自润关节轴承轴向游隙和衬垫磨损量关系计算方法与系统与流程

本发明涉及轴承技术领域，具体地，涉及一种自润关节轴承轴向游隙和衬垫磨损量关系计算方法与系统，尤其是一种织物自润关节轴承轴向游隙和衬垫磨损量关系计算方法与系统。

背景技术：

自润滑关节轴承服役过程中，尤其是织物自润关节轴承服役过程中，自润滑衬垫不断磨损、挤出，使得轴承游隙不断增加，轴承游隙变化直接反映自润滑衬垫的磨损状态。自润滑关节轴承使用阶段，衬垫的磨损量是一个间接测量的参数，自润滑关节轴承通常以轴承的游隙值来反映轴承磨损量值，以轴向游隙值的应用最为普遍。因此，确立轴承游隙和衬垫磨损量的对应关系，对掌握轴承磨损状态、判断轴承服役寿命具有重要意义。

公开号为cn203335631u的专利文献公开了一种向心关节轴承，其包括外圈和内圈，所述外圈由轴向并排设置的两个外圈体组成，所述两个外圈体的外圆柱面分别设有螺纹，两个外圈体通过螺纹固定在轴承座孔上，所述两个外圈体之间设有轴向间隙。采用以上结构，轴承磨损时，将两个外圈体往中间旋入，可以消除轴承游隙、补偿轴承磨损量的作用。但是此方案不能精确计算轴承游隙与轴承磨损之间的关系，通过旋入外圈补偿轴承磨损有可能会造成过补偿或欠补偿的情况，影响轴承的使用。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种自润关节轴承轴向游隙和衬垫磨损量关系计算方法与系统。

根据本发明的一个方面，提供一种自润关节轴承轴向游隙和衬垫磨损量关系计算方法，所述自润滑关节轴承包括内圈、外圈以及衬垫，所述外圈、衬垫以及内圈由外向内依次设置，外圈的内表面为球面，内圈的外表面为球面，衬垫粘结在外圈的内表面上；设当不考虑安装固定对轴承游隙值的影响时，杆端自润滑关节轴承的轴向游隙值由配装的自润关节轴承轴向游隙决定；设轴向游隙测试时，衬垫在测试载荷作用下的压缩量为零；设磨损试验时在试验载荷下衬垫压缩量、卸载后回弹量为零；自润关节轴承轴向游隙和衬垫磨损量关系计算方法包括如下步骤：

步骤1：在自润关节轴承内部建立坐标系，获取内圈球面和外圈球面的表达式；

步骤2：获取外圈球面的表达式；

步骤3：获取衬垫磨损量和轴承轴向游隙的关系。

优选地，所述步骤1具体为：

以自润关节轴承的几何中心为原点，以自润关节轴承端面法向为x轴，以自润关节轴承径向为y轴建立直角坐标系；

设自润关节轴承的内径为d，外径为d，内圈宽度为b，外圈宽度为c，内圈球径为dk，则内圈球面的表达式为：

优选地，所述步骤2具体为：

设轴承内圈球面和衬垫表面始终为球面接触，轴承磨损为发生在衬垫表面的均匀磨损，且初始轴向游隙为零；设衬垫磨损量为h，则外圈球面，即衬垫所在球面的表达式为：

优选地，所述步骤3具体为：

参考标准saeas81819，取距外圈端面处，即距离y轴处的衬垫与内圈之间的轴向距离作为自润关节轴承的轴向游隙δx，距离y轴处的衬垫所在点位于外圈球面上，设距离y轴处的衬垫所在点的坐标为(x2,y2)，过(x2,y2)作y轴的垂线与内圈球面的交点为(x1,y1)，则

δx＝x2-x1(3)。

优选地，联立公式(1)、公式(2)以及y2＝y1求得轴向游隙

优选地，所述自润关节轴承为衬垫型自润滑关节轴承，衬垫为自润滑衬垫，自润滑衬垫的采用如下任一种或任多种衬垫：

-聚四氟乙烯复合衬垫；

-铜网衬垫；

-碳纤维复合衬垫。

根据本发明的另一方面，提供一种自润关节轴承轴向游隙和衬垫磨损量关系计算系统，所述自润滑关节轴承包括内圈、外圈以及衬垫，所述外圈、衬垫以及内圈由外向内依次设置，外圈的内表面为球面，内圈的外表面为球面，衬垫粘结在外圈的内表面上；设当不考虑安装固定对轴承游隙值的影响时，杆端自润滑关节轴承的轴向游隙值由配装的自润关节轴承轴向游隙决定；设轴向游隙测试时，衬垫在测试载荷作用下的压缩量为零；设磨损试验时在试验载荷下衬垫压缩量、卸载后回弹量为零；自润关节轴承轴向游隙和衬垫磨损量关系计算系统包括如下模块：

内圈球面表达式获取模块：在自润关节轴承内部建立坐标系，获取内圈球面的表达式；

外圈球面表达式获取模块：在自润关节轴承内部建立坐标系，获取外圈球面的表达式；

衬垫磨损量和轴承轴向游隙关系获取模块：获取衬垫磨损量和轴承轴向游隙的关系。

优选地，所述内圈球面表达式获取模块以及外圈球面表达式获取模块均以自润关节轴承的几何中心为原点，以自润关节轴承端面法向为x轴，以自润关节轴承径向为y轴建立直角坐标系；

设自润关节轴承的内径为d，外径为d，内圈宽度为b，外圈宽度为c，内圈球径为dk，则内圈球面的表达式为：

设轴承内圈球面和衬垫表面始终为球面接触，轴承磨损为发生在衬垫表面的均匀磨损，且初始轴向游隙为零；设衬垫磨损量为h，则外圈球面，即衬垫所在球面的表达式为：

优选地，所述衬垫磨损量和轴承轴向游隙关系获取模块参考标准saeas81819，取距外圈端面处，即距离y轴处的衬垫与内圈之间的轴向距离作为自润关节轴承的轴向游隙δx，距离y轴处的衬垫所在点位于外圈球面上，设距离y轴处的衬垫所在点的坐标为(x2,y2)，过(x2,y2)作y轴的垂线与内圈球面的交点为(x1,y1)，则

δx＝x2-x1(3)。

优选地，所述衬垫磨损量和轴承轴向游隙关系获取模块联立公式(1)、公式(2)以及y2＝y1求得轴向游隙

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明在衬垫为弹性体、均匀磨损等条件下，建立了轴向游隙与衬垫磨损量关系计算公式，为自润滑关节轴承的磨损失效判据的确定提供了理论参考，对掌握轴承磨损状态、判断轴承服役寿命具有重要意义。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为自润关节轴承的结构示意图。

图2为自润关节轴承的剖视结构示意图。

图3为自润关节轴承轴向位移示意图，即轴向游隙计算示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“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申请和简化描述，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申请的限制。

根据本发明提供的一种自润关节轴承轴向游隙和衬垫磨损量关系计算方法，所述自润滑关节轴承包括内圈、外圈以及衬垫，所述外圈、衬垫以及内圈由外向内依次设置，外圈的内表面为球面，内圈的外表面为球面，衬垫粘结在外圈的内表面上；设当不考虑安装固定对轴承游隙值的影响时，杆端自润滑关节轴承的轴向游隙值由配装的自润关节轴承轴向游隙决定；设轴向游隙测试时，衬垫在测试载荷作用下的压缩量为零；设磨损试验时在试验载荷下衬垫压缩量、卸载后回弹量为零；自润关节轴承轴向游隙和衬垫磨损量关系计算方法包括如下步骤：

步骤1：在自润关节轴承内部建立坐标系，获取内圈球面和外圈球面的表达式；

步骤2：获取外圈球面的表达式；

步骤3：获取衬垫磨损量和轴承轴向游隙的关系。

所述步骤1具体为：

以自润关节轴承的几何中心为原点，以自润关节轴承端面法向为x轴，以自润关节轴承径向为y轴建立直角坐标系；

设自润关节轴承的内径为d，外径为d，内圈宽度为b，外圈宽度为c，内圈球径为dk，则内圈球面的表达式为：

所述步骤2具体为：

设轴承内圈球面和衬垫表面始终为球面接触，轴承磨损为发生在衬垫表面的均匀磨损，且初始轴向游隙为零；设衬垫磨损量为h，则外圈球面，即衬垫所在球面的表达式为：

所述步骤3具体为：

参考标准saeas81819，取距外圈端面处，即距离y轴处的衬垫与内圈之间的轴向距离作为自润关节轴承的轴向游隙δx，距离y轴处的衬垫所在点位于外圈球面上，设距离y轴处的衬垫所在点的坐标为(x2,y2)，过(x2,y2)作y轴的垂线与内圈球面的交点为(x1,y1)，则

δx＝x2-x1(3)。

联立公式(1)、公式(2)以及y2＝y1求得轴向游隙

优选地，所述自润关节轴承为衬垫型自润滑关节轴承，衬垫为自润滑衬垫，自润滑衬垫的采用如下任一种或任多种衬垫：

-聚四氟乙烯复合衬垫；

-铜网衬垫；

-碳纤维复合衬垫。

根据本发明提供的一种自润关节轴承轴向游隙和衬垫磨损量关系计算系统，所述自润滑关节轴承包括内圈、外圈以及衬垫，所述外圈、衬垫以及内圈由外向内依次设置，外圈的内表面为球面，内圈的外表面为球面，衬垫粘结在外圈的内表面上；设当不考虑安装固定对轴承游隙值的影响时，杆端自润滑关节轴承的轴向游隙值由配装的自润关节轴承轴向游隙决定；设轴向游隙测试时，衬垫在测试载荷作用下的压缩量为零；设磨损试验时在试验载荷下衬垫压缩量、卸载后回弹量为零；自润关节轴承轴向游隙和衬垫磨损量关系计算系统包括如下模块：

内圈球面表达式获取模块：在自润关节轴承内部建立坐标系，获取内圈球面的表达式；

外圈球面表达式获取模块：在自润关节轴承内部建立坐标系，获取外圈球面的表达式；

衬垫磨损量和轴承轴向游隙关系获取模块：获取衬垫磨损量和轴承轴向游隙的关系。

所述内圈球面表达式获取模块以及外圈球面表达式获取模块均以自润关节轴承的几何中心为原点，以自润关节轴承端面法向为x轴，以自润关节轴承径向为y轴建立直角坐标系；

设自润关节轴承的内径为d，外径为d，内圈宽度为b，外圈宽度为c，内圈球径为dk，则内圈球面的表达式为：

设轴承内圈球面和衬垫表面始终为球面接触，轴承磨损为发生在衬垫表面的均匀磨损，且初始轴向游隙为零；设衬垫磨损量为h，则外圈球面，即衬垫所在球面的表达式为：

所述衬垫磨损量和轴承轴向游隙关系获取模块参考标准saeas81819，取距外圈端面处，即距离y轴处的衬垫与内圈之间的轴向距离作为自润关节轴承的轴向游隙δx，距离y轴处的衬垫所在点位于外圈球面上，设距离y轴处的衬垫所在点的坐标为(x2,y2)，过(x2,y2)作y轴的垂线与内圈球面的交点为(x1,y1)，则

δx＝x2-x1(3)。

所述衬垫磨损量和轴承轴向游隙关系获取模块联立公式(1)、公式(2)以及y2＝y1求得轴向游隙

实施例：

在本实施例中，以自润滑关节轴承sa16为例研究轴承轴向游隙和衬垫磨损量的关系。设杆端自润滑关节轴承sa16的轴向游隙由内装自润滑关节轴承gek16决定。

轴承gek16包括轴承外圈、轴承内圈和自润滑衬垫。轴承外圈、内圈均由钢、钛合金、铝合金或其他金属材料制成，自润滑衬垫由聚四氟乙烯等自润滑材料编织而成，其平均厚度为0.38mm。轴承尺寸及失效判据如表1所示。

表1gek16自润滑关节轴承信息

将自润关节轴承gek16的轴承尺寸参数信息代入公式(4)：

求得gek16轴承轴向游隙和衬垫磨损量的关系为：

将δx＝0.25mm，代入公式(5)，求得h＝0.0814mm。

h＝0.0814mm＜0.20mm表明符合saeas81819中对衬垫磨损量范围的要求；

h＝0.0814mm＜0.38mm±0.02表明衬垫未磨穿；

即当轴向游隙≤0.25mm时，衬垫未磨穿、符合saeas81819中对衬垫磨损量范围的要求。说明公式(4)合理，可用于计算不同轴承轴向游隙下的衬垫磨损量值。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。