轴承安装与固定工艺研究

轴承安装与固定工艺研究

曾莎莎

中航西安飞机工业集团股份有限公司  陕西省西安市 710089

[内容摘要]  本文通过对飞机轴承的滚铆收压及压铆收压工艺方法进行对比，进行最优安装方法推荐，同时针对典型轴承开展安装与固定工艺试验研究，探索收压工艺参数，保证轴承收压质量。

关键词：   轴承安装固定收压

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1引言

轴承是飞机机体连接的基础件，更是飞机机体的关节，飞机机体的所有运动都必须通过轴承的转动或摆动来完成，所以在飞机起落架、方向舵、襟翼、缝翼、尾翼、安定面、操纵系统等结构中，轴承的使用相当普遍。而航空轴承的工况特殊、技术要求及可靠性要求高，因此正确的安装与合适的固定极其重要。

2技术背景

轴承安装时通过压装工具将轴承压入基体，再将轴承在座孔中进行固定，使轴承保证功能的前提下能承受一定轴向力。而带安装槽轴承常见固定形式有压铆固定，滚铆固定，粘接固定，螺母固定等，粘接固定一般用于间隙配合，承受轴向力较小，螺母固定在一定程度上由产品结构形式决定，故针对带安装槽自润滑关节轴承的固定，通常采用的固定形式为压铆固定及滚铆固定。国内外航空标准及各大轴承公司对各类型的安装固定方法做出了明确规定，但对固定工艺参数的研究较少。

3存在的问题

外圈倒角轴承的安装工艺方法和工艺参数与基体材料密切相关，常见轴承基体有钛合金、铝合金、钢等；外圈带安装槽轴承的安装工艺方法和工艺参数与外圈材料密切相关，常见的轴承外圈材料有不锈钢、铝青铜等。由于安装方法及工艺参数不合适，可能导致轴承丧失运动功能，出现轴承安装后不能够承受相应的轴向力甚至在使用中轴承在轴向力的作用下被压出的情况，对交付飞机的飞行安全构成严重的威胁。

4研究路径及主要技术指标

4.1 研究路径

通过安装对比试验，总结常见工艺方法下轴承安装效果差异性，选择最优工艺方法。确定轴承固定方法后，进一步细化收压方案，并结合生产实际，针对典型轴承设计收压模具及典型试验件，并进行轴承安装与固定工艺试验，探索收压工艺参数。

4.2  主要技术指标

4.2.1  收压质量检查

收压质量检查是否符合以下要求：

a）收压处不允许有皱纹、裂纹及毛刺；

b）检查两边收压情况，收压状态应基本一致，座孔厚度尺寸等于轴承外圈宽度时，检查轴承与轴承座孔端面的齐平度，座孔厚度尺寸不等于轴承外圈宽度时，检查轴承与轴承座孔端面的下陷，两边齐平度或下陷差异不超过0.10mm；

c）收压处允许存在边缘间隙，即允许壳体材料有未填满倒角的现象，用塞尺检查时，允许最大有0.10mm的边缘间隙。

4.2.2  无载启动力矩检查

外圈带安装槽类型的自润滑关节轴承，安装后进行无载启动力矩的检查。安收压后后轴承的无载启动力矩不应超过轴承安装后收压前无载启动力矩的2倍。

4.2.3  轴向推出力

进行轴向推出力试验，缓慢加载不超规定轴向力的20%，测量装置调零，然后再缓慢加载到规定的轴向力，轴承与轴承座之间无相对位移或相对位移量不能超过0.10mm。

5主要技术关键

5.1  收压方法

通过对传统轴承收压方法进行对比分析，针对外圈倒角轴承，滚铆固定时利用圆周运动的钢球或滚轮滚压基体材料，使基体金属发生塑形变形形成翻边，从而将基体孔中轴承固定，压铆固定时需在基体上加工出环形槽，再利用模具压头直接作用于基体环形槽上，使基体金属塑形变形形成翻边，将轴承固定，见图1。针对外圈带安装槽轴承，滚铆固定时利用圆周运动的钢球或滚轮滚压基体材料，使轴承外圈金属发生塑形变形形成翻边，将轴承固定，压铆固定时利用模具压头直接作用于轴承外环上安装槽，使外圈金属塑形变形形成翻边，将轴承固定。相比之下，滚铆固定翻边贴合度较好，对工具要求低，但收压一致性较差，对操作人员要求较高；压铆固定翻边贴合度较差，对工具要求高，但收压一致性较好，对操作人员要求较低。结合试验结果及轴承结构特点，针对外圈倒角轴承，建议使用滚铆法进行轴承固定，针对外圈带安装槽轴承，建议使用压铆法进行轴承固定。

a）滚铆固定

b）压铆固定

图1 外圈倒角轴承的滚铆固定与模具固定对比图

本次轴承安装与固定工艺参数摸索试验选取典型钛合金自润滑关节轴承，该轴承内外圈材料均为Ti-6AL-4V，在行业上无相关安装资料可查，通过轴承特点选取压铆法进行轴承的收压。

5.1  收口工具

采用图2所示模具进行典型钛合金自润滑关节轴承的收压，通过工艺试验确定尺寸D、R、α、β。收压时首先，将轴承压入轴承座，接着施加收压力进行轴承的收压，保证收压力平行于轴承座孔轴线并通过压头均匀缓慢施加在轴承外圈上，根据工艺试验确定保压时间。

图2 轴承模具固定示意图

5.3  收压量

收压量过大可能造成轴承安装后工作游隙太小或无载启动力矩过大甚至抱死，使轴承丧失运动功能，收压量过小可能造成轴承安装后不能够承受相应的轴向力甚至在使用中轴承在轴向力的作用下被压出，轻者产品报废，重者影响飞行安全。而合适的收压参数能使轴承在满足无载荷启动力矩要求的同时，符合轴向推出力试验的要求，是保证轴承使用性能的主要技术关键。

通过轴承安装与固定工艺试验，并对相关试验数据进行整理汇总、分析，可得出KSCX01200BX-R06轴承的模具收压工艺参数，见表1。

表1  KSCX01200BX-R06模具收压工艺参数推荐

6结论

本研究通过安装试验，对比了滚铆收压及压铆收压的优缺点，并就不同结构轴承给出了相应收压方法的推荐。除此以外，利用现有的压力机等轴承安装设备，以典型自润滑钛合金关节轴承为导向，进行安装与固定工艺试验，摸索出了关键工艺参数，实现了外圈带安装槽轴承由定性收压到定量收压，为轴承收压最优工艺方法选择奠定了基础，对今后轴承的安装与固定技术研究具有指导性意义。

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