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Abstract

一种航空机轮轴承孔滚压具，包括滚压轮和刀杆。刀杆一端端面中心有用于安装滚压轮的轴颈，另一端与车床刀架连接。刀杆分为直柄刀杆和弯柄刀杆。所述滚压轮一端的端面外缘处有环形凹槽。滚压轮的外圆周表面由弧面和斜面组成。使用时刀杆以悬臂梁的形式使安装在其端头的滚压轮伸入轴承孔内滚压强化，以在轴承孔表面引入残余压应力，提高材料抗疲劳强度和使用寿命。滚压后的轴承孔表面粗糙度为Ra0.2μm，硬化层深度为0.5‑1.5mm。本发明能够对内孔表面滚压，提高了该部位疲劳强度，延缓了疲劳裂纹萌生，使轴承孔根部的疲劳强度提高25％以上，满足长寿命、高负荷航空机轮技术使用要求。

Description

一种航空机轮轴承孔滚压具
技术领域
本发明涉及航空机械表面滚压强化技术，特别地本发明公开一种航空机轮轴承孔滚压具及方法。
背景技术
航空机轮是飞机包括直升机等有轮航空器起飞着陆装置重要设备之一，承受较大的结构载荷。随着机轮使用寿命和机轮载荷要求的提高，对机轮设计和制造技术也提出了新的要求。机轮轴承孔是轮毂在轮轴上的支承点，轴承安装在轮毂轴承孔，机轮通过轴承围绕轮轴旋转，以便利飞机在地面运动。机轮轴承孔部位受力较大，特别是轴承孔根部(轴承孔底台与孔壁相接处)因结构限制圆角过渡半径r较小，轴承孔根部比较尖或很尖，应力集中严重，容易诱发和萌生疲劳裂纹，导致机轮毂部断裂破坏，甚至造成事故。滚压是一种有效、经济和环保的表面强化技术，显著改善和提高机械制品的疲劳强度和服役寿命，已在航空机轮固定轮缘R、卡环槽处运用。滚压作业也是无切削过程，它是用滚压轮代之以刀尖，滚压轮安装固定在刀杆或带施力机构的刀座端头，或安装固定在刀杆端头旁边，对需要强化的表面在滚压力作用下进行滚碾压平。现有航空机轮没有积极意识到需要对轴承孔实施表面滚压强化，经历台架试验和外场使用，轴承孔部位对长寿命、高负荷航空机轮健壮性影响凸显出来了，有必要对轴承孔滚压强化，而现有机轮滚压装置只能滚压外圆表面，滚压轮进不到轴承孔里。
发明内容
为克服现有技术中存在的机轮滚压装置只能滚压外圆表面，滚压轮不能进入轴承孔内的不足，本发明提出一种航空机轮轴承孔滚压具。
本发明包括滚压轮和刀杆。所述刀杆一端端面中心有轴颈，用于安装滚压轮；该刀杆另一端为固定端，固定安装在车床方刀架上。所述刀杆分为直柄刀杆和弯柄刀杆。所述滚压轮背离刀杆一端的端面外缘处有环形凹槽；所述滚压轮的外圆周表面由弧面和斜面组成。
所述环形凹槽的深度为0.5～1.2mm，并且该环形凹槽的槽底面与滚压轮的端面以斜面平滑过渡。该环形凹槽外边缘距离滚压轮外圆周表面的圆弧顶点的距离La为4～5mm。
所述滚压轮的外圆周表面的弧面与待滚压强化的表面接触，为实施滚压强化的工作面；该工作面中的圆弧半径与待滚压强化的机轮轴承孔根部过渡半径一致，或小于待滚压强化的机轮轴承孔根部过渡半径；当所述工作面中的圆弧半径小于待滚压强化的机轮轴承孔根部过渡半径时，机轮轴承孔根部过渡半径与工作面中的圆弧半径的差≤0.05mm。
所述弯柄刀杆的杆身由与滚压轮连接的水平段和与车床方刀架连接的竖直段组成；所述的轴颈位于弯柄刀杆水平段的端面。
所述弯柄刀杆夹持处与机轮轴承孔端面之间的水平距离为25mm～30mm
本发明使滚压轮位于刀杆一端，并使刀杆以悬臂梁的形式伸入轴承孔实现对该轴承孔的滚压强化。滚压强化主要是在零件表面引入残余压应力，以提高材料抗疲劳强度，提高制品服役期限即使用寿命。通过本发明滚压后的轴承孔表面粗糙度为Ra0.2μm，硬化层深度为0.5-1.5mm。
本发明对现有滚压装置改造得到的滚压具，可以对内孔表面滚压，解决了现有滚压装置不能滚压轴承孔的技术问题，按照滚压强化机理，和本发明的装置和方法，提高轴承孔部位疲劳强度，提高机轮承载能力和使用寿命，从理论分析是肯定的。
本发明结构合理，简便可行，可有效解决现有技术存在不足。本发明是通过下述途径来实现的：将滚压轮设置成处在离开刀杆或刀座固定点一段距离，以适当长度的悬臂梁形式伸入机轮轴承孔实现滚压强化的目的。使用本发明解决了现有滚压装置不能滚压轴承孔的技术问题，扩大了表面滚压强化技术在航空机轮上的应用范围，同时，采用本发明对机轮轴承孔表面特别是轴承孔根部滚压强化，引入有益的残余压应力，改善应力集中和受力状况，提高了该部位疲劳强度，延缓了疲劳裂纹萌生，提高了机轮承载能力和使用寿命。根据现有理论分析和样机试验，轴承孔根部滚压强化后疲劳强度提高至少25％以上，满足长寿命、高负荷航空机轮技术使用要求。
附图说明
附图1是直柄刀杆的航空机轮轴承孔滚压具的结构示意图；
附图2是弯柄刀杆的航空机轮轴承孔滚压具的结构示意图；
附图3是图1中I处滚压轮局部放大图；
附图4是本发明的滚压示意图。
图中：
1.滚压轮；2.直柄刀杆；3.轴承；4.轴颈；5.弯柄刀杆；6.机轮轴承孔；
LW:机轮轴承孔端面与刀架侧面间距25mm；N:刀架侧面。
具体实施方式
实施例1
本实施例是一种航空机轮轴承孔滚压具，包括滚压轮1和直柄刀杆2。所述直柄刀杆的杆身为矩形截面；刀杆一端端面中心有轴颈4，用于安装滚压轮1；该直柄刀杆另一端为固定端，安装在车床方刀架上并通过螺钉和压板夹持紧固。
滚压轮1的中心孔内安装有轴承3，通过该轴承将所述滚压轮安装在刀杆端头轴颈上。
所述滚压轮1的外圆周表面由弧面和斜面组成，参见图1。所述的弧面与待滚压强化的表面接触，为实施滚压强化的工作面；该工作面中的圆弧半径与待滚压强化的机轮轴承孔根部过渡半径一致，或小于待滚压强化的机轮轴承孔根部过渡半径；当所述工作面中的圆弧半径小于待滚压强化的机轮轴承孔根部过渡半径时，机轮轴承孔根部过渡半径与工作面中的圆弧半径的差≤0.05mm。
本实施例中，该工作面中的圆弧半径小于待滚压强化的机轮轴承孔根部过渡半径，并且滚压轮1的圆弧半径比机轮轴承孔根部过渡半径小0.05mm。
所述滚压轮1背离刀杆一端的端面外缘处有环形凹槽，该环形凹槽的深度为0.5～1.2mm；通过该环形工艺凹槽减小滚压轮端面与轴承孔底面的接触面积。
所述滚压轮1背离刀杆端的端面有环形凹槽，该环形凹槽的深度为0.5～1.2mm；凹槽外口缘与滚压轮外圆周表面的圆弧顶点的距离La为4～5mm；凹槽内边缘与滚压轮1端面衔接，并使所述衔接位置与滚压轮外圆周表面中的斜面与滚压轮外圆周表面中的斜面与滚压轮端面衔接位置相对应。所述的环形凹槽用于减小滚压中该滚压轮端面与轴承孔底表面的接触面积，保证对轴承孔底根部有效滚压强化，又不致减小滚轮刚度。
本实施例中，所述环形凹槽的为深度1.0mm，该凹槽的槽底面与滚压轮的端面以斜面平滑过渡。所述凹槽外口缘距离滚压轮外圆周表面的圆弧顶点的距离La为4mm；
滚压轮1的轴线与所述刀杆2的轴线重合。滚压轮靠近刀杆的端面至该刀杆在刀架上的装夹位置间的距离须满足装夹后的装夹夹具与机轮轴承孔端面不发生干涉。
本实施例中，与刀杆的安装后的滚压轮环形凹槽的端面至该刀杆上的刀座安装孔中心线的距离为25mm。所述滚压轮1的外圆周表面斜面与该滚压轮轴线之间的夹角为30°。
实施例2
本实施例是一种航空机轮轴承孔滚压具。如图2所示，包括滚压轮1和弯柄刀杆5。所述弯柄刀杆的杆身由于滚压轮1连接的水平段和与车床方刀架连接的竖直段组成；该弯柄刀杆的横截面为矩形。所述弯柄刀杆水平段的端面中心有轴颈4，用于安装滚压轮1。
所述滚压轮1的外圆周表面亦由弧面和斜面组成。所述的弧面与待滚压强化的表面接触，为实施滚压强化的工作面；该工作面中的圆弧半径与待滚压强化的机轮轴承孔根部过渡半径一致，或小于待滚压强化的机轮轴承孔根部过渡半径；当所述工作面中的圆弧半径小于待滚压强化的机轮轴承孔根部过渡半径时，不超过0.05mm。
本实施例中，所述工作面中的圆弧半径与待滚压强化的机轮轴承孔根部过渡半径一致。
所述滚压轮1背离刀杆一端的端面外缘处有环形的工艺凹槽，凹槽深度为0.5～1.2mm；通过该环形工艺凹槽减小滚压轮端面与轴承孔底面的接触面积。
所述滚压轮1背离刀杆端的端面有环形凹槽，该环形凹槽的深度为0.5～1.2mm；凹槽外边缘与滚压轮外圆周表面的圆弧顶点的距离La为4～5mm；凹槽内边缘与滚压轮1端面衔接，并使所述衔接位置与滚压轮外圆周表面中的斜面与滚压轮外圆周表面中的斜面与滚压轮端面衔接位置相对应。所述的环形凹槽用于减小滚压中该滚压轮端面与轴承孔底表面的接触面积，保证对轴承孔底根部有效滚压强化，又不致减小滚轮刚度。
本实施例中，所述环形凹槽的为深度0.8mm，该凹槽的槽底面与滚压轮的端面以斜面平滑过渡。所述凹槽外边缘余滚压轮外圆周表面的圆弧顶点的距离La＝5mm；
滚压轮1的轴线与所述弯柄刀杆中水平段的轴线重合。
装夹后的滚压轮与刀杆在刀架上的装夹位置间的距离须使装夹后的装夹夹具与机轮轴承孔端面不发生干涉。
使用时，固定弯柄刀杆5，启动滚压轮1滚压机轮轴承孔。机轮轴承孔端面距弯柄刀杆5夹持处的水平距离为25mm～30mm，本实施例中为30mm。

Claims (3)

1.一种航空机轮轴承孔滚压具，其特征在于，包括滚压轮和刀杆；所述刀杆一端端面中心有轴颈，用于安装滚压轮；该刀杆另一端固定安装在车床方刀架上；所述刀杆分为直柄刀杆和弯柄刀杆；所述滚压轮背离刀杆一端的端面外缘处有环形凹槽；所述滚压轮的外圆周表面由弧面和斜面组成；
所述环形凹槽的深度为0.5～1.2mm，并且该环形凹槽的槽底面与滚压轮的端面以斜面平滑过渡；该环形凹槽外边缘距离滚压轮外圆周表面的圆弧顶点的距离La为4～5mm；
所述滚压轮的外圆周表面的弧面与待滚压强化的表面接触，为实施滚压强化的工作面；该工作面中的圆弧半径与待滚压强化的机轮轴承孔根部过渡半径一致，或小于待滚压强化的机轮轴承孔根部过渡半径；当所述工作面中的圆弧半径小于待滚压强化的机轮轴承孔根部过渡半径时，机轮轴承孔根部过渡半径与工作面中的圆弧半径的差≤0.05mm。
2.如权利要求1所述航空机轮轴承孔滚压具，其特征在于，所述弯柄刀杆的杆身由与滚压轮连接的水平段和与车床方刀架连接的竖直段组成；所述的轴颈位于弯柄刀杆水平段的端面。
3.如权利要求2所述航空机轮轴承孔滚压具，其特征在于，所述弯柄刀杆夹持处与机轮轴承孔端面之间的水平距离为25mm～30mm。
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