多层编织的衬垫轴承的制作方法

本发明涉及一种多层编织的衬垫轴承，尤其是涉及一种免维护、自润滑的多层编织衬垫关节轴承。

背景技术：

自润滑关节轴承能够实现在正常工作阶段免维护，主要依靠衬垫与内圈外表面摩擦过程中产生的转移膜，使无润滑处产生润滑膜。目前自润滑编织衬垫关节轴承使用单层编织材料作为润滑层，纤维材料为芳纶纤维和作为自润滑剂的ptfe纤维，由于该材料强度大、柔性好、抗冲击、有自润滑功能，因此广泛应用于航空航天、铁路、矿山机械等领域。但是目前采用单层复合纤维材料编织成的衬垫易磨损，胶黏剂易渗透到衬垫外表面从而严重影响轴承的润滑性能，因此目前的单层复合纤维编织成的衬垫摩擦磨损性能不足以满足工程要求。

技术实现要素：

为了解决背景技术中的问题，本发明的目的在于提供一种多层编织的衬垫轴承。提高了作为固体润滑剂的ptfe纤维与芳纶纤维之间的摩擦力，自润滑衬垫不易破裂，改进了自润滑轴承中衬垫的摩擦磨损性能。同时，多层编织的衬垫增强了阻止胶黏剂透过的能力。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括包括轴承外圈、轴承内圈和衬垫，衬垫通过胶黏剂粘结在轴承外圈的内球面上，轴承内圈外球面与衬垫直接接触。

所述的编织纱是由芳纶纤维和作为固体润滑剂的ptfe纤维均匀混合加工成的纱线，轴向纱是由芳纶纤维制成的纱线。

所述的衬垫是主要由编织纱和轴向纱编织而成，编织结构为全厚度角度联锁结构：轴向纱在空间中分为第一集合束层和第二集合束层，第一集合束层中多根轴向纱在同一水平面沿第一水平方向等间隔平行布置，并且第一集合束层中的轴向纱均沿上下垂直方向布置；第二集合束层中多根轴向纱在同一水平面沿上下垂直方向等间隔平行布置，并且第二集合束层中的轴向纱均沿第二水平方向布置；第一集合束层和第二集合束层沿上下垂直方向相互交替地层铺布置，第一水平方向、上下垂直方向和第二水平方向两两垂直并通过同一点；将所有第一集合束层中沿上下垂直方向对应为一组的多根轴向纱作为一母列单元，从而将所有第一集合束层中所有轴向纱分为各个母列单元，母列单元中的各根轴向纱沿与上下垂直方向之间夹角呈45度的方向排列；将所有第二集合束层中沿上下垂直方向对应为一组的多根轴向纱作为一母列单元，从而将所有第二集合束层中所有轴向纱分为各个母列单元，母列单元中的各根轴向纱沿与上下垂直方向之间夹角呈45度的方向排列；在所有第二集合束层中，将位于同一沿上下垂直方向的直线上的所有轴向纱作为一子列，每相邻两个子列之间的间隙中布置一根编织纱，一根编织纱布置于同一竖直平面，编织纱穿过相邻子列之间的间隙并且在编织结构的上下表面之间以s形绕制布置，编织纱s形的波峰和波谷仅绕过编织结构表面的第一集合束层中的一根轴向纱。

所述的衬垫是主要由编织纱、轴向纱和结合纱编织而成，编织结构为正交联锁结构：在空间中布置有第一集合束层和第二集合束层，第一集合束层和第二集合束层沿上下方向相互交替地层铺布置，第一集合束层主要由多根轴向纱组成，多根轴向纱在同一水平面沿第一水平方向等间隔平行布置，每根轴向纱均沿上下垂直方向布置；第二集合束层主要由多根编织纱组成，多根编织纱在同一水平面沿上下垂直方向等间隔平行布置，每根编织纱均沿第二水平方向布置；第一水平方向、上下垂直方向和第二水平方向两两垂直并通过同一点；将所有第一集合束层中沿上下垂直方向对应为一组的多根轴向纱作为一母列单元，从而将所有第一集合束层中所有轴向纱分为各个母列单元，母列单元中的各根轴向纱沿上下垂直方向排列；将所有第二集合束层中沿上下垂直方向对应为一组的多根编织纱作为一母列单元，从而将所有第二集合束层中所有编织纱分为各个母列单元，母列单元中的各根编织纱沿上下垂直方向排列；在第二集合束层的每相邻两个母列单元之间的间隙中均布置结合纱，间隙中第一集合束层的每个母列单元外均包绕有环状的结合纱，同一间隙中的所有结合纱所在的平面均平行于第一水平方向和上下垂直方向构成的平面。

所述的衬垫是主要由编织纱和轴向纱编织而成，编织结构为层间角度联锁直线交错结构：在空间中布置有多层沿上下垂直方向层铺布置的第一集合束层，第一集合束层主要由多根轴向纱组成，多根轴向纱在同一水平面沿第一水平方向等间隔平行布置，每根轴向纱均沿上下垂直方向布置；将所有第一集合束层中沿上下垂直方向对应为一组的多根轴向纱作为一母列单元，从而将所有第一集合束层中所有轴向纱分为各个母列单元，母列单元中的各根轴向纱沿与上下垂直方向之间夹角呈45度的方向等间隔排列；编织纱包括表层编织纱和内部编织纱，表层编织纱布置在编织结构表面的第一集合束层上，并且以s形沿第一水平方向绕第一集合束层表层中各根轴向纱布置，表层编织纱s形的波峰和波谷仅绕过第一集合束层表层的上或下表面的一根轴向纱；将每相邻三层第一集合束层作为一组集合束层组，编织纱穿过集合束层组中相邻母列之间的间隙并且在集合束层组的三层第一集合束层之间以s形绕制布置，内部编织纱s形的波峰和波谷仅绕过集合束层组上或下表面的一根轴向纱。

所述的衬垫是主要由编织纱和轴向纱编织而成，编织结构为层间角度联锁波浪形交错结构：在空间中布置有多层沿上下垂直方向层铺布置的第一集合束层，第一集合束层主要由多根轴向纱组成，多根轴向纱在同一水平面沿第一水平方向等间隔平行布置，每根轴向纱均沿上下垂直方向布置；将所有第一集合束层中沿上下垂直方向对应为一组的多根轴向纱作为一母列单元，从而将所有第一集合束层中所有轴向纱分为各个母列单元，母列单元中的各根轴向纱沿上下垂直方向等间隔排列；编织纱包括表层编织纱和内部编织纱，表层编织纱布置在第一集合束层的上下表层上，并且以s形沿第一水平方向绕第一集合束层表层中各根轴向纱布置，表层编织纱s形的波峰和波谷仅绕过第一集合束层的表层的上或下表面的一根轴向纱；将每相邻两层第一集合束层作为一组集合束层组，编织纱穿过集合束层组中相邻母列之间的间隙并且在集合束层组的两层第一集合束层之间以s形绕制布置，内部编织纱s形的波峰和波谷仅绕过一根轴向纱。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明利用了多层编织方式制成的复合衬垫材料的纤维增强结构在空间上成网状分布，耐冲击、抗开裂，可以定制增强体的形状，制成的材料一体化程度较高，避免了二次加工造成的损伤，比强度、比模量较高的特点，提高了芳纶纤维和作为固体润滑剂的ptfe纤维之间的摩擦力，改进了自润滑轴承中衬垫的摩擦磨损性能，从而使采用多层编织结构制成的衬垫在工作过程中不易破裂。

2、本发明利用了多层编织方式制成的复合衬垫材料的不分层的特点，能够较好地阻止胶黏剂透过衬垫，从而提高改善了自润滑轴承的润滑和工作性能。

附图说明

图1是一种多层编织的衬垫轴承的结构示意图。

图2是一种典型的三维多层编织结构示意图。

图3是全厚度角度联锁结构示意图。

图4是全厚度角度联锁结构三维示意图。

图5是正交联锁结构示意图。

图6是层间角度联锁直线交错结构示意图。

图7是层间角度联锁波浪形交错结构示意图。

其中：1、轴承外圈，2、轴承内圈，3、衬垫，4、轴向纱，5、编织纱，5.1、表层编织纱，5.2、内部编织纱，6、结合纱；41、第一集合束层，42、第二集合束层，x、第一水平方向，y、上下垂直方向，z、第二水平方向。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明层编织的衬垫轴承的结构示意图包括轴承外圈1、轴承内圈2和衬垫3；衬垫3通过胶黏剂粘在轴承外圈1的内表面；衬垫3和轴承内圈2外表面直接接触。芳纶纤维和作为固体润滑剂的ptfe纤维均匀混合加工成纱线并用作为编织纱，用芳纶纤维制成的纱线作为轴向纱。纤维截面为普通的圆形，在轴向上是连续不变的。

如图2所示的是本发明一种典型的多层编织结构三维示意图。

所述的三维多层编织结构制成的衬垫用于自润滑轴承。

实施例1

如图3所示，衬垫3是主要由编织纱5和轴向纱4编织而成，编织结构为全厚度角度联锁结构。

轴向纱4在空间中分为第一集合束层41和第二集合束层42，第一集合束层41中多根轴向纱4在同一水平面沿第一水平方向x等间隔平行布置，并且第一集合束层41中的轴向纱4均沿上下垂直方向y布置；第二集合束层42中多根轴向纱4在同一水平面沿上下垂直方向y等间隔平行布置，并且第二集合束层42中的轴向纱4均沿第二水平方向z布置；第一集合束层41和第二集合束层42沿上下垂直方向y相互交替地层铺布置，第一水平方向、上下垂直方向和第二水平方向两两垂直并通过同一点；

将所有第一集合束层41中沿上下垂直方向y对应为一组的多根轴向纱4作为一母列单元，从而将所有第一集合束层41中所有轴向纱4分为各个母列单元，母列单元中的各根轴向纱4沿与上下垂直方向y之间夹角呈45度的方向排列；

将所有第二集合束层42中上下垂直方向y对应为一组的多根轴向纱4作为一母列单元，从而将所有第二集合束层42中所有轴向纱4分为各个母列单元，母列单元中的各根轴向纱4沿与上下垂直方向y之间夹角呈45度的方向排列；

在所有第二集合束层42中，将位于同一沿上下垂直方向y的直线上的所有轴向纱4作为一子列，每相邻两个子列之间的间隙中布置一根编织纱5，一根编织纱5布置于同一竖直平面，编织纱5穿过相邻子列之间的间隙并且在编织结构的上下表面之间以s形绕制布置，编织纱5s形的波峰和波谷仅绕过编织结构表面的第一集合束层41中的一根轴向纱4。

具体实施中，第一集合束层41比第二集合束层42的数量多一层，使得编织结构的上下表面均为第一集合束层41。

不同间隙中的编织纱5交错布置，即不同间隙中的编织纱5在s形的波峰和波谷处所绕过轴向纱4的位置不同，并且按照依次顺序。

实施例2

如图4所示，衬垫3是主要由编织纱5、轴向纱4和结合纱6编织而成，编织结构为正交联锁结构，每层轴向纱都有结合纱包裹。所述的正交联锁结构制成的衬垫用于自润滑轴承。

在空间中布置有第一集合束层41和第二集合束层42，第一集合束层41和第二集合束层42沿上下方向相互交替地层铺布置，

第一集合束层41主要由多根轴向纱4组成，多根轴向纱4在同一水平面沿第一水平方向x等间隔平行布置，每根轴向纱4均沿上下垂直方向y布置；第二集合束层42主要由多根编织纱5组成，多根编织纱5在同一水平面沿上下垂直方向y等间隔平行布置，每根编织纱5均沿第二水平方向z布置；第一水平方向、上下垂直方向和第二水平方向两两垂直并通过同一点；

将所有第一集合束层41中沿上下垂直方向y对应为一组的多根轴向纱4作为一母列单元，从而将所有第一集合束层41中所有轴向纱4分为各个母列单元，母列单元中的各根轴向纱4沿上下垂直方向y排列；

将所有第二集合束层42中沿上下垂直方向y对应为一组的多根编织纱5作为一母列单元，从而将所有第二集合束层42中所有编织纱5分为各个母列单元，母列单元中的各根编织纱5沿上下垂直方向y排列；

在第二集合束层42的每相邻两个母列单元之间的间隙中均布置结合纱6，间隙中第一集合束层41的每个母列单元外均包绕有环状的结合纱6，同一间隙中的所有结合纱6所在的平面均平行于第一水平方向x和上下垂直方向y构成的平面。

具体实施中，第一集合束层41比第二集合束层42的数量多一层，使得编织结构的上下表面均为第一集合束层41。

实施例3

如图5所示，衬垫3是主要由编织纱5和轴向纱4编织而成，编织结构为层间角度联锁直线交错结构，所述的层间角度联锁直线交错结构制成的衬垫用于自润滑轴承。

在空间中布置有多层沿上下垂直方向y层铺布置的第一集合束层41，第一集合束层41主要由多根轴向纱4组成，多根轴向纱4在同一水平面沿第一水平方向x等间隔平行布置，每根轴向纱4均沿上下垂直方向y布置；

将所有第一集合束层41中沿上下垂直方向y对应为一组的多根轴向纱4作为一母列单元，从而将所有第一集合束层41中所有轴向纱4分为各个母列单元，母列单元中的各根轴向纱4沿与上下垂直方向y之间夹角呈45度的方向等间隔排列；

编织纱5包括表层编织纱5.1和内部编织纱5.2，表层编织纱5.1布置在第一集合束层41的上下表层上，并且以s形沿第一水平方向x绕第一集合束层41表层中各根轴向纱4布置，表层编织纱5.1s形的波峰和波谷仅绕过第一集合束层41的表层的上或下表面的一根轴向纱4；

将每相邻三层第一集合束层41作为一组集合束层组，编织纱5穿过集合束层组中相邻母列之间的间隙并且在集合束层组的三层第一集合束层41之间以s形绕制布置，内部编织纱5.2s形的波峰和波谷仅绕过集合束层组上或下表面的一根轴向纱4。

具体实施中，编织纱5也分为多层，多层沿上下垂直方向y间隔布置，同一层的表层编织纱5.1和内部编织纱5.2均位于平行于上下方向的同一竖直平面。

具体实施中，第一集合束层41的层数为奇数层。

实施例4

如图6所示，衬垫3是主要由编织纱5和轴向纱4编织而成，编织结构为层间角度联锁波浪形交错结构，所述的层间角度联锁波浪形交错结构制成的衬垫用于自润滑轴承。

在空间中布置有多层沿上下垂直方向y层铺布置的第一集合束层41，第一集合束层41主要由多根轴向纱4组成，多根轴向纱4在同一水平面沿第一水平方向x等间隔平行布置，每根轴向纱4均沿上下垂直方向y布置；

将所有第一集合束层41中沿上下垂直方向y对应为一组的多根轴向纱4作为一母列单元，从而将所有第一集合束层41中所有轴向纱4分为各个母列单元，母列单元中的各根轴向纱4沿上下垂直方向y等间隔排列；

编织纱5包括表层编织纱5.1和内部编织纱5.2，表层编织纱5.1布置在第一集合束层41的上下表层上，并且以s形沿第一水平方向x绕第一集合束层41表层中各根轴向纱4布置，表层编织纱5.1s形的波峰和波谷仅绕过第一集合束层41的表层的上或下表面的一根轴向纱4；

将每相邻两层第一集合束层41作为一组集合束层组，编织纱5穿过集合束层组中相邻母列之间的间隙并且在集合束层组的两层第一集合束层41之间以s形绕制布置，内部编织纱5.2的s形的波峰和波谷仅绕过一根轴向纱4。

具体实施中，编织纱5也分为多层，多层沿上下垂直方向y间隔布置，同一层的表层编织纱5.1和内部编织纱5.2均位于平行于上下方向的同一竖直平面。

具体实施中，第一集合束层41的层数为奇数层。

本发明的工作原理是：

在一般的衬垫轴承中，衬垫的编织结构是单层的，胶黏剂对衬垫的透过性较高，衬垫容易破裂，从而导致衬垫轴承摩擦磨损性能达不到预期要求。通过采用一种多层编织结构制成衬垫，利用了多层编织方式制成的复合衬垫材料的纤维增强结构在空间上成网状分布，耐冲击、抗开裂，可以定制增强体的形状，制成的材料一体化程度较高，避免了二次加工造成的损伤，比强度、比模量较高的特点，从而使采用多层编织结构制成的衬垫在工作过程中不易破裂，此外利用了多层编织方式制成的复合衬垫材料的不分层的特点，能够较好地阻止胶黏剂透过衬垫，从而使得采用多层编织结构制成的衬垫具有比普通单层编织结构制成的衬垫更好的摩擦磨损性能，提升了关节轴承的润滑性能和工作寿命。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。