CN104235172A - 精密球铰轴承 - Google Patents

Abstract

一种精密球铰轴承，用于海上舰艇精密仪器支撑平台（冲击器）下连杆机构中的精密平面运动。钢球通过高强度螺钉一与轴杆连接形成球杆体，轴杆穿过上球窝经连接套与动力源连接，上锁紧螺母固定在轴杆上，钢球立于下球窝上，上球窝通过锥销与下球窝限位，高强度螺钉二、弹性垫圈将上球窝固定在下球窝上，下球窝通过高强度螺钉三紧固在底座上。上球窝的口部安装塔形密封罩，塔形密封罩为氯丁橡胶材料；上球窝与下球窝呈非对称式接触，下球窝接触面要大于上球窝接触面；下球窝底部外侧有与底座配套的安装定位止口，下球窝底部装有调节螺塞和下锁紧螺母。本发明具有自调心、抗冲击和拉伸能力高、润滑性能好的特点。

Description

精密球铰轴承

技术领域

本发明涉及轴承制造技术领域，具体说是一种精密球铰轴承。

背景技术

现有海上舰艇精密仪器支撑平台（冲击器）上的连杆机构中的运动元件，大多选用的是SQD标准型球头杆端关节轴承和虎克球铰。这两种元件在实际应用中存在以下问题：

1、球头杆端关节轴承，虽然结构简单，安装方便，但当球杆体与球体为整体结构时，由于受加工方法的限制，其加工精度尤其是球体的圆形误差和表面粗糙度难以保证和提高，致使与外圈压配后，其整体精度下降。当球杆体与球体为分体式结构时，则是采用一种摩擦式焊接或铆接式连接，虽然在一定程度上能保证球体的真球度及粗糙度，但轴承在承受一定的冲击载荷和拉伸载荷时，很容易使球体与球杆体分解脱离。

2、球头杆端关节轴承的球体与外圈是通过一种特殊的锌基合金铸压合成。铸压后外圈的球窝内球面与球体接触面精度较差，间隙较小时旋转灵活性极差，容易卡死，无法实现各种方式的机械运动；间隙稍大时，虽然灵活性很好，但根本不能满足精密仪器支撑平台（冲击器）冲击后的恢复精度和较高平稳的运动。

3、虎克球铰的结构相对复杂，为保证机构较高的平稳运动，还必须安装其它元件以抵消其内部较大的间隙。有时受安装空间的限制，结构复杂、外形尺寸较大的虎克球铰已不能满足客户的特殊使用要求。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的发明目的在于提供一种精密球铰轴承，实现球铰轴承轴向间隙在微米状态下，能够以各种方式可靠而平稳运动的目的。

为实现上述目的，本发明的钢球通过螺钉一与轴杆连接形成球杆体，轴杆穿过上球窝经连接套与动力源连接，上锁紧螺母固定在轴杆上，钢球立于下球窝上，上球窝通过锥销与下球窝限位，螺钉二、弹性垫圈将上球窝固定在下球窝上，下球窝通过螺钉三紧固在底座上。

所述上球窝的上端口部装有用氯丁橡胶材料制作的密封罩。

所述上球窝与下球窝呈非对称式接触，下球窝接触面大于上球窝接触面。

所述下球窝底部外侧设有与底座配套的安装定位止口。

所述下球窝底部设有调节螺塞和下锁紧螺母。

与现有技术相比，本发明根据球头杆端关节轴承的基本原理和特点，针对精密仪器支撑平台（冲击器）的使用工况和工作环境进行了特别设计，具有以下优点。

1.球窝为上、下分体式设计，加工时采取先分体粗加工后再整体精加工，有效保证了两球窝尺寸精度和几何精度的一致性，大大提高了球窝内球面与钢球表面的接触精度。

2.轴杆与钢球采取分体设计，钢球可通过专业精加工，其表面粗糙度、圆度、尺寸精度较高，充分保证了球杆体整体的加工精度。

3.上、下球窝和轴杆均采用高强度螺栓连接紧固，上、下球窝采取钢球自动定心定位和锥销定位紧固，充分满足球铰轴承承受冲击载荷和拉伸载荷的要求。

4. 上、下球窝内球面、轴杆与钢球的加工精度提高后，球铰轴承的轴向间隙可达到0.003-0.005微米，在微米间隙状态下能保持较好的旋转灵活性，在一定的倾斜角度范围内可实现不同方式的、较高精度的平面运动。通过多次试验验证，能使精密仪器支撑平台（冲击器）冲击后的恢复精度达到“20秒”级状态。

5. 本发明增加的锁紧装置，使球铰轴承具备了限位功能。

6. 上球窝上端口部的塔形密封罩具有防尘和储油功能，可使球铰轴承的润滑脂洁净，润滑性能持久，耐用度大幅度提高。    

附图说明

图1是本发明的结构简图。

图2是本发明的俯视图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明的钢球4通过高强度螺钉一9与轴杆7连接形成球杆体，轴杆7穿过上球窝3经连接套6与动力源连接，上锁紧螺母5固定在轴杆7上，钢球4立于下球窝1上，上球窝3通过锥销15与下球窝1限位，高强度螺钉二10、弹性垫圈11将上球窝3固定在下球窝1上，下球窝1通过高强度螺钉三2紧固在底座14上，上球窝3的上端口部装有塔形密封罩8，塔形密封罩8为氯丁橡胶材料，上球窝3与下球窝1呈非对称式接触，下球窝1接触面要大于上球窝3接触面，下球窝1底部外侧有与底座14配套的安装定位止口，下球窝1底部装有调节螺塞12和下锁紧螺母13。

为保证本发明的加工精度、抗冲击和拉伸能力，将轴杆7与钢球4分体设计，轴杆7与钢球4分别加工后再通过高强度螺钉一9涂抹螺纹胶连接成一体，充分利用钢球4的原始精度，有效保证球杆体的整体精度。同时将上球窝3、下球窝1也采取分体设计，加工时采用耐腐蚀、抗磨损材质，先分体粗加工后再整体精加工和研磨，并在结合外表面处做细实线“—”标记，有效保证两球窝尺寸精度和几何精度的一致性，大大提高了球窝内球面与钢球4表面的接触精度。装配时，拆开球窝紧固高强度螺钉三2，在下球窝1内涂抹适量高级润滑脂，将球杆体（轴杆7、钢球4）装入，对准细实线“—”安装上球窝3，通过钢球4自动定心、锥销15限位的方式，用高强度螺钉二10、弹性垫圈11均匀连接紧固，形成一个完整的球面滑动副。

上球窝3的上端口部装有塔形密封罩8，构成防尘、润滑系统；下球窝1设计有安装定位止口、锁紧装置（调节螺塞12、下锁紧螺母13）及定位螺栓孔，并经螺栓孔由高强度螺栓三2紧固在底座14上。工作时，球杆体（轴杆7、钢球4）通过连接套6、上锁紧螺母5连接到动力源上，根据动力源上输出的不同运动方式(摆动运动、倾斜运动、旋转运动)，可在一定角度范围内实现不同方式的运动。

由于球铰轴承的间隙是通过配研、微米表检测控制，滑动球面的接触精度较高（大于80%以上），圆形误差及表面粗糙度得到充分保证，因此，在微米轴向间隙状态下，能保持较好的旋转灵活性，克服了原有结构大间隙非常灵活、小间隙容易卡死、灵活性极差的弊端和缺陷。

本发明由于结构形式的改变，外形尺寸及钢球增大，上、下球窝的内球面与球体的球面滑动面也发生了一定的改变，即球窝接触面相应增大，且呈非对称式接触，尤其是下球窝接触面要大于上球窝接触面，其作用是增强球铰轴承主要承受轴向拉伸和冲击载荷的能力。

球铰轴承的精密度主要体现在钢球4与上、下球窝内球面的接触精度——圆形误差及表面粗糙度。在加工过程中采用耐腐蚀、抗磨损材质，通过完善的精密加工工艺路线，使用高精度数控装备加工和研磨以及严密的检测手段，使得球窝内球面与钢球4表面的接触精度得到充分保证。

球铰轴承的精密度还体现在轴杆7与钢球4连接的加工精度——同轴度误差及表面粗糙度。为满足球铰轴承及受冲击载荷又受拉伸载荷的要求，球杆体采取分体设计，用高强度螺栓连接。即在较高硬度的钢球4上采用高精密工装定位及特殊加工方法加工螺栓沉孔及通孔，使得球杆体的加工精度也得到充分保证。

球铰轴承的塔形密封罩8采用氯丁橡胶材料制作，不仅构成防尘、润滑系统，而且防老化、耐高、低温和防盐雾性能较好。

下球窝1底部装设的调节螺塞12和下锁紧螺母13，可有效调节钢球4与上球窝3之间的间隙。当调节螺塞12调节间隙为零、且被锁紧螺母13锁紧时，可限制球铰轴承的运动（获取某项试验数据），松开后又可恢复运动。与钢球4接触部分还可储存油脂，为滑动表面起到一定的润滑作用。

Claims (5)

1.一种精密球铰轴承，其特征在于：钢球（4）通过螺钉一（9）与轴杆（7）连接形成球杆体，轴杆（7）穿过上球窝（3）经连接套（6）与动力源连接，上锁紧螺母（5）固定在轴杆（7）上，钢球（4）立于下球窝（1）上，上球窝（3）通过锥销（15）与下球窝（1）限位，螺钉二（10）、弹性垫圈（11）将上球窝（3）固定在下球窝（1）上，下球窝（1）通过螺钉三（2）紧固在底座（14）上。

2.根据权利要求1所述的精密球铰轴承，其特征在于：所述上球窝（3）的上端口部装有用氯丁橡胶材料制作的密封罩（8）。

3.根据权利要求1所述的精密球铰轴承，其特征在于：所述上球窝（3）与下球窝（1）呈非对称式接触，下球窝（1）接触面大于上球窝（3）接触面。

4.根据权利要求1所述的精密球铰轴承，其特征在于：所述下球窝（1）底部外侧设有与底座（14）配套的安装定位止口。

5.根据权利要求1所述的精密球铰轴承，其特征在于：所述下球窝（1）底部设有调节螺塞（12）和下锁紧螺母（13）。