[发明专利]带有绝缘套圈的绝缘轴承及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及滚动轴承技术领域，特别涉及一种带有绝缘套圈的绝缘轴承及制作方法。

背景技术

工业大中型电机，尤其是变频电机或变频器供电的电机，因电机设计和制造方面的原因，其转子上往往产生较高的轴电压，并通过相互连接的电机主轴、轴承、端盖和机座形成回路电流（称为轴向电流或轴电流），轴电流的产生不仅使轴承套圈滚道和滚动体表面产生具有相当深度的损伤，而且还会使轴承内的润滑剂加速劣化，从而严重威胁着轴承及主机运行的安全性和运行可靠度。即便是微型至中型电机或非电机装置（如汽车张紧轮系统），由于摩擦、打滑等原因也常导致静电荷在轴承外圈和内圈两极的不断积累，一旦电荷积累到一定程度，当套圈滚道和滚动体之间的金属微凸体发生接触导致外圈、内圈和滚动体形成连通回路时，电荷将在瞬间释放，对滚动体和滚道微小接触区域造成损伤的同时，也使处在接触区域的润滑脂发生劣变，同样威胁着轴承及主机运行的安全性和运行可靠度。这两种情况造成的轴承损伤统称为电蚀，是轴承的一种非正常早期失效方式。为避免电蚀，现行技术采取两种方式，一种是采用绝缘轴承，另一种是在轴承安装时加装绝缘隔垫。现行绝缘轴承共分四种：全陶瓷轴承、陶瓷球混合轴承、陶瓷覆膜轴承、树脂覆膜轴承，都存在比较明显的问题。全陶瓷轴承指轴承外圈、内圈和滚动体全部采用陶瓷材料制成的轴承，其绝缘等级和绝缘可靠度自然不是问题，但是存在成本问题和制造精度问题，全陶瓷轴承的制造成本是钢制轴承成本的几倍甚至几十倍，且很难获得比较高的精度等级，因此限制了全陶瓷绝缘轴承的使用。陶瓷球混合轴承指滚珠采用陶瓷材料制成，外圈和内圈仍然用轴承钢制成的轴承。陶瓷球混合轴承已经比较多地应用在机床主轴上，在高速特性、温升特性和刚性等方面显示出比全钢主轴轴承的优越性。但是，陶瓷球混合轴承被作为绝缘轴承使用，则存在明显问题。这是因为，陶瓷球混合轴承内部充填的润滑剂，会将作为绝缘隔离体的陶瓷球“短路”而直接“连接”轴承的外圈和内圈，而润滑剂并非严格意义上的绝缘材料，其绝缘强度与润滑剂采用的基础油类型、稠化剂种类、添加剂成分有关，再之，经过一段时间运转，润滑剂中难免混入金属类粉粒（金属保持器上的磨粒或外部侵入），这将进一步降低润滑剂的绝缘能力，所以，尽管陶瓷球自身的绝缘等级很高，但使用陶瓷球的陶瓷球混合轴承其绝缘等级和绝缘可靠度则存在问题。另外，用陶瓷制作微小陶瓷球的成本尚可接受，但制作较大陶瓷球或制作陶瓷滚子（圆柱滚子、圆锥滚子、球面滚子）的工艺并不很成熟、效率也不高，因此较大陶瓷球和陶瓷圆柱滚子的价格都非常高，而陶瓷圆锥滚子和陶瓷球面滚子迄今都未曾见到报道和实物，因此，采用陶瓷滚动体制作绝缘轴承也并非理想的技术方案。陶瓷覆膜轴承指在轴承外径和两端面等离子喷涂一定厚度的陶瓷，一般是喷涂三氧化二铝，覆膜厚度一般集中在0.3至0.5毫米,最大不超过1毫米。存在的问题包括覆膜与金属基体的结合强度不够和陶瓷膜存在的气孔（等离子喷涂工艺无法避免，一般气孔率在3%至10%），为防陶瓷膜存在的气孔影响绝缘程度，还需要进行封孔处理，又由于喷涂形成的表面粗糙度较大、厚度不匀，在喷涂后还需要对喷涂面进行磨削加工等等，制作工艺复杂，制作成本不菲，另因覆膜较薄和气孔的存在，绝缘可靠度不易保证，如果外圈带法兰等形状复杂，喷涂工艺更复杂、覆膜厚度均匀性和绝缘可靠度问题将更加突出。