CN105864285A - 一种带微织构的航空关节轴承及其制造方法 - Google Patents

一种带微织构的航空关节轴承及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105864285A
CN105864285A CN201610495238.5A CN201610495238A CN105864285A CN 105864285 A CN105864285 A CN 105864285A CN 201610495238 A CN201610495238 A CN 201610495238A CN 105864285 A CN105864285 A CN 105864285A
Authority
CN
China
Prior art keywords
micro
texture
inner ring
ring
aero
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610495238.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105864285B (zh
Inventor
苑泽伟
秦悦
邓春利
何艳
杜海洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang University of Technology
Original Assignee
Shenyang University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenyang University of Technology filed Critical Shenyang University of Technology
Priority to CN201610495238.5A priority Critical patent/CN105864285B/zh
Publication of CN105864285A publication Critical patent/CN105864285A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105864285B publication Critical patent/CN105864285B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C23/00Bearings for exclusively rotary movement adjustable for aligning or positioning
    • F16C23/06Ball or roller bearings
    • F16C23/08Ball or roller bearings self-adjusting
    • F16C23/082Ball or roller bearings self-adjusting by means of at least one substantially spherical surface
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66Special parts or details in view of lubrication
    • F16C33/6603Special parts or details in view of lubrication with grease as lubricant
    • F16C33/6607Retaining the grease in or near the bearing
    • F16C33/6611Retaining the grease in or near the bearing in a porous or resinous body, e.g. a cage impregnated with the grease

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

本发明属于航空制造领域,公开一种带微织构的航空关节轴承及其制造方法。其特征是航空关节轴承包括外圈和内圈,内圈装在外圈内,且内圈的外球面和外圈的内球面相配合转动,所述内圈外表面和外圈内表面通过超声表面强化的方法形成一层具有压应力的表面强化层,强化层表面布置有利于润滑的微织构,内外圈表面宽度中间的环形润滑槽和微织构内储存润滑脂。本发明的效果和益处是通过表面超声强化,关节轴承内外圈的表面粗糙度大幅度降低,表面层金属晶粒得到细化,微观硬度提高,抗疲劳性能因表面引入压应力而大幅提高;环形润滑槽和表面微织构的结合使用使内外圈之间的摩擦副润滑性能得到改善,耐磨损性能提高,关节轴承的使用寿命得到大幅提高。

Description

一种带微织构的航空关节轴承及其制造方法
技术领域
本发明属于航空制造领域,特别涉及到一种带微织构的航空关节轴承及其制造方法。
背景技术
关节轴承因其具有较大的承载能力和抗冲击能力及抗腐蚀、耐磨损、自调心等特点而广泛用于航空飞行器的旋翼***、操纵***、飞机起落架、方向舵、传动***、航空发动机和高速列车的转向机构等关键部位。这些关键部位往往经受冲击、振动、超大载荷、贫润滑、失重、大温差等复杂工况,导致关节轴承因发生磨损而寿命降低甚至功能丧失。
关节轴承的基本型是由具有球形滑动球面接触表面的内、外圈组成。目前关节轴承的外圈内表面和内圈外表面主要是通过车削和磨削等切削加工的方式实现的。切削加工后工件表面会残留拉应力,对关节轴承的抗疲劳性能造成较大的影响。另外,由于切削加工后残留的刀痕和磨屑不利于内外圈的接触,且加工时并未考虑内外圈摩擦副之间的微观润滑结构,导致关节轴承内外圈之间的摩擦副发生磨损。
降低关节轴承内外圈接触副的表面粗糙度,提高表面微观硬度,增加表面微织构等措施可以有效改善关节轴承的摩擦特性,提高关节轴承的寿命和可靠性。本发明针对关节轴承内圈外表面及外圈内表面之间球面接触副因表面粗糙度差、微观硬度低及润滑不充分而造成磨损等问题,采用表面超声滚压强化的方法制造一种表面带有微织构的航空关节轴承,大大提高航空关节轴承的耐磨损性能。
发明内容
发明目的:本发明的目的是针对现有航空关节轴承球面接触副因表面粗糙度差、微观硬度低及润滑不充分而造成磨损等问题,提出一种表面经过超声滚压强化并带有微织构的长寿命、大承载航空关节轴承。
技术方案:
一种带微织构的航空关节轴承,其特征在于:该轴承包括外圈和内圈;所述内圈外壁为球面;所述外圈内壁为与所述内圈相配合的内球面;所述外圈内表面和所述内圈外表面宽度中间位置设有环形润滑槽;所述外圈内表面和所述内圈外表面有强化层,所述强化层表面布置有微织构,所述环形润滑槽和微织构内储存有润滑脂。
所述的带微织构的航空关节轴承,其特征在于:所述强化层是通过超声表面滚压强化得到的强化层,其表面粗糙度为Ra0.01μm~0.4μm。
所述的带微织构的航空关节轴承,其特征在于:所述微织构的形状为圆形微织构、方形微织构、平行微织构、交错微织构的一种或几种;所述微织构的特征宽度或直径为10μm~400μm,特征深度为1μm~50μm,微织构的特征间距为0.4~3mm。
所述的带微织构的航空关节轴承的制造方法,其特征在于:
该制造方法包含四个步骤:
步骤1:车削或磨削出关节轴承内圈的外表面和外圈的内表面,使表面粗糙度达到Ra0.2μm~1.6μm;
步骤2:采用光滑表面的超声滚压工具滚压关节轴承内圈外表面和外圈内表面,实现表面材料微观硬度的提高,并使表面粗糙度达到Ra0.01μm~0.4μm;
步骤3:车削出关节轴承内圈外表面的润滑槽,镗削出关节轴承外圈内表面的润滑槽,钻削出内圈和外圈的导油孔;
步骤4:采用带有微凸起的超声滚压工具滚压关节轴承内圈的外表面和外圈的内表面,实现表面微织构的成形。
优点及效果:经过超声表面滚压强化后,关节轴承内圈外表面和外圈内表面的表面粗糙度大幅度降低,表面层金属晶粒得到细化,微观硬度提高,摩擦系数下降;由于表面引入了压应力使关节轴承的抗疲劳性能大幅提高;环形润滑槽和表面微织构的结合使用使内外圈之间的摩擦副润滑性能得到提高,耐磨损性能提高,关节轴承的使用寿命得到大幅提高。
附图说明:
图1是本发明带微织构航空关节轴承的剖视图;
图2是本发明带微织构航空关节轴承的外圈剖视图;
图3是本发明带微织构航空关节轴承的内圈剖视图;
图4-图7是本发明航空关节轴承内圈外表面和外圈内表面微织构的示意图;
图8是本发明关节轴承内圈外表面和外圈内表面的接触过程示意图;
图9是本发明一种带微织构的航空关节轴承制造方法的示意图;
图中:1外圈;2内圈;3圆形微织构;4方形微织构;5平行微织构;6交错微织构;7润滑脂、8表面微织构、1-1外圈表面强化层、2-1内圈外表面强化层。
具体实施方式:
本发明带微织构航空关节轴承的原理是:采用低振幅的超声振动与外加静载荷相叠加使工件表面发生剧烈塑性变形以获得关节轴承的表面纳米化。加工时,经过车削或磨削加工的关节轴承内圈外表面和外圈内表面被安装在超声波装置上的硬质合金工具以10~30kHz的频率拍打。高频率的拍打使工件表面材料发生强烈塑性变形,导致工件表面晶粒纳米化以及表面层残余压应力。然后再用具有微凸起的超声滚压工具滚压工件表面,使工件表面形成具有一定规律的微织构。关节轴承表面强化层结合微织构起到改善关节轴承的摩擦和润滑性能,明显提高关节轴承的耐磨损性能和抗疲劳性能。
本发明一种带微织构的航空关节轴承,如图1所示:包括外圈1和内圈2。所述内圈2装在外圈1内,且内圈2的外球面和外圈1的内球面相配合转动,所述内圈2外面表面和外圈1内表面宽度中间的位置设有环形润滑槽。所述内圈2外表面和外圈1内表面具有一层层状结构的强化层1-1、2-1,且强化层表面布置有微织构8,所述环形润滑槽和微织构内储存有润滑脂。
所述内圈2外表面和外圈1内表面的硬质层是通过超声表面滚压强化得到的,其表面粗糙度为Ra0.01μm~0.4μm;
所述内圈外表面和外圈内表面的微织构的形状为方形、圆形、平行线性、交错线性的一种或几种,微织构的特征宽度或直径为10μm~400μm,特征深度为1μm~50μm,微织构的特征间距为0.4~3mm。
本发明一种带微织构的航空关节轴承的制造方法,其特征在于:所述关节轴承内圈的外表面和外圈的内表面经过车削或磨削加工后,表面粗糙度为Ra0.2μm~1.6μm;然后,采用光滑表面的超声滚压工具滚压关节轴承内圈外表面和外圈内表面,实现表面材料微观硬度的提高,并使表面粗糙度达到Ra0.01μm~0.4μm;之后,镗削出外圈内表面的环形润滑槽,车削出内圈外表面的环形润滑槽,钻削出导油孔;最后,采用带有微凸起的超声滚压工具滚压关节轴承内圈的外表面和外圈的内表面,实现表面微织构的成形。
经过超声表面滚压强化后,关节轴承内圈外表面和外圈内表面的表面粗糙度大幅度降低,表面层金属晶粒得到细化,微观硬度提高,摩擦系数下降;由于表面引入了压应力使关节轴承的抗疲劳性能大幅提高;环形润滑槽和表面微织构的结合使用使内外圈之间的摩擦副润滑性能得到提高,耐磨损性能提高,关节轴承的使用寿命得到大幅提高。

Claims (4)

1.一种带微织构的航空关节轴承,其特征在于:该轴承包括外圈(1)和内圈(2);所述内圈(2)外壁为球面;所述外圈(1)内壁为与所述内圈(2)相配合的内球面;所述外圈(1)内表面和所述内圈(2)外表面宽度中间位置设有环形润滑槽;所述外圈(1)内表面和所述内圈(2)外表面有强化层(1-1)(2-1),所述强化层(1-1)(2-1)表面布置有微织构(8),所述环形润滑槽和微织构(8)内储存有润滑脂(7)。
2.根据权利要求1所述的带微织构的航空关节轴承,其特征在于:所述强化层(1-1)(2-1)是通过超声表面滚压强化得到的强化层,其表面粗糙度为Ra0.01μm~0.4μm。
3.根据权利要求1所述的带微织构的航空关节轴承,其特征在于:所述微织构(8)的形状为圆形微织构(3)、方形微织构(4)、平行微织构(5)、交错微织构(6)的一种或几种;所述微织构的特征宽度或直径为10μm~400μm,特征深度为1μm~50μm,微织构的特征间距为0.4~3mm。
4.一种如权利要求1所述的带微织构的航空关节轴承的制造方法,其特征在于:
该制造方法包含四个步骤:
步骤1:车削或磨削出关节轴承内圈(2)的外表面和外圈(1)的内表面,使表面粗糙度达到Ra0.2μm~1.6μm;
步骤2:采用光滑表面的超声滚压工具滚压关节轴承内圈外表面和外圈内表面,实现表面材料微观硬度的提高,并使表面粗糙度达到Ra0.01μm~0.4μm;
步骤3:车削出关节轴承内圈(2)外表面的润滑槽,镗削出关节轴承外圈(1)内表面的润滑槽,钻削出内圈(2)和外圈(1)的导油孔;
步骤4:采用带有微凸起的超声滚压工具滚压关节轴承内圈(2)的外表面和外圈(1)的内表面,实现表面微织构的成形。
CN201610495238.5A 2016-06-30 2016-06-30 一种带微织构的航空关节轴承及其制造方法 Active CN105864285B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610495238.5A CN105864285B (zh) 2016-06-30 2016-06-30 一种带微织构的航空关节轴承及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610495238.5A CN105864285B (zh) 2016-06-30 2016-06-30 一种带微织构的航空关节轴承及其制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105864285A true CN105864285A (zh) 2016-08-17
CN105864285B CN105864285B (zh) 2018-06-26

Family

ID=56655511

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610495238.5A Active CN105864285B (zh) 2016-06-30 2016-06-30 一种带微织构的航空关节轴承及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105864285B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106763209A (zh) * 2016-12-09 2017-05-31 江苏科技大学 一种滚子轴承内外圈滚道耐磨结构及其加工方法
CN107387553A (zh) * 2017-07-27 2017-11-24 燕山大学 织物型表面织构摩擦预填充式自润滑关节轴承
CN108188842A (zh) * 2018-01-30 2018-06-22 河南理工大学 医用人工关节球表面微织构制备方法及加工装置
CN108561419A (zh) * 2018-03-20 2018-09-21 西安理工大学 一种具有表面织构的组合气体轴承及表面织构设计方法
CN108612759A (zh) * 2018-07-09 2018-10-02 武汉科技大学 一种具有微织构区域和滑移表面的可倾推力瓦轴承
CN108953369A (zh) * 2018-06-27 2018-12-07 浙江飞宇自动化科技有限公司 一种耐腐蚀不锈钢关节球轴承
CN109738314A (zh) * 2019-01-07 2019-05-10 上海交通大学 一种超声表面滚压试验机及试验方法
CN112112889A (zh) * 2020-09-23 2020-12-22 杭州电子科技大学 微织构辅助接触区润滑的深沟球轴承及其内外圈加工方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1321113A2 (en) * 2001-12-19 2003-06-25 Depuy Orthopaedics, Inc. Prosthetic joints having reduced area bearing surfaces and application thereof to a range of sizes of prosthetic joints
US6709463B1 (en) * 2000-01-30 2004-03-23 Diamicron, Inc. Prosthetic joint component having at least one solid polycrystalline diamond component
CN103174742A (zh) * 2011-12-20 2013-06-26 西安奥奈特固体润滑工程学研究有限公司 一种汽车减震器的关节轴承***

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6709463B1 (en) * 2000-01-30 2004-03-23 Diamicron, Inc. Prosthetic joint component having at least one solid polycrystalline diamond component
EP1321113A2 (en) * 2001-12-19 2003-06-25 Depuy Orthopaedics, Inc. Prosthetic joints having reduced area bearing surfaces and application thereof to a range of sizes of prosthetic joints
CN103174742A (zh) * 2011-12-20 2013-06-26 西安奥奈特固体润滑工程学研究有限公司 一种汽车减震器的关节轴承***

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
柳阳: "《Ti-6Al-4V表面超声滚压制备Al2O3膜层的微观组织及性能研究》", 《材料工程》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106763209A (zh) * 2016-12-09 2017-05-31 江苏科技大学 一种滚子轴承内外圈滚道耐磨结构及其加工方法
CN106763209B (zh) * 2016-12-09 2018-11-16 江苏科技大学 一种滚子轴承内外圈滚道耐磨结构的加工方法
CN107387553A (zh) * 2017-07-27 2017-11-24 燕山大学 织物型表面织构摩擦预填充式自润滑关节轴承
CN108188842A (zh) * 2018-01-30 2018-06-22 河南理工大学 医用人工关节球表面微织构制备方法及加工装置
CN108561419A (zh) * 2018-03-20 2018-09-21 西安理工大学 一种具有表面织构的组合气体轴承及表面织构设计方法
CN108561419B (zh) * 2018-03-20 2021-01-15 西安理工大学 一种具有表面织构的组合气体轴承及表面织构设计方法
CN108953369A (zh) * 2018-06-27 2018-12-07 浙江飞宇自动化科技有限公司 一种耐腐蚀不锈钢关节球轴承
CN108612759A (zh) * 2018-07-09 2018-10-02 武汉科技大学 一种具有微织构区域和滑移表面的可倾推力瓦轴承
CN109738314A (zh) * 2019-01-07 2019-05-10 上海交通大学 一种超声表面滚压试验机及试验方法
CN112112889A (zh) * 2020-09-23 2020-12-22 杭州电子科技大学 微织构辅助接触区润滑的深沟球轴承及其内外圈加工方法
CN112112889B (zh) * 2020-09-23 2021-12-21 杭州电子科技大学 微织构辅助接触区润滑的深沟球轴承及其内外圈加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105864285B (zh) 2018-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105864285A (zh) 一种带微织构的航空关节轴承及其制造方法
CN105864284A (zh) 一种固体润滑航空关节轴承及其制造方法
Qiu et al. Bearing tribology: principles and applications
US20100021101A1 (en) Radial roller bearing, in particular for storing shafts in wind turbine transmissions
CN106319338B (zh) 一种自润滑滚动轴承及其制备方法
CN104930054A (zh) 一种滚子轴承
CN103026065B (zh) 斜盘式压缩机
CN101617137A (zh) 轴瓦
CN201696498U (zh) 一种金属基镶嵌式弹性自润滑滑动轴承
JP2021127834A (ja) 円錐ころ軸受
CN108044310A (zh) 一种高速高温精密深沟球轴承的制作工艺
US20150308495A1 (en) Improved four point contact ball bearing in two races and an improved dresser to manufacture the same
US20220260115A1 (en) Member For Guiding A Mobile Element In Oscillation Or Rotation
US6270026B1 (en) Strain relief main shaft assembly
CN103047274A (zh) 一种静音顶锥滚子轴承
WO2019103039A1 (ja) 転動部品、軸受およびそれらの製造方法
CN103982546A (zh) 多层耐磨汽车平衡轴承
CN116079335A (zh) 一种关节轴承表面微结构的加工方法和一种关节轴承
CN106594062A (zh) 一种轴承
CN113174552B (zh) 用于轻质合金的局部图案化表面硬化以增加润滑接触下的耐磨性的设备和方法
CN203868124U (zh) 多层耐磨平衡轴承
CN201265597Y (zh) 石油钻井机上用的一种硬质合金轴承
JP2007298184A (ja) アンギュラ玉軸受
CN114270060A (zh) 用于金刚石对金刚石反应材料轴承接合的材料处理
JP2014020402A (ja) 転動装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant