[发明专利]一种航空关节轴承用自润滑衬垫材料及其应用

说明书

本发明涉及一种航空关节轴承用自润滑衬垫材料，该材料按重量百分比计由以下组分混合均匀制得：聚丙烯酸酯树脂20%~77%、增韧剂5%~11%、短切纤维增强剂10%~70%、固体润滑剂5%~20%。所述聚丙烯酸酯树脂由丙烯酸酯单体、引发剂和促进剂组成；所述丙烯酸酯单体按重量百分比计由以下组分混合均匀制得：四官能度丙烯酸酯单体60%~80%，三官能度丙烯酸酯单体10%~50%，二官能度丙烯酸酯单体10%；所述引发剂的用量为所述丙烯酸酯单体重量的0.2%~0.7%；所述促进剂的用量为所述丙烯酸酯单体重量的0.2%~0.7%。同时，本发明还公开了该材料的应用。本发明性能优异，可通过注射成型在关节轴承的外圈和内圈间隙中制备具有良好的承载能力和耐磨寿命的航空自润滑关节轴承。

技术领域

本发明涉及自润滑关节轴承技术领域，尤其涉及一种航空关节轴承用自润滑衬垫材料及其应用。

背景技术

自润滑关节轴承具有结构简单、自润滑以及免维护等特点，在航空飞机中具有广泛应用。自润滑关节轴承通过内圈和外圈的滑动摩擦实现轴承的承载与传动功能。与传统油脂润滑的关节轴承相比，自润滑关节轴承通常在内外圈间隙中采用具有低摩擦系数的耐磨材料，在使用中不需二次加注润滑脂，可满足飞机对难以维护部位的服役要求。

长期以来，航空工业用高承载自润滑关节轴承的衬垫主要采用长纤维混合编织成型的织物复合材料。首先将复合织物材料粘接在加工后的轴承外圈内表面或内圈外表面上，然后利用特殊成型工艺将内外圈合套后形成关节轴承胚件，最后通过精密机械加工制造出自润滑关节轴承。随着航空系统对自润滑关节轴承性能和可靠性要求的不断提高，以织物型复合材料作为耐磨衬垫的自润滑关节轴承，已不能完全满足工况应用要求，具体包括：外圈内表面的形位公差难以精确控制，使用过程中常出现衬垫磨损不均匀、衬垫边缘脱落等现象；不均匀的内外圈配合间隙导致轴承的启动力矩不稳定；内外圈合套成型工艺会损伤衬垫的机械强度和结合强度，不但制约了衬垫材料性能的发挥，而且降低了关节轴承的承载能力，影响了关节轴承的可靠性和使用寿命。

随着材料新技术的发展，美国Kamatics、RBC以及NHBB等航空轴承公司已相继开发出以增强高分子材料作为耐磨衬垫的新型自润滑关节轴承代替织物型衬垫关节轴承，不但具有良好的抗承载能力和耐磨性，而且可实现衬垫与外圈内表面或内圈外表面的良好结合；以此技术制造的关节轴承启动力矩小、运行过程摩擦系数稳定，衬垫厚度可灵活调控，克服了织物衬垫型自润滑轴承存在的不足，满足航空工业多种工况的不同技术要求。

目前，关节轴承用高性能自润滑耐磨衬垫材料技术得到了迅速发展。专利US4006051涉及了一种轴承用低摩擦薄层衬垫材料制备方法，以大孔隙玻璃纤维、金属纤维或高分子纤维织物作为背衬层，以小空隙聚四氟乙烯纤维织物作为润滑层，利用热固性树脂充分浸渍背衬层织物和润滑层织物，利用热压工艺进行材料复合成型，制备出满足航空自润滑关节轴承要求的低摩擦薄层衬垫材料。专利US4053665涉及了一种模塑型自润滑关节轴承的制造方法，在关节轴承内外圈之间预留出型腔间隙，在内圈外表面上涂覆隔离剂，在外圈上开设注射流道，通过注射成型含有聚四氟乙烯的热固性丙烯酸树脂，制造出自润滑关节轴承。此方法的缺点在于，关节轴承外圈上的流道降低了关节轴承的承载能力，一定程度上限制了轴承的广泛应用。