承保持架、滚道两侧以及密封圈上,而接触区内的膜厚却非常薄,极大降低了轴承接触区的润滑效果,并带来接触区磨损严重的问题,提出了一种基础油自驱动到接触区的轴承及其内外圈加工方法,在传统轴承外圈与内圈接触面的接触区两侧均设有润湿梯度石墨烯层,并在接触区附近设有使基础油自驱动的等腰三角形表面结构,使被推开的润滑脂中析出的基础油在等腰三角形表面结构的作用下自动的向接触区移动、填充,从而减小摩擦磨损,提高润滑效果,从而提高轴承工作寿命。
[0004] 本发明基础油自驱动到接触区的轴承,包括外圈、保持架、滚动体和内圈;所述的外圈以及内圈在滚道的接触区两侧均设有润湿梯度石墨烯层;所述的润湿梯度石墨烯层由位于对称中心线外侧的经电解石墨烯层和位于对称中心线内侧的未经电解石墨烯层组成;外圈在未经电解石墨烯层位置涂有石蜡,使得未涂石蜡的未经电解石墨烯层形成并排布置的若干等腰三角形结构一;内圈在未经电解石墨烯层位置涂有石蜡,使得未涂石蜡的未经电解石墨烯层形成并排布置的若干等腰三角形结构二;等腰三角形结构一和等腰三角形结构二的底边均朝向接触区。
[0005] 进一步,所述等腰三角形结构一和等腰三角形结构二的顶角均为20度。
[0006] 该基础油自驱动到接触区的轴承的内外圈加工方法,具体如下:
[0007] 步骤一、材料检查:检查外圈和内圈的原材料是否有裂纹、毛刺和划痕缺陷,将有缺陷的原材料去除;
[0008] 步骤二、在外圈和内圈的原材料上压出滚道;
[0009] 步骤三、用CVD法在压出滚道后的外圈和内圈材料上生成石墨烯层,然后,去除外圈和内圈材料上未设置滚道的其余表面上的石墨烯层,以及设置滚道的表面上处于接触区位置的石墨烯层。
[0010] 步骤四、对步骤三处理后的外圈和内圈材料进行梯度层的加工,具体如下:
[0011] (1)采用梯度阳极氧化法制备得到润湿梯度石墨烯层:将步骤三处理后的外圈和内圈材料置于电解池中,电解池的上层为电解液,下层为油;使得外圈和内圈材料上位于接触区上侧的石墨烯层的对称中心线与处于电解液和油分界面位置的铜板重合,以外圈和内圈材料为阳极,铜板为阴极,电解5分钟以上;然后,将外圈和内圈材料倒置并置于电解池中,仍使得外圈和内圈材料上位于接触区上侧的石墨烯层的对称中心线与处于电解液和油分界面位置的铜板重合,电解5分钟以上,从而得到润湿梯度石墨烯层。
[0012] (2)在经步骤(1)处理后的外圈材料的未经电解石墨烯层处涂上石蜡,使得未涂石蜡的未经电解石墨烯层形成并排布置的若干等腰三角形结构一;在经步骤(1)处理后的内圈材料的未经电解石墨烯层处涂上石蜡,使得未涂石蜡的未经电解石墨烯层形成并排布置的若干等腰三角形结构二,从而引入拉普拉斯压力梯度。
[0013] 步骤五、外圈和内圈弯折成型。
[0014] 进一步,用CVD法在压出滚道后的外圈和内圈材料上生成石墨烯层的具体过程如下:将压出滚道后的外圈和内圈材料经过丙酮超声波清洗机清洗后进行丙酮蒸发;然后,将外圈和内圈材料置于具有内部压力的石英管中,将氢气引入石英管中,在流动氢气的作用下,用加热炉将石英管的温度提高到生长温度。接着,生长温度下,停止氢气的流动,在石英管中引入甲烷气体。达到预设生长时间后,停止甲烷气体的流动,并在流动氢气作用下将外圈和内圈材料冷却至室温。
[0015] 更进一步,所述石英管的内部压力为10‑3托。
[0016] 更进一步,所述石英管中氢气的流速为150sccm。
[0017] 更进一步,所述的生长温度为1000℃。
[0018] 更进一步,石英管加热的升温速率为每分钟25℃。
[0019] 更进一步,所述石英管中甲烷气体的流速为300sccm。
[0020] 本发明与现有技术相比有以下有益结果:
[0021] 1.本发明在钢材轴承内外圈接触区两侧均设有润湿梯度石墨烯层,并在接触区附近设置等腰三角形结构,接触区附近的润滑脂析出的基础油在润湿梯度石墨烯层的湿润性梯度和等腰三角形结构的拉普拉斯压力梯度协同作用下,实现了可控的基础油定向运动,使接触区附近的润滑脂析出的基础油自动运动到油膜稀薄的接触区,改善了轴承的润滑条件,提高了轴承的使用寿命。
[0022] 2.本发明在接触区附近开设的等腰三角形结构即使表面翻转,基础油在表面上也能实现自发的定向运动。
[0023] 3.本发明加工方便,整体结构简单。
[0024] 4.本发明通过改变等腰三角形顶角,可以方便地控制基础油的运动距离。可针对不同型号的轴承设计不同等腰三角形顶角,从而获得优异的润滑性能。
[0025] 5.本发明轴承内外圈加工工艺通过合理制作工序,精致设计结构,有效保证了轴承的润滑,极大地降低了轴承高速运转时的摩擦力,减少轴承结构的损耗,保障了轴承的使用性能,延长了轴承的使用寿命。

实施方案

[0030] 下面结合附图作进一步说明。
[0031] 参考图1、图2、图3和图4,基础油自驱动到接触区的轴承,包括外圈1、保持架、滚动体和内圈4;外圈1以及内圈4在滚道的接触区两侧均设有润湿梯度石墨烯层;润湿梯度石墨烯层具有湿润性梯度,由位于对称中心线外侧的经电解石墨烯层和位于对称中心线内侧的未经电解石墨烯层组成;外圈1在未经电解石墨烯层位置涂有石蜡,使得未涂石蜡的未经电解石墨烯层形成并排布置的若干等腰三角形结构一2;内圈在未经电解石墨烯层位置涂有石蜡,使得未涂石蜡的未经电解石墨烯层形成并排布置的若干等腰三角形结构二3;等腰三角形结构一2和等腰三角形结构二3的底边均朝向接触区;作为优选实施例,等腰三角形结构一2和等腰三角形结构二3的顶角均为20度。
[0032] 传统轴承接触区内的膜厚非常薄,严重降低了轴承接触区的润滑效果,并带来接触区磨损严重的问题。参考图4,本发明中,在传统轴承外圈与内圈的接触区附近均匀设置使润滑脂中析出的基础油自驱动到接触区的等腰三角形表面结构,润滑脂在经过一段时间搅拌后,析出的基础油会在润湿梯度石墨烯层的湿润梯度与等腰三角形结构的拉普拉斯压力梯度协同作用下,自驱动向接触区,使接触区的润滑状况得到改善,提高润滑效果,从而提高轴承工作寿命;且由于润湿梯度石墨烯层和等腰三角形结构均关于接触区具有对称性,不管如何翻转使用,基础油在滚道表面上也能实现自发的定向运动,避免润滑性能降低。
[0033] 该基础油自驱动到接触区的轴承的内外圈加工方法,具体如下:
[0034] 步骤一、材料检查:检查外圈1和内圈4的原材料是否有裂纹、毛刺和划痕缺陷,将有缺陷的原材料去除;
[0035] 步骤二、在外圈1和内圈4的原材料上压出滚道;
[0036] 步骤三、用CVD法在压出滚道后的外圈1和内圈4材料上生成石墨烯层,然后,去除外圈1和内圈4材料上未设置滚道的其余表面上的石墨烯层,以及设置滚道的表面上处于接触区位置的石墨烯层。用CVD法在压出滚道后的外圈1和内圈4材料上生成石墨烯层的具体过程如下:将压出滚道后的外圈1和内圈4材料经过丙酮超声波清洗机清洗后进行丙酮蒸‑3发;然后,将外圈1和内圈4材料置于内部压力为10 托的石英管中,以150sccm的流速将氢气引入石英管中,在流动氢气的作用下,用加热炉将石英管的温度提高到1000℃的生长温度,升温速率为每分钟25℃。接着,生长温度下,停止氢气的流动,在石英管中引入甲烷气体,流速为300sccm。达到预设生长时间后,停止甲烷气体的流动,并在150sccm的氢气流量下将外圈1和内圈4材料冷却至室温。
[0037] 步骤四、对步骤三处理后的外圈1和内圈4材料进行梯度层的加工,具体如下:
[0038] (1)采用梯度阳极氧化法制备得到润湿梯度石墨烯层:将步骤三处理后的外圈1和内圈4材料置于电解池中,电解池的上层为电解液,下层为油;使得外圈1和内圈4材料上位于接触区上侧的石墨烯层的对称中心线与处于电解液和油分界面位置的铜板重合,以外圈1和内圈4材料为阳极,铜板为阴极,电解5分钟以上;然后,将外圈1和内圈4材料倒置并置于电解池中,仍使得外圈1和内圈4材料上位于接触区上侧的石墨烯层的对称中心线与处于电解液和油分界面位置的铜板重合,电解5分钟以上,从而得到润湿梯度石墨烯层(使得外圈1和内圈4材料位于接触区两侧的石墨烯层获得湿润性梯度)。
[0039] (2)在经步骤(1)处理后的外圈1材料的未经电解石墨烯层处涂上石蜡,使得未涂石蜡的未经电解石墨烯层形成并排布置的若干等腰三角形结构一2;在经步骤(1)处理后的内圈4材料的未经电解石墨烯层处涂上石蜡,使得未涂石蜡的未经电解石墨烯层形成并排布置的若干等腰三角形结构二3,从而引入拉普拉斯压力梯度,能对基础油形成由外侧至接触区的压力差。
[0040] 步骤五、外圈1和内圈4弯折成型。

附图说明

[0026] 图1为本发明中内、外圈的结构立体图;
[0027] 图2为本发明中内、外圈的接触区示意图;
[0028] 图3为本发明中单个等腰三角形结构一的示意图;
[0029] 图4为本发明中并排布置的若干等腰三角形结构一的分布示意图。
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