CN108463640A - 自润滑摆动销接头 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于动态销接头中的销，所述销包括：芯构件，所述芯构件限定纵向轴线和外径；以及自润滑材料覆层，所述自润滑材料覆层沿着所述芯构件的所述纵向轴线的至少一部分围绕所述芯构件的所述外径设置。

Description

自润滑摆动销接头

技术领域

本公开总体上涉及一种用于机械的销接头。更具体地，本公开涉及诸如施工设备、采掘设备等的机械的摆动销接头。

背景技术

用于机械的销接头通常分为两类。结构构件相对于彼此移动的动态接头以及结构构件不移动的静态接头。当存在动态接头时，它们可以来回移动从而产生振荡运动。如可以想象的，这会产生摩擦和磨损，从而会限制销接头的使用寿命。因此，本领域已开发出限制这种摩擦并延长销接头的使用寿命的方案。

施工和采掘设备中的摆动销接头通常包括销和压配合到周围结构中的配合轴承。通常对销进行热处理以提供承受工作载荷所需的材料强度，并且还提供用于改进的耐磨性和抗磨损性的硬外径表面。通常对销进行电镀以提高耐磨性和耐腐蚀性，特别是在支撑销的每个末端的未润滑的“静态”孔中。对于最常见的轴承材料，必须定期润滑销与轴承的接口，以便提供合适的性能和耐久性。

在此类应用中，已开发出包括支撑单个聚氨酯唇缘以保护销与轴承的接口的钢罐或骨架的润滑脂唇形密封件。然而，这些密封件未针对在没有润滑剂的情况下的性能和长使用寿命来设计，所以日常维护对于维持接头的寿命至关重要。

如可以想象的，热处理和电镀操作增加了销接头的初始成本，并且对定期润滑的需求降低了机器可用性并增加了持有成本和运营成本。因此，需要开发一种用于机械的动态销接头，其成本比目前设计的更低或者比目前设计的更稳健。

发明内容

提供了一种用于动态销接头中的销，所述销可以包括：芯构件，所述芯构件限定纵向轴线和外径；以及自润滑材料覆层，所述自润滑材料覆层沿着所述芯构件的所述纵向轴线的至少一部分围绕所述芯构件的所述外径设置。

提供了一种用于机械的销接头，所述销接头可以包括：第一结构构件，所述第一结构构件限定销接纳孔；壳体，所述壳体限定销接纳孔；以及销，所述销设置在所述壳体和所述第一结构构件的所述孔中。所述销可以包括：芯构件，所述芯构件限定纵向轴线和外径；以及自润滑材料覆层，所述自润滑材料覆层沿着所述芯构件的所述纵向轴线的至少一部分围绕所述芯构件的所述外径设置。

附图说明

图1是具有围绕芯管或轴的自润滑材料的销的透视图。

图2是具有围绕图1的芯管的自润滑材料的销的沿其线2-2截取的剖视图。

图3是被配置为围绕具有如图1和图2所示围绕芯管的自润滑材料的销的套筒轴承的透视图。

图4是使用图1和图2的销以及图3的套筒轴承的用于机械的销接头的剖视图。

图5和图6示出了使用类似于图1和图2的销的另一个销接头的侧视图和前视图。

具体实施方式

对于本公开的某些实施方案，典型的经热处理且高度机加工的销被由自润滑材料构成的销所代替，所述自润滑材料形成或卷绕在芯构件周围或者位于实心钢条与薄钢管的中间某处，所述芯构件包括提供重量减轻的的无缝钢管或者可以相对于钢管提供额外强度的钢条。在某些实施方案中可以使用非无缝的管。

配合轴承可以是提供使自润滑材料具有可接受性能所需的硬度和表面光洁度的任何材料。在具有较低的耐用性要求的成本敏感型应用中可以不使用所述轴承。销的钢芯可以由冷成型或预硬化材料制成(取决于应用所需的强度)，从而节省了预加工成本并且避免了在最终机加工之前对销的热处理。形成销OD(外径)的自润滑材料可以具有固有的耐腐蚀性，从而节省了OD电镀的成本。自润滑销OD还消除了定期润滑销接头的需要，并且防止销与机器中未润滑的“静态”孔之间的摩擦磨蚀。

如图1和图2所示，连杆销100包括芯构件102，所述芯构件可以由不锈钢管制成并且由围绕钢管外周设置的PTFE或其他类似自润滑材料覆层104围绕，从而形成销的最终外径106。自润滑材料可以缠绕在芯构件102周围、包覆模制到芯构件102上、使用轻压配合而压到芯构件102上等等。覆层104的材料可以提供耐磨和自润滑特性。芯构件可以由不锈钢之外的其他材料制成。

换句话说，提供了用于诸如滑动销接头、旋转销接头、摆动销接头等的动态销接头中的销100。销100可以包括：芯构件102，所述芯构件限定纵向轴线A、径向方向R和外径106；以及自润滑材料覆层104，所述自润滑材料覆层沿着芯构件102的纵向轴线A的至少一部分围绕芯构件102的外径106设置。在一些实施方案中，销100沿着芯构件102的纵向轴线A是至少部分中空的，从而限定内径108。在其他实施方案中，如图1和图2所示，销100沿着芯构件102的整个纵向轴线A是中空的。在其他实施方案中，芯构件102沿着芯构件102的整个纵向轴线A可以是实心的。

用于芯构件102的钢管在一些但不是所有实施方案中可以是无缝的，并且提供足够的剪切和弯曲强度来承受使用中的载荷并且重量比实心销更轻。在某些实施方案中，如果需要或期望的话，芯构件102的内径108的大小可以根据需要减小以接近实心销的强度。

销100可以包括沿着纵向轴线A设置在相反端部处的第一端110和第二端112，其中第一端110包括围绕纵向轴线A设置的引入部分114，并且第二端112包括围绕纵向轴线A设置的裸露部分116。对于一些实施方案，引入部分114是倒角，但是可以使用其他过渡性几何形状，诸如混合形状。如将在下文中描述的，引入倒角可以较大，并且管的缺少覆层的裸露部分可以允许附接标志板。

在一些实施方案中，覆层104沿着芯构件102的纵向轴线A的至少一部分缠绕在芯构件102的外径118周围。在一些实施方案中，诸如由图1和图2所示，覆层104在没有间隙的情况下沿着芯构件的纵向轴线A的大部分围绕芯构件102的外径118设置。在其他实施方案中，覆层可以间歇地覆盖芯构件的外径，以便仅覆盖与销接头的其他部件发生移动接触的那些部分。

此外，如图1和图2所示，覆层104限定销100的外径106和内径120，所述外径沿着纵向轴线A的至少一部分是基本上一致的，所述内径沿着芯构件102的纵向轴线A的至少一部分与芯构件102的外径118基本上共延。也就是说，覆层的内径和覆层的外径在沿着纵向轴线的销的大部分长度上没有显著变化。

如图3所示，可以提供能够经由销接纳孔201围绕销100的套筒滑动轴承200。它可以匹配标准销的硬度以满足通常对于形成销的外径的表面所需的要求。这种材料可以是不锈钢，从而提供耐腐蚀性。可替代地，套筒轴承200可以是一些其他非铁材料。一些应用可能不需要套筒轴承。如将不久参考图4描述的，在轴承200的内径202与销100的外径106之间通常存在一些间隙，而轴承200的外径204可以轻轻地压入销接头的轴承接纳孔中。轴承200限定纵向轴线A、径向方向R以及沿纵向轴线A彼此在直径上相对的第一端206和第二端208。

参考图1和图2示出并描述的销可以使用传统的标志板，或者可以由使用其他方法相对于销接头的结构构件来保持，包括另一个标志板构型和替代的销保持机构，如将在本文中稍后参考图4至图6讨论的。

可以用于覆层的自润滑材料的其他实例包括玻璃填充PTFE、无填充PTFE、润滑尼龙(PA)、POM(聚甲醛)、PEEK、PAI、PPS、PI、PPA、玻璃纤维复合材料、碳纤维复合材料、油浸粉末金属、二硫化钼浸渍石墨等。也可以使用任何其他合适的自润滑材料。

工业实用性

图1至图3的销和轴承适用于销连接件或接头，诸如用于移动动臂和斗杆或履带总成或者如用于施工或采掘机械等的其他机构的那些销连接件或接头。本领域技术人员将理解，其他类型的机器也可以从这些销接头中受益。机械可以与已安装在一个或多个销接头中的销和/或衬套一起出售。可替代地，销和/或衬套可以作为用于在现场维护或升级此类接头的替换部件来出售。此外，由于不涉及热处理，所以这种类型的销可以在不牺牲疲劳寿命的情况下进行再制造。

图4描绘了用于机器的这种销接头300。销接头300包括限定销接纳孔304的第一结构构件302、限定销接纳孔308的壳体306、设置在壳体306的孔308以及第一结构构件302的孔304中的销100，其中销100包括限定纵向轴线A和外径106的芯构件102以及沿着芯构件102的纵向轴线A的至少一部分围绕芯构件102的外径118设置的自润滑材料覆层104。

对于如图4所示的这个实施方案，壳体306进一步限定与壳体310的销接纳孔308共延的轴承接纳孔310。销接头300还包括设置在轴承接纳孔310中的轴承200。轴承200限定销接纳孔201并且销100设置在轴承200的销接纳孔201中。销接头可以包括限定销接纳孔304’的第二结构构件302’，并且销100可以设置在第二结构构件302’的销接纳孔304’中。

图3和图4描绘了轴承200限定纵向轴线A以及沿纵向轴线A彼此在直径上相对的第一端206和第二端208。销接头300还包括：第一密封组件314，所述第一密封组件邻近轴承200的第一端206设置在壳体306的轴承接纳孔310中；以及第二密封组件314’，所述第二密封组件也邻近轴承200的第二端208设置在壳体306的轴承接纳孔310中。

密封组件可以是任何已知类型的密封件或者本领域中将设计的适用于帮助防止碎屑进入销与轴承之间的密封组件等等。设想的是，这些密封组件对于在低侵蚀性环境中使用的接头以及没有轴承的接头来说可能不是必要的。因此，这些其他实施方案也包括在本公开中。

密封组件314包括围绕销100压配合的内密封构件322以及压配合到轴承接纳孔308中并接触轴承壳体306的外密封构件324。可以在一侧上提供压配合以将密封组件314保持在适当位置。可替代地，内密封构件的内径与销的外径之间可以存在滑动配合，而压配合可以存在于外密封构件的外径与壳体之间。内密封构件322和外密封构件324可以在密封组件314中具有位于它们之间的偏置构件326。

如图所示，销连接件300关于中平面M基本上对称。因此，在中平面M的任一侧上都存在两个结构构件302、302’和密封组件314、314’。这对于其他实施方案可能不是这样。提供了标志板316，所述标志板被固定地附接到结构构件302’和销314的裸露部分，从而有助于阻止销的任何移动。将标志板316固定地附接到销100可以使用焊接来实现，而将板316固定地附接到结构构件可以经由紧固件来实现。保持销和阻止销旋转的其他方法也是可能的。设想其他实施方案，其中在销连接件300的旋转过程中，销100存在一些移动。

在组装过程中，当销被***第二结构构件302’的销接纳孔304’中并且当销在图4中从右到左移动时遇到轴承200、第一结构构件302等时，销100上的引入部分114提供了引导。一旦销100的第一端110与第一结构构件302的侧表面大致齐平，那么裸露部分116保持凸出于第二结构构件302’的侧表面，从而有助于附接标志板316。如图所示，销100延伸到标志板316的孔317中，使得销的第二端112与标志板316齐平，从而允许平板和销彼此附接。

对于所述实施方案，结构构件302是固定的，并且壳体306可相对于结构构件移动，从而允许摆动移动。对于其他实施方案而言可能是相反的或者可以允许其他类型的运动，诸如结构构件与壳体之间的摆动移动。另外，密封组件314、314’与轴承壳体306的沿着纵向轴线A的侧壁318相比是齐平的或凹入的，从而有助于保护密封组件314、314’免受损坏。禁止碎屑、水、污物等进入轴承200的销接纳孔201和壳体306的轴承接纳孔308中，从而有助于延长销连接件300的使用寿命而无需维护。

图5和图6示出了另一个销接头400，所述销接头可以使用与图1和图2所示类似的销结构。所述销接头400与图4类似地构造并且包括壳体402、在壳体402的沿着销408的纵向轴线406的任一侧上的第一结构构件404和第二结构构件404’、围绕销408的一个或多个套筒轴承410以及销保持结构412。第一结构构件404和第二结构构件404’限定它们与壳体402之间的间隙414。密封件416可以放置在紧邻这些间隙414的一个或多个轴承410的端部处，以防止灰尘、碎屑等进入。可以在低侵蚀性环境的其他应用中省略这些密封件416和/或轴承410。

对于所述实施方案，销408具有自润滑材料覆层418，所述覆层沿着纵向轴线406沿着销408的整个长度覆盖芯构件420。对于所述实施方案，芯构件420是实心的。提供引入倒角422以有助于将销***结构构件、壳体、轴承、密封件等的孔中。

现在将更详细地讨论销保持结构412的细节。轴环424被焊接或以其他方式附接到结构构件404的侧面。轴环424限定孔426，所述孔从一侧到另一侧完全延伸穿过轴环424的直径。通过使销408适当地围绕轴线旋转，所述孔426可以与销408的横孔428对准，所述横孔在垂直于销408的纵向轴线406的方向上延伸。螺栓430被***穿过轴环424中的孔426和销408的横孔428，从而阻止销408围绕轴线406的旋转移动和沿着轴线406的平移。随后将两个螺母432拧到螺栓432的自由端434的螺纹上，直到螺母和螺栓的头部436牢固地拧紧到轴环上为止，从而将所有部件锁定在适当位置。通过由螺母提供的夹紧力来防止螺栓从销保持结构脱落。

诸如止推垫圈的其他部件可以用在销接头中，所述止推垫圈可以防止当接头移动时壳体抵靠结构构件摩擦。在这种情况下，止推垫圈可以延伸到定位在壳体与结构构件之间的间隙或空隙区域320、414中。

尽管在此讨论的大多数实施方案是所谓的干式润滑剂应用，因为通常不需要外部润滑***，诸如泵送到销接头中的油或润滑脂，可以设想，其他工业应用可适于与本文所讨论的具有自润滑材料覆层的销一起使用，并且因此即使未特别提及也在本公开的范围内。

应当理解，前述描述提供了公开的设计和功能的实例。然而，可以设想，本公开的其他实现方式可以在细节上与前述实例不同。对本公开或其实例的所有引用旨在引用当时所讨论的特定实例，而并非旨在更一般地暗示对本公开的范围的任何限制。关于某些特征的所有区别和不利言辞旨在表明这些特征不是优选的，除非另外指示，并不是将这些特征从本发明的范围中完全排除。

除非本文另有指示，否则本文对值范围的叙述仅仅旨在用作分别提及落入所述范围内的每个独立值的速记方法，并且每个独立值并入到说明书中，如同在本文中分别叙述一样。

对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以对本文中讨论的设备和组装方法的实施方案进行各种修改和变化。考虑到本文中公开的各种实施方案的说明和实施，本公开的其他实施方案对于本领域技术人员将是显而易见的。例如，一些设备可以被构造并且不同于本文中所述起作用，并且任何方法的某些步骤可以被省略，按照与具体提到的不同的顺序被执行或者在一些情况下同时或在子步骤中被执行。此外，可以对各种实施方案的某些方面或特征进行变化或修改以产生另外的实施方案，并且各种实施方案的特征和方面可以补充或替代其他实施方案的其他特征或方面以便提供另外的实施方案。

因此，如适用法律所允许的，本公开包括所附权利要求中叙述的主题的所有修改和等效内容。另外，除非在本文中另有指示或者与上下文明显矛盾，本公开涵盖上述元件以所有可能变型的任何组合。

Claims (9)

1.一种用于动态销接头中的销(100)，所述销(100)包括：

芯构件(102)，所述芯构件限定纵向轴线(A)和外径(118)；以及

自润滑材料覆层(104)，所述自润滑材料覆层沿着所述芯构件(102)的所述纵向轴线(A)的至少一部分围绕所述芯构件(102)的所述外径(118)设置。

2.根据权利要求1所述的销(100)，其中所述销(100)沿着所述芯构件(102)的所述纵向轴线(A)是至少部分中空的。

3.根据权利要求2所述的销(100)，其中所述销(100)沿着所述芯构件(102)的所述整个纵向轴线(A)是中空的。

4.根据权利要求1所述的销(100)，其中所述自润滑材料包括PTFE。

5.根据权利要求1所述的销(100)，其中所述芯构件(102)包括不锈钢。

6.根据权利要求1所述的销(100)，其中所述销(100)包括沿着所述纵向轴线(A)设置在相反端部处的第一端(110)和第二端(112)，其中所述第一端(110)包括围绕所述纵向轴线(A)设置的引入部分(114)，并且所述第二端(112)包括围绕所述纵向轴线(A)设置的裸露部分(116)。

7.根据权利要求1所述的销(100)，其中所述覆层(104)沿着所述芯构件(102)的所述纵向轴线(A)的至少一部分缠绕在所述芯构件(102)的所述外径(118)周围。

8.根据权利要求1所述的销(100)，其中所述覆层(104)沿着所述芯构件(102)的所述纵向轴线(A)的大部分围绕所述芯构件(102)的所述外径(118)设置。

9.根据权利要求1所述的销(100)，其中所述覆层(104)限定外径(106)和内径(120)，所述外径沿着所述纵向轴线(A)的至少一部分是基本上一致的，所述内径沿着所述芯构件(102)的所述纵向轴线(A)的至少一部分与所述芯构件(102)的所述外径(118)基本上共延。