[实用新型]一种航天器用高承载关节轴承

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种航天器用高承载关节轴承。

背景技术

轴承是机构中通过运动件相对其它零件的定位而起支撑或引导作用的部件。滑动轴承是只产生滑动摩擦的轴承。关节轴承是指滑动接触表面为球面，主要适用于摆动运动、倾斜运动和低速旋转运动的滑动轴承。

关节轴承主要由内圈和外圈组成，内圈外表面和外圈内表面为配合球面。关节轴承按其所能承受载荷的方向、公称接触角和结构形式，综合分为：向心关节轴承，角接触关节轴承，推力关节轴承和杆端关节轴承。其中，向心关节轴承适于承受径向载荷，同时也能承受不大的轴向载荷；角接触关节轴承适于承受径向载荷和轴向载荷同时作用的联合载荷；推力关节轴承适于承受轴向载荷；杆端关节轴承由于结构形式的限制，适于承受径向载荷和任一方向小于或等于0.2倍径向载荷的轴向载荷，或仅能承受方向不变的径向载荷。角接触关节轴承的承载能力较好，但其倾斜角不大，或在极限倾斜角时承载能力有所损失，无法满足航天器机构中较大倾角运动需求。

关节轴承按其外圈的结构又可分为：整体外圈关节轴承，单缝外圈关节轴承，双缝外圈(剖分外圈)关节轴承和双半外圈关节轴承。相对而言，整体外圈关节轴承比其它三种形式的关节轴承承载能力更好，但依然无法满足航天器中三向高冲击承载需求，如着陆探测器的着陆冲击载荷。

关节轴承术语及分类可参见《GB/T 3944-2002关节轴承词汇》和《GB/T304.1-2002关节轴承分类》。

发明内容

为克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种航天器用高承载关节轴承，所述关节轴承结构简单、倾斜角范围宽、装配与预紧方便且径向和轴向均具备较好承载能力。

本实用新型的目的是通过下述技术手段实现的。

一种航天器用高承载关节轴承，所述关节轴承主要由球窝、球头和球座组成。球窝和球座组成所述关节轴承的外圈，球座位于球窝的中间下部区域，球窝和球座通过螺纹连接。球头为关节轴承的内圈，一端是螺栓，一端是球头形；球头形端与螺栓端连接部位设有过渡圆角，球头形端与球窝和球座的内侧球面相配合，球窝为球头提供整体型周向角接触球面，球座为球头提供底部角接触球面。球窝上部开孔，孔径大于球头螺栓端的外廓，孔内缘有倒角。

所述关节轴承的最大倾斜角α_max由下式确定：

αmax=arccos2LD-arcsindD;]]>

其中，L——所述关节轴承角接触球面的球心到球窝上端面距离，d——球头螺栓端的直径，D——所述关节轴承角接触球面直径。

其中，优选在球头的螺栓端设置扳手夹持位置；球头中心设置减重孔；球窝的内侧球面与球头的球头形端之间设置剪切销；球窝外侧区域设置连接法兰；球窝和球座内侧球面涂覆聚四氟乙烯织物、二硫化钼或选用自润滑材料进行润滑。

球头的螺栓端为所述关节轴承的一个连接部件提供机械接口，连接法兰为所述关节轴承的另一连接部件提供机械接口。

连接法兰到球窝下端面的距离H可根据所述关节轴承的连接位置和安装空间进行调整。球窝内侧球面部分的厚度越大，所述关节轴承的径向承载能力越好。

剪切销的剪切强度确定原则如下：第一，在所述关节轴承非正常运动状态的最严格动力学载荷条件下剪切销不会发生破坏，且留有安全余量；第二，在所述关节轴承正常运动状态的最小作用载荷条件下剪切销能够被剪断。

所述关节轴承装配时，先将球头从球窝的底部穿出，再将球座与球窝螺纹连接，通过螺纹连接的拧紧力矩对所述关节轴承进行预紧；通过剪切销进一步将球窝与球头球固定连接。

本实用新型所述关节轴承的承载能力可通过静力分析和静力试验进行验证。将球窝的连接法兰固支，在球头的螺栓端加载。加载工况分为三种：背离球头球心的拉伸载荷，指向球头球心的压缩载荷和倾斜角为0°时沿球头轴线法线方向的载荷。

有益效果

1.本实用新型提供的一种航天器用高承载关节轴承，所述关节轴承结构简单、倾斜角范围宽、装配与预紧方便且径向和轴向均具备较好承载能力；