CN110939661B - 一种自润滑关节轴承无载启动力矩控制方法及其挤压装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自润滑关节轴承无载启动力矩控制方法及其挤压装置，所述控制方法包括下述步骤：1S)轴承外钢圈内球面粘贴衬垫：将衬垫通过密封胶粘贴在轴承外钢圈的内球面处，得到粘贴衬垫的轴承外钢圈；2S)密封胶预固化：将步骤1S中得到的粘贴衬垫的轴承外钢圈进行密封胶预固化，得到预固化后的轴承外钢圈，控制预固化温度110‑140℃，预固化时间为1.5～2.5h；3S)轴承内钢圈浸泡脱模剂：将轴承内钢圈加热至90‑110℃，立即浸入脱模剂中1.5～2.5S，随即取出后得浸抹脱模剂的轴承内钢圈。本发明的无载启动力矩控制方法可以实现力矩大小的精准控制，一次调整合格率高，且轴承无载启动力矩均匀。

Description

一种自润滑关节轴承无载启动力矩控制方法及其挤压装置

技术领域

本发明涉及自润滑关节轴承制造领域，尤其涉及一种自润滑关节轴承无载启动力矩控制方法及其挤压装置。

背景技术

根据我国航空航天工业的发展，对自润滑关节轴承的要求已越来越高，无载启动力矩为重要指标之一。无载启动力矩是指轴承不承受载荷时，轴承内外圈从静止状态到相对转动的瞬间所需要克服的摩擦阻力矩。它综合反映了轴承内外圈球面的贴合度、预紧状况以及自润滑衬垫的摩擦性能。无载启动力本身就很小，极易受到外界操作条件的影响，例如自润滑关节轴承的外圈一般比较薄，当挤压力控制不当时，极易产生变形，显著影响无载启动力矩的大小。而航空航天工业中某些关键装机部位用轴承要求轴承的无载启动力矩这一指标必须处于狭小精准的范围内。例如，轴承被标准力矩要求在0.08-0.5N.m之间，松力矩要求在0.005-0.06N.m之间。

国内现有自润滑关节轴承制造技术中，通常所使用方法是“衬垫粘贴→预固化→合套挤压→固化→精加工→滚扎”，由于合套挤压后两者之间的紧固力较强，固化后轴承外钢圈与轴承内钢圈抱死，无载启动力矩较大；经滚扎机滚轧后外钢圈形变，两者之间的紧固力减小，无载启动力矩较固化后降低，总的来说，其自润滑关节轴承无载启动力矩是由大到小进行调整的。但是这种无载启动力矩控制方法存在以下缺点：(1)滚轧的压力是液压***提供的，容易造成冲击载荷，轴承外圈局部受压以及受压不均匀，使得轴承外圈各点受力不均，轴承外钢圈内球面变成椭圆，从而造成无载启动力矩不均匀。(2)无载启动力矩的调整是由压力的大小及滚轧时间的长短共同决定的，对此关于压力，时间，无载启动力矩值之间的关系，需要进行长时间的摸索，才能最终确定，每个产品的无载启动力矩值均会存一定的差异，批量生产的轴承其无载启动力矩数值大小不一，离散度高，波动度较大。(3)滚扎导致轴承产生内应力，当一次滚扎完成达到相应的无载启动力矩后，内应力慢慢释放，无载启动力矩会再次产生变化，需要进行再次滚扎，如此循环滚扎一般需要2-3次才能得到最终的无载启动力矩，一次滚扎的合格率小于30％，并且每次滚扎时间为30S以上，合格率小，滚轧时间长。(4)无载启动力矩这一参数只能控制在较大的范围内，而无法将其控制于较小的精准范围内，无载启动力矩不均匀、滚扎压力时间控制不易，无载启动力矩数值的精准度低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种自润滑关节轴承无载启动力矩控制方法，该自润滑关节轴承无载启动力矩控制方法将无载启动力矩由小到大进行调整，可以将无载启动力矩准确的控制在高要求的狭小精准范围内。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种轴承套圈装球缺口加工方法，所述控制方法包括下述步骤：

1S)轴承外钢圈内球面粘贴衬垫：将衬垫通过密封胶粘贴在轴承外钢圈的内球面处，得到粘贴衬垫的轴承外钢圈；

2S)密封胶预固化：将步骤1S中得到的粘贴衬垫的轴承外钢圈进行密封胶预固化，得到预固化后的轴承外钢圈，控制预固化温度110-140℃，预固化时间为1.5～2.5h；

3S)轴承内钢圈浸泡脱模剂：将轴承内钢圈加热至90-110℃，立即浸入脱模剂中1.5～2.5S，随即取出后得浸抹脱模剂的轴承内钢圈；

4S)轴承外钢圈与轴承内钢圈合套挤压：将步骤2S得到预固化后的轴承外钢圈与步骤3S得到的浸抹脱模剂的轴承内钢圈进行合套，得到合套后的轴承，其中合套过程中控制压力为180-220KN；

5S)密封胶再固化：将步骤4S中合套后的轴承进行再固化，得到在再固化后的轴承，其中控制再固化温度160-180℃，再固化时间2.5～3.5h；

6S)挤压调整无载启动力矩：将步骤5S中的再固化后的轴承进行冷却，对冷却后的轴承从上下端面向其中轴面进行对向挤压，使轴承外圈受到均匀的挤压力，得到调整无载启动力后的轴承。

进一步，将步骤6S得到的轴承进行精加工。

进一步，步骤6S中，控制挤压压力为35-60KN左右，保压时间4.5～5.5S，全流程控制在13.5～16.5S。

进一步，所述脱模剂包括大金GW-250型脱模剂。

进一步，所述衬垫包括PTFE织物衬垫。

进一步，所述控制方法包括下述步骤：

1S)轴承外钢圈内球面粘贴衬垫：剪裁衬垫使其与轴承外钢圈内球面相匹配，将剪裁后的衬垫通过密封胶粘贴在轴承外钢圈的内球面处，得到粘贴衬垫的轴承外钢圈；

2S)密封胶预固化：将步骤1S中得到的粘贴衬垫的轴承外钢圈进行预固化，得到预固化后的轴承外钢圈，控制预固化温度110-140℃，预固化时间为2h。

3S)轴承内钢圈浸泡脱模剂：将轴承内钢圈加热至100℃，立即浸入脱模剂中2S，随即取出后得浸抹脱模剂的轴承内钢圈。

4S)轴承外钢圈与轴承内钢圈合套挤压：将步骤2S得到预固化后的轴承外钢圈与步骤3S得到的浸抹脱模剂的轴承内钢圈进行合套，得到合套后的轴承，其中合套过程中控制挤压压力为180-220KN。

5S)密封胶再固化：将步骤4S中合套后的轴承进行再固化，得到在再固化后的轴承，其中控制再固化温度160-180℃，再固化时间3h。

6S)挤压调整无载启动力矩：将步骤5S中的再固化后的轴承进行冷却，对冷却后的轴承从上下端面向其中轴面进行对向挤压，使轴承外圈受到均匀的挤压力，得到调整无载启动力后的轴承。

本发明还提供一种应用于自润滑关节轴承无载启动力矩控制方法中的挤压装置，所述挤压装置包括上压模以及下置模，所述下置模中设置下芯轴，所述下芯轴与所述下置模形成容纳轴承的环形限位空间，所述轴承下部位于所述环形限位空间中，所述上压模中设置有与所述轴承上部相匹配的挤压槽。

进一步，自然状态下，所述上压模与所述下置模之间的距离d＞0。

进一步，所述中还设置有限位柱，所述限位柱上设置有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧连接于所述下芯轴底部。

本发明具有的优点和积极效果是：

(1)加入轴承内钢圈浸泡脱模剂这一工序，将轴承内钢圈浸抹脱模剂，脱模剂起润滑作用，使得后续密封胶再固化后，轴承内钢圈与轴承外钢圈仍是自由活动状态，两者不会抱死，即再固化后轴承无载启动力矩近乎为零。

(2)加入挤压调整无载启动力矩这一工序，放弃传统的滚扎，采用挤压装置进行无载启动力矩调整，该挤压调整为周向包覆式的挤压使得轴承各处受力均匀，轴承形变均匀，则无载启动力均匀，一次合格率达到80％以上。

(3)不存在局部受压及受压不均匀的情况，加工后无载启动力矩值一致性好，极大的改善了采用传统工艺下无载启动力矩值离散度高、不均匀的缺点，将无载启动力矩值由0.08-0.5N.m的范围压缩到0.08-0.25N.m的范围，减小了波动度。

(3)整个自润滑关节轴承无载启动力矩控制步骤环环相扣，依次进行。本发明的总体思想是将无载启动力矩由小向大进行调节，即在轴承外钢圈与轴承内钢圈合套挤压时使两者达到满足轴承所需规格的紧固度，在脱模剂的润滑作用下，固化后轴承内钢圈与轴承外钢圈仍能够自由活动，两者不会抱死，固化后轴承的无载启动力矩均匀且近乎为零，而后通过挤压方式适当加强两者之间的紧固度，即无载启动力矩变大。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的挤压装置的结构示意图；

图2是本发明中控制步骤中轴承变化示意图；

图3是本发明中经挤压装置挤压后的轴承。

附图标记说明：

1-上压模；11-挤压槽；2-下置模；21-下芯轴；22-限位柱；23-缓冲弹簧。01-轴承外钢圈；02-衬垫；03-轴承内钢圈。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明采用的技术方案是：提供一种轴承套圈装球缺口加工方法，所述控制方法包括下述步骤：

1S)轴承外钢圈内球面粘贴衬垫：将衬垫通过密封胶粘贴在轴承外钢圈的内球面处，得到粘贴衬垫的轴承外钢圈；

2S)密封胶预固化：将步骤1S中得到的粘贴衬垫的轴承外钢圈进行密封胶预固化，得到预固化后的轴承外钢圈，控制预固化温度110-140℃，预固化时间为1.5～2.5h；

3S)轴承内钢圈浸泡脱模剂：将轴承内钢圈加热至90-110℃，立即浸入脱模剂中1.5～2.5S，随即取出后得浸抹脱模剂的轴承内钢圈；

4S)轴承外钢圈与轴承内钢圈合套挤压：将步骤2S得到预固化后的轴承外钢圈与步骤3S得到的浸抹脱模剂的轴承内钢圈进行合套，得到合套后的轴承，其中合套过程中控制压力为180-220KN；

5S)密封胶再固化：将步骤4S中合套后的轴承进行再固化，得到在再固化后的轴承，其中控制再固化温度160-180℃，再固化时间2.5～3.5h；

6S)挤压调整无载启动力矩：将步骤5S中的再固化后的轴承进行冷却，对冷却后的轴承从上下端面向其中轴面进行对向挤压，使轴承外圈受到均匀的挤压力，得到调整无载启动力后的轴承。

进一步，将步骤6S得到的轴承进行精加工。

进一步，步骤6S中，控制挤压压力为35-60KN左右，保压时间4.5～5.5S，全流程控制在13.5～16.5S。

进一步，所述脱模剂包括大金GW-250型脱模剂。

进一步，所述衬垫包括PTFE织物衬垫。

进一步，所述控制方法包括下述步骤：

1S)轴承外钢圈内球面粘贴衬垫：剪裁衬垫使其与轴承外钢圈内球面相匹配，将剪裁后的衬垫通过密封胶粘贴在轴承外钢圈的内球面处，得到粘贴衬垫的轴承外钢圈；

2S)密封胶预固化：将步骤1S中得到的粘贴衬垫的轴承外钢圈进行预固化，得到预固化后的轴承外钢圈，控制预固化温度110-140℃，预固化时间为2h。

3S)轴承内钢圈浸泡脱模剂：将轴承内钢圈加热至100℃，立即浸入脱模剂中2S，随即取出后得浸抹脱模剂的轴承内钢圈。

4S)轴承外钢圈与轴承内钢圈合套挤压：将步骤2S得到预固化后的轴承外钢圈与步骤3S得到的浸抹脱模剂的轴承内钢圈进行合套，得到合套后的轴承，其中合套过程中控制挤压压力为180-220KN。

5S)密封胶再固化：将步骤4S中合套后的轴承进行再固化，得到在再固化后的轴承，其中控制再固化温度160-180℃，再固化时间3h。

6S)挤压调整无载启动力矩：将步骤5S中的再固化后的轴承进行冷却，对冷却后的轴承从上下端面向其中轴面进行对向挤压，使轴承外圈受到均匀的挤压力，得到调整无载启动力后的轴承。

本发明还提供一种应用于自润滑关节轴承无载启动力矩控制方法中的挤压装置，所述挤压装置包括上压模1以及下置模2，所述下置模2中设置下芯轴21，所述下芯轴21与所述下置模2形成容纳轴承3的环形限位空间，所述轴承3下部位于所述环形限位空间中，所述上压模1中设置有与所述轴承3上部相匹配的挤压槽11。

进一步，自然状态下，所述上压模1与所述下置模2之间的距离d＞0。

进一步，所述下置模2中还设置有限位柱22，所述限位柱22上设置有缓冲弹簧23，所述缓冲弹簧23连接于所述下芯轴21底部。

本发明的一个发明点是：设置轴承内钢圈浸泡脱模剂这一工序。自润滑关节轴承制造过程中，会将轴承外钢圈与轴承内钢圈进行合套挤压，挤压后两者之间达到轴承生产标准所需的紧固力。由于两者之间紧固力的作用，使得后续密封胶烧结再固化，轴承烧结成型过程中，轴承内钢圈与外钢圈之间抱死。由此本发明设置将轴承内钢圈浸泡脱模这一工序，将脱模剂涂抹于轴承上，通过润滑剂的润滑作用使得后续胶水再固化、轴承烧结成型后两者之间仍能够自由活动，防止两者抱死。具体地：采用浸泡法将脱模剂涂抹于轴承上，轴承整个浸泡于脱模剂中，则可一次性完成整个轴承内钢圈的脱模剂涂抹，并且速度快，涂抹均匀，润滑性能好，润滑全面，合套后轴承外钢圈与轴承内钢圈放入烘箱中烧结成型过程中，由于轴承内钢圈脱模剂的润滑作用，在无损两者之间紧固力、满足轴承生产标准的情况下，轴承内钢圈与轴承外钢圈之间仍然能够自由活动。本发明的轴承内钢圈浸泡脱模剂、合套挤压、密封胶再固化这三个工艺步骤衔接设置，使得通过合套挤压满足轴承生产所需紧固力的硬性标准下，由于润滑剂的作用，轴承烧结成型过程中，内外钢圈仍不会抱死，达到无载启动力矩极小近乎为零的标准。

本发明的另一个发明点是：对于无载启动力矩大小进行挤压调整的挤压装置。轴承生产标准要求轴承具有一定的无载启动力矩，因此本发明通过挤压装置均匀挤压调整无载启动力矩适当加强轴承内钢圈与外钢圈之间的紧固力，使无载启动力矩增大，需要说明的是本发明中的无载启动力矩增大范围较小，整个控制方法可以将无载启动力矩控制于一个极小的精准范围内。本发明的挤压装置如图1示：下芯轴21为类似“凸”字形的结构，“凸”字形结构设置于下置模2中，“凸”字形的结构上部与下置模2形成套置轴承3的环形限位空间，上压模1中设置有与所述轴承3上部相匹配的挤压槽11。实际使用过程中，烧结成型之后的轴承从下芯轴21上端套置于环形限位空间中，其下部位于环形限位空间中，上部位于挤压槽11中，自然状态下，上压模1与下置模2之间的距离d＞0。通过垂直向下的作用于上压模1的力F，对冷却后的轴承从上下端面向其中轴面进行对向挤压，使轴承外圈受到均匀的挤压力，两者之间的紧固力均匀变大，从而得到均匀、稳定变大的无载启动力矩。本发明不存在局部受压及受压不均匀的情况，加工后无载启动力矩值一致性好，极大的改善了采用传统工艺下无载启动力矩值离散度高、不均匀的缺点，将无载启动力矩值值由0.08-0.5N.m的范围压缩到0.08-0.25N.m的范围，减小了波动度。其中，控制挤压压力为挤压压力为35-60KN左右，保压时间4.5～5.5S，全流程控制在13.5～16.5S。通过控制挤压压力达到相应的无载启动力矩，而该无载启动力矩是一个相对的波动度小、极小精准范围内的无载启动力矩数值。

本发明的总体思想是将无载启动力矩值由小(近乎为零)向大进行调节至一个均匀的极小的精准范围内，并且无载启动力数值波动度小。轴承内钢圈浸泡脱模剂是为防止后续轴承外钢圈与轴承内钢圈合套后轴承烧结固化时两者抱死，使得烧结后的轴承仍能自由活动，而此时无载启动力矩均匀且近乎为零。为了满足轴承应用所需的一定的无载启动力矩，因此本发明通过挤压装置挤压调无载启动力矩，加强轴承内钢圈与外钢圈之间的紧固力，使无载启动力矩增大，本发明中的无载启动力矩增大范围较小，最终的无载启动力矩被控制于一个极小的精准范围内。

下面以产品宽系列10规格自润滑关节轴承举例，公司产品标准号为HTJG7511-10DEM1T。进行制作以及对比分析。该产品内孔10mm，外径21mm，内钢圈宽度12.5mm，外圈宽度10mm。

具体加工步骤为：1S)轴承外钢圈内球面粘贴衬垫：规划好相应剪裁尺寸将衬垫裁剪好后，粘贴在轴承外圈上。2S)密封胶预固化：将轴承整体放入烘箱中进行第一次烧结，烘箱温度130℃，保温2小时。3S)轴承内钢圈浸泡脱模剂：将轴承内钢圈浸泡加热至100℃，随后浸泡在脱模剂中2S，随即1S取出。4S)轴承外钢圈与轴承内钢圈合套挤压：将预固化后的轴承外钢圈与浸抹脱模剂的轴承内钢圈进行合套，此时轴承外圈发生形变，挤压压力200KN，控制好轴承的对称度，轴承合套完毕。5S)密封胶再固化：将轴承放入烘箱中进行烧结，温度约170℃，保温3小时。6S)挤压调整无载启动力矩：烧结完成后取出，待轴承冷却。此时轴承成自由活动状态，将烧结完成后的轴承放入图1所示的装置中，对冷却后的轴承从上下端面向其中轴面进行对向挤压，使轴承外圈受到均匀的挤压力，对轴承无载启动力矩进行调整，其中控制挤压压力为38KN，保压时间5S左右，全流程控制在15S左右。7S)轴承精加工：将步骤6S得到的具有特定无载启动力矩的轴承进行车削外径和磨加工等精加工。

其中，该轴承使用的外圈材料为0Cr17Ni4Cu4Nb,外圈硬度在28-37HRC，屈服强度＞865mpa，该轴承内外圈有效接触面积为224mm²。控制挤压压力F为38KN，测定无载启动力矩数值。重复上述操作共四次，每次均控制挤压压力38KN，测定四次的无载启动力矩数值，无载启动力矩数值测定结果如表1所示：

表1无载启动力矩数值测定结果

由上表可知：此方法可将无载启动力矩值波动度控制在0.1N.m以内，远小于相关标准要求，且一次合格率达到80％以上，需重复加工工件比例很低。传统加工方法使用滚轧机进行加工，轴承在受压在辊棒间旋转，一般需要旋转30S以上，由于轴承受到持续滚压力，内应力容易造成力矩变化，一般要进行2-3次，一次合格率小于30％，消耗时间较长，重复加工工件比例较高。而且一般只能控制在区间在0.5N.m以内，远大于发明方法。

图2是本发明中控制步骤中轴承变化示意图；其中A是轴承外钢圈内球面粘贴衬垫示意图；B是轴承内钢圈示意图；C是轴承外钢圈与轴承内钢圈合套挤压后的示意图；图3是本发明经挤压装置挤压后的成品轴承。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种自润滑关节轴承无载启动力矩控制方法，其特征在于：所述控制方法包括下述步骤：

1S）轴承外钢圈内球面粘贴衬垫：将衬垫通过密封胶粘贴在轴承外钢圈的内球面处，得到粘贴衬垫的轴承外钢圈；

2S）密封胶预固化：将步骤1S中得到的粘贴衬垫的轴承外钢圈进行密封胶预固化，得到预固化后的轴承外钢圈，控制预固化温度110-140℃，预固化时间为1.5~2.5h；

3S）轴承内钢圈浸泡脱模剂：将轴承内钢圈加热至90-110℃，立即浸入脱模剂中1.5~2.5S，随即取出后得浸抹脱模剂的轴承内钢圈；

4S）轴承外钢圈与轴承内钢圈合套挤压：将步骤2S得到预固化后的轴承外钢圈与步骤3S得到的浸抹脱模剂的轴承内钢圈进行合套，得到合套后的轴承，其中合套过程中控制压力为180-220KN；

5S）密封胶再固化：将步骤4S中合套后的轴承进行再固化，得到在再固化后的轴承，其中控制再固化温度160-180℃，再固化时间2.5~3.5h，在脱模剂的润滑作用下，固化后轴承内钢圈与轴承外钢圈仍能够自由活动；

6S）挤压调整无载启动力矩：所述挤压调整为将无载启动力矩由小到大进行调整，将步骤5S中的再固化后的轴承进行冷却，对冷却后的轴承从上下端面向其中轴面进行对向挤压，该挤压调整为周向包覆式挤压，使轴承外圈受到均匀的挤压力，控制挤压压力为35-60KN，保压时间4.5~5.5S，全流程控制在13.5~16.5S，得到调整无载启动力后的轴承，无载启动力矩值为0.08-0.25N.m。

2.如权利要求1所述的自润滑关节轴承无载启动力矩控制方法，其特征在于，还包括步骤7S）轴承精加工：将步骤6S得到的轴承进行精加工。

3.如权利要求1所述的自润滑关节轴承无载启动力矩控制方法，其特征在于，所述脱模剂包括大金GW-250型脱模剂。

4.如权利要求1所述的自润滑关节轴承无载启动力矩控制方法，其特征在于，所述衬垫包括PTFE织物衬垫。

5.如权利要求4所述的自润滑关节轴承无载启动力矩控制方法，其特征在于： 所述步骤1S中，还包括剪裁衬垫使其与轴承外钢圈内球面相匹配；

所述步骤2S中，控制预固化温度110-140℃，预固化时间为2h；

所述步骤3S中，轴承内钢圈加热至100℃，立即浸入脱模剂中2S；

所述步骤5S 中，控制再固化温度160-180℃，再固化时间3h。

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