本发明涉及一种轴承保持架，特别是公开一种轴承用塑料保持架及制造方法。
背景技术：
滚动轴承由外圈1、内圈2、保持架3和滚动体4四大件组成，其中球轴承的滚动体4为钢球，如图1。滚动体4在外圈1和内圈2之间的沟道中旋转运行并承载扭矩。保持架3的主要作用是使每个兜孔5均匀分布滚动体4，保证轴承受力运转平稳。这就要求保持架3必须耐受滚动体4的高速冲击力和高速旋转的摩擦力。保持架梁6是受力的薄弱环节。滚动轴承保持架材料一般有：钢、铜、铝、胶木和塑料。塑料保持架的强度在高速、超高速应用场合还需要加强。
超高速轴承一般是采用球轴承。按照滚动体4的运行规律，存在对保持架3有高速冲击力和高速旋转（即公转与自转）的摩擦力。保持架结构中的兜孔5周边都是受力薄弱环节，尤其是保持架梁6，其强度不足将会在受到超出所能够承载值的极端力时，将会造成轴承失效。
在超低温（≤-196℃）、超高速（dn≥2×106转/分）环境工作的球轴承，目前最有效的办法是采用聚四氟乙烯材料做保持架。利用聚四氟乙烯优良的自润滑性能，在钢球与保持架高速旋转摩擦中形成转移润滑膜，实现固体润滑效果。但是纯聚四氟乙烯材料的强度在超高速的工况不足以抵抗滚动体的高速冲击力。为了提高强度就需要添加其他材料改性，改性材料加的多了，润滑效果就变差，这是一对矛盾。而且转速越高这一对矛盾就越突出。
这就是说需要找到超高速塑料保持架增强方法。目前国外、国内同类工作环境的球轴承保持架采用的结构增强方法，如图2、图3。其方法是，在成品保持架梁6中间钻孔，用铆钉7将两端面金属加强环8铆接在一起，起到增强作用。
其优点是：具有增强效果。
其缺点在于：由于铆钉7是细长轴，铆接精度不高，铆接不好的保持架3会有一定程度的变形，不利于保持架3高速旋转的稳定。在滚动轴承的结构中，保持架结构选用铆接方法工艺性不好，一般不希望用于高速轴承，即便采用也属于塑料保持架没有更好增强结构而采取的的勉强措施，对超高速轴承的高可靠性是个隐患。
其次，铆钉7和铆钉孔在超低温时候线膨胀系数差异大，由于铆接方法的精度问题，保持架3各个位置收缩量将不一样，会放大保持架3的精度误差，使得保持架3整体会进一步产生轻微变形，影响轴承高速旋转的稳定性。这是在超低温环境才产生的问题，事先无从发现和控制，对超高速轴承的高可靠性又是个隐患。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种使塑料保持架强度得以加强，并且使得塑料保持架在超低温工作环境中产生预应力效应，得以进一步增强保持架强度的轴承用塑料保持架及制造方法。
本发明是这样实现的：一种轴承用塑料保持架，所述保持架上设有若干个兜孔，每相邻2个兜孔之间为保持架梁，所述保持架梁的内部和/或保持架的两端面内部包覆有金属骨架，所述金属骨架上设有联接通孔，所述金属骨架通过所述联接通孔与所述保持架连为一体。
所述金属骨架包括梁内金属架、端面金属架，所述梁内金属架固定在所述保持架梁的内部；所述端面金属架固定在所述保持架两端面的内部。
所述梁内金属架的横截面在v形、u形、o形、t形、工字形、或多边形中任选一种。
所述端面金属架的整体呈环形，所述端面金属架的截面形状为工字型、u型、l形或半圆弧形。
所述梁内金属架的横截面宽度为保持架梁宽的20～80%，所述梁内金属架的长度为保持架高度的40～80%。
所述金属骨架为网孔片结构。
所述联接通孔的孔径为φ1～φ20mm。
一种如上所述的一种轴承用塑料保持架的制造方法，包括如下步骤：
（1）制作金属骨架：用金属筛网、或在金属片上打上联接通孔形成网孔板金属片，将金属筛网或网孔板金属片经剪裁后，通过折弯或压弯，得到金属骨架；所述金属骨架包括梁内金属架和/或端面金属架；
（2）模压成型：在步骤（2.1）、（2.2）或（2.3）中任选一种，然后进入步骤（2.4）及后续步骤；
（2.1）将若干个梁内金属架放入模具，并使得每个梁内金属架分别位于各保持架梁的中间位置；将一半用于制作保持架的粉状塑料原料投入模具，通过施压至保持架原料基本定型；翻转模具，投入另一半粉状塑料原料，最终施压成型；
（2.2）将2/6份用于制作保持架的粉状塑料原料投入模具，通过施压至保持架原料基本定型；将一个端面金属架放入模具，继续投入1/6份粉状塑料原料，通过施压至保持架原料基本定型；翻转模具，投入2/6份粉状塑料原料，通过施压至保持架原料基本定型；将另一个端面金属架放入模具，继续投入最后1/6份粉状塑料原料，最终施压成型；
（2.3）将若干个梁内金属架放入模具，并使得每个梁内金属架分别位于各保持架梁的中间位置；将2/6份用于制作保持架的粉状塑料原料投入模具，通过施压至保持架原料基本定型；将一个端面金属架放入模具，继续投入1/6份粉状塑料原料，通过施压至保持架原料基本定型；翻转模具，投入2/6份粉状塑料原料，通过施压至保持架原料基本定型；将另一个端面金属架放入模具，继续投入最后1/6份粉状塑料原料，最终施压成型；
（2.4）固化后得到带金属骨架的保持架胚体；并在保持架胚体表面标注骨架基准，然后脱模；
（3）依据标注的骨架基准加工保持架兜孔，得到成品保持架。
步骤（2.1）、（2.2）和（2.3）中，所述的施压方法为轴向施压。
步骤（1）中，所述梁内金属架的横截面在v形、u形、o形、t形、工字形、或多边形中任选一种；所述端面金属架的整体呈环形，所述端面金属架的截面形状为工字型、u型、l形或半圆弧形。
本发明的有益效果是：本发明的金属骨架在常温时，对保持架起到增强效果，在超低温时起到预应力增强效果，成型工艺简单、同一性好，保持架结构形状稳定，从而保证了保持架在超高速旋转情况下的动态稳定性。同时，本发明的金属骨架比重轻，高速性能更好，埋于保持架内，不改变保持架摩擦性能。
附图说明
图1是现有技术中球轴承的结构示意图。
图2是现有技术中超高速轴承塑料保持架的增强结构局部示意图。
图3是图2的a-a向剖视图。
图4是本发明实施例一金属骨架的结构示意图。
图5是本发明实施例一保持架的局部结构示意图。
图6是图5的b-b向剖视图。
图7是图6的c部局部放大图。
图8是本发明实施例二的梁内金属架和端面金属架的位置关系结构示意图。
其中：1、外圈；2、内圈；3、保持架；4、滚动体；5、兜孔；6、保持架梁；7、铆钉；8、金属加强环；
9、梁内金属架；10、联接通孔；11、端面金属架。
具体实施方式
本发明一种轴承用塑料保持架，所述保持架上设有若干个兜孔5，每相邻2个兜孔5之间为保持架梁6，所述保持架梁6的内部和/或保持架3的两端面内部包覆有金属骨架，所述金属骨架上设有联接通孔10，所述金属骨架通过所述联接通孔10与所述保持架3连为一体。所述金属骨架包括梁内金属架9和/或端面金属架11，所述梁内金属架9固定在所述保持架梁6的内部；所述端面金属架11固定在所述保持架3两端面的内部。
下面就具体实施例对本发明作进一步阐述。
实施例一：
根据附图4-7，本实施例一种轴承用塑料保持架，所述金属骨架为梁内金属架9；所述保持架上设有若干个兜孔5，每相邻2个兜孔5之间为保持架梁6，所述保持架梁6的内部设有梁内金属架9，所述梁内金属架9上设有若干个联接通孔10；所述梁内金属架9通过所述联接通孔10与所述保持架梁6连为一体。
所述梁内金属架9的横截面在v形、u形、o形、t形、工字形、或多边形中任选一种；所述梁内金属架9的横截面优选v形。所述梁内金属架9的横截面宽度为保持架梁6宽度的20～80%，优选80%，所述梁内金属架9的长度为保持架3高度的40～80%，优选70%。所述梁内金属架9优选为筛网结构。所述联接通孔10的孔径为φ1～φ20mm，优选φ2mm。所述联接通孔10优选均匀分布在所述金属骨架9上。
本实施例一种轴承用塑料保持架的制造方法，包括如下步骤：
（1）制作金属骨架：直接采用金属筛网、或在金属片上打上联接通孔形成网孔板金属片，将金属筛网或网孔板金属片经剪裁后，通过折弯或压弯，得到梁内金属架；其中，所述梁内金属架的横截面在v形、u形、o形、t形、工字形、或多边形中任选一种，优选v形。
（2）模压成型：
（2.1）将若干个梁内金属架放入模具，并使得每个梁内金属架分别位于各保持架梁的中间位置，将一半用于制作保持架的粉状塑料原料投入模具，通过施压至保持架原料基本定型；翻转模具，投入另一半粉状塑料原料，再次轴向施压，最终施压成型；
（2.4）固化后得到带梁内金属架的保持架胚体；并在保持架胚体表面标注骨架基准，以便于制作兜孔，然后脱模；其中，所述梁内金属架的数量等于保持架梁的数量。
（3）依据标注的骨架基准加工保持架兜孔，得到成品保持架。
其中，所述联接通孔的孔径为φ1～φ20mm，通常为粉状塑料原料颗粒粒径的2～20倍。
实施例二：
根据图8，本实施例所述金属骨架由梁内金属架9和端面金属架11构成。除实施例一所述结构外，所述保持架3的两端面内部包覆有所述端面金属架11。所述端面金属架11的整体呈环形，所述端面金属架11的截面形状为工字型、u型、l形或半圆弧形，优选u型。其余结构同实施例一。
本实施例一种轴承用塑料保持架的制造方法，包括如下步骤：
（1）制作金属骨架：用金属筛网、或在金属片上打上联接通孔形成网孔板金属片，将金属筛网或网孔板金属片经剪裁后，通过折弯或压弯，得到金属骨架；所述金属骨架包括梁内金属架和端面金属架；所述梁内金属架的横截面在v形、u形、o形、t形、工字形、或多边形中任选一种；所述端面金属架的整体呈环形，所述端面金属架的截面形状为工字型、u型、l形或半圆弧形中任选一种。
（2）模压成型：
（2.3）将若干个梁内金属架放入模具，并使得每个梁内金属架分别位于各保持架梁的中间位置；将2/6用于制作保持架的粉状塑料原料投入模具，通过轴向施压至保持架原料基本定型；将一个端面金属架放入模具，继续投入1/6粉状塑料原料，通过施压至保持架原料基本定型；翻转模具，投入2/6份粉状塑料原料，将另一个端面金属架放入模具，投入最后1/6份粉状塑料原料，通过轴向施压最终施压成型；
（2.4）固化后得到带金属骨架的保持架胚体；并在保持架胚体端面标注骨架基准，然后脱模；
（3）依据标注的骨架基准加工保持架兜孔，得到成品保持架。
在轴向施压过程中，所述粉状塑料原料透过所述联接通孔，交联形成一个整体，成型后金属骨架已经嵌入保持架内部，不影响摩擦性能。本发明保持架可直接应用于液体火箭发动机涡轮泵等，超低温（≤-196℃）、超高速（dn≥2×106转/分）工作环境的轴承，并且同样可以用于其他超低温、超高速工作环境的轴承。
本发明的增强机理是，金属骨架与保持架的塑料材料在制作过程中已经交联形成一个整体，从而提高了保持架的强度；同时充分利用超低温工作环境金属材料与塑料材料的线膨胀系数差异大的现象，由于金属骨架已经嵌入保持架形成一个整体，收缩力均匀分散，起到预应力的增强效果，保持架强度进一步得以提高。
金属骨架经过模压成型，精度统一，对保持架的动态精度的影响也是稳定可控的。预埋的金属骨架不存在现有技术中通常使用的用细长铆钉将两端面金属片铆接在一起的结构硬连接带来的铆接变形问题。从而保证保持架批量的高可靠性。
本发明的金属骨架是对保持架起到增强效果，同时成型工艺简单、同一性好，保持架结构形状稳定，从而保证了保持架在超高速旋转情况下的动态稳定性。同时，本发明的金属骨架比重轻，高速性能更好，埋于保持架梁内，不改变保持架摩擦性能。
1.一种轴承用塑料保持架，所述保持架上设有若干个兜孔，每相邻2个兜孔之间为保持架梁，其特征在于：所述保持架梁的内部和/或保持架的两端面内部包覆有金属骨架，所述金属骨架上设有联接通孔，所述金属骨架通过所述联接通孔与所述保持架连为一体。
2.根据权利要求1所述的一种轴承用塑料保持架，其特征在于：所述金属骨架包括梁内金属架、端面金属架，所述梁内金属架固定在所述保持架梁的内部；所述端面金属架固定在所述保持架两端面的内部。
3.根据权利要求2所述的一种轴承用塑料保持架，其特征在于：所述梁内金属架的横截面在v形、u形、o形、t形、工字形、或多边形中任选一种。
4.根据权利要求2所述的一种轴承用塑料保持架，其特征在于：所述端面金属架的整体呈环形，所述端面金属架的截面形状为工字型、u型、l形或半圆弧形。
5.根据权利要求2或3所述的一种轴承用塑料保持架，其特征在于：所述梁内金属架的横截面宽度为保持架梁宽的20～80%，所述梁内金属架的长度为保持架高度的40～80%。
6.根据权利要求1或2所述的一种轴承用塑料保持架，其特征在于：所述金属骨架为网孔片结构。
7.根据权利要求1所述的一种轴承用塑料保持架，其特征在于：所述联接通孔的孔径为φ1～φ20mm。
8.一种如权利要求1-7中任意一项所述的一种轴承用塑料保持架的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）制作金属骨架：用金属筛网、或在金属片上打上联接通孔形成网孔板金属片，将金属筛网或网孔板金属片经剪裁后，通过折弯或压弯，得到金属骨架；所述金属骨架包括梁内金属架和/或端面金属架；
（2）模压成型：在步骤（2.1）、（2.2）或（2.3）中任选一种，然后进入步骤（2.4）及后续步骤；
（2.1）将若干个梁内金属架放入模具，并使得每个梁内金属架分别位于各保持架梁的中间位置；将一半用于制作保持架的粉状塑料原料投入模具，通过施压至保持架原料基本定型；翻转模具，投入另一半粉状塑料原料，最终施压成型；
（2.2）将2/6份用于制作保持架的粉状塑料原料投入模具，通过施压至保持架原料基本定型；将一个端面金属架放入模具，继续投入1/6份粉状塑料原料，通过施压至保持架原料基本定型；翻转模具，投入2/6份粉状塑料原料，通过施压至保持架原料基本定型；将另一个端面金属架放入模具，继续投入最后1/6份粉状塑料原料，最终施压成型；
（2.3）将若干个梁内金属架放入模具，并使得每个梁内金属架分别位于各保持架梁的中间位置；将2/6份用于制作保持架的粉状塑料原料投入模具，通过施压至保持架原料基本定型；将一个端面金属架放入模具，继续投入1/6份粉状塑料原料，通过施压至保持架原料基本定型；翻转模具，投入2/6份粉状塑料原料，通过施压至保持架原料基本定型；将另一个端面金属架放入模具，继续投入最后1/6份粉状塑料原料，最终施压成型；
（2.4）固化后得到带金属骨架的保持架胚体；并在保持架胚体表面标注骨架基准，然后脱模；
（3）依据标注的骨架基准加工保持架兜孔，得到成品保持架。
9.根据权利要求8所述的一种轴承用塑料保持架的制造方法，其特征在于：步骤（2.1）、（2.2）和（2.3）中，所述的施压方法为轴向施压。
10.根据权利要求8所述的一种轴承用塑料保持架的制造方法，其特征在于：步骤（1）中，所述梁内金属架的横截面在v形、u形、o形、t形、工字形、或多边形中任选一种；所述端面金属架的整体呈环形，所述端面金属架的截面形状为工字型、u型、l形或半圆弧形。
技术总结