CN106704376B - 一种自适应轴承衬套及安装结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自适应轴承衬套，所述自适应轴承衬套设置于轴承与安装座之间，所述自适应轴承衬套外部具有外凸起，以及内部具有内凸起，外凸起支撑于安装座且内凸起支撑于轴承，外凸起的外凸起端面与内凸起的内凸起端面之间的高度差能够根据受力大小进行调节。本发明的自适应轴承衬套能够在不增加其它零件与结构复杂性的条件下，减小甚至消除附件机匣在高速运转的过程中轴承对衬套的磨损，最终保证附件机匣的运转精度和可靠性。

Description

一种自适应轴承衬套及安装结构

技术领域

本发明属于机械领域，尤其涉及一种自适应轴承衬套及安装结构。

背景技术

轴承衬套是机械领域的常用零件，它通常安装在支撑座与轴承之间以防止轴承因长期运转导致的对支撑座等零件的磨损。为此，轴承衬套一般选用硬度较低、耐磨性较好的材料，这样可以避免轴承在运转过程中对安装座的磨损。当轴承衬套磨损到一定程度时可以进行衬套更换而不损伤到安装座，这样便降低了维修成本。

同时，轴承衬套在航空领域也得到广泛应用，在航空发动机附件传动机匣内也安装有大量的轴承衬套。与普通机械不同，航空产品对零部件的加工定位精度，材料性能的要求十分苛刻。当附件传动机匣内的传动轴长时间运转后，其上安装的轴承对轴承衬套会产生不同程度的磨损。这个磨损在普通机械上或可接受，但对于发动机附件传动机匣而言却不可忽视。附件传动机匣在高速运转过程中会由于衬套的磨损导致齿轮轴的旋转中心位置发生改变，从而导致齿轮的啮合精度降低，并导致齿轮产生不同程度的磨损，进而有可能引发附件传动机匣内其它零部件的二次伤害以威胁整个发动机的运转安全。为此，如何能避免附件机匣内的衬套磨损对于发动机安全而言便显得尤为重要。

目前，针对轴承衬套磨损现象，主要是通过改善轴承衬套材料和配合尺寸来控制，还未出现一种结构可以消除轴承对衬套的磨损。

发明内容

本发明的目的是提供一种自适应轴承衬套及安装结构，用于解决上述问题之一。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自适应轴承衬套，所述自适应轴承衬套设置于轴承与安装座之间，所述自适应轴承衬套外部具有外凸起，以及内部具有内凸起，外凸起支撑于安装座且内凸起支撑于轴承，外凸起的外凸起端面与内凸起的内凸起端面之间的高度差能够根据受力大小进行调节。

本发明一实施例的优选方案是，所述自适应轴承衬套由弹性材料制成，如弹簧钢。

本发明一实施例的优选方案是，所述外凸起与所述内凸起间隔布置，即相邻的两个外凸起与所述自适应轴承衬套圆心的连线所组成的第一夹角被内凸起与所述自适应轴承衬套圆心的连线平分，相邻的两个内凸起与所述自适应轴承衬套圆心的连线所组成的第二夹角被外凸起与所述自适应轴承衬套圆心的连线平分。

本发明一实施例的优选方案是，所述外凸起端面具有与安装座内表面相匹配的外凸弧面，以及所述内凸起端面具有与轴承外表面相匹配的内凹弧面。

本发明一实施例的优选方案是，所述自适应轴承衬套还具有衬托部，所述衬托部包括设置于轴承衬套两侧面的外衬托部和内衬托部；其中，所述外衬托部具有与所述外凸起相同高度的衬托结构及与所述外凸起相同形状的外凸弧面，所述内衬托部具有与所述内凸起相同高度的衬托结构及与所述内凸起相同形状的内凹弧面。

本发明一实施例的优选方案是，所述衬托部设置于所述自适应轴承衬套上与轴承受力方向相同的位置，且所述衬托部中的外凸弧面面积大于外凸起中的外凸弧面面积，以及所述衬托部中的内凹弧面面积大于内凸起中的内凹弧面面积。

本发明还提供了一种轴承衬套安装结构，包括上述的自适应轴承衬套，还包括密封夹层，所述密封夹层置于所述自适应轴承衬套与安装座之间。

本发明的自适应轴承衬套及安装结构使其能够在不增加其它零件与结构复杂性的条件下，减小甚至消除附件机匣在高速运转的过程中轴承对衬套的磨损，最终保证附件机匣的运转精度和可靠性。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明一实施例的自适应轴承衬套结构示意图。

图2为本发明一实施例的自适应轴承衬套变形示意图。

图3为本发明一实施例的轴承衬套安装结构示意图。

图4为本发明一实施例的轴承衬套安装结构截面图。

附图标记：

1-自适应轴承衬套，11-外凸起，12-内凸起，13-衬托部，14-外衬托部，15-内衬托部，101-外凸起端面，102-内凸起端面，

2-轴承，3-安装座，4-密封夹层，5-环形油槽，61-进油口，62-回油口。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

如图1所示为本发明的自适应轴承衬套1的结构示意图，其显示的是自适应轴承衬套1在未受力状态下的形状，在图1中可以看到有本发明的自适应轴承衬套1上有外凸起11和内凸起12，外凸起11和内凸起12的位置为自适应轴承衬套1与其相接处零件(包括但不限于安装座3、密封夹层4等)的过盈配合点。需要理解的是，为了保证自适应轴承衬套1的正常使用功能，其外凸起11和内凸起12的突出高度可以根据其使用环境(包括但不限于使用温度、应用转速等)、应用尺寸及零件材料等进行相应的调整，在本发明一实施例中，实际应用的外凸起11的高度(或称厚度)很小，约为0.5mm范围以内，内凸起12的高度则远大于外凸起11的高度。

在本发明一实施例中，外凸起11和内凸起12交错排列，图1中所示的自适应轴承衬套1包含了三个外凸起11和四个内凸起12。在本发明的一实施例中，外凸起11和内凸起12优先以如下方式排列：相邻的两个外凸起11与所述自适应轴承衬套1圆心的连线所组成的第一夹角被内凸起12与所述自适应轴承衬套1圆心的连线平分；以及相邻的两个内凸起12与所述自适应轴承衬套1圆心的连线所组成的第二夹角被外凸起11与所述自适应轴承衬套1圆心的连线平分。上述连线、夹角等均未画出。

需要说明的是，尽管如上述的方式对外凸起11和内凸起12进行了排列，但不一定能够避免某个凸起向内或向外的变形量较大因而影响使用的情况，因此可以对凸起的排布进行适当的调整以避免上述问题。

采用上述的交错排列的构造，可较大程度的保证支撑均匀，有利于力的传递，使变形均匀，避免某个或多个外凸起11因受力向内变形较大、而其他某个或多个的外凸起11因受力较小故变形较小，使得向内较大的变形量超过内凸起12的高度而触及到与内凸起12相接处的轴承2。应当理解的是，上述情况也可能是反过来，即内凸起12因受力向外变形较大、而其他某个或多个的内凸起12因受力较小故变形较小，使得向外较大的变形量超过外凸起11的高度而触及到与外凸起11相接处的零件(包括但不限于安装座3、密封夹层4)。

在本发明一实施例的自适应轴承衬套1中，由于自适应轴承衬套1安装于安装座3与轴承1之间，故其外凸起11上的外凸起端面101便与安装座3的内圆弧形表面接触，为了更加使两者更加贴紧，本发明中外凸起端面101采用的是外凸弧面的构造，外凸弧面与安装座3的内圆弧形表面相吻合。其内凸起12上的内凸起端面102与轴承1的外圆弧形表面接触，也是为了更加使两者更加贴紧，本发明中内凸起端面102采用的是内凹弧面的构造，内凹面与轴承1的外圆弧形表面相吻合。

需要说明的是，虽然在本发明的上述实施例中采用了的紧密配合的弧面的形式，但不排除还可以采用其他的接触面构型，如圆形、椭圆形等形状。

另外在本发明一实施例的自适应轴承衬套1中，其还包括衬托部13,衬托部13设置自适应轴承衬套1上受轴承1所施加的力的方向上，如图1中A向所指即为轴承1施加于自适应轴承衬套1的力的方向。衬托部13分为设置于自适应轴承衬套1外表面的外衬托部14和设置于自适应轴承衬套1内表面的内衬托部15，外衬托部14和内衬托部15处于相同的位置，所谓相同位置指的是两者具有相同的轴线及扇形区域。外衬托部14具有与外凸起11相同高度的衬托结构及与外凸起11相同形状的外凸弧面，内衬托部15具有与内凸起12相同高度的衬托结构及与内凸起12相同形状的内凹弧面。衬托部13的主要作用是支撑轴承1施加给其的大部分受力，因此本发明中的衬托部13的大小(即扇形区域)可以根据受力的大小进行调节。

如图2所示为本发明的自适应轴承衬套1变形示意图，图中所示的B1至B3为施加于自适应轴承衬套1外表面的作用力，具体施加于外凸起11的外凸面，图中所示的C1至C4为施加于自适应轴承衬套1内表面的作用力，具体施加于内凸起11的内凹面，A向所指为轴承1施加于自适应轴承衬套1的主要受力。在图2中所示的受力状态下，自适应轴承衬套1上的外凸起11会向内收缩、而内凸起12会向外扩张，由此导致自适应轴承衬套1的内径增加。相反的，当外凸起11所受的外力B1至B3减下，三个外凸起11就会沿着自适应轴承衬套1的径向方向运动，同时四个内凸起12就会有恢复到初始状态的趋势，即施加于内凸起12的内凹弧面会沿着经向圆心运动导致自适应轴承衬套1的内径变小。因此，施加于外凸起11的外凸弧面的外力(B1至B3)与施加于内凸起12的内凹弧面的内力(C1至C4)在方向上始终是相反的，即三个外凸起11的外凸弧面处受压，自适应轴承衬套1的内径增加，外凸起11的外凸弧面处受力释放或减小，自适应轴承衬套1的内径减小或回复初始状态。

需要说明的是，在本发明中上述实施例中，外力B1至B3的大小不一定相同，即外力B1至B3的大小可能均相同，或者某两个力的大小相同而与第三个力的大小不同，亦或者三个力均不相同。应当理解的是，当本发明中的外凸起11的数量不为本发明实施例所示的三个时，依旧力的大小不一定相同。同理，本发明中内凸起12处的受力C1至C4同外力B1至B3，此处不再赘述。

如图3所示为安装有本发明自适应轴承衬套1的安装结构，其包含了四个部件，分别为自适应轴承衬套1、轴承2、安装座3和密封夹层4，由外向内依次为安装座3、密封夹层4、自适应轴承衬套1和轴承2。在安装座3内表面设有环形油槽5，环形油槽5环绕安装座3内表面一圈，密封夹层4安装于安装座3内，且与安装座3过硬配合。在安装座3上的轴肩的一侧(图3中所示的下侧)具有进油口61和回油口62，润滑油通过进油口流入轴承2处对轴承起到润滑作用，并通过回油口62进行回油。

如图4所示为安装有本发明自适应轴承衬套1的安装结构截面示意图，在安装结构中利用自适应轴承衬套1的外凸起11可实现密封夹层4与自适应轴承衬套1之间的局部过盈、局部间隙的配合方式，过盈部分为外凸起11与密封夹层4的配合点，间隙部分为外凸起11的根部。这种配合方式可以保证自适应轴承衬套1通过自身始终实现对轴承2的抱紧状态而使两者之间不因为间隙而产生相对运动，自适应轴承衬套1与轴承2不产生相对运动就可有效的避免因两者之间的磨损。

图4中A向为轴承2工作过程中受力方向，本发明的自适应轴承衬套1坐落在衬托部13上，衬托部13在轴承2受力方向区域为扇形，大约占了整圆结构的1/4。衬托部13的作用包括：对轴承2的作用力有一定的承受能力以及保证轴承2的回转中心位置不变；以及，自适应轴承衬套1其它角向位置内外交错的凸起结构的作用为制造自适应轴承衬套1自身的变形使其在工作过程中与轴承2始终为紧配合而避免两者之间的相对运动，减少磨损。

需要理解的是，在本发明附图中的自适应轴承衬套1的变形是夸张的表达，其目的是为了展现或解释自适应轴承衬套1的工作原理，但在实际使用过程中，其变形量可能没有这么大。

综上所述，本发明的自适应轴承衬套1抱紧轴承4的工作原理或过程如下：

自适应轴承衬套1在装配过程中保证其上分布的内、外部凸起与轴承2和路密封夹层4均为过盈的紧配合。在附件传动机匣高速运转的过程中温度会急剧增加。而在附件传动机匣上，安装座与普通轴承衬套的受热线胀系数要大于轴承2的线胀系数，即安装座1与普通轴承衬套受热膨胀现象更明显。对于普通的整圆结构的轴承衬套就会受热膨胀内径增加，与轴承之间产生工作间隙。而对于本发明来说，安装座1与路密封夹层4受热膨胀内径增加，自适应轴承衬套1的外凸起12的装配压力得到释放致使自适应轴承衬套1的内凸起12沿径向向内回缩而对轴承2的抱紧力增加，即在工作过程中自适应轴承衬套1与轴承2之间不会产生间隙而到来由于相对运动导致的磨损。

需要说明的是，为了实现本发明的自适应轴承衬套1的弹性变形，其制造材料应采用具有较强弹性的金属制成，如弹簧钢等，若采用刚性材料，在其外凸起11或内凸起12变形后则可能不会恢复原状，影响使用。

最后为了验证本发明的正确性，将本发明的自适应轴承衬套安装结构应用于实际场景并进行了相关试验：在上述装配状态下，室温条件下强迫轴承2外圈与自适应轴承衬套1的内圈(内凸起12)间发生相对转动，测得此时迫使轴承2外圈转动的扭矩。然后，将试验装置加温到附件传动机匣工作温度后，再迫使轴承2的外圈与自适应轴承衬套1的内圈(内凸起12)间发生相对转动，发现此时迫使轴承2的外圈转动的扭矩并未明显下降。由此证明了自适应轴承衬套1在受热膨胀的过程中内圈仍对轴承2有很大的抱紧力，从而证明了本发明在原理上的正确性。

本发明的自适应轴承衬套1及安装结构的优点在于：结构简单，重量轻，自适应轴承衬套1可根据实际工况改变形状以消除其与轴承外环之间的间隙，从而降低甚至消除轴承对衬套的磨损程度，自适应轴承衬套1为一体结构，无需增加多余的零部件，无需对附件传动机匣或安装座进行结构的改变，适应性好。

本发明的自适应轴承衬套1以其特殊的结构形式和应用这种特殊结构带来的特殊配合方式，可以有效提高对轴承的抱紧力。以及自适应轴承衬套1的衬托部13为非整圆结构，并伴有局部的外凸起11和内凸起12，其不规则的外形可以保证其与密封夹层4和轴承2之间的特殊配合方式。这种配合方式在附件传动机匣的高温工作环境下，可以保证自适应轴承衬套1的内圈与轴承2的外圈之间始终为紧配合而不产生由于间隙导致的相对运动进而带来的磨损。

以上所述，仅为本发明的最优具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种自适应轴承衬套，所述自适应轴承衬套(1)设置于轴承(2)与安装座(3)之间，其特征在于，所述自适应轴承衬套(1)外部具有外凸起(11)，以及内部具有内凸起(12)，外凸起(11)支撑于安装座(3)且内凸起(12)支撑于轴承(2)，外凸起(11)的外凸起端面(101)与内凸起(12)的内凸起端面(102)之间的高度差能够根据受力大小进行调节；其中，所述自适应轴承衬套(1)还具有衬托部(13)，所述衬托部(13)包括设置于轴承衬套两侧面的外衬托部(14)和内衬托部(15)，所述外衬托部(14)具有与所述外凸起(11)相同高度的衬托结构及与所述外凸起(11)相同形状的外凸弧面，所述内衬托部(15)具有与所述内凸起(12)相同高度的衬托结构及与所述内凸起(12)相同形状的内凹弧面，且所述衬托部(13)设置于所述自适应轴承衬套(1)上与轴承(1)受力方向相同的位置，且所述衬托部(13)的外凸弧面面积和内凹弧面面积大于外凸起(11)的外凸弧面面积和内凹弧面面积。

2.如权利要求1所述的自适应轴承衬套，其特征在于，所述自适应轴承衬套(1)由弹性材料制成。

3.如权利要求1所述的自适应轴承衬套，其特征在于，所述外凸起(11)与所述内凸起(12)间隔布置，即

相邻的两个外凸起(11)与所述自适应轴承衬套(1)圆心的连线所组成的第一夹角被内凸起(12)与所述自适应轴承衬套(1)圆心的连线平分；

相邻的两个内凸起(12)与所述自适应轴承衬套(1)圆心的连线所组成的第二夹角被外凸起(11)与所述自适应轴承衬套(1)圆心的连线平分。

4.一种轴承衬套安装结构，包括如权利要求1至3任一所述的自适应轴承衬套(1)，还包括密封夹层(4)，所述密封夹层(4)置于所述自适应轴承衬套(1)与安装座(3)之间。