CN113062926B - 一种小型航空活塞发动机用双剖分式滚针轴承保持架 - Google Patents

Abstract

本发明一种小型航空活塞发动机用双剖分式滚针轴承保持架，属于小型航空活塞发动机技术领域；包括第一保持架单元和第二保持架单元，两个保持架单元的两端对接处均通过卡扣钩机构进行固定连接，形成一个完整的圆筒状保持架结构；所述保持架沿周向均布有2n+1个滚针兜孔槽，n为自然数且n≥4，所述滚针兜孔槽为矩形结构；所述保持架的轴向两端为环形外凸翻的圆环状凸缘，与各个滚针兜孔槽的横梁连接。本发明有效的减轻了一般双剖分式轴承保持架工作时两段保持架相互间轴向窜动和径向浮动，以及由此引起的润滑膜不连续或不均匀而形成的不规则振动磨损和摩擦发热现象。

Description

一种小型航空活塞发动机用双剖分式滚针轴承保持架

技术领域

本发明属于小型航空活塞发动机技术领域，具体涉及一种小型航空活塞发动机用双剖分式滚针轴承保持架。

背景技术

曲柄连杆机构是小型活塞式航空发动机的关键运动部件，它的结构对发动机的可靠性与使用寿命有着决定作用，特别是小型活塞航空发动机其常规工作转速基本在5000-7000rpm，比一般发动机高3-5倍，长时间连续高速运转，使得该运动副的工作条件极为苛刻。对于小型发动机，因结构及润滑冷却条件所限，该处支承轴承一般采用无内外圈的滚针式滚动轴承即由滚针和保持架组成的滚针式轴承，该轴承工作时要承受很大的离心力、冲击和振动，保持架和滚动体之间存在较大的滑动摩擦，而该轴承保持架的导热、耐磨、刚性和韧性等可靠与稳定则是运行的重要因素之一，其结构设计尤为重要。

授权公告号CN 105829746 B公布了一种“径向滚子轴承用保持架”，其由第1保持架元件的一端侧凸部与第2保持架元件的另一端侧凹部嵌合，第2保持架元件的一端侧凸部与第1保持架元件的另一端侧凹部嵌合，从而抑制第1保持架元件和第2保持架元件在轴向的相对位移。但是，该发明受限于其凸凹嵌合处的结构，而不能使保持架上的滚针兜孔槽在该位置与其它位置保持等距设置，从而使滚针不能均匀等距分布，不适用于高频交变受力的发动机曲柄连杆机构，其运行的不平稳，易导致轴承失效。

授权公告号CN 104912940 B公布了一种“拼合式轴承保持架”，保持架体由至少两个周向分布且由刚性材料制成的弧形板拼合而成，弧形板一侧具有沿弧形板轴向延伸的卡槽，且卡槽的槽口宽度至槽底宽度逐渐变大，弧形板另一侧具有沿弧形板轴向延伸且与相邻一个弧形板上的卡槽相匹配的定位凸条，相邻两个弧形板通过定位凸条与卡槽相互卡接相连。但是，该发明的结构在装配时需要足够的轴向空间，由于发动机曲柄连杆结构所限，无法实现。

授权公告号CN 107559309A公布了一种“用于曲轴轴承组件的保持架”，一种滚动元件轴承组件包括径向内座圈表面和径向外座圈表面，它们设置成彼此间隔开并且在它们之间设置有滚动元件，滚动元件在座圈表面上滚动并且它们接收在包括通过桥而彼此间隔开的至少两个侧环的保持架中，其中，所述桥在它们本身之间形成凹处，所述凹处接收彼此间隔开的滚动元件并且引导它们，并且其中，径向内座圈表面设置在第一部件上，径向外座圈表面设置在第二部件上，其中，第一和第二部件相对于彼此可旋转地支撑。但是，该发明的结构使得第一和第二部件相对自由，在工作时存在相对位移导致润滑膜不均匀不连续而产生微振磨损。

授权公告号CN 107559310 A公布了一种“分离轴承保持架”，包括至少一个第一和一个第二轴承保持架段，其中，每个轴承保持架段包括两个侧环部分，它们各自通过桥而彼此轴向间隔开，在其间形成有滚动元件接收凹处，所述滚动元件接收凹处构造成接收彼此间隔开的滚动元件轴承组件的滚动元件并引导它们，其中，至少两个轴承保持架段经由旋转接头装置而彼此连接。该发明的结构与前面CN 107559309A存在同样问题。

从上述公开的技术中，这些用于曲轴连杆机构的分离式轴承保持架在一定程度上解决改进了现有技术的不同方面存在的部分问题，也可以借鉴用于小型航空发动机曲轴连杆机构，但在使用便捷、制造成本、均衡载荷分布、运行稳定和润滑均匀等方面尚存在不足。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种小型航空活塞发动机用双剖分式滚针轴承保持架，其目的在于为小型航空活塞发动机提供一种结构紧凑，强度高，刚性好，支承充分，重量轻且工艺性好，可靠性高的滚针轴承保持架。

本发明的技术方案是：一种小型航空活塞发动机用双剖分式滚针轴承保持架，其特征在于：包括第一保持架单元和第二保持架单元，两个保持架单元的两端对接处均通过卡扣钩机构进行固定连接，形成一个完整的圆筒状保持架结构；所述保持架沿周向均布有2n+1个滚针兜孔槽，n为自然数且n≥4，所述滚针兜孔槽为矩形结构；所述保持架的轴向两端为环形外凸翻的圆环状凸缘，与各个滚针兜孔槽的横梁连接。

本发明的进一步技术方案是：所述第一保持架单元和第二保持架单元由一个完整的保持架母体切割而成，切割线位于圆柱体同一径向截面的对称位置，且位于滚针兜孔槽根部；所述切割线处为卡扣钩机构。

本发明的进一步技术方案是：所述切割线径向为S形状的卡扣钩机构，由2段半径相差3-4倍的相切圆弧和至少3段直线段构成；在轴向方向，该切割线与母线成10°-15°夹角，且在两端凸沿上与母线所成的夹角互为对称；

所述第一保持架单元和第二保持架单元在使用时通过卡扣钩机构的凹凸嵌合，形成圆周径向互锁，抑制了所述第一保持架单元和第二保持架单元在径向的相对分离与浮动；所述卡扣钩切割分离时与母线的10°-15°的对称夹角在嵌合时，抑制了所述第一保持架单元和第二保持架单元在轴向的相对移动与浮动，形成轴向锁定；嵌合后轴承所形成一个完整保持架，其第一保持架单元和第二保持架单元的两个保持架段稳定连接。

本发明的进一步技术方案是：所述滚针兜孔槽内使用标准滚针时，其有效长度达到与连杆大头内孔宽度相等，从而使大头内孔全表面完整的参与该运动副的工作过程，避免滚针短于连杆宽度而造成的工作接触面小，以及造成的连杆内孔表面与曲柄外圆表面的局部磨损。

有益效果

本发明的有益效果在于：根据如上所述构成的本发明的一种小型航空活塞发动机用双剖分式滚针轴承保持架，能够达到常规的整体滚针轴承保持架效果，有效的减轻了一般双剖分式轴承保持架工作时两段保持架相互间轴向窜动和径向浮动，以及由此引起的润滑膜不连续或不均匀而形成的不规则振动磨损和摩擦发热现象；克服了现有背景技术中剖分式轴承保持架轴向、径向位移限制与滚针兜孔槽的均匀分布不能同时兼有的问题，有效的减轻了小型活塞航空发动机曲柄连杆机构高速运动时的冲击。

滚针兜孔槽贯通至保持架端面使得滚针有效长度可以达到与连杆等宽，从而使轴承的运行更加平滑稳定，并且可以减少或避免故障和提高轴承的效率。外凸的连续的圆环状凸缘起到曲柄辐板和连杆端面之间的限位垫圈摩擦副作用，同时能够使得润滑油膜保持连续与均匀，减轻了连杆端面与曲柄辐板的磨损。

所述轴承保持架设置的圆环状凸缘连接各个滚针兜孔槽横梁，使轴承保持架的圆形外轮廓上润滑油可以均匀分布以及至少两个轴承保持架段第一保持架单元和第二保持架单元的稳定连接刚性和稳定性充分；同时该凸沿也作为曲柄侧辐板和连杆大头两个端面之间的限位垫圈摩擦副作用，避免连杆端面与曲柄侧壁的直接接触摩擦磨损。

所述轴承保持架的滚针兜孔槽横梁尺寸结构均相同，滚针兜孔槽均匀分布于所在圆周，均匀分布的滚针使作用在滚针上的载荷冲击波动减轻，同时保持架所受的冲击载荷波动随之减轻，轴承获得更长寿命。

附图说明

图1是双剖分式滚针轴承保持架结构示意图；

图2是双剖分式滚针轴承保持架结构俯视图；

图3是第一保持架单元示意图；

图4是第二保持架单元示意图；

图5是端面切割线示意图；

图6是侧面切割线示意图。

附图标记说明：1—第一保持架单元、2—第二保持架单元；11—切割线、12—切割线、21—切割线、22—切割线。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以下实施例参照附图1-6。

本发明提供一种小型航空活塞发动机用双剖分式滚针轴承保持架，该滚针轴承保持架包括第一保持架单元、第二保持架单元。具体组成件为第一保持架单元1、第二保持架单元2以及切割线11、切割线12、切割线21、切割线22。所述第一保持架单元1、第二保持架单元2两个单元结构相似的凸沿翻边半圆筒状相互嵌合对接，通过对接处交互的卡扣钩机构进行固定连接，形成一个完整的圆筒状保持架结构，如图1、图2所示。保持架体上加工有2n+1个滚针兜孔槽，n为自然数且n≥4；所述保持架滚针兜孔槽为长条状，沿圆周平行等距均匀排列；所述保持架轴向二端面为外凸的连通圆弧状凸缘，以连接各个滚针兜孔槽横梁。

进一步描述：为了运转平稳所述保持架上滚针兜孔槽数量为单数，即有2n+1个滚针兜孔槽，n为自然数且n≥4，滚针兜孔槽设置为长条状贯通槽，沿圆周平行等距均匀排列，兜孔槽宽度为公知的常规尺寸，由机械加工而成。

进一步描述：本发明的第一保持架单元1、第二保持架单元2由一个完整的保持架母体切割而成，切割线位于圆柱体对称轴线上，如图2所示，具体为切割线11、切割线12、切割线21、切割线22，且切割线11、切割线12、切割线21、切割线22的端面起始点和终止点均处于保持架圆柱体中心轴线之上，切割后形成二个对称的第一保持架单元1、第二保持架单元2，如图3、图4所示，其中并以切割线形成卡扣钩机构。

进一步描述：本发明的第一保持架单元1、第二保持架单元2切割面形成了卡扣钩，切割线11、切割线12、切割线21、切割线22在端面上形成类“S”形状断面的可扣锁机构，其由2段半径相差3-4倍的相切圆弧和若干直线段构成，本实施例中分别为Φ2和Φ0.5两段相切圆弧和2根直线组成，该直线段的一段分别与两段圆弧相切，另一端分别处于该轴承保持架圆柱体中心轴线上，且处于滚针兜孔槽根部，如图5所示，不影响兜孔槽横梁强度和尺寸；同时在母线方向，如图6所示，该切割线与母线成10°-15°夹角，而且在两端凸沿上与母线所成的夹角互为对称，本实施例采用10°夹角。采用Φ0.1钼丝切割，切割时以专用工艺装备夹持保持架母体，使之与母线成10°夹角，同时轴向倾斜12°进行切割，形成切割线11、切割线12、切割线21、切割线22。

进一步描述：使用时，第一保持架单元1和第二保持架单元2通过切割线11、切割线12、切割线21、切割线22形成的卡扣钩机构在装配外力的作用下凹凸嵌合，形成圆周向互锁，抑制了所述第一保持架单元1和第二保持架单元2在径向的相对分离与浮动；第一保持架单元1和第二保持架单元2卡扣钩机构与母线的对称夹角嵌合，形成轴向锁定，抑制了所述第一保持架单元1和第二保持架单元2轴向的相对移位与浮动。嵌合后形成一个完整保持架，其第一保持架单元1和第二保持架单元2的两个保持架段保持稳定连接，套在曲轴曲柄之上，曲轴曲柄作为滚针轴承的内圈，然后再依次装入滚针和形成滚针轴承外圈的分体式连杆。

进一步描述：本发明滚针轴承保持架设置了外翻的圆弧状凸缘连接各个滚针兜孔槽横梁，润滑曲柄连杆的混合润滑油可以从其间隙顺利淋入轴承保持架的圆形外轮廓上，而且润滑油可以均匀分布形成连续不间断油膜，并进入滚针兜孔槽中连续润滑，也使得两个轴承保持架段的第一保持架单元1和第二保持架单元2稳定连接和运行；该结构也使得滚针兜孔槽的加工更加简单，加工成本降低；贯通的滚针兜孔槽使得滚针有效长度可以达到与连杆宽度相等，获得平稳稳定的运动，避免滚针短接触面小造成的连杆与曲柄的局部磨损；同时该凸沿也作为曲柄侧和连杆端面之间的限位垫圈摩擦副使用，避免了连杆端面与曲柄侧壁的直接接触摩擦磨损。

进一步描述。本发明滚针轴承保持架的滚针兜孔槽横梁尺寸结构均相同，滚针兜孔槽均匀分布于所在圆周，均匀分布的滚针使连杆往复运动时作用在滚针上的载荷冲击波动减轻，同时保持架所受的冲击载荷波动随之减轻，轴承获得更长寿命。

进一步描述。本发明轴承保持架所使用的滚针为公知的标准滚针，从而提供了方便的选择和更低的成本。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (2)

1.一种小型航空活塞发动机用双剖分式滚针轴承保持架，其特征在于：包括第一保持架单元和第二保持架单元，两个保持架单元的两端对接处均通过卡扣钩机构进行固定连接，形成一个完整的圆筒状保持架结构；所述保持架沿周向均布有2n+1个滚针兜孔槽，n为自然数且n≥4，所述滚针兜孔槽为矩形结构；所述保持架的轴向两端为环形外凸翻的圆环状凸缘，与各个滚针兜孔槽的横梁连接；

所述第一保持架单元和第二保持架单元由一个完整的保持架母体切割而成，切割线位于圆柱体同一径向截面的对称位置，且位于滚针兜孔槽根部；所述切割线处为卡扣钩机构；

所述切割线径向为S形状的卡扣钩机构，由2段半径相差3-4倍的相切圆弧和至少3段直线段构成；在轴向方向，该切割线与母线成10°-15°夹角，且在两端凸沿上与母线所成的夹角互为对称；

所述第一保持架单元和第二保持架单元在使用时通过卡扣钩机构的凹凸嵌合，形成圆周径向互锁，抑制了所述第一保持架单元和第二保持架单元在径向的相对分离与浮动；所述卡扣钩切割分离时与母线的10°-15°的对称夹角在嵌合时，抑制了所述第一保持架单元和第二保持架单元在轴向的相对移动与浮动，形成轴向锁定；嵌合后轴承所形成一个完整保持架，其第一保持架单元和第二保持架单元的两个保持架段稳定连接。

2.根据权利要求1所述小型航空活塞发动机用双剖分式滚针轴承保持架，其特征在于：所述滚针兜孔槽内使用标准滚针时，其有效长度达到与连杆大头内孔宽度相等，从而使大头内孔全表面完整的参与曲柄连杆机构的工作过程，避免滚针短于连杆宽度而造成的工作接触面小，以及造成的连杆内孔表面与曲柄外圆表面的局部磨损。

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