旋合式精密球鉸軸承的制作方法
【專利摘要】一種旋合式精密球鉸軸承，用于海上艦艇精密儀器支撐平臺（沖擊器）下連桿機構(gòu)中的精密平面運動。鋼球與軸桿的螺紋軸連接形成球桿體，軸桿穿過上球窩經(jīng)連接套與動力源連接，鎖緊螺母緊固在軸桿上，鋼球立于下球窩上，上球窩與下球窩的中部結(jié)合處設(shè)計有止口進行定心、限位，邊緣結(jié)合處設(shè)計有螺紋進行旋合緊固，螺釘、彈性墊圈將上球窩、下球窩緊固在底座上；上球窩的上端口部裝有用氯丁橡膠材料制作的口部倒扣式密封罩。本實用新型具有自調(diào)心、抗沖擊和拉伸能力高、潤滑性能好的特點。
【專利說明】旋合式精密球鉸軸承

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及軸承制造【技術(shù)領(lǐng)域】，具體說是一種旋合式精密球鉸軸承。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有海上艦艇精密儀器支撐平臺(沖擊器)上的連桿機構(gòu)中的運動元件，最新選用的是一種螺栓緊固式精密球鉸軸承，這種結(jié)構(gòu)的元件在實際應(yīng)用中存在以下問題:
[0003]1、為保證螺栓緊固式精密球鉸軸承的抗沖擊和拉伸強度以及精度，鋼球體與上、下球窩自動定心，采用螺栓連接緊固，錐銷限位，但在其加工過程中，因上、下球窩采取先分體粗加工，以錐銷為加工定位基準(zhǔn)、再合并整體精加工，尤其是在研磨加工時，為安裝球桿體、檢測控制軸向間隙而需要頻繁地拆卸，由此會帶來很多不便和麻煩。
[0004]2、鋼球體采用電火花打通孔和螺栓沉孔，通過高強度螺栓與球桿連接，其結(jié)果是鋼球底部平面與球面形成一個去了銳角的倒角，鋼球體在滑動副球窩內(nèi)旋轉(zhuǎn)、搖擺時，這個倒角容易將球窩表面劃傷，尤其是精密球鉸軸承在受到載荷沖擊和振動時，該致命缺陷會將未淬火的球窩表面嚴(yán)重啃傷，導(dǎo)致精密球鉸軸承很容易卡死，且鋼球體的通孔在加工時與鋼球表面的同軸度精度也不易保證，從而也影響其回轉(zhuǎn)的靈活性。
[0005]3、螺栓緊固式精密球鉸軸承上的塔形密封罩，上口部與扁方交叉接觸，其棱邊易將其口部咬傷，尤其是使用扳手時更易將其口部損傷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的發(fā)明目的在于提供一種旋合式精密球鉸軸承，以實現(xiàn)軸向間隙在微米狀態(tài)下，球鉸軸承能夠以各種方式平穩(wěn)、可靠地運動。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的鋼球與軸桿的螺紋軸頭連接形成球桿體，軸桿穿過上球窩經(jīng)連接套與動力源連接，鎖緊螺母緊固在軸桿上，鋼球立于下球窩上，上球窩與下球窩的中部結(jié)合處帶有用于其定心、限位的止口，邊緣結(jié)合處帶有用于上球窩與下球窩旋合緊固的內(nèi)、外螺紋，螺釘、彈性墊圈將上球窩、下球窩緊固在底座上；上球窩的上端口部裝有用氯丁橡膠材料制作的口部倒扣式密封罩。
[0008]所述上球窩與下球窩呈非對稱式接觸，下球窩接觸面大于上球窩接觸面。
[0009]所述下球窩底部外側(cè)設(shè)有與底座配套的定位止口 ；所述下球窩底部為封閉式結(jié)構(gòu)。
[0010]所述上球窩帶有用于鉗式扳手旋合的四個插銷孔。
[0011]所述鋼球的上部切有一平面，鋼球的上部中心帶有臺階孔，軸桿上帶有與鋼球的臺階孔配合的臺階，鋼球與軸桿通過臺階面定心，鋼球底部為完整式球面結(jié)構(gòu)，軸桿上帶有錐面及扁方。
[0012]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)球頭桿端關(guān)節(jié)軸承的基本原理和特點，針對精密儀器支撐平臺(沖擊器)的使用工況和工作環(huán)境進行了特別設(shè)計，具有以下優(yōu)點:
[0013]1.為保證球鉸軸承易加工精度，球窩為上、下分體式，通過內(nèi)、外止口配合定心、限位，內(nèi)、外螺紋旋合的設(shè)計方案，加工時采取先分體粗加工后再整體精加工，尤其是在與球桿體一起精研磨加工時，可邊研磨邊旋合，不僅有效保證了兩球窩尺寸精度和幾何精度的一致性，大大提高了球窩內(nèi)球面與球體表面的接觸精度，而且還節(jié)省了研磨工具的制作費用。同時，因取消了錐銷定位而改為內(nèi)、外止口配合定心，極大地方便了精研磨加工時頻繁拆卸的需要。
[0014]2.為提高球鉸軸承的幾何精度，軸桿與鋼球采取分體式、內(nèi)、外臺階面定心、內(nèi)、夕卜螺紋連接設(shè)計。鋼球采用高碳鉻軸承鋼材料，表面精度可通過專業(yè)設(shè)備進行精加工，其表面粗糙度、圓度、尺寸精度較高。鋼球上部和心部，通過高精度工裝一次性定位夾緊修磨平面、加工臺階孔和螺紋孔，使鋼球平面與球心的垂直度、孔與球面的同軸度精度得到保證。軸桿上設(shè)計有與鋼球臺階孔小過盈配合的臺階軸和與之連接的螺紋軸，通過一次性裝夾加工成型，與鋼球配裝后，其球桿體整體的加工精度有了可靠性保證。
[0015]3.為提高球鉸軸承的耐用度，上、下球窩和軸桿均使用易加工不銹鋼調(diào)質(zhì)狀態(tài)的材料，而上、下球窩還需要整體淬火后，球窩表面及止口再經(jīng)粗、精磨、研磨加工，上、下球窩通過內(nèi)、外止口定心、限位，由內(nèi)、外螺紋旋合連接后，再用高強度螺栓連接緊固在底座上；球桿體也通過內(nèi)、外臺階面定心、內(nèi)、外螺紋連接緊固，同時涂抹高強度螺紋膠予以加強緊固，其連接強度可充分滿足球鉸軸承承受沖擊載荷和拉伸載荷的要求。
[0016]4.上、下球窩內(nèi)球面、軸桿與鋼球的加工精度提高后，球鉸軸承的軸向間隙可達到0.005-0.008微米，在微米間隙狀態(tài)下能保持較好的旋轉(zhuǎn)靈活性，在一定的傾斜角度范圍內(nèi)可實現(xiàn)不同方式的、較高精度的平面運動。通過多次試驗驗證，能使精密儀器支撐平臺(沖擊器)沖擊后的恢復(fù)精度達到“20秒”級狀態(tài)。
[0017]5.鋼球體上部切有一平面，在平面的中心設(shè)計有臺階孔、攻絲(悶)孔，鋼球的底部呈完整式球面,與軸桿定心連接后形成球面完整式球桿體。該結(jié)構(gòu)球桿體在球窩內(nèi)旋轉(zhuǎn)、搖擺、沖擊、振動時，在潤滑脂的作用下，通過完整式球面與球窩的光滑接觸精度，可有效地保證了其旋轉(zhuǎn)靈活性。從而避免了因鋼球體表面棱角、毛刺，而在球窩表面產(chǎn)生的劃傷，導(dǎo)致球鉸軸承在沖擊、振動后而產(chǎn)生卡滯的現(xiàn)象。
[0018]6.上球窩上端口部的M形口部倒扣式密封罩采用氯丁橡膠制作，具有防塵、儲油功能和耐老化性能，可使球鉸軸承的潤滑脂潔凈，潤滑性能持久，耐用度大幅度提高。另外，因其口部的倒扣型式特點，既避開了與軸桿扁方的交叉接觸，又避免了扁方棱邊和扳手對其的損傷和破壞。同時，也使密封罩安裝后更加牢固，且不易滑脫。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0020]圖2是本實用新型的俯視圖。
[0021]圖3是軸桿扁方N—N首I]視圖。

【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，本實用新型主要由下球窩1、彈性墊圈2及高強度螺釘3、上球窩4、鋼球5、連接套6、鎖緊螺母7、軸桿8、密封罩9、底座10等組成。本實用新型的上球窩4與下球窩I的中部結(jié)合處設(shè)計有內(nèi)、外止口 D，用于上球窩4與下球窩I的定心、限位，邊緣結(jié)合處設(shè)計有內(nèi)、外螺紋E，用于上球窩4與下球窩I的旋合緊固，下球窩I底部采用封閉式設(shè)計，可形成儲油油腔，上球窩4與下球窩I呈非對稱式接觸，下球窩I接觸面要大于上球窩3接觸面，下球窩I底部外側(cè)有與底座10配套的安裝定位止口 F ;鋼球5的上部切有一平面，鋼球5的上部中心帶有臺階孔，軸桿8上帶有與鋼球5的臺階孔配合的臺階軸，鋼球5的中心設(shè)計有螺紋孔，與軸桿8的螺紋軸頭A配合，鋼球5的底部呈完整式球面，軸桿8上帶有錐面B及扁方H，鋼球5與軸桿8通過臺階面C定心，鋼球5與軸桿8的螺紋軸頭A連接形成球桿體；軸桿8穿過上球窩4經(jīng)連接套6與動力源連接，由鎖緊螺母7緊固在軸桿8上，鋼球5立于下球窩I上，上球窩4、下球窩I通過止口 D定心限位、內(nèi)外螺紋E旋合連接、使用專用鉗式扳手運用插銷孔G緊固后，再用高強度螺釘3及彈性墊圈2緊固在底座10上；上球窩4的上端口部裝有M形口部倒扣式密封罩9，M形口部倒扣式密封罩9為氯丁橡膠材料。
[0023]為保證本實用新型的加工精度、抗沖擊和拉伸強度，將軸桿8與鋼球5分體設(shè)計，軸桿8與鋼球5分別加工后，通過內(nèi)、外臺階面定心、內(nèi)外螺紋涂抹高強度螺紋膠連接成一體，充分利用鋼球5的原始精度，有效保證球桿體的整體精度。同時將上球窩4、下球窩I也采取分體設(shè)計，上、下球窩內(nèi)、外止口定心、限位，由內(nèi)、外螺紋旋合連接，加工時采用耐腐蝕、抗磨損調(diào)質(zhì)材質(zhì),先分體粗車加工后再整體精車加工,與鋼球5接觸的上球窩4、下球窩進行整體淬火，再進行粗、精磨和研磨加工，并在兩零件的端面進行同號標(biāo)記，從而有效保證了兩球窩尺寸精度和幾何精度的一致性，大大提高了球窩內(nèi)球面與鋼球5表面的接觸精度。裝配時，旋開上、下球窩，在下球窩I內(nèi)涂抹適量高級潤滑脂，將球桿體(軸桿8、鋼球5)裝入，識別相同號碼標(biāo)記，安裝上球窩4，通過其外止口與下球窩I內(nèi)止口定心、限位的方式，旋合上、下球窩內(nèi)外螺紋連接緊固，形成一個完整的球面滑動副。
[0024]上球窩4的上端口部裝有M形口部倒扣式密封罩9，構(gòu)成防塵、潤滑系統(tǒng)；上球窩4的臺階面設(shè)計有螺釘孔和用于專用鉗式扳手旋合的插銷孔G。下球窩I設(shè)計有安裝定位止口 F及定位螺釘孔，上、下球窩旋合緊固后，并經(jīng)螺釘孔由高強度螺釘3和彈性墊圈2緊固在底座10上。工作時，球桿體(軸桿8、鋼球5)通過連接套6、鎖緊螺母7連接到動力源上，根據(jù)動力源上輸出的不同運動方式(擺動運動、傾斜運動、旋轉(zhuǎn)運動)，可在一定角度范圍內(nèi)實現(xiàn)不同方式的運動。
[0025]由于球鉸軸承的間隙是通過配研、微米表檢測控制，滑動球面的接觸精度較高(大于80%以上)，圓形誤差及表面粗糙度得到充分保證，因此，在微米軸向間隙狀態(tài)下，能保持較好的旋轉(zhuǎn)靈活性，克服了原有結(jié)構(gòu)大間隙非常靈活、小間隙容易卡死、靈活性極差的弊端和缺陷。
[0026]本實用新型由于結(jié)構(gòu)形式的改變，外形尺寸及鋼球增大，上、下球窩的內(nèi)球面與球體的球面滑動面也發(fā)生了一定的改變，即球窩接觸面相應(yīng)增大，且呈非對稱式接觸，尤其是下球窩I接觸面要大于上球窩4接觸面，其作用是增強球鉸軸承主要承受軸向拉伸和沖擊載荷的能力。
[0027]球鉸軸承的精密度主要體現(xiàn)在鋼球5與上、下球窩內(nèi)球面的接觸精度一圓形誤差及表面粗糙度。在加工過程中采用耐腐蝕、抗磨損材質(zhì)，通過完善的精密加工工藝路線，使用高精度數(shù)控裝備加工和研磨以及嚴(yán)密的檢測手段，使得球窩內(nèi)球面與鋼球5表面的接觸精度得到充分保證。
[0028]球鉸軸承的精密度還體現(xiàn)在軸桿與鋼球連接的加工精度一同軸度誤差及表面粗糙度。為滿足球鉸軸承既受沖擊載荷又受拉伸載荷的要求，球桿體采取分體設(shè)計，即軸桿與鋼球采取分體式、內(nèi)外臺階面定心、內(nèi)外螺紋連接設(shè)計，并在較高硬度的鋼球上部和心部，通過高精度工裝一次性定位夾緊修磨平面，用特殊的加工方法加工臺階孔和螺紋孔，使得球桿體的加工精度也得到充分保證。另外，由于這種設(shè)計結(jié)構(gòu)的鋼球底部呈完整式球面，從而避免了因鋼球體表面棱角、毛刺，而在球窩表面產(chǎn)生的劃傷，導(dǎo)致球鉸軸承在沖擊、振動后而產(chǎn)生卡滯的現(xiàn)象。
[0029]球鉸軸承的口部倒扣式M形密封罩9采用氯丁橡膠材料制作，不僅構(gòu)成防塵、潤滑系統(tǒng)，而且防老化、耐高、低溫和防鹽霧性能較好。又因其口部的倒扣型式的特點，既避開了與扁方H的交叉接觸，又避免了扁方H的棱邊和扳手對其的損傷和破壞。同時，也使密封罩安裝后更加牢固，且不易滑脫。
[0030]下球窩I底部采用封閉式設(shè)計，為滑動表面起到一定的潤滑作用。
【權(quán)利要求】
1.一種旋合式精密球鉸軸承，其特征在于:鋼球(5)與軸桿(8)的螺紋軸頭(A)連接形成球桿體，軸桿(8)穿過上球窩(4)經(jīng)連接套(6)與動力源連接，鎖緊螺母(7)緊固在軸桿(8 )上，鋼球(5 )立于下球窩(I)上，上球窩(4)與下球窩(I)的中部結(jié)合處帶有用于其定心、限位的止口(D)，邊緣結(jié)合處帶有用于上球窩(4)與下球窩(I)旋合緊固的內(nèi)、外螺紋(E)，螺釘(3 )、彈性墊圈(2 )將上球窩(4 )、下球窩(I)緊固在底座(10 )上；上球窩(4 )的上端口部裝有用氯丁橡膠材料制作的口部倒扣式密封罩(9 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋合式精密球鉸軸承，其特征在于:所述上球窩(4)與下球窩(I)呈非對稱式接觸，下球窩(I)接觸面大于上球窩(4 )接觸面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋合式精密球鉸軸承，其特征在于:所述下球窩(I)底部外側(cè)設(shè)有與底座(10)配套的定位止口(F)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋合式精密球鉸軸承，其特征在于:所述下球窩(I)底部為封閉式結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋合式精密球鉸軸承，其特征在于:所述上球窩(4)帶有用于鉗式扳手旋合的四個插銷孔(G)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋合式精密球鉸軸承，其特征在于:所述鋼球(5)的上部切有一平面，鋼球(5)的上部中心帶有臺階孔，軸桿(8)上帶有與鋼球(5)的臺階孔配合的臺階，鋼球(5)與軸桿(8)通過臺階面(C)定心，鋼球(5)底部為完整式球面結(jié)構(gòu)，軸桿(8)上帶有錐面(B)及扁方(H)。
【文檔編號】F16C11/06GK203926368SQ201420337415
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】張志華, 鄒志峰, 劉和平, 李垂輝, 王朝襄 申請人:襄陽博亞精工裝備股份有限公司