CN107560932B - 双锥面轴套式自润滑关节轴承衬垫摩擦磨损试验装置 - Google Patents

Abstract

一种双锥面轴套式自润滑关节轴承衬垫摩擦磨损试验装置，其双锥面轴的两锥体上各套有与其对应的锥套，该锥套上设有与其连为一体且同端面的法兰，在法兰上均布有3‑8个通孔，两锥套内端面分别与精密隔套的两个端面接触，该套在双锥面轴中部外面的精密隔套内径大于双锥面轴圆柱部分直径，外径≤锥套圆柱基体外径，在所述精密隔套及两侧的锥套外周面上设有同心定位套，该同心定位套的环形体上设有与锥套法兰通孔对应且同轴线的轴向通孔，穿过该同心定位套通孔的螺杆同时还穿过两锥套法兰上的通孔并由螺母紧固。本发明不仅能够较好模拟实际轴承内的衬垫工况，而且改变初始工况方便，试验后拆解分析方便，能够支持试验的精确检测。

Description

双锥面轴套式自润滑关节轴承衬垫摩擦磨损试验装置

技术领域

本发明涉及一种关节轴承试验装置，特别是关节轴承的自润滑衬垫在轴承工况条件下的摩擦磨损性能检测试验装置。

背景技术

自润滑关节轴承是一种球面滑动轴承，因其结构简单紧凑、承载能力大、免维护，以及其滑动摩擦面为球面，可以应用于一定角度范围内的灵活摆动连接，被广泛应用于航天航空和军工装备等高精尖装备中。在自润滑关节轴承的内圈与外圈之间粘贴有自润滑衬垫层，衬垫的力学性能，如衬垫的摩擦磨损性能、衬垫与外圈内表面的粘贴性能、衬垫与内圈之间形成的无载启动摩擦力矩等，这些性能决定着自润滑关节轴承的应用性能与可靠性，尤其在航空领域，这些性能决定其使用寿命与航空器安全。因此，需要开展轴承衬垫性能测试的研究，尤其是针对自润滑衬垫在轴承工况条件下的摩擦磨损性能检测试验，对评价关节轴承的使用性能与寿命至关重要。

目前，对关节轴承工况条件下的衬垫性能测试方法有两种：第一种是在整体关节轴承中，将衬垫和轴承的内圈与外圈组合在一起，等同关节轴承工况的测试【ZL200810079554.X】。在这方法中，虽然可以模拟各种实际工况，但，不能设定与调整间隙状态，试验测试之后的分析较为困难，需要剖切开关节轴承外圈，剖切加工极易影响试样的实际状态，进而影响了试验结果；第二种是过圆柱面回转轴将中空圆柱剖切为两个半圆环，衬垫粘贴于半圆环内表面，两个半圆环中间夹有圆柱面摆动杆，在半圆环外侧施加工况载荷，测试中两个半圆环相对夹紧摆动杆进行摩擦磨损试验，试验后打开半圆环，进行其内表面衬垫的分析【ZL201110086614.2】。在这种方法中，虽然剖分结构便于衬垫粘贴与试验后的分析，但试验中在半圆环内的衬垫接触，与关节轴承实际工况下衬垫接触状态比较，具有较大差异。施加在半圆环上的载荷，形成对中间摆动杆的夹紧，最大接触状态在两个半圆环中部都出现，而实际关节轴承中只在外圈一侧出现。同时，在加载力作用下，两个分开的半环面与关节轴承内圈整环面，变形不一样，两个半环面不能像整环面一样同心同轴。

因此，现有的两种性能测试方法，都不能既反映轴承衬垫实际接触，又便于试验后摩擦表面性能测量分析。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够较好地模拟实际关节轴承内的衬垫工况，试验装置装配方便，衬垫粘贴与分析方便，试验工况加载与调整方便，试验检测的数据更加可靠的双锥面轴套式自润滑关节轴承衬垫摩擦磨损试验装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案具体如下：

本发明主要包括：双锥面轴、锥套、同心定位套、精密隔套、螺杆、螺母及衬垫。其中，双锥面轴主体是由两个相同的截锥体大直径端分别与同一个圆柱两端相连组成的，两截锥体的锥角为α，且α＝15°～40°。在两截锥体小直径端均设与其同轴线的短轴。在所述双锥面轴的两锥体上各套有与其对应的锥套，该锥套圆柱基体的中心通孔为与双锥面轴的截锥体对应的圆锥形通孔，锥角也为α。圆柱基体小中心孔端设有与其连为一体且同端面的法兰，在法兰上均布有3-8个通孔。测试用衬垫粘贴在两锥套内表面。两锥套内端面分别与精密隔套的两个端面接触。该套在双锥面轴中部外面的精密隔套为一圆环，其内径大于双锥面轴圆柱部分直径，外径≤锥套圆柱基体外径，并且精密隔套在一套装置中配备一组n+1个，其宽度(两端面间距)不同，宽度分别为B_i＝B+nΔB，n为1～15的整数，B等于最大试验转矩对应的两侧锥套之间间距，ΔB＝0.010-0.030mm。。在所述精密隔套及两侧的锥套外周面上设有同心定位套，最好，同心定位套与两锥套之间配合采用0.002-0.015mm的间隙配合，以保障左侧锥套与右侧锥套有较高同心度。该同心定位套的环形体上设有与锥套法兰通孔对应且同轴线的轴向通孔。穿过该同心定位套通孔的螺杆同时还穿过两锥套法兰上的通孔并由螺母紧固，以便将各部件定位。

本发明的工作过程大致如下：

工作时采用外部夹具对同心定位套外部进行夹持，以固定整个装置。然后向双锥面轴两端的短轴上同时施加径向力载荷和回转运动载荷，通过安装一组不同宽度的精密隔套，得到不同初始条件下的工况，在每种精密隔套下，试验相同的时间，然后取出两锥套中的衬垫进行分析。通过选取不同宽度的精密隔套，使得双锥面轴与锥套之间的锥形配合面形成不同的间隙，每调整一次双锥面轴与锥套之间的间隔为L＝2ΔBsinα/2。从而改变衬垫在试验前的受压接触状态、游隙和无载启动转矩，以精确提供试验前的初始衬垫受压条件。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明使用了双锥面轴套结构和成组的不同宽度的精密隔套，能够设定与调整衬垫试验所需的受压接触状态、游隙和无载启动转矩，较好地反映轴承实际工况接触，很好地模拟了实际自润滑关节轴承中衬垫的工况，可以实现不同初始衬垫受压条件下的摩擦磨损性能试验；同时，装置结构在试验后便于拆解，便于摩擦磨损形貌与性能分析，从而实现对关节轴承衬垫的摩擦磨损性能的精确测量与评价。解决了现有试验装置不能同时兼顾的试验分析方便性与试验工况准确可靠性的矛盾，解决了航空自润滑关节轴承在工况条件下自润滑衬垫评价的精确测量与分析的装置需求。

附图说明

图1是本发明主视剖面示意简图；

图2是图1的左视图；

图3是本发明的轴测图。

图中，1-双锥面轴,2-左侧衬垫，3-左侧锥套，4-螺母，5-螺杆,6-左侧法兰，7-同心定位套，8-短轴，9-右侧法兰，10-精密隔套，11-右侧锥套，12-右侧衬垫。

具体实施方式

在图1、图2和图3所示的双锥面轴套式自润滑关节轴承衬垫摩擦磨损试验装置的示意图中，双锥面轴1主体是由两个相同的截锥体大直径端分别与同一个圆柱两端相连组成的，两截锥体的锥角为α，且α＝25°。在两截锥体小直径端均设与其同轴线的短轴8。在所述双锥面轴的两锥体上各套有与其对应的锥套即左侧锥套3和右侧锥套11，两锥套圆柱基体的中心通孔为与双锥面轴的截锥体对应的圆锥形通孔，锥角也为α。圆柱基体小中心孔端设有与其连为一体且同端面的左侧法兰6和右侧法兰9，在法兰上均布有3个通孔。在两锥套内表面分别粘贴有左侧衬垫2和右侧衬垫12。两锥套内端面分别与精密隔套10的两个端面接触。该套在双锥面轴中部外面的精密隔套为一圆环，其内径大于双锥面轴圆柱部分直径，外径≤锥套圆柱基体外径，并且精密隔套在一套装置中配备一组n+1个，其宽度(两端面间距)不同，宽度分别为B_i＝B+nΔB，n为7的整数，B等于最大试验转矩对应的两侧锥套之间间距，ΔB＝0.020mm。在所述精密隔套及两侧的锥套外周面上设有同心定位套7，同心定位套与两锥套之间配合采用0.007mm的间隙配合。该同心定位套的环形体上设有与锥套法兰通孔对应且同轴线的轴向通孔。穿过该同心定位套通孔的螺杆5同时还穿过两锥套法兰上的通孔并由螺母4紧固。

Claims (4)

1.一种双锥面轴套式自润滑关节轴承衬垫摩擦磨损试验装置，其特征在于：双锥面轴主体是由两个相同的截锥体大直径端分别与同一个圆柱两端相连组成的，两截锥体的锥角为α，且α＝15°～40°，在两截锥体小直径端均设与其同轴线的短轴，在所述双锥面轴的两锥体上各套有与其对应的锥套，该锥套圆柱基体的中心通孔为与双锥面轴的截锥体对应的圆锥形通孔，锥角也为α，圆柱基体小中心孔端设有与其连为一体且同端面的法兰，在法兰上均布有3-8个通孔，两锥套内端面分别与精密隔套的两个端面接触，该套在双锥面轴中部外面的精密隔套为一圆环，其内径大于双锥面轴圆柱部分直径，外径小于或等于 锥套圆柱基体外径，在所述精密隔套及两侧的锥套外周面上设有同心定位套，该同心定位套的环形体上设有与锥套法兰通孔对应且同轴线的轴向通孔，穿过该同心定位套通孔的螺杆同时还穿过两锥套法兰上的通孔并由螺母紧固。

2.根据权利要求1所述的双锥面轴套式自润滑关节轴承衬垫摩擦磨损试验装置，其特征在于：精密隔套在一套装置中配备一组n+1个，其宽度不同，宽度分别为B_i＝B+nΔB，n为1～15的整数，B等于最大试验转矩对应的两侧锥套之间间距，ΔB＝0.010-0.030mm。

3.根据权利要求1所述的双锥面轴套式自润滑关节轴承衬垫摩擦磨损试验装置，其特征在于：同心定位套与两锥套之间配合采用0.002-0.015mm的间隙配合。

4.根据权利要求1所述的双锥面轴套式自润滑关节轴承衬垫摩擦磨损试验装置，其特征在于：测试用衬垫粘贴在两锥套内表面。