一种外圈分体式全陶瓷关节轴承

1.本发明属于关节轴承技术领域，特别是涉及一种外圈分体式全陶瓷关节轴承。


背景技术：

2.关节轴承具有结构简单、承载能力大、抗冲击能力强，可实现绕轴向转动和摆动等运动行为，并且具有调心作用，在航空航天、汽车、船舶、国防装备等领域有着广泛的应用。
3.近年来，随着航空发动机技术的发展，对航空发动机用关节轴承在高温、重载、腐蚀工况下的服役提出了更高的要求，
4.现阶段，关节轴承普遍为金属材质，面对未来在极端工况下的可靠性服役，金属关节轴承在高温工况下无法提供有效的润滑条件，进而会阻碍关节轴承及航空发动机技术的进一步提升，制约了航空航天技术领域的发展。
5.陶瓷材料具有耐高温、耐低温、不导磁、不导电、抗腐蚀、抗氧化、具有自润滑等一系列优异的性能，在乏油润滑条件下仍能保证工作精度与使用寿命，被认为是高端轴承发展的最理想材料选择之一。
6.但是，关节轴承内外圈之间装配通常采用挤压装配，在挤压装配过程中，通过使外圈产生塑性变形从而实现外圈与内圈贴合，然而陶瓷属于高硬度脆性材料，无法通过塑性挤压工艺实现装配，从而阻碍了陶瓷材料在关节轴承领域内的应用。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的问题，本发明提供一种外圈分体式全陶瓷关节轴承，首次在关节轴承中提出了分体式外圈的设计方案，有效满足了全陶瓷关节轴承外圈与内圈的装配，成功实现了陶瓷材料在关节轴承领域内的应用。
8.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种外圈分体式全陶瓷关节轴承，包括内圈、外圈及保护套；所述内圈、外圈及保护套均采用陶瓷材料；所述内圈的外表面为球面结构，内圈的内表面为圆柱面结构；所述外圈采用分体式结构，分为左半外圈和右半外圈，左半外圈与右半外圈扣合形成完整外圈；所述左半外圈和右半外圈结构相同且镜像对称；由所述左半外圈与右半外圈扣合形成的完整外圈的内表面为球面结构，由所述左半外圈与右半外圈扣合形成的完整外圈的外表面为圆柱面结构；由所述左半外圈与右半外圈扣合形成的完整外圈套装在内圈外侧，完整外圈的球面结构内表面与内圈的球面结构外表面滑动接触配合；所述保护套采用直筒型圆柱结构，保护套的内表面和外表面均为圆柱面结构；所述保护套套装在由左半外圈与右半外圈扣合形成的完整外圈外侧，保护套的圆柱面结构内表面与完整外圈的圆柱面结构外表面过盈配合。
9.所述内圈、外圈及保护套采用的陶瓷材料包括氮化硅、氧化锆、氧化铝或碳化硅。
10.所述左半外圈的对接端侧立面与其球面结构内表面的衔接边沿处加工有直倒角或圆弧倒角，所述右半外圈的对接端侧立面与其球面结构内表面的衔接边沿处也加工有直倒角或圆弧倒角。
11.所述内圈的中心孔采用打孔方式加工而成。
12.所述左半外圈及右半外圈的球面结构内表面与内圈的球面结构外表面具有相同的曲率半径。
13.本发明的有益效果：
14.本发明的外圈分体式全陶瓷关节轴承，首次在关节轴承中提出了分体式外圈的设计方案，有效满足了全陶瓷关节轴承外圈与内圈的装配，成功实现了陶瓷材料在关节轴承领域内的应用。
附图说明
15.图1为本发明的一种外圈分体式全陶瓷关节轴承的立体图；
16.图2为本发明的一种外圈分体式全陶瓷关节轴承的剖视图；
17.图3为本发明的一种外圈分体式全陶瓷关节轴承的爆炸图；
18.图中，1—内圈，2—保护套，3—左半外圈，4—右半外圈，5—直倒角或圆弧倒角。
具体实施方式
19.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
20.如图1～3所示，一种外圈分体式全陶瓷关节轴承，包括内圈1、外圈及保护套2；所述内圈1、外圈及保护套2均采用陶瓷材料；所述内圈1的外表面为球面结构，内圈1的内表面为圆柱面结构；所述外圈采用分体式结构，分为左半外圈3和右半外圈4，左半外圈3与右半外圈4扣合形成完整外圈；所述左半外圈3和右半外圈4结构相同且镜像对称；由所述左半外圈3与右半外圈4扣合形成的完整外圈的内表面为球面结构，由所述左半外圈3与右半外圈4扣合形成的完整外圈的外表面为圆柱面结构；由所述左半外圈3与右半外圈4扣合形成的完整外圈套装在内圈1外侧，完整外圈的球面结构内表面与内圈1的球面结构外表面滑动接触配合；所述保护套2采用直筒型圆柱结构，保护套2的内表面和外表面均为圆柱面结构；所述保护套2套装在由左半外圈3与右半外圈4扣合形成的完整外圈外侧，保护套2的圆柱面结构内表面与完整外圈的圆柱面结构外表面过盈配合。
21.所述内圈1、外圈及保护套2采用的陶瓷材料包括氮化硅、氧化锆、氧化铝或碳化硅等。
22.所述左半外圈3的对接端侧立面与其球面结构内表面的衔接边沿处加工有直倒角或圆弧倒角5，所述右半外圈4的对接端侧立面与其球面结构内表面的衔接边沿处也加工有直倒角或圆弧倒角5。
23.所述内圈1的中心孔采用打孔方式加工而成，用以保证关节轴承的内径尺寸和摆动角度的精度。
24.所述左半外圈3及右半外圈4的球面结构内表面与内圈1的球面结构外表面具有相同的曲率半径。
25.当本发明的左半外圈3与右半外圈4扣合在一起形成完整外圈后，由于在左半外圈3、右半外圈4的对接端侧立面与其球面结构内表面的衔接边沿处加工有直倒角或圆弧倒角，可以避免因外圈加工精度误差造成的左半外圈3与右半外圈4装配后出现球面结构内表面不平的情况，提高了左半外圈3和右半外圈4球面结构内表面之间的曲率误差补偿能力。
26.由于内圈1、外圈及保护套2均采用陶瓷材料，因而可以充分利用陶瓷材料的弹性模量小、热变形小的特性，保证了全陶瓷关节轴承在装配与服役过程中的整体性。
27.实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。


技术特征：
1.一种外圈分体式全陶瓷关节轴承，其特征在于：包括内圈、外圈及保护套；所述内圈、外圈及保护套均采用陶瓷材料；所述内圈的外表面为球面结构，内圈的内表面为圆柱面结构；所述外圈采用分体式结构，分为左半外圈和右半外圈，左半外圈与右半外圈扣合形成完整外圈；所述左半外圈和右半外圈结构相同且镜像对称；由所述左半外圈与右半外圈扣合形成的完整外圈的内表面为球面结构，由所述左半外圈与右半外圈扣合形成的完整外圈的外表面为圆柱面结构；由所述左半外圈与右半外圈扣合形成的完整外圈套装在内圈外侧，完整外圈的球面结构内表面与内圈的球面结构外表面滑动接触配合；所述保护套采用直筒型圆柱结构，保护套的内表面和外表面均为圆柱面结构；所述保护套套装在由左半外圈与右半外圈扣合形成的完整外圈外侧，保护套的圆柱面结构内表面与完整外圈的圆柱面结构外表面过盈配合。2.根据权利要求1所述的一种外圈分体式全陶瓷关节轴承，其特征在于：所述内圈、外圈及保护套采用的陶瓷材料包括氮化硅、氧化锆、氧化铝或碳化硅。3.根据权利要求1所述的一种外圈分体式全陶瓷关节轴承，其特征在于：所述左半外圈的对接端侧立面与其球面结构内表面的衔接边沿处加工有直倒角或圆弧倒角，所述右半外圈的对接端侧立面与其球面结构内表面的衔接边沿处也加工有直倒角或圆弧倒角。4.根据权利要求1所述的一种外圈分体式全陶瓷关节轴承，其特征在于：所述内圈的中心孔采用打孔方式加工而成。5.根据权利要求1所述的一种外圈分体式全陶瓷关节轴承，其特征在于：所述左半外圈及右半外圈的球面结构内表面与内圈的球面结构外表面具有相同的曲率半径。

技术总结
一种外圈分体式全陶瓷关节轴承，包括内圈、外圈及保护套，三者均为氮化硅等陶瓷材料；内圈外表面为球面结构且内表面为圆柱面结构；外圈采用分体式结构且分为左半外圈和右半外圈；左右半外圈结构相同且镜像对称并扣合形成完整外圈；外圈内表面为球面结构且外表面为圆柱面结构；外圈套装在内圈外侧且二者滑动接触配合；保护套为直筒型圆柱结构，保护套套装在外圈外侧且二者过盈配合；左右半外圈的对接端侧立面与其球面结构内表面的衔接边沿处采用直倒角或圆弧倒角；左右半外圈球面结构内表面与内圈球面结构外表面曲率半径相同。本发明提出的分体式外圈设计方案，满足了全陶瓷关节轴承外圈与内圈的装配，实现了陶瓷材料在关节轴承领域内的应用。承领域内的应用。承领域内的应用。


技术研发人员：李颂华 魏超 王永华 左闯 赵梓辰 高龙飞 王子男
受保护的技术使用者：沈阳建筑大学
技术研发日：2021.09.18
技术公布日：2021/12/6