CN106402178A - 薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承装配装置 - Google Patents

薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承装配装置 Download PDF

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Abstract

薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承装配装置，本发明属于轴承装配领域，它要解决现有装配形式难以实现大尺寸、薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承的组装问题。该关节轴承装配装置包括水平台、支撑柱、固定顶板、加载平台、预载变形工装和主螺纹杆，固定顶板固定在支撑柱的上部，主螺纹杆穿过固定顶板中心上的大螺母，主螺纹杆的下端与加载平台转动连接，上、下预载变形工装分别固定在加载平台和水平台上，通过预载变形工装夹持内圈或者外圈，在对内圈施加预载荷情况下，该装配装置还包括4个L形固定工装和可拆卸工装。本发明通过螺纹杆的进给对内、外圈施加预载荷，使套圈产生弹性变形，从而实现轴承内、外套圈的装配。

Description

薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承装配装置
技术领域
本发明属于轴承装配领域，尤其涉及大尺寸、薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承装配装置。
背景技术
自润滑铝合金关节轴承是在接触表面粘结自润滑衬垫以减小摩擦的球面滑动轴承，具有低速摆动、尺寸大、重量轻、承载重、抗冲击、寿命长等特征，广泛用于各类军机的机体承力系统和操作系统，属于航空装备关键基础件。
当前国内较成熟的关节轴承装配形式主要为外圈开缝装配形式或外圈带装球缺口装配形式，而针对大尺寸、薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承，无法采用常规的工艺方法将内圈装配入外圈内，属于技术瓶颈。
因此，需要一种新型的自润滑铝合金关节轴承装配装置，以实现大尺寸、薄壁、无装球缺口自润滑关节轴承装配试制。
发明内容
本发明的目的是要解决现有装配形式难以实现大尺寸、薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承的组装问题，而提供一种大尺寸、薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承装配装置。
本发明薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承装配装置包括水平台、4个支撑柱、固定顶板、加载平台、测力仪、位移测量仪、预载变形工装和主螺纹杆，在矩形水平台上表面的4个角处各固定设置有1个支撑柱，固定顶板通过支撑柱顶部的紧固螺栓固定在4个支撑柱的上部，固定顶板的中心开有圆孔，圆孔中固定有大螺母，主螺纹杆穿过固定顶板上的大螺母，主螺纹杆的上端连接有旋转式把手，主螺纹杆的下端与加载平台转动连接，加载平台的下表面固定有上预载变形工装，水平台的上表面固定有下预载变形工装，通过上预载变形工装和下预载变形工装夹持关节轴承的内圈或者外圈的外圈面，在上预载变形工装内安装有测力仪，在下预载变形工装内安装有位移测量仪。
在对关节轴承内圈施加预载荷情况下，该薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承装配装置还包括4个侧面呈“L”形的固定工装和可拆卸工装，每个固定工装的垂直板和水平板的板面上均开有螺纹孔，其中2个固定工装通过紧定螺钉固定在加载平台的下表面，2个固定工装通过紧定螺钉固定在水平台的上表面；
可拆卸工装由上部件、小螺纹杆和下部件组成，在上部件和下部件的表面也均开有螺纹孔，小螺纹杆的两端各螺纹连接有一个螺母，可拆卸工装位于内圈的内部，上部件和下部件的圆弧面与内圈的内圈面贴合，上部件和下部件之间夹有两端带有螺母的小螺纹杆，上部件通过紧定螺钉夹持在位于加载平台下表面的2个固定工装之间，下部件通过紧定螺钉夹持在位于水平台上表面的2个固定工装之间。
本发明提供了一种关节轴承预载变形装配装置，通过螺纹杆上螺纹的进给对内、外圈施加预载荷，使套圈产生弹性变形，当内圈的弹性变形量δi和外圈的弹性变形量δo之和大于外圈沟底深度dR，即δo+δi>dR时，实现大尺寸(内径尺寸在Ф80mm以上)、薄壁(相对壁厚3～10mm)、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承弹性变形装配。
附图说明
图1为内圈预载变形装配装置的正视图；
图2为内圈预载变形装配装置的侧视图；
图3为具体实施方式二中所述的可拆卸工装的正视图；
图4为内圈预载变形装配的整体结构示意图；
图5为外圈预载变形装配装置的正视图；
图6为外圈预载变形装配装置的侧视图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承装配装置包括水平台1、4个支撑柱11、固定顶板3、加载平台2、测力仪9、位移测量仪10、预载变形工装和主螺纹杆4，在矩形水平台1上表面的4个角处各固定设置有1个支撑柱11，固定顶板3通过支撑柱11顶部的紧固螺栓12固定在4个支撑柱11的上部，固定顶板3的中心开有圆孔，圆孔中固定有大螺母7，主螺纹杆4穿过固定顶板3上的大螺母7，主螺纹杆4的上端连接有旋转式把手8，主螺纹杆4的下端与加载平台2转动连接，加载平台2的下表面固定有上预载变形工装5，水平台1的上表面固定有下预载变形工装6，通过上预载变形工装5和下预载变形工装6夹持关节轴承的内圈A或者外圈B的外圈面，在上预载变形工装5内安装有测力仪9，在下预载变形工装6内安装有位移测量仪10。
本实施方式所述的预载变形工装具有与关节轴承外圈或内圈贴合(配合)的曲面，在对待测关节轴承内圈或外圈施加预载荷情况下，是通过上预载变形工装和下预载变形工装夹持关节轴承外圈的圆柱面。预载荷情况下关节轴承外圈或内圈的轴向与水平台平行。对于内圈或者外圈选用相对应的上预载变形工装和下预载变形工装。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是在对关节轴承内圈A施加预载荷情况下，该薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承装配装置还包括4个侧面呈“L”形的固定工装15和可拆卸工装，每个固定工装15的垂直板和水平板的板面上均开有螺纹孔，其中2个固定工装15通过紧定螺钉固定在加载平台2的下表面，2个固定工装15通过紧定螺钉固定在水平台1的上表面；
可拆卸工装由上部件16、小螺纹杆18和下部件17组成，在上部件16和下部件17的表面也均开有螺纹孔，小螺纹杆18的两端各螺纹连接有一个螺母19，可拆卸工装位于内圈A的内部，上部件16和下部件17的圆弧面与内圈A的内圈面贴合，上部件16和下部件17之间夹有两端带有螺母19的小螺纹杆18，上部件16通过紧定螺钉夹持在位于加载平台2下表面的2个固定工装15之间，下部件17通过紧定螺钉夹持在位于水平台1上表面的2个固定工装15之间。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是在固定顶板3的下表面还设置有防撞螺栓14。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是测力仪9和位移测量仪10上均设置有开关13。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是在左右两侧的两个支撑柱11之间各连接有1个支梁，在每个支梁上各安装1个千分表20，千分表20的测杆与固定顶板3的下表面相接触。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是加载平台2的下表面通过螺钉固定有上预载变形工装5，水平台1的上表面通过螺钉固定有下预载变形工装6。
实施例：本实施例薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承装配装置包括水平台1、4个支撑柱11、固定顶板3、加载平台2、测力仪9、位移测量仪10、千分表20、预载变形工装和主螺纹杆4，在矩形水平台1上表面的4个角处各固定设置有1个支撑柱11，固定顶板3通过支撑柱11顶部的紧固螺栓12固定在4个支撑柱11的上部，固定顶板3的中心开有圆孔，圆孔中固定有大螺母7，主螺纹杆4穿过固定顶板3上的大螺母7，主螺纹杆4的上端连接有旋转式把手8，主螺纹杆4的下端与加载平台2转动连接，加载平台2的下表面固定有上预载变形工装5，水平台1的上表面固定有下预载变形工装6，通过上预载变形工装5和下预载变形工装6夹持关节轴承的内圈A或者外圈B的外圈面，在上预载变形工装5内安装有测力仪9，在下预载变形工装6内安装有位移测量仪10，在左右两侧的两个支撑柱11之间各连接有1个支梁，在每个支梁上各安装1个千分表20；
在对关节轴承内圈施加预载荷情况下，该薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承装配装置还包括4个侧面呈“L”形的固定工装15和可拆卸工装，每个固定工装15的垂直板和水平板的板面上均开有螺纹孔，其中2个固定工装15通过紧定螺钉固定在加载平台2的下表面，2个固定工装15通过紧定螺钉固定在水平台1的上表面；
可拆卸工装由上部件16、小螺纹杆18和下部件17组成，在上部件16和下部件17的表面也均开有螺纹孔，小螺纹杆18的两端各螺纹连接有一个螺母19，可拆卸工装位于内圈A的内部，上部件16和下部件17的圆弧面与内圈A的内圈面贴合，上部件16和下部件17之间夹有两端带有螺母19的小螺纹杆18，上部件16通过紧定螺钉夹持在位于加载平台2下表面的2个固定工装15之间，下部件17通过紧定螺钉夹持在位于水平台1上表面的2个固定工装15之间。
应用本实施例所述的薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承装配装置进行装配的过程如下：
一、先对测力仪、位移测量仪和千分表进行校核，利用左、右两侧千分表对加载平台进行水平校正；
二、将关节轴承内圈放在内圈预载变形工装上，将可拆卸工装置于内圈的圈内，通过紧定螺钉将固定工装和可拆卸工装连接，旋转螺纹杆使加载平台垂直向上运动对内圈施加竖直向上的预载荷，载荷大小根据前期计算分析确定，保证内圈处于弹性变形及材料许用应力内，得到内圈的弹性变形量δi；
三、旋转可拆卸工装中的螺母将内圈弹性变形固定，然后卸下内圈；
四、更换上外圈预载变形工装，重新对各仪器仪表进行校核，并利用千分表对加载平台进行水平校正；
五、将外圈放在预载变形工装上，旋转螺纹杆，使加载平台垂直向下运动对外圈施加预载荷，载荷大小根据前期计算分析确定，保证套圈处于弹性变形及材料许用应力内，得到外圈的弹性变形量δo，使内圈的弹性变形量与外圈的弹性变形量之和大于外圈沟底深度，即δo+δi>dR；
六、将步骤三卸下的内圈装入外圈中；
七、卸掉内圈、外圈预载荷，使两套圈弹性恢复，实现预载变形装配。
本实施例步骤二和步骤五中利用ANSYS有限元方法对铝合金整体套圈结构的挤压弹性变形仿真分析，分析多种加载方式和不同径向载荷条件下，内外套圈的弹性变形趋势及应力分布，从中寻找内外圈最佳变形量，并满足应力要求，实现套圈弹性变形仿真装配；根据仿真分析结果，进行铝合金轴承样件的弹性变形装配试验，结合试验结果修正仿真模型中的相关参数，最终实现铝合金套圈的弹性变形装配。
利用本实施例的关节轴承装配装置，能够实现内径尺寸Ф80mm以上的大尺寸、薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承装配。装配后的套圈外观质量良好，旋转灵活，尺寸精度满足要求。
综上，本发明的关节轴承装配装置实现了大尺寸、薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承预载变形装配，实现该类产品装配试制，为同类产品提供技术支撑。

Claims (6)

1.薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承装配装置，其特征在于该薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承装配装置包括水平台(1)、4个支撑柱(11)、固定顶板(3)、加载平台(2)、测力仪(9)、位移测量仪(10)、预载变形工装和主螺纹杆(4)，在矩形水平台(1)上表面的4个角处各固定设置有1个支撑柱(11)，固定顶板(3)通过支撑柱(11)顶部的紧固螺栓(12)固定在4个支撑柱(11)的上部，固定顶板(3)的中心开有圆孔，圆孔中固定有大螺母(7)，主螺纹杆(4)穿过固定顶板(3)上的大螺母(7)，主螺纹杆(4)的上端连接有旋转式把手(8)，主螺纹杆(4)的下端与加载平台(2)转动连接，加载平台(2)的下表面固定有上预载变形工装(5)，水平台(1)的上表面固定有下预载变形工装(6)，通过上预载变形工装(5)和下预载变形工装(6)夹持关节轴承的内圈(A)或者外圈(B)的外圈面，在上预载变形工装(5)内安装有测力仪(9)，在下预载变形工装(6)内安装有位移测量仪(10)。
2.根据权利要求1所述的薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承装配装置，其特征在于在对关节轴承内圈(A)施加预载荷情况下，该薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承装配装置还包括4个侧面呈“L”形的固定工装(15)和可拆卸工装，每个固定工装(15)的垂直板和水平板的板面上均开有螺纹孔，其中2个固定工装(15)通过紧定螺钉固定在加载平台(2)的下表面，2个固定工装(15)通过紧定螺钉固定在水平台(1)的上表面；
可拆卸工装由上部件(16)、小螺纹杆(18)和下部件(17)组成，在上部件(16)和下部件(17)的表面也均开有螺纹孔，小螺纹杆(18)的两端各螺纹连接有一个螺母(19)，可拆卸工装位于内圈(A)的内部，上部件(16)和下部件(17)的圆弧面与内圈(A)的内圈面贴合，上部件(16)和下部件(17)之间夹有两端带有螺母(19)的小螺纹杆(18)，上部件(16)通过紧定螺钉夹持在位于加载平台(2)下表面的2个固定工装(15)之间，下部件(17)通过紧定螺钉夹持在位于水平台(1)上表面的2个固定工装(15)之间。
3.根据权利要求1所述的薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承装配装置，其特征在于在固定顶板(3)的下表面还设置有防撞螺栓(14)。
4.根据权利要求1所述的薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承装配装置，其特征在于测力仪(9)和位移测量仪(10)上均设置有开关(13)。
5.根据权利要求1所述的薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承装配装置，其特征在于在左右两侧的两个支撑柱(11)之间各连接有1个支梁，在每个支梁上各安装1个千分表(20)，千分表(20)的测杆与固定顶板(3)的下表面相接触。
6.根据权利要求1所述的薄壁、无装球缺口自润滑铝合金关节轴承装配装置，其特征在于加载平台(2)的下表面通过螺钉固定有上预载变形工装(5)，水平台(1)的上表面通过螺钉固定有下预载变形工装(6)。
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