[实用新型]设置碳素纤维散热层和硬质合金轨道的航空轴承

说明书

本实用新型涉及轴承，设置碳素纤维散热层和硬质合金轨道的航空轴承，包括：双半外套圈、硬质合金圆柱滚子外轨道、双半内套圈、散热层套圈、碳素纤维散热层、圆柱滚子、锁定垫圈和紧固螺母，本实用新型利用碳素纤维的导热取向性，由长丝碳素纤维平直排列的散热层与长丝碳素纤维圈状编织多孔结构的阻热层组成复合结构的碳素纤维散热层，在轴承迅速散热的同时并阻断由轴传向轴承的热源，并利用各类高速钢、硬质合金钢具有的高硬度、高弹性模量、高耐磨性和红热稳定性，在内套圈的外圆周和外套圈的内圆周设置一层高速工具钢、硬质合金钢制造的滚动体轨道，以突破轴承高速转动的热限制条件，提高轴承的使用寿命。

技术领域

本实用新型涉及轴承，特别是高速轴承及航空轴承。

背景技术

目前：世界各国的滚动轴承主要是采用轴承钢制造，在高速转动的机械领域，由于：轴承钢的弹性模量低、接触变形和接触面积较大、滚动体离心重力高，引致这类轴承的滚动体与滚道之间极易产生疲劳性损坏，因此：轴承钢轴承的技术进步处于长期停滞不前状态，目前，随着科学技术的发展不断涌现出各类陶瓷轴承，陶瓷轴承虽然在许多领域具有钢质轴承无法达到的技术优势，但是：资料显示：陶瓷球与钢制滚道之间无论硬度、弹性模量、接触应力、耐疲劳性和耐磨性都存在极大的差异，目前，有些国家采用了陶瓷镀膜滚道的技术以使其氮化硅球与陶瓷镀膜滚道之间的性能接近，但是：因为氮化硅与钢质在不同温度时的涨缩系数有较大差异，其陶瓷镀膜太薄，其镀膜的脆性和镀膜的牢度仍具有许多不确定性，因此：采用了陶瓷镀膜滚道技术的轴承在高速转动领域一直存在许多不可预知的安全风险，所以：目前在高载荷的高速转动领域还是以钢制轴承为主，其陶瓷轴承还不能发挥应有的优势，

已知：轴承能达到的转速是有极限的，通常是取决于所用的润滑剂和轴承部件的材料能达到的工作温度(SKF轴承综合型录P108页)，SKF资料显示：在同等的工况时，轴承在达到工作温度限制时的转速，取决于轴承在滚动时因摩擦产生的热量(包括任何其它外热)和有多少热量可以从轴承带走(SKF轴承综合型录P108页)，即：轴承能够达到的转速和使用寿命与轴承工作时产生的温度密切相关，特别是各类航空发动机轴承不仅承受着极高的转速，而且承受着极高的工作环境温度，因此：各类高速轴承和航空发动机轴承的散热问题成为限制轴承使用寿命和转动速度的决定性因素，目前，为解决轴承的散热问题主要采用两种方式，一、主动散热，即：依靠散热片的表面将热疗散发，主动散热片成本低廉、结构简单，但是：因为主动散热片所采用的金属基本都是铝或铜金属，资料显示：铝或铜的热导率(散热系数)分别为 237W/m*k和4017W/m*k，所以：采用的金属片主动散热的效率很低，持续散热效果差，只适用于设置在产热量不高的普通机械装置中的轴承使用，二、被动散热，即：采用风冷或水冷的辅助散热方式将轴承产生的热量和受到的热量带走，但是，采用风冷或水冷仍然存在许多缺陷：其中1：风冷散热受环境温度的限制，其散热效果优于主动散热，但是：风冷散热必须增加风扇系统和风扇的空间；其中2：水冷散热的优点是散热效果较好，具有稳定持续散热的功效，但是：水冷散热的管路、水泵以及伺服系统复杂，成本高、故障率高，占用空加大，这都是水冷散热如影相随的缺陷。

发明内容

现代研究发现：由碳元素组成的碳素纤维具有极高的热导率(导热系数)，例如：碳素纤维的热导率可达700W-900W/m*k，其导热率已远远超过金属的热导率，

资料显示：导热碳素纤维是一种高导热碳素纤维材料，这种碳素纤维在纤维方向上的导热系数可以超过铜，最高可以达到700W-900W/mk，同时具有良好的机械性能、导电性能，由这种碳素纤维制成的纤维状高导热碳粉本身呈纤维状，可以设计导热取向，即：沿其长丝方向具有极好的导电和导热性能，而通过纤维编织成的多孔状结构又成为优良的隔热材料，在其纤维方向与垂直长丝的方向，其导热性能相差数十倍，即：碳素纤维在沿纤维轴向上具有高热导率(700W-900W/(m·K)，而沿碳素纤维径向热导率很低，不到15W/(m·K)，