本发明涉及球面滑动轴承(sphericalplainbearing，关节轴承)的工作表面中的磨损测量，以确定轴承是否可以重新装配或是否有必要更换。
背景技术
在us3845735中公开了一种用于测量杆端轴承(rodendbearing)的磨损的装置。指示器销钉安装在外圈中的径向延伸的通孔中，使得销钉的一端在内圈的轴向中心位置处与球形外表面(工作表面)接触，而当轴承处于未磨损状态时，销钉的另一端以已知量从通孔突出。经过一段时间的使用后，通过挤压轴承并手动压下销钉直到它接触到内圈的工作表面来测量磨损。以销钉突出量的减少来表示磨损。
该解决方案的缺点是需要穿过外圈加工出一空腔，这会损害其结构完整性。而且，仅能够检测工作表面上的一个位置处的磨损。根据应用载荷，工作表面可能不会沿着表面的轴向轮廓经历一致的磨损量。
在gb2421769中公开了一种具有可视的磨损指示特征的滑动轴承的示例。滑动轴承是一种衬套，其外表面设有严密控制的径向深度、轴向宽度和周向长度的浅凹槽。在维护检查期间，经过已经发生磨损的一段使用时间后，将凹槽的磨损样式的可视外观与解释磨损样式和程度的图表进行比较。
在以微米尺度测量不可接受的磨损量的应用中，与图表的视觉比较可能不能提供磨损程度的可靠指示。
还有改善的余地。
技术实现要素：
本发明在于一种使用专门适配的工具来确定球面滑动轴承的轴承圈的工作表面中的磨损量的方法。该方法包括在工作表面中设置基准沟槽的步骤。随后将轴承圈的轴向端面和基准沟槽作为用于让工具对中并对齐的基准表面，其具有以下特点：
-适于面向轴承圈的工作表面的第一表面，和从第一表面沿径向方向延伸并适于装配到基准沟槽中的突起部；
-接合轴承圈的相反轴向端面的第一和第二夹持部段；
-从所述工具的第二表面延伸穿过并达到第一表面的两个或更多个径向开口，并且所述两个或更多个径向开口与突起部轴向间隔开；及
-与两个或更多个径向开口中的至少一个相关联的深度量规，用于测量径向距离。
通过使用工具并穿过每个径向开口来测量距工作表面的径向距离并且将测量值与针对未磨损状态下的工作表面所测量的基准值进行比较来确定磨损。
因此，本发明的方法和工具能够以直接的方式在多个轴向间隔开的位置处测量工作表面的磨损。在优选的示例中，测量工具具有四个以上的径向开口。此外，该工具可在轴承圈上容易地移动到不同的角位置。
在第一实施例中，轴承圈是球面滑动轴承的内圈，其具有球形凸起的工作表面。合适地，工具的第一表面则具有互补形状的凹曲度。在第二实施例中，轴承圈是球面滑动轴承的外圈，其具有球形凹入工作表面。合适地，工具的第一表面则具有互补形状的凸曲度。
该工具可以包括适用于测量盲孔深度的任何类型的量规。在一个示例中，与每个径向开口相关联的量规是具有柄的微米螺纹量规，该柄穿过每个径向开口插入并且被调节直到与工作表面接触。在其他示例中，采用刻度量规或激光深度量规。该工具可以包括用于每个径向开口的深度量规，或者可以包括轴向可动的单个深度量规。在一实施例中，工具主体包括将激光深度量规布置在其中的开槽孔，其位置可轴向调节。
在一实施例中，轴承圈适于油脂或油润滑并且包括设置在球形工作表面上的轴向中心位置处的环形润滑沟槽。然后润滑沟槽作为用于让测量工具对中并对齐的基准沟槽。因此，为了实施本发明，不需要对轴承圈进行额外的修改。
这种具有环形润滑沟槽的球面滑动轴承被称为金属-金属轴承(metal-to-metalbearing)，其中圈可以由例如钢、钛、青铜、钴合金或镍铬合金制成，并且可以设置有例如氮化钛、氮化铬或碳化钨的表面涂层。
在一个替代实施例中，圈形成具有自润滑(self-lubricating)轴承的部件。例如，球面滑动轴承的外圈可以在其工作表面上设置有衬套。衬套可以包括用树脂粘结到背衬材料上的ptfe纤维。优选地，衬套是可机械加工的，使得基准沟槽可以被加工到衬套的表面中。
适当地，基准沟槽具有相对于球形表面的深度，其大于最大允许磨损量。
基准沟槽可以是连续的周向沟槽。可替代地，球形工作表面可以设置有多个周向间隔开的基准沟槽。合适地，所述周向间隔开的沟槽设置在轴向中心位置处。
在基准沟槽(一个或多个)和球面工作表面制造公差很小的轴承中，可以相对于基准轴承圈对测量工具进行校准，然后该工具用于确定同类轴承圈上的磨损量。可替代地，可以针对设置在工作表面的一部段中的基准沟槽对工具进行校准，该部段在轴承的使用中位于轴承的承载区域的外部并因此不受磨损。
因此，提供了一种测量内外球面滑动轴承圈磨损的简单方法和工具。根据下面的详细描述和附图，本发明的其他优点将变得显而易见。
附图说明
图1a、1b分别示出了球面滑动轴承的内圈以及用于测量内圈工作表面磨损的工具的透视图和横截面图；
图2a、2b是透视图和横截面图，其分别示出了包括第一和第二孔的两点卸扣(2-pointshackle)，其每个孔用作球面滑动轴承的外圈，以及用于测量外圈的工作表面的磨损的工具。
具体实施方式
图1a和1b示出了球面滑动轴承的内圈10的示例。在轴承的使用中，内圈的球形凸面12与外圈的球形凹面滑动接触。球形接触表面允许内圈以多自由度自由地旋转，同时位于轴承外圈内。这种多重运动能力使轴承能够自我对齐，使得其在应用条件下自动适应可能发生的任何未对齐的情况。使用球面滑动轴承的一种应用是将飞机发动机悬吊到连接于飞机机翼上的塔架(pylon)结构。发动机可经由更多的卸扣(shackle)安装到塔架上，例如图2a和2b中所示，这将在下文更详细地描述。
在航空航天应用中，安全性是主要的考虑对象，球面滑动轴承这样的关键部件需定期经受维护检查。轴承圈通常经历小的前后相对角位移，导致了彼此滑动接触的圈的工作表面磨损。磨损会增加轴承内部的运行间隙，在间隙过大时该间隙会降低轴承寿命。
由此，测量磨损是重要的，且本发明提供了用于执行测量的直接方法和工具。
回到图1a和1b，轴承内圈10的工作表面是球形凸出外表面12。在所示出的示例中，轴承适于油或油脂润滑，并且内圈的工作表面12设置有用于分配润滑剂的环形沟槽15。在本发明的方法中，沟槽的凹入表面15s用作基准表面，其用于使用工具20来表征工作表面12的表面轮廓，该工具具有适于装配到沟槽中的突起部22。适当地，凹入表面15s具有大于轴承圈在其使用寿命期间可能经受的磨损量的预定深度。
突起部22相对于圈轴线13从工具的第一表面23沿径向向内的方向延伸，该第一表面23装配在内圈10的工作表面12上。优选地，第一表面23具有基本上与工作表面12的凸出几何形状互补的凹面几何形状。工具的第一表面23由第一和第二夹持部段24、25轴向地限定，第一和第二夹持部段24、25适于抵靠内圈10的第一和第二端面16、17。因此在使用中，工具20在环形沟槽15上被对中并且在轴承内圈的端面上被对齐。
该工具还包括多个轴向间隔开的通孔，所述通孔从工具的第二表面26沿径向方向延伸到第一表面23。在每个通孔中，提供了深度量规27a、27b、27c、27d。任何类型的模拟或数字深度量规都可以使用。在图1a和1b的示例中，所示出的量规销钉用于代表微米螺纹量规的螺纹柄。每个量规可以用如图1b中的量规27d所示的分度标尺(graduatedscale)28标记，用于测量直到与工作表面12接触时柄的径向位移量。参考量规的柄与同样的参考轴承的未磨损工作表面接触的情况对标尺进行校准。
假设对于图1a和1b所示类型的轴承圈，工作表面12上任何位置处的最大允许磨损量为200μm，并且图1b中用附图标记29示出的标记表示距工具第二表面26的径向位移。经过一段时间的使用后，拆卸轴承圈10并经受维护检查。工具20装配在内圈10上，使得突起部22安置在沟槽表面15s上并且夹持部段24、25抵靠圈端面16、17。每个微米量规27a、27b、27c、27d的柄部被插入到工具中的相应通孔内并且被调节直到与工作表面12接触。假设已经发生磨损，则柄将会比工作表面12未被磨损时更进一步拧入，并且可以在刻度28上读取磨损量。如果测得的磨损接近200μm，则轴承圈将会被丢弃，并在应用中安装一个新的轴承圈。如果例如相对于校准情况测量到100μm的进一步径向位移，则轴承圈可能被重新装配。
本发明的工具能够以直接的方式在多个轴向间隔的位置处测量磨损。也可以在工作表面的不同角位置处容易地重复该过程。
在第二实施例中，该工具适于测量外轴承圈的工作表面的磨损。
图2a和图2b示出了如前所述的卸扣50的视图，该卸扣用于将飞机发动机连接到飞机机翼上的塔架结构。卸扣50具有上部开口51和下部开口52，每个开口具有用作球面滑动轴承的外圈的球形凹入孔51s、52s，其用于接收具有球形凸出外表面的内圈。为了实现安装，内圈通常作为剖分内圈(splitinnerring)来执行。通常，与上部开口51相关联的内圈安装在固定到吊架的第一铰链销钉上，并且与下部开口52相关联的内圈安装在固定到发动机壳体的第二铰链销钉上。
在使用中，每个轴承具有延伸通过例如120度的角度范围的承载区域。在承载区域内，轴承圈的工作表面之间的滑动接触导致磨损。在应用中示出了轴承圈通过受限的角度范围经历前后滑动振荡。因此，内圈和外圈的工作表面都具有永不进入轴承承载区域的部段。通常，剖分内圈安装在外圈内，使得剖分部位于轴承的非承载区域中。
卸扣50是经受维护检查的部件，在该维护检查期间，使用根据本发明第二实施例的工具120，可以测量球形凹入工作表面51s、52s的磨损。工具120具有面向被测量的工作表面51s的第一表面，以及从第一表面延伸并且适于装配到设置在工作表面51s中的中心润滑沟槽55内的突起部122。同样，该工具具有第一和第二夹持部段124、125，其抵靠卸扣(外轴承圈)的轴向端面，使得该工具被对中并对齐。该工具的主体具有通孔，该通孔沿径向方向从工具的第二表面126延伸到第一表面。在所示出的示例中，两个通孔位于突起部122的任一侧，以能够在四个位置处对工作表面51s进行磨损测量。
该工具进一步配备有四个深度量规127a、127b、127c、127d，它们接合在各自的通孔中。如前所述，该示例中的每个量规都具有一个柄，并且可以相对于轴承圈的轴线53沿径向移动。也可以使用轴向可动的单个深度量规。
在这个示例中，该工具没有使用基准轴承的未磨损工作表面进行预校准，而是使用位于非承载区域的工作表面的部段进行校准，在该处没有磨损发生。在维护检查期间，工具120首先在工作表面51s上的角位置处在润滑沟槽55上对中并对齐，该工作表面51s处于承载区域。每个深度销钉127a、127b、127c、127d的柄径向移位，直到与工作表面51s接触。继而，量规读数可以归零。然后将工具放置在位于承载区域的工作表面的部段上，并且与在经校准的、未磨损的情况相比，磨损量是以螺丝量规可以径向移位多远为依据来测量的。
已经描述了本发明的许多方面/实施例。应该理解，每个方面/实施例可以与任何其他方面/实施例组合。此外，本发明不限于所描述的实施例，而是可以在所附专利权利要求的范围内变化。