CN106979224A - 纤维缠绕复合材料关节轴承及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了纤维缠绕复合材料关节轴承及其制造方法，其结构包括内圈和外圈，所述内圈设有两端相通的通孔，内圈的外圆周面呈弧形，所述外圈包括外圈承载层和外圈摩擦层，所述外圈摩擦层设于外圈承载层和内圈外圆周壁之间，所述外圈承载层的内壁、外圈摩擦层和内圈外圆周壁的弧度相同。该关节轴承工艺简化，生产效率提高，轴承承载能力强度、抗变形能力强。
Description
技术领域
本发明涉及一种关节轴承，具体地说是纤维缠绕复合材料关节轴承及其制造方法。
背景技术
关节轴承由内圈和外圈组成，通常外圈内表面有一由摩擦材料组成的自润滑层，外圈主体材料通常为金属。关节轴承的内圈和外圈滑动接触的表面为球面，是一种球面滑动轴承，适用于往复摆动，倾斜运动和旋转运动。
文献专利CN101144505A提到一种具有塑料外圈的关节轴承及其制造方法，此专利中轴承的滑动层和承载层由卷绕的纤维复合材料构成。其滑动层由纤维织物或长丝纤维卷绕而成，层数较多，而且在树脂基体固化后需要机械加工。其承载层由玻璃纤维织物卷绕制成。此轴承为了装入内圈，在外圈上开有分界缝，这样会使轴承在某些场合的应用受到限制，相同体积比无缝的承载能力小，载荷不均匀，容易损坏自润滑层。另外，因滑动层材料压缩模量较低，而层数多、厚度大，会导致此轴承整体径向压缩模量较低，即在承载时容易变形。此轴承成型方法通常分两步固化，生产效率低，成本高。文献专利CN101343411A提到一种工程塑料关节轴承外壳材料、内球材料及其成型方法，此轴承采用树脂注射成型方式，用玻璃纤维、聚酰胺及其他材料制作纤维增强塑料关节轴承，因使用的玻纤为短纤维，此轴承的压缩强度较低，应用范围较窄。
发明内容
本发明的目的在于提供纤维缠绕复合材料关节轴承及其制造方法，解决了现有复合材料关节轴承承载能力低，径向模量低，生产效率低等缺点。该关节轴承工艺简化，生产效率提高，轴承承载能力强度、抗变形能力强。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：纤维缠绕复合材料关节轴承及其制造方法，其结构包括内圈和外圈，所述内圈设有两端相通的通孔，内圈的外圆周面呈弧形，所述外圈包括外圈承载层和外圈摩擦层，所述外圈摩擦层设于外圈承载层和内圈外圆周壁之间，所述外圈承载层的内壁、外圈摩擦层和内圈外圆周壁的弧度相同。
进一步，所述外圈承载层通过长纤维缠绕制作，长纤维缠绕的方式为螺旋缠绕，且缠绕角度为45度至75度之间。
进一步，所述外圈承载层通过长纤维缠绕制作，长纤维缠绕的方式为螺旋缠绕，且缠绕角度为60度。
进一步，所述内圈材料采用金属、陶瓷或纤维增强复合材料。
进一步，所述外圈材料采用碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维。
纤维缠绕复合材料关节轴承的制造方法，包括以下步骤：
(1)首先将内圈套置在芯模上；
(2)将外圈摩擦层剪切至合适尺寸使其恰好能覆盖内圈外表面，之后把剪切好的外圈摩擦层平铺在内圈外表面，同时用一边的左挡板和另一边的右挡板压住外圈摩擦层；
(3)将经过浸胶槽浸胶后的纤维纱缠绕在外圈摩擦层之上，缠绕角度为60度，形成外圈承载层；
(4)外圈承载层缠绕完之后，将芯模连同预成型复材轴承一同放入固化炉中高温固化；
(5)固化结束后，将外圈进行机械加工，将摩擦层进行切割与外圈端面平齐。
进一步，将单层织物摩擦层放在内圈外表面，作为纤维缠绕的起始层，使外圈摩擦层与外圈承载层一起成型。
进一步，外圈摩擦层为自润滑织物衬垫。
本发明的有益效果是：
1、采用纤维缠绕的外圈成型方式，使工艺简化，生产效率提高。
2、长纤维增强复合材料的径向压缩强度和模量高于短纤维增强复合材料，因此，轴承承载能力强度，抗变形能力强。
3、将单层织物摩擦层放在内圈外表面，作为纤维缠绕的起始层，使摩擦层与承载层一起成型，省去安装内圈和摩擦层粘贴工艺。
附图说明
图1为本发明剖视图；
图2为制作工艺示意图；
图中标记
1-外圈承载层；2-外圈摩擦层；3-内圈；4-芯模；5-左挡板；6-纤维纱；7-右挡板。
具体实施方式
参照说明书附图对本发明的纤维缠绕复合材料关节轴承及其制造方法作以下详细说明。
如图1、图2所示，本发明的纤维缠绕复合材料关节轴承及其制造方法，其结构包括内圈3和外圈，所述内圈设有两端相通的通孔，内圈的外圆周面呈弧形，所述外圈包括外圈承载层1和外圈摩擦层2，所述外圈摩擦层1设于外圈承载层2和内圈3外圆周壁之间，所述外圈承载层的内壁、外圈摩擦层和内圈外圆周壁的弧度相同。
所述外圈承载层1通过长纤维缠绕制作，长纤维缠绕的方式为螺旋缠绕，且缠绕角度为45度至75度之间，优选为60度。
缠绕方法可以为湿法缠绕和干法缠绕(预浸丝)，湿法缠绕树脂优选环氧树脂。
所述内圈材料采用金属、陶瓷或纤维增强复合材料。内圈若采用纤维增强复合材料，也优选纤维缠绕成型方法。
所述外圈材料采用碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维。
将单层织物摩擦层放在内圈外表面，作为纤维缠绕的起始层，使摩擦层与承载层一起成型，省去安装内圈和摩擦层粘贴工艺。
纤维缠绕复合材料关节轴承及其制造方法的制造方法，包括以下步骤：
(1)首先将内圈3套置在芯模4上；
(2)将外圈摩擦层2剪切至合适尺寸使其恰好能覆盖内圈3外表面，之后把剪切好的外圈摩擦层2平铺在内圈3外表面，同时用一边的左挡板5和另一边的右挡板7压住外圈摩擦层2；
(3)将经过浸胶槽浸胶后的纤维纱6缠绕在外圈摩擦层之上，缠绕角度为60度，形成外圈承载层；
(4)外圈承载层缠绕完之后，将芯模4连同预成型复材轴承一同放入固化炉中高温固化；
(5)固化结束后，将外圈进行机械加工至合适的尺寸，将摩擦层2进行切割与外圈端面平齐。
外圈摩擦层为自润滑织物衬垫。如凯夫拉/PTFE织物。
本发明的轴承采用纤维缠绕的外圈成型方式，使工艺简化，生产效率提高。长纤维增强复合材料的径向压缩强度和模量高于短纤维增强复合材料，因此，轴承承载能力强度，抗变形能力强。将单层织物摩擦层放在内圈外表面，作为纤维缠绕的起始层，使外圈摩擦层与外圈承载层一起成型，省去安装内圈和摩擦层粘贴工艺。
以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术。
Claims (8)
1.纤维缠绕复合材料关节轴承，其特征是，包括内圈和外圈，所述内圈设有两端相通的通孔，内圈的外圆周面呈弧形，所述外圈包括外圈承载层和外圈摩擦层，所述外圈摩擦层设于外圈承载层和内圈外圆周壁之间，所述外圈承载层的内壁、外圈摩擦层和内圈外圆周壁的弧度相同。
2.根据权利要求1所述的纤维缠绕复合材料关节轴承，其特征是，所述外圈承载层通过长纤维缠绕制作，长纤维缠绕的方式为螺旋缠绕，且缠绕角度为45度至75度之间。
3.根据权利要求1所述的纤维缠绕复合材料关节轴承，其特征是，所述外圈承载层通过长纤维缠绕制作，长纤维缠绕的方式为螺旋缠绕，且缠绕角度为60度。
4.根据权利要求1所述的纤维缠绕复合材料关节轴承，其特征是，所述内圈材料采用金属、陶瓷或纤维增强复合材料。
5.根据权利要求1所述的纤维缠绕复合材料关节轴承，其特征是，所述外圈材料采用碳纤维、玻璃纤维或芳纶纤维。
6.纤维缠绕复合材料关节轴承的制造方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)首先将内圈套置在芯模上；
(2)将外圈摩擦层剪切至合适尺寸使其恰好能覆盖内圈外表面，之后把剪切好的外圈摩擦层平铺在内圈外表面，同时用一边的左挡板和另一边的右挡板压住外圈摩擦层；
(3)将经过浸胶槽浸胶后的纤维纱缠绕在外圈摩擦层之上，缠绕角度为60度，形成外圈承载层；
(4)外圈承载层缠绕完之后，将芯模连同预成型复材轴承一同放入固化炉中高温固化；
(5)固化结束后，将外圈进行机械加工，将摩擦层进行切割与外圈端面平齐。
7.根据权利要求6所述的纤维缠绕复合材料关节轴承的制造方法，其特征是，将单层织物摩擦层放在内圈外表面，作为纤维缠绕的起始层，使外圈摩擦层与外圈承载层一起成型。
8.根据权利要求6所述的纤维缠绕复合材料关节轴承的制造方法，其特征是，外圈摩擦层为自润滑织物衬垫。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170725 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |