一种盾构主轴承滚道表面仿生连通变织构网及润滑方法技术

本发明专利技术公开了一种盾构主轴承滚道表面仿生连通变织构网及润滑方法，涉及盾构主轴承润滑技术领域，在滚子与滚道接触区域的滚道表面加工出类鱼鳞状仿生连通变织构网；在滚子与滚道接触的不同区域，类鱼鳞状仿生连通变织构网的密度、尺寸和深度不同。发明专利技术中的织构仿鱼鳞形状在滚道表面进行织构加工，在滚道表面形成不同结构尺寸、不同疏密程度和不同深度梯度的微织构，解决滚子两端因为线速度不同造成滚动和滑动对润滑状态的不同要求，同时滚道表面加工出不同方向不同梯度变化深度的微织构，使滚道与滚子表面在不同方向形成流体动压润滑，实现沿滚子运动方向和滚子轴线方向的双向动压润滑，以及盾构主轴承正向转动和反向转动的双转向流体动压润滑。转向流体动压润滑。

【技术实现步骤摘要】
一种盾构主轴承滚道表面仿生连通变织构网及润滑方法


[0001]本专利技术涉及盾构主轴承润滑
，具体涉及的是一种盾构主轴承滚道表面仿生连通变织构网及润滑方法。

技术介绍

[0002]盾构机主轴承是盾构机的核心部件之一，起着连接盾体与刀盘并使刀盘回转破岩的作用。盾构机施工工况复杂，工作的复合地层存在有两种或两种以上工程地质、水文地质和岩土力学等特征相差悬殊的地层，组合形式十分复杂，开挖难度极大。盾构主轴承结构尺寸巨大，承受大冲击、偏载、重载、变载等，内部几千个摩擦副润滑困难，极易出现疲劳损伤，盾构主轴承滚道表面在重载条件下的摩擦、磨损与润滑问题一直受到行业内的广泛关注。常见的盾构主轴承滚道表面减小摩擦方式是增加润滑介质，但是增加润滑介质常常面临润滑介质泄漏的问题，而且滚子与滚道之间接触应力极大，润滑剂被挤出，滚子与滚道之间常常难以润滑，润滑状况恶劣最终会导致有关部件严重润滑不良，而且在盾构主轴承运转过程中会产生金属碎屑和外界的杂质进入盾构主轴承内部，污染润滑剂的同时，滚子与滚道之间重载因为金属碎屑和杂质造成严重的磨损或划伤。因此，亟需一种高效、安全的盾构主轴承润滑方法。
[0003]滚道磨损失效是盾构主轴承较为常见的故障类型，其特征为摩擦造成划痕、压溃造成凹坑和麻点、伪布氏压痕、材料脱落等。滚道表面磨损不断扩大将导致主轴承游隙变大，承载能力和精度越来越低，整体结构振动加剧，工作温度升高，润滑效果变差，摩擦力矩和噪声增大，使主轴承不能正常工作。盾构主轴承在使用初期，滚动体与滚道处于磨合阶段，润滑脂中杂质逐渐增多，磨损严重；在使用过程中，当密封不良时，润滑脂夹杂异物，润滑脂变质，滚动体与滚道之间润滑脂难以分布会造成润滑不良，从而加剧滚道磨损。表面微织构技术是指在摩擦副工作表面加工产生出具有一定几何形貌的微凹坑或者微凹槽并使其成规律分布的技术。摩擦副接触表面存在的纹理不仅有利于存储润滑剂，而且有利于金属杂质和碎屑储存在微织构内，有效改善摩擦副表面摩擦性能，减少滚道表面划伤，提高耐磨能力。
[0004]盾构主轴承现行润滑方法主要利用注脂泵将润滑剂通过阀组加压注入盾构主轴承内部。由于盾构主轴承内包括具有不同润滑需求的滚道和油腔，采用单一的润滑方式，难以同时保证滚道及油腔的润滑状态最佳。但利用在滚道表面的微织构存储润滑剂和磨屑，不仅可以有效满足不同滚道不同区域的润滑需求，而且减少滚子与滚道之间因为金属碎屑和磨屑造成的磨损，还能实现排出金属碎屑和磨屑，具有效率高、安全性强、无污染等优势。
[0005]目前，专利公开号为CN105782243A的“一种摩擦副激光微织构表面固体润滑处理方法”中公开了采用激光表面织构化技术在摩擦副表面加工出微凹坑形貌，然后将预处理模具表面微凹坑内采用模具热压固化填充法填充自润滑复合材料；其能够改善微织构自润滑表面的高温滑动摩擦性能，在高温、高压等条件下起到良好的润滑效果，可在一些复杂苛刻的工况下应用。但其制备过程复杂，成本高，当盾构主轴承滚子与滚道之间受载重载时，
特别是滚子两端与滚道接触区域应力极大，超过自润滑复合材料承受能力，破坏自润滑复合材料，不适用于盾构主轴承这种重载场合。专利公告号为CN105733426B的“一种仿生自润滑表面及制备与应用”中提出了一种仿生自润滑表面及制备与应用，该方法将具有润滑效果的硅油润滑液封进有机硅聚氨酯基材内部，结合气凝胶多孔结构的吸附和硅油的表面迁移行为，达到硅油润滑油在基材表面的缓释作用，起到自润滑的效果。该方法制备方法简单，实施性强，但该方法不适用于工况苛刻，载荷较大的场合，特别是盾构主轴承这种结构尺寸巨大(5～10m)，重载工况，润滑要求高，工况恶劣的装备。专利公告开号为CN212297292U的“一种具有功能梯度仿生织构表面的轴瓦及水润滑轴承”中公开了在轴表面设有能够实现功能梯度化的仿生织构，仿生织构包括仿猪笼草唇部的径向脊形亲水性表面织构和蜡质区的月牙形疏水性表面织构。该方案能够实现轴瓦与轴上两滑动表面间的减摩以及改善内圈轴瓦中部区域的润滑状态，但该方案制备困难，织构加工困难。

技术实现思路

[0006]为了克服当前盾构主轴承滚子与滚道之间承受重载造成的润滑困难、润滑连续性差，滚子沿着滚道运转过程中滚子两端线速度不同造成的滚动和滚动
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滑动使滚道表面不同区域摩擦不均匀，及滚子与滚道之间的金属碎屑造成的磨损等情况。本专利技术提出了一种盾构主轴承滚道表面仿生连通变织构及网润滑方法，本专利技术中的织构仿鱼鳞形状在滚道表面进行织构加工，在滚道表面形成不同结构尺寸、不同疏密程度和不同深度梯度的微织构，解决滚子两端因为线速度不同造成滚动和滑动对润滑状态的不同要求，同时滚道表面加工出不同方向不同梯度变化深度的微织构，使滚道与滚子表面在不同方向形成流体动压润滑，实现沿滚子运动方向和滚子轴线方向的双向动压润滑，以及盾构主轴承正向转动和反向转动的双转向流体动压润滑。
[0007]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0008]一种盾构主轴承滚道表面仿生连通变织构网，在滚子与滚道接触区域的滚道表面加工出类鱼鳞状仿生连通变织构网；在滚子与滚道接触的不同区域，类鱼鳞状仿生连通变织构网的密度、尺寸和深度不同。
[0009]上述方案中，在径向方向上，所述类鱼鳞状仿生连通变织构网的长度大于滚子长度。
[0010]上述方案中，所述类鱼鳞状仿生连通变织构网中的类鱼鳞织构方向与滚子轴线方向相同。
[0011]上述方案中，所述类鱼鳞状仿生连通变织构网中的单个织构深度梯度变化为深
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浅
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深。
[0012]上述方案中，以盾构主轴承中心为准，离中心越远，织构沿着滚子轴线方向直径梯度变小、深度梯度变浅，密度依次升高，织构密度比值为1：3。
[0013]上述方案中，所述类鱼鳞状仿生连通变织构网中单织构为半圆形。
[0014]上述方案中，所述类鱼鳞状仿生连通变织构网中同圈织构相连，相邻两圈织构相连通，靠近盾构主轴承轴线的织构深度深，远离盾构主轴承轴线的织构浅。
[0015]上述方案中，所述类鱼鳞状仿生连通变织构网中的单个织构的尺寸为微米级。
[0016]上述方案中，所述类鱼鳞状仿生连通变织构网中的织构通过激光加工成形。
[0017]盾构主轴承滚道表面仿生连通变织构网的润滑方法，当滚子与滚道沿正向和沿反方向相对运转时，单织构的深度梯度中的深
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浅区域形成楔形结构，润滑剂从织构深区域流入，从织构浅区域流出，在滚子与滚道之间形成流体动压润滑。
[0018]本专利技术的盾构主轴承滚道表面仿生变织构网润滑和现有技术相比，具有以下突出的有益效果：
[0019](1)本专利技术是针对当前盾构主轴承滚子与滚道之间重载造成的润滑连续性差、润滑困难、排屑困难和磨损严重等问题，创新性地在滚道表面加工出不同结构尺寸、密度和深度梯度的织构有效解决滚子两端区域发生滚动摩擦和滚动
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滑动混合摩擦对润滑状态的不同要求，降低加工时长，提高盾本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盾构主轴承滚道表面仿生连通变织构网，其特征在于，在滚子与滚道接触区域的滚道表面加工出类鱼鳞状仿生连通变织构网；在滚子与滚道接触的不同区域，类鱼鳞状仿生连通变织构网的密度、尺寸和深度不同。2.根据权利要求1所述的盾构主轴承滚道表面仿生连通变织构网，其特征在于，在径向方向上，所述类鱼鳞状仿生连通变织构网的长度大于滚子长度。3.根据权利要求1所述的盾构主轴承滚道表面仿生连通变织构网，其特征在于，所述类鱼鳞状仿生连通变织构网中的类鱼鳞织构方向与滚子轴线方向相同。4.根据权利要求1所述的盾构主轴承滚道表面仿生连通变织构网，其特征在于，所述类鱼鳞状仿生连通变织构网中的单个织构深度梯度变化为深
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浅
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深。5.根据权利要求1所述的盾构主轴承滚道表面仿生连通变织构网，其特征在于，以盾构主轴承中心为准，离中心越远，织构沿着滚子轴线方向直径梯度变小、深度梯度变浅，织构密度依次升高，织构密度比值为1：3。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：何培瑜，张恒杰，王匀，陈利明，李富柱，马金辉，丁乙，蒋世营，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：