杆端调心球轴承的制作方法

本发明创造属于航空航天设备技术领域，尤其涉及一种航天航空中用于结构及操作系统中的杆端调心球轴承。

背景技术：

航空航天对杆端调心球轴承有一定特殊要求：1)为保证操作系统的灵活性和反应时间，避免操作延时，要求轴承径向游隙尽可能小；2)为保证操作灵活性，要求要有较小的启动力矩和偏转力矩；3)现行杆端调心球轴承的设计最大摆角8°在范围内，但在实际中，由于过度操作等原因，调心球轴承的调心角大于最大设计的角度8°时，钢球会对密封圈和/或防尘盖进行挤压，导致密封圈和防尘盖顶出脱落，造成轴承报废；4)航天航空轴承要求轴承有较长寿命，通常需要定期维护和保养轴承，轴承需要重新添加油脂，但传统轴承防尘盖为卷边卡入式，一旦装配无法拆卸，轴承需要整体更换，成本较大。另外，传统密封结构防尘盖与密封圈在轴向上往往为多通过多密封唇进行物理接触，相互压紧，密封性能和灵活性能较差。

技术实现要素：

本发明创造为解决现有技术中的问题，提供了一种杆端调心球轴承，结构简洁，轴承可靠性好，能够在摆动角度过大的情况下保证密封结构不会受力脱出，满足航空航天的特殊需要。

本发明创造提供的杆端调心球轴承，包括轴承外圈和轴承内圈，所述轴承外圈和轴承内圈之间配合设置有钢球；所述轴承外圈的内球面两端绕轴开设有环槽，所述环槽内卡装有环形防尘盖和环形弹簧圈，所述环形弹簧圈将所述环形防尘盖的外端部在轴向上压紧，所述环形弹簧圈的外缘压紧于所述环槽的底面上；所述环形防尘盖的内端部固定连接有环形密封圈，所述环形密封圈的自由端部伸出所述环形防尘盖的内端部之外、并与所述轴承内圈的外球面在最大摆角范围内构成轻接触。

进一步，所述轴承内圈的外球面上与所述环形密封圈的自由端部在最大摆角范围内构成轻接触的部分呈过渡圆弧，所述过渡圆弧的外径自所述轴承内圈的中部向端部递减。优选的，当所述轴承内圈处于最大摆角位置时，所述过渡圆弧与所述环形防尘盖的内端部接触并具有相互作用力。

进一步，所述轴承内圈的外球面上与所述环形密封圈的自由端部在最大摆角范围内构成轻接触的部分的表面圆度≤2μm，粗糙度Ra≤0.3μm，对称度＜0.01mm。

进一步，所述环形防尘盖的截面包括垂直于轴向平行设置的盖外段和盖内段，所述盖外段和盖内段经斜向设置的盖中段首尾一体连接；所述盖外段通过所述环形弹簧圈实现对所述环形防尘盖在轴向上的压紧，所述盖内段与所述环形密封圈连接。

优选的，摆角为0时，所述环形防尘盖的盖内段的远离所述盖外段的一侧的侧面与所述轴承外圈的侧端面平齐。

优选的，所述环形密封圈的侧面与所述环形防尘盖的盖内段的靠近所述盖外段的一侧的侧面固定连接。

进一步，所述环形密封圈与环形防尘盖的可以通过粘接等方式固定连接。

进一步，所述环形密封圈呈片状圆环。

进一步，所述环槽与所述轴承外圈的侧端面之间形成有止口，所述止口的凸起端面至所述环槽的底面的距离小于所述环槽的内侧侧壁的高度距离。

进一步，所述环形弹簧圈和环形密封圈在所述环槽内与所述环槽间隙配合。

进一步，所述环形弹簧圈上具有开口。

进一步，所述环形密封圈采用玻璃纤维增强型聚四氟乙烯制成。

进一步，所述环形密封圈表面经腐蚀处理，例如钠化处理。

进一步，所述轴承外圈、轴承内圈、环形防尘盖和环形密封圈围成的中空空间内注有润滑脂，所述润滑脂优选注脂量的占该中空空间容积的80％。

其中，所述轴承外圈一端连接有螺杆。

其中，所述钢球在所述轴承外圈和轴承内圈之间呈双列交错排布，所述轴承外圈和轴承内圈上还分别设有与所述钢球匹配的外滚道和内滚道。

其中，所述外滚道和内滚道的圆度差小于1μm、外滚道沟形差小于2μm、外滚道和内滚道的粗糙度Ra小于0.2μm。

其中，本发明创造的杆端调心轴承的径向游隙为1-5μm。

本发明创造具有以下几个方面的优势：(1)结构简洁、可靠性好、便于生产；(2)在摆角过大的情况下环形防尘盖不会因过度受力导致密封结构被破坏或脱出；(3)操作灵活性强、具有较小的启动力矩和偏转力矩，还具有极限偏转保护功能；(4)利用环形弹簧圈卡紧，紧固可靠性满足要求的同时，能够便于拆卸，利于维护、保养和更换；(5)能够通过欧洲EN标准EN2067《杆端调心球轴承技术规范》中，漏脂试验、防沙尘试验和极限温度下密封性能等的试验鉴定，并符合JB/T 7752《滚动轴承密封深沟球轴承技术条件》标准，满足航天航空领域的特殊要求。

附图说明

图1是本发明创造一种实施方式的立体结构示意图；

图2是图1的剖视图；

图3是图2的局部放大图；

图4是图3的局部放大图；

图5是环形密封圈的结构示意图；

图6是环形防尘盖的结构示意图；

图7是环形弹簧圈的结构示意图；

图8是本发明创造在最大摆角状态下的结构示意图。

其中，1-轴承外圈；11-内球面；12-环槽；121-内侧侧壁；122-底面；2-轴承内圈；21-过渡圆弧；3-钢球；4-环形防尘盖；41-盖外段；42-盖中段；43-盖内段；5-环形弹簧圈；51-开口；6-环形密封圈；61-自由端部或唇部；7-止口；8-螺杆。

具体实施方式

下面通过结合附图对本发明创造进行进一步说明。

本发明创造结构一种实施方案如图1-4所示，包括轴承外圈1和轴承内圈2，所述轴承外圈1和轴承内圈2之间配合设置有钢球3；所述轴承外圈1的内球面11两端绕轴开设有环槽12，所述环槽12内卡装有环形防尘盖4和环形弹簧圈5，所述环形弹簧圈5将所述环形防尘盖4的外端部在轴向上压紧(即二者之间的接触部分在偏转状态下始终具有相互作用力)，所述环形弹簧圈5的外缘压紧于所述环槽12的底面122上；所述环形防尘盖4的内端部固定连接有环形密封圈6，所述环形密封圈6的自由端部61(或称唇部61)伸出所述环形防尘盖4的内端部之外、并与所述轴承内圈2的外球面在最大摆角(8°)范围内构成轻接触。

其中，所述“轻接触”是过盈配合的一种，在过盈配合中，根据过盈量区分：(1)轻接触的过盈量x为0.1≤x＜0.15；(2)中接触的过盈量x为0.15≤x＜0.2；(3)重接触的过盈量x为0.2≤x＜0.5。本发明创造独特的轻接触密封形式，在保证密封效果的同时，保证了轴承内圈2在最大摆角内的灵活转动及实现较小的启动力矩。

其中，本发明创造中所述的“环形”，除特别说明外，包括具有异形截面的环形，例如附图中所示的环形防尘盖3。

进一步，所述轴承内圈2的外球面上与所述环形密封圈6的自由端部61在最大摆角范围内构成轻接触的部分呈过渡圆弧21，所述过渡圆弧21的外径自所述轴承内圈2的中部向端部递减。优选的，当所述轴承内圈2处于最大摆角位置时(图8)，所述过渡圆弧21与所述环形防尘盖4的内端部接触并具有相互作用力，使得轴承内圈2的偏转角度不能大于极限偏转角度(最大摆角)，起到防止过度操作的保护作用。

进一步，所述轴承内圈2的外球面上与所述环形密封圈6的自由端部61在最大摆角范围内构成轻接触的部分(过渡圆弧21)的表面圆度≤2μm，粗糙度Ra≤0.3μm，对称度＜0.01mm。

进一步，所述环形防尘盖4(图6)的截面包括垂直于轴向平行设置的盖外段41和盖内段43，所述盖外段41和盖内段43经斜向设置的盖中段42首尾一体连接。所述盖外段41能够用于通过所述环形弹簧圈5实现对所述环形防尘盖4在轴向上的压紧，所述盖内段43能够用于与所述环形密封圈6连接并发挥挡尘作用，所述盖中段42用于环形防尘盖4的斜向向外偏移过渡，防止在摆动角度过大的情况下，钢球3对环形防尘盖4发生挤压作用而使环形防尘盖4变形或脱出。

优选的，摆角为0时(非偏转状态下)，所述环形防尘盖4的盖内段43的远离所述盖外段41的一侧的侧面与所述轴承外圈1的侧端面平齐，有助于更好地发挥挡尘作用。

优选的，所述环形密封圈6的侧面与所述环形防尘盖4的盖内段43的靠近所述盖外段41的一侧的侧面固定连接，有利于二者连接的稳固性。

进一步，所述环形密封圈6与环形防尘盖4的可以通过粘接等方式固定连接。

进一步，所述环形密封圈6(图5)呈片状圆环，该结构简单、制作方便，且便于与所述轴承内圈2的外球面构成轻接触。

进一步，所述环槽12与所述轴承外圈1的侧端面之间形成有止口7，所述止口7的凸起端面至所述环槽12的底面122的距离小于所述环槽12的内侧侧壁121的高度距离，使得所述环形弹簧圈5能够在需要的时候方便地自环槽12内脱出，便于清理或更换。

进一步，所述环形弹簧圈5和环形密封圈6在所述环槽12内与所述环槽12间隙配合，一方面方便环形弹簧圈5的脱出，另一方面提高轴承内圈2偏转的灵活性。

进一步，所述环形弹簧圈5(图7)上具有开口51。

进一步，所述环形密封圈6采用玻璃纤维增强型聚四氟乙烯制成，此种材质和传统密封圈材质聚四氟乙烯等普通塑料相比，具有耐高温、耐高温、摩擦系数小等特点，能够保证在航空航天特殊高低温工况下密封圈不变形，从而延长密封结构寿命。

进一步，所述环形密封圈6表面经腐蚀处理，例如钠化处理，能够提高其耐腐蚀性能。

进一步，所述轴承外圈1、轴承内圈2、环形防尘盖4和环形密封圈6围成的中空空间内注有润滑脂，所述润滑脂优选的注脂量占该中空空间容积的80％。

其中，所述轴承外圈1一端连接有螺杆8，用于在使用中进行紧固或安装。

其中，所述钢球3在所述轴承外圈1和轴承内圈2之间呈双列交错排布，所述轴承外圈1和轴承内圈2上还分别设有与所述钢球3匹配的外滚道和内滚道。

其中，本发明创造的杆端调心轴承的径向游隙为1-5μm，符合一般轴承的现行标准。这一径向游隙的控制通常通过对所述外滚道和内滚道的尺寸差、圆度差、沟形差、粗糙度等的控制来实现；要求外滚道和内滚道的圆度差小于1μm、外滚道沟形差小于2μm、外滚道和内滚道的粗糙度Ra小于0.2μm；另外，为保证外滚道和内滚道配合尺寸的一致性，可以将内滚道测量尺寸的仪器测量平台倾斜一定角度，如7°，使内滚道两沟对角差直径与其配合的外滚道直径差处于同一截面内，保证了最佳游隙的相关值。

其中，为保证轴承的旋转精度，使轴承有较好的旋转及摆动灵活性，通常也可以对外滚道和内滚道的尺寸差、圆度差、沟形差、粗糙度等进行控制，同样要求内滚道圆度差小于1μm、外滚道沟形差小于2μm、外滚道和内滚道的粗糙度Ra小于0.2μm。

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