CN107389346B - 用于表面织构自润滑材料摩擦预填充的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种表面织构自润滑材料摩擦预填充装置及其摩擦预填充工艺。所述装置包括传动系统、夹具系统、加载系统及检测系统。其中加载机构由电机II(12)带动左右旋丝杠(22)旋转，使加载板Ⅰ、II(17、17’)相对运动从而夹紧关节轴承内圈(28)，压力传感器(21)感应并反馈信息，电机II(12)停止运转。启动电机Ⅰ(1)，调整到指定转速后匀速转动，当扭矩传感器(8)达到一定数值后，完成预填充工艺。本发明在相互摩擦的表面加工织构可以起到储存和容纳磨屑的作用，减少固体表面的直接接触，达到降低摩擦、减小磨损的目的。同时，本发明具有结构简单、针对性强和摩擦预填充工艺方便等优点。

Description

用于表面织构自润滑材料摩擦预填充的方法

技术领域

本发明涉及机械制造领域，具体涉及一种表面织构自润滑材料摩擦预填充的方法。

背景技术

织物型自润滑关节轴承因具有结构紧凑、承载能力大、使用温度范围广、安全可靠、耐冲击及良好的自润滑性能等诸多优点，已在大型军/民用运输机、新型歼击机、武装直升机等机型重要部位被普遍采用。

由于织物型自润滑关节轴承的寿命取决于衬垫的摩擦磨损寿命，而表面织构作为一种非常有效的改进零件摩擦学性能的手段，在相互摩擦的表面加工织构可以起到储存和容纳磨屑的作用，减少固体表面的直接接触，达到降低摩擦、减小磨损的目的。由于表面织构的边缘在摩擦初期对织物型衬垫具有加速磨损作用，限制了表面织构技术在织物型自润滑关节轴承产品的应用。通过对表面织构进行自润滑材料摩擦预填充工艺的处理方法，可以优化摩擦界面材料配置，使得摩擦表面的转移膜易于生成，并在一定程度上弱化织构边缘切削效应，达到降低摩擦界面间的静摩擦系数(低启动力矩)和动摩擦系数，最终达到提高织物型自润滑关节轴承使用性能的目的。

目前还没有能满足织物型自润滑关节轴承进行表面织构摩擦预填充的专用设备，因此本发明为实现均匀的表面织构预填充，研制一种表面织构自润滑材料摩擦预填充专用设备，达到覆盖完整、分布均匀、填充稳定等的自润滑材料摩擦预填充效果，掌握表面织构预填充型关节轴承制造的关键环节/工艺，从而最终实现降低衬垫初期的摩擦磨损，降低启动力矩并延长磨损寿命，提高航空织物型自润滑关节轴承使用性能的目的。

发明内容

根据上述设计思想，本发明的目的在于提供一种表面织构自润滑材料摩擦预填充装置及其摩擦预填充方法，以实现均匀的表面织构预填充效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种表面织构自润滑材料摩擦预填充装置，所述装置包括传动系统、夹具系统、加载系统和检测系统，其中：

传动系统安装在机座左侧，包括电机Ⅰ、减速器、轴承、联轴器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、轴承座Ⅰ、传动轴、扭矩传感器、扭矩传感器支架和转轴。所述传动系统的电机通过联轴器Ⅰ与减速器输入轴连接，减速器的输出轴通过联轴器Ⅱ与轴承座Ⅰ中的传动轴连接，扭矩传感器安装在扭矩传感器支架上，扭矩传感器左端通过联轴器Ⅲ与传动轴连接，扭矩传感器左端通过联轴器Ⅳ与转轴连接，所述转轴前端采用螺母安装关节轴承内圈。

所述夹具系统安装在传动系统右侧，包括螺钉、夹具块、加载板、半环。夹具块Ⅰ、Ⅱ与加载板Ⅰ、Ⅱ通过螺钉连接固定，夹具块Ⅰ、Ⅱ中间凹槽部分安装粘贴有自润滑材料的半环Ⅰ、Ⅱ，所述半环Ⅰ、Ⅱ与夹具块Ⅰ、Ⅱ通过螺钉固定。

加载系统的加载机构安装在机座右侧，包括左右旋丝杠、轴承、轴承座Ⅱ、Ⅲ、联轴器Ⅴ、滑块、导轨、电机Ⅱ、压力传感器。所述加载系统的压力传感器安装在加载板Ⅰ内侧，所述加载板Ⅰ、Ⅱ通过螺纹连接与滑块Ⅰ、Ⅱ固定到一起；所述滑块Ⅰ、Ⅱ分别安装在导轨的两侧，且通过螺纹孔与丝杠相配合，以保证两个加载板通Ⅰ、Ⅱ相对平行移动。所述丝杠为左右旋丝杠，其两端通过轴承座Ⅱ和轴承座Ⅲ支撑固定，所述电机Ⅱ通过联轴器Ⅴ与丝杠连接。

所述检测系统用来检测并反馈信号，包括扭矩传感器、压力传感器。安装在传动轴与转轴之间的扭矩传感器用来检测扭矩大小，从而判断摩擦预填充情况；压力传感器安装在加载板Ⅰ的内侧，用来检测加载载荷大小。

一种用于表面织构自润滑材料摩擦预填充装置的摩擦预填充方法，包括以下步骤：

步骤1：在关节轴承内圈外表面利用激光加工或机械加工方法加工表面织构，利用超声清洗仪清洗表面织构表面的杂质及磨屑，采用电解质等离子抛光对表面织构进行后处理，去除加工瑕疵，获得表面状态良好的表面织构。利用光学显微镜、三维形貌扫描仪等设备观察检验表面织构，确保表面织构尺寸(直径-中心间距-深度)误差小于5％。

步骤2：将PTFE基自润滑材料粘贴到两个半环上，并安装到夹具块内，将加工有表面织构的轴承内圈安装到转轴上，启动加载电机Ⅱ，达到指定载荷后，压力传感器发出信号，加载电机Ⅱ停止，启动电机Ⅰ，调整到指定转速后匀速转动，直至扭矩传感器达到指定数值后，预填充结束，电机Ⅰ停止，完成预填充。

步骤3：取下轴承内圈，利用光学显微镜、三维形貌扫描仪等设备评估预填充效果，包括覆盖完整性、分布均匀性。

本发明的有益效果是：该发明是目前相关织物型自润滑关节轴承进行表面织构摩擦预填充的首台专用试验机，该试验机能够较便捷、充分的满足表面织构自润滑材料摩擦预填充各工况下的操作工艺。针对织物型表面织构自润滑关节轴承可以较好的实现不同工作条件下的摩擦预填充实验，且具有针对性强、设计简单、实验操作方便等特点。

附图说明

图1是本发明主视示意图；

图2是本发明俯视示意图；

图3是图1中A-A侧示意图；

图4是夹具系统示意图；

图5是夹具块与转轴局部示意图。

在上述附图中：1-电机Ⅰ，2-联轴器Ⅰ，3-减速器，4-联轴器Ⅱ，5-轴承座Ⅰ，6-传动轴，7-联轴器Ⅲ，8-扭矩传感器，9-扭矩传感器支架，10-联轴器Ⅳ，11-转轴，12-电机Ⅱ，13-联轴器Ⅴ，14-轴承座Ⅱ，15-轴承，16-滑块Ⅰ，16ˊ-滑块Ⅱ，17-加载板Ⅰ，17ˊ-加载板Ⅱ，18-轴承座Ⅲ，19-夹具块Ⅰ，19ˊ-夹具块Ⅱ，20-导轨，21-压力传感器，22-丝杠，23-机座，24-半环Ⅰ，24ˊ-半环Ⅱ，25-螺钉，26-PTFE基自润滑衬垫，27-螺母，28-关节轴承内圈。

具体实施方式

在1-5附图中，一种表面织构自润滑材料摩擦预填充装置，包括传动系统、夹具系统、加载系统和检测系统，其中，传动系统安装在机座23左侧，传动系统包括电机Ⅰ1、减速器3、轴承15、联轴器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ(2、4、7、10)、轴承座Ⅰ5、传动轴6、扭矩传感器8、扭矩传感器支架9和转轴11。所述传动系统的电机Ⅰ1通过联轴器Ⅰ2与减速器3的输入轴连接，减速器3的输出轴通过联轴器Ⅱ4与轴承座Ⅰ5中的传动轴6连接，扭矩传感器8安装在扭矩传感器支架9上，扭矩传感器8左端通过联轴器Ⅲ7与传动轴6连接，扭矩传感器8右端通过联轴器Ⅳ10与转轴11连接，所述转轴11前端采用螺母27安装关节轴承内圈28。

所述夹具系统安装在传动系统的右侧，包括螺钉、夹具块Ⅰ、Ⅱ(19、19ˊ)、加载板Ⅰ、Ⅱ(17、17ˊ)和半环Ⅰ、Ⅱ(24、24ˊ)。所述夹具块Ⅰ、Ⅱ(19、19ˊ)与加载板Ⅰ、Ⅱ(17、17ˊ)通过螺钉连接固定，夹具块Ⅰ、Ⅱ(19、19ˊ)中间凹槽部分安装粘贴有自润滑材料的半环Ⅰ、Ⅱ(24、24ˊ)，所述半环Ⅰ、Ⅱ(24、24ˊ)与夹具块Ⅰ、Ⅱ(19、19ˊ)通过螺钉25固定。

加载系统的加载机构安装在机座23右侧，包括左右旋丝杠22、轴承15、轴承座Ⅱ、Ⅲ(14、18)、联轴器Ⅴ13、滑块Ⅰ、Ⅱ(16、16ˊ)、导轨20、电机Ⅱ12和压力传感器21。所述加载系统的压力传感器21安装在加载板Ⅰ17内侧，加载板Ⅰ、Ⅱ(17、17ˊ)通过螺纹连接与滑块Ⅰ、Ⅱ(16、16ˊ)固定到一起；所述滑块Ⅰ、Ⅱ(16、16ˊ)分别安装在导轨20的两侧，且通过螺纹孔与丝杠22相配合，以保证两个加载板Ⅰ、Ⅱ(17、17ˊ)相对平行移动。

所述检测系统用来检测并反馈信号，包括扭矩传感器8、压力传感器21。所述检测系统安装在传动轴6与转轴11之间的扭矩传感器8用来检测扭矩大小，从而判断摩擦预填充情况；压力传感器21安装在加载板Ⅰ17的内侧，用来检测加载载荷大小。

图4是半环与夹具块局部示意图，半环Ⅰ、Ⅱ(24、24ˊ)内侧粘贴有PTFE基自润滑材料，且半环Ⅰ、Ⅱ(24、24ˊ)通过螺钉25固定到夹具块Ⅰ、Ⅱ(19、19ˊ)上，图5是夹具块与转轴局部示意图，关节轴承内圈28通过轴肩与螺母27固定在转轴11上。首先电机Ⅱ12带动左右旋丝杠22旋转，从而使加载板Ⅰ、Ⅱ(17、17ˊ)沿着导轨20相对运动，夹具块Ⅰ、Ⅱ(19、19ˊ)将关节轴承内圈28夹紧，达到指定载荷后由压力传感器21检测信息后停止电机Ⅱ12运转，实现加载。在图1所示的表面织构自润滑材料摩擦预填充装置主视示意简图中，电机Ⅰ1在减速器3的作用下带动转轴11旋转，进而实现在指定加载力情况下的摩擦预填充。

一种用于表面织构自润滑材料摩擦预填充的方法，包括以下步骤：

步骤1：在关节轴承内圈28外表面利用激光加工或机械加工方法加工表面织构，利用超声清洗仪清洗表面织构表面的杂质及磨屑，采用电解质等离子抛光对表面织构进行后处理，去除加工瑕疵，获得表面状态良好的表面织构。利用光学显微镜、三维形貌扫描仪等设备观察检验表面织构，确保表面织构尺寸(直径-中心间距-深度)误差小于5％。

步骤2：将PTFE基自润滑材料粘贴到两个半环(24、24ˊ)上，并安装到夹具块Ⅰ、Ⅱ(19、19ˊ)内，将加工有表面织构的关节轴承内圈28安装到转轴11上，启动电机Ⅱ12，达到指定载荷后，压力传感器21发出信号，电机Ⅱ12停止，启动电机Ⅰ1，调整到指定转速后匀速转动，当扭矩传感器8到达一定数值后，达到预填充效果，停止电机Ⅰ1，完成自润滑材料摩预填充工艺。

步骤3：取下关节轴承内圈28，利用光学显微镜、三维形貌扫描仪等设备评估预填充效果，包括覆盖完整性、分布均匀性。

Claims (1)

1.一种用于表面织构自润滑材料摩擦预填充的方法，包括表面织构自润滑材料摩擦预填充装置，所述装置包括传动系统、夹具系统、加载系统和检测系统，其中，所述传动系统的电机Ⅰ(1)通过联轴器Ⅰ(2)与减速器(3)的输入轴连接，减速器(3)的输出轴通过联轴器Ⅱ(4)与轴承座Ⅰ(5)中的传动轴(6)连接，扭矩传感器(8)安装在扭矩传感器支架(9)上，扭矩传感器(8)左端通过联轴器Ⅲ(7)与传动轴(6)连接，扭矩传感器(8)右端通过联轴器Ⅳ(10)与转轴(11)连接，所述转轴(11)前端采用螺母(27)安装关节轴承内圈(28)；所述夹具系统的夹具块Ⅰ、Ⅱ(19、19ˊ)与加载板Ⅰ、Ⅱ(17、17ˊ)通过螺钉连接固定，夹具块Ⅰ、Ⅱ(19、19ˊ)中间凹槽部分安装粘贴有自润滑材料的半环Ⅰ、Ⅱ(24、24ˊ)，所述半环Ⅰ、Ⅱ(24、24ˊ)与夹具块Ⅰ、Ⅱ(19、19ˊ)通过螺钉(25)固定；所述加载系统的压力传感器(21)安装在加载板Ⅰ(17)内侧，所述加载板Ⅰ、Ⅱ(17、17ˊ)通过螺纹连接与滑块Ⅰ、Ⅱ(16、16ˊ)固定到一起；所述滑块Ⅰ、Ⅱ(16、16ˊ)分别安装在导轨(20)的两侧，且通过螺纹孔与丝杠(22)相配合，以保证两个加载板Ⅰ、Ⅱ(17、17ˊ)相对平行移动；所述检测系统用来检测并反馈信号，包括扭矩传感器(8)、压力传感器(21)，安装在传动轴(6)与转轴(11)之间的扭矩传感器(8)用来检测扭矩大小，从而判断摩擦预填充情况；压力传感器(21)安装在加载板Ⅰ(17)的内侧，用来检测加载载荷大小，所述丝杠(22)为左右旋丝杠，其两端通过轴承座Ⅱ(14)和轴承座Ⅲ(18)支撑固定，所述电机Ⅱ(12)通过联轴器Ⅴ(13)与丝杠(22)连接，其特征是：所述摩擦预填充方法包括以下步骤：

步骤1：在关节轴承内圈(28)外表面利用激光加工或机械加工方法加工表面织构，利用超声清洗仪清洗表面织构表面的杂质及磨屑，采用电解质等离子抛光对表面织构进行后处理，去除加工瑕疵，获得表面状态良好的表面织构；利用光学显微镜或三维形貌扫描仪观察检验表面织构，确保表面织构尺寸误差小于5％；

步骤2：将PTFE基自润滑材料(26)粘贴到两个半环(24、24ˊ)上，并安装到夹具块Ⅰ、Ⅱ(19、19ˊ)内，将加工有表面织构的关节轴承内圈(28)安装到转轴(11)上，启动加载电机Ⅱ(12)，达到指定载荷后，压力传感器(21)发出信号，加载电机Ⅱ(12)停止，启动电机Ⅰ(1)，调整到指定转速后匀速转动，扭矩传感器达(8)到一定数值后，预填充结束，停止电机Ⅰ(1)完成预填充；

步骤3：取下关节轴承内圈(28)，利用光学显微镜或三维形貌扫描仪评估预填充效果，包括覆盖完整性、分布均匀性。