專利名稱：作業(yè)機構(gòu)連接裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種液壓挖掘機、推土機等建筑土木工程機械的作業(yè)機構(gòu)連接裝置。
該供潤滑脂機構(gòu)即使對于在圖18(a)中所示的液壓挖掘機以外的其它作業(yè)機構(gòu)連接裝置也幾乎是相同的，但這些作業(yè)機構(gòu)連接裝置的位置處于高處，由于作業(yè)不方便，所以在很多情況下使用油脂供給配管，從操作方便的位置供給油脂。
當所述潤滑用油脂被用完的時候，由于在連接部發(fā)生燒熔、異常聲音和異常磨損等，通常，實際上是以24～50hr的間隔實施供油脂。但是即使是這樣供給油脂，也不能完全防止在連接部的燒熔、異常聲音和異常磨損等。
另外，在發(fā)生在連接部的燒熔、異常聲音和異常磨損等時，必須共同更換作業(yè)機構(gòu)軸瓦和作業(yè)機構(gòu)銷軸，該更換作業(yè)有很麻煩和成本高的問題。
近年，為了作業(yè)機構(gòu)的便于維修，開始對作業(yè)機構(gòu)軸瓦適當采用耐燒熔性好、保油性好的各種金屬的燒結(jié)滑動材料，但在特性上，例如供油間隔延長到250～500hr左右，不能夠去掉供油用配管，而處于在成本上不能成為很好對策的狀況。
另外，從建筑機械的作業(yè)效率的提高和作業(yè)周圍環(huán)境的觀點出發(fā)，非常迫切地希望達到作業(yè)機構(gòu)整體的輕型化和提高連接部的吸音性，另外連接部的輕型化其本身也成為課題。
本發(fā)明，為解決這樣的問題，其目的是提供一種不破壞作業(yè)時各軸承部的潤滑性、而且不發(fā)生軸承旋轉(zhuǎn)時的燒熔、不必從外部向軸承部分不斷供給油脂并且吸音性良好的作業(yè)機構(gòu)連接裝置。
根據(jù)本發(fā)明，在作業(yè)機構(gòu)軸瓦和作業(yè)機構(gòu)軸所銷形成的縫隙處，由于夾裝了具有能夠儲存潤滑油以及/或者潤滑材料的構(gòu)造的金屬滑動材料，在作業(yè)時不破壞軸承部的潤滑性，不發(fā)生軸承旋轉(zhuǎn)時的燒熔，并且能夠得到?jīng)]有必要從外部不斷供給油脂的吸音性好的作業(yè)機構(gòu)連接裝置。
然而，在所述建筑機械的作業(yè)機構(gòu)連接部，由于含有沖擊的負荷狀態(tài)，頻繁地施加車體重量的(W)3倍左右的負荷，所以在較多的情況下作業(yè)機構(gòu)軸瓦以超過600kgf/cm2的面壓與作業(yè)機構(gòu)銷軸滑動，進而，由于其滑動速度極為緩慢(2m/min以下)而有難于確保潤滑性的問題?？傊?，在如圖18(a)所示的起重臂缸61、支臂缸62和起重臂與車體的連接部63處，由于其滑動速度緩慢(～0.2m/min)，即使頻繁地實施供油，因此也頻繁地發(fā)生燒熔、產(chǎn)生異常聲音。
在這里，本發(fā)明通過在作業(yè)機構(gòu)軸瓦和作業(yè)機構(gòu)銷軸的滑動面進行材料的組合，不管哪一方使其優(yōu)先損傷，對作業(yè)機構(gòu)軸瓦或作業(yè)機構(gòu)銷軸的不管哪一方可進行更換即可，作為在所述滑動面的材料的組合，采用了淬火硬化至HRC45以上的硬度的鋼和較軟的金屬類滑動材料。
簡而言之，在本發(fā)明中，推薦對所述金屬類滑動材料施以孔加工，在其孔部保有潤滑油以及/或者潤滑材料。另外，所述金屬類滑動材料是具有體積的5～30％通氣孔的金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料，與滑動對方的材料為淬火硬化至HRC45以上的硬度的鋼組合構(gòu)成是理想的。
這樣，在用于作業(yè)機構(gòu)軸瓦的金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料中，是含油構(gòu)造、或者能夠均勻地供給油脂等的潤滑材料的構(gòu)造是重要的，在本發(fā)明中，通過在該滑動材料的氣孔中含有潤滑油，而達到改善滑動面的潤滑性。該金屬多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料的氣孔率，是各個氣孔都被封閉孔化、并為了使在燒結(jié)體中的潤滑油的移動順暢而必須為體積的5％以上，另外從該金屬類燒結(jié)體強度的觀點出發(fā)使其為體積的30％以下。
進而在本發(fā)明中，在該金屬燒結(jié)滑動材料中形成有多個各種形狀的孔，在其孔部儲存相當多的油脂或潤滑油，并對滑動面能夠穩(wěn)定長期地供給這些油。該孔部的滑動面上的最大面積率可根據(jù)金屬燒結(jié)滑動材料的耐燒熔性能適當?shù)剡M行選擇，但如果考慮到后述本發(fā)明的Cu-Al-Sn、Cu-Al-Ti銅類燒結(jié)滑動材料比以往的滑動材料的耐燒熔性可改善2～4倍左右時，則可明了加工孔的面積率能夠適用到大致從0到最大75％的面積。
在組裝作業(yè)機構(gòu)連接裝置時，將所述金屬類滑動材料與作業(yè)機構(gòu)軸瓦或作業(yè)機構(gòu)銷軸的不管哪一方為一體化是理想的。另外進而考慮作為連接裝置的更換操作性，換句話說，對于作業(yè)機構(gòu)軸瓦被壓入主體使用、而在更換時要使用工具通過沖壓的拔出，就要考慮到作業(yè)機構(gòu)銷軸能夠簡單地拔出，在本發(fā)明中，考慮了在以往的鋼制作業(yè)機構(gòu)軸瓦和作業(yè)機構(gòu)銷軸之間嵌入金屬類滑動材料的結(jié)構(gòu)、或者嵌入金屬類滑動材料的不便性，提出在作業(yè)機構(gòu)銷軸的外徑部將該金屬類滑動材料一體化的作業(yè)機構(gòu)銷軸的方案。
即，在本發(fā)明中，至少在與將外徑面熱處理硬化至HRC45以上硬度的鋼制的作業(yè)機構(gòu)銷軸進行滑動的作業(yè)機構(gòu)軸瓦內(nèi)徑的滑動部位，實行所述金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料一體化是理想的。
或者，至少在與將內(nèi)徑部熱處理硬化至HRC45以上的度的鋼制的作業(yè)機構(gòu)軸瓦內(nèi)徑面進行滑動的作業(yè)機構(gòu)銷軸外徑滑動部位，實行所述金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料一體化是理想的。
另外，作為將把圓筒狀或者將板狀的部件圓筒狀地彎曲為略呈圓筒狀的金屬類滑動材料一體化的方法，可采用燒結(jié)結(jié)合法、壓入、嵌合、粘接、釬焊、帶固定、鉚釘結(jié)合等任意一種方法，但在考慮在作業(yè)現(xiàn)場的更換操作性時，使用輕嵌合的方法的帶固定或者鉚釘結(jié)合等方法是理想的。
在這樣由小的力進行一體化的方法中，在作業(yè)機構(gòu)連接裝置旋轉(zhuǎn)時，由于在作業(yè)機構(gòu)銷軸的軸方向作用有推壓金屬類滑動材料的力，所以最好是在作業(yè)機構(gòu)銷軸的外徑部實施槽加工，并沿該槽形狀設置金屬類滑動材料的一部分或者全部而產(chǎn)生對于所述推壓力的抵抗力是理想的。
另外，作為所述金屬類滑動材料，對于淬火硬化到HRC45以上的硬度的鋼，使用比較軟質(zhì)的、比鋼耐化學粘合性更好的銅類滑動材料更為理想。另外，作為金屬類滑動材料，使用含有體積的5～30％的通氣孔的金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料，并通過在該金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料的氣孔中含有潤滑油，即使在更嚴酷的滑動環(huán)境下也能抑制燒熔的發(fā)生。另外，進而在嚴酷的滑動環(huán)境中，已明確得知使用后述的至少含有硬質(zhì)的β相的Cu-Al-Sn、Cu-Al-Ti類燒結(jié)滑動材料是理想。
并且，已明確得知在應用所述金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料的時候，將該圓筒狀或者略圓筒狀成形體或者它們的焙燒結(jié)體燒結(jié)結(jié)合在作業(yè)機構(gòu)銷軸外徑部進行一體化的方法是理想的。
進而，在作業(yè)機構(gòu)銷軸的拔出后，為了解除再次安裝時的不便性，在所述作業(yè)機構(gòu)軸瓦端面部通過密封裝置或密封裝置和止推環(huán)而配置兩個圓筒環(huán)，在對該圓筒環(huán)和插入到該內(nèi)徑部的作業(yè)機構(gòu)銷軸進行固定的同時，使作業(yè)機構(gòu)軸瓦和作業(yè)機構(gòu)銷軸一體化(盒體化)是理想的。這樣，能夠達到對于供油脂的無維護化。
進而，為了達到本連接裝置的長壽命化，把作業(yè)機構(gòu)軸瓦以及/或者作業(yè)機構(gòu)銷軸設計為，在長時間使用后可將金屬類滑動材料的負荷面做適當?shù)刈兏軌蛐D(zhuǎn)的構(gòu)造是理想的。更具體的是，以本連接裝置裝入主體的狀態(tài)，在松緩或取出固定銷后，使作業(yè)機構(gòu)軸瓦部位旋轉(zhuǎn)的方法或者使連接螺柱的固定位置旋轉(zhuǎn)而使作業(yè)機構(gòu)銷軸部位旋轉(zhuǎn)的方法。
在上述各發(fā)明中，所述作業(yè)機構(gòu)銷軸被加工成能夠儲存潤滑油的圓筒形狀，通過熱處理，將其內(nèi)徑硬化為HRC35以上是理想的。
為了作業(yè)機構(gòu)的易于維護，所述作業(yè)機構(gòu)銷軸，設在其半徑方向的潤滑油供給孔不貫通所述金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料，在其內(nèi)徑部儲存的潤滑油，通過金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料中的氣孔能夠供給滑動面是理想的。這樣，通過在滑動面大量儲存潤滑材料，能夠不用供油用配管，可期待經(jīng)濟上的改善。
另外，作為所述潤滑材料雖然以往經(jīng)常使用的油脂等也不錯，但由于該油脂粘性非常高，所以在向所述滑動面供給時必須要人工或機械地加壓送出，即使不用供油用配管是可能的，但從易于維護的觀點看是不夠的。為此，在本發(fā)明中，使用至少在室溫下為液體狀的低粘性的潤滑油，而為不需要由所述加壓供油。即，在本發(fā)明中，首先對于作業(yè)機構(gòu)銷軸，(1)作為在所述作業(yè)機構(gòu)銷軸的外周面一體化的金屬類滑動材料，使用含有體積的5～30％的通氣孔的金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料，利用由在金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料的氣孔保持潤滑油的保持力，不使大量的潤滑油從滑動面流出，(2)采用在作業(yè)機構(gòu)銷軸處形成的潤滑油供給孔不貫通所述金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料的構(gòu)造，(3)在所述金屬類滑動材料上通過機械加工實施適當?shù)目准庸?，并在其孔部充填高保油性的多孔質(zhì)材料(例如石墨、發(fā)泡聚氨酯、含油塑料、毛氈布等)，提高滑動面的保油性，(4)在作業(yè)機構(gòu)銷軸的潤滑油儲存孔或進而在潤滑油供給孔中充填發(fā)泡聚氨酯等的所述孔質(zhì)材料與潤滑油共存，調(diào)整對滑動面的供油性，(5)在作業(yè)機構(gòu)軸瓦兩端面內(nèi)徑部，例如配置像凸緣密封那樣的油密封裝置，在作業(yè)機構(gòu)銷軸外徑面恰好不使?jié)櫥拖蜻B接裝置外流出，組合上述其中之一的一個以上的必要的條件。
另外，雖然所述潤滑油儲存孔的直徑越大越可能儲存多量的潤滑油，但由于沒有由所述的大負荷而帶來斷損的危險性，所以對施加于建筑機械主體的最嚴酷的作業(yè)狀況的作業(yè)機構(gòu)銷軸的彎曲應力進行測量，并基于其結(jié)果(～25kgf/cm2以下)，在本發(fā)明中，以實心的作業(yè)機構(gòu)銷軸的彎曲截面模量Z為基準，本發(fā)明的圓筒狀作業(yè)機構(gòu)銷軸的截面模量不低于其0.6倍(～42kgf/mm2、預計由表面?zhèn)膽?.5倍的安全率時～65kgf/mm2)的同時，進而在對該圓筒狀作業(yè)機構(gòu)銷軸上作用沖擊的負荷時，通過圓環(huán)損壞的拉伸應力從內(nèi)徑面產(chǎn)生龜裂，進而發(fā)現(xiàn)該龜裂在向軸方向延伸的同時達到外徑面，由于該內(nèi)徑面至少通過熱處理對承受所述拉伸應力進行了強化，所以通過使其硬度提高到HRC30以上，能夠確保疲勞強度在50kgf/mm2以上。另外，也明確了其硬度為HRC35(優(yōu)選為HRC45)以上更為理想。
另外，在使所述圓筒狀作業(yè)機構(gòu)銷軸的截面模量Z為0.6倍時，所述圓筒狀作業(yè)機構(gòu)銷軸的壁厚/外徑之比約為10％，由于達到其約為64％的顯著的輕量化，因此可知給予了作業(yè)機構(gòu)的作業(yè)效率以很大改善。同樣，在使壁厚/外徑之比約為25％時，截面模量Z約為0.93倍，由于能夠達到約25％的輕量化，因此所述壁厚/外徑之比優(yōu)選調(diào)整到0.1～0.25的范圍。即，所述作業(yè)機構(gòu)銷軸，優(yōu)選在其外徑部和內(nèi)徑部形成HRC45以上的硬度的淬火硬化層，在外徑部硬化層和內(nèi)徑部硬化層之間形成軟化層，該軟化層的厚度為外徑的0.1～0.25倍，相對于相同外徑、長度的實心的作業(yè)機構(gòu)銷軸輕量化了25～65％。
進而，在本發(fā)明中，在大的潤滑油儲存孔中充填吸音性好的發(fā)泡聚氨酯樹脂等，進而，通過在發(fā)泡聚氨酯的發(fā)泡氣孔中含有潤滑油，實現(xiàn)劃時代地提高作業(yè)機構(gòu)銷軸的吸音性。即，在本發(fā)明中，所述作業(yè)機構(gòu)銷軸，在其內(nèi)徑部配置了吸音性好的發(fā)泡聚氨酯等樹脂類，以及/或者在其半徑方向設置了潤滑油供給孔，使儲存在其內(nèi)徑部的潤滑油能夠補給到滑動面上，以及/或者能夠使該樹脂和潤滑油共存是理想的。
另外，在于所述圓筒狀作業(yè)機構(gòu)銷軸的內(nèi)徑部儲存潤滑油時，必須在其兩端面內(nèi)徑部設置用于密封潤滑油的裝置，至少把其中的一方或兩方的密封裝置，設為不突出于作業(yè)機構(gòu)銷軸的端面，并且在安裝卸下作業(yè)機構(gòu)銷軸時不與壓入工具發(fā)生干涉，或在錘擊時不發(fā)生破損，進而，能夠從其一方的密封裝置供給潤滑油。即，在本發(fā)明中，在于所述內(nèi)徑部含有潤滑油的作業(yè)機構(gòu)銷軸中，密封其兩端面部，至少其中的一方或兩方的密封裝置不從作業(yè)機構(gòu)銷軸的端面突出，并且能夠從一方的密封裝置供給潤滑油是理想的。
另外，所述作業(yè)機構(gòu)銷軸，把在其半徑方向上設置的潤滑油供給孔設為不貫通所述金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料，在其內(nèi)徑部儲存的潤滑油，能夠通過金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料中的氣孔供給到滑動面是理想的。進而，在所述各發(fā)明中，在所述金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料中施以孔加工，在該孔中保有潤滑材料和吸音性及保油性好的樹脂、橡膠、毛氈、石墨等是理想的。
進而，在本發(fā)明中，取代在所述作業(yè)機構(gòu)銷軸外徑部將分散了均勻的氣孔的金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料的一體化，也可以將作業(yè)機構(gòu)軸瓦全體由金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料形成，或者在圓筒狀或略圓筒狀的鋼制里襯的內(nèi)徑部、使所述金屬類滑動材料一體化。這時，在所述作業(yè)機構(gòu)銷軸或作業(yè)機構(gòu)軸瓦上一體化的金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料，至少是含有Al占重量的2～30％和Cu占重量的15～40的Fe-Cu-Al類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料是更理想的。
進而在本發(fā)明中，明確了在由滑動特性好的金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料構(gòu)成的金屬類滑動材料中，利用形成多個各種形狀孔的材料，在其孔部大量儲存油脂及潤滑油，或者使用充填滑動性、吸音性、保油性好的樹脂等更為理想。更具體的是，在由金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料形成作業(yè)機構(gòu)軸瓦整體時，雖然由機械加工進行孔的切削加工是必要的，但利用在由薄壁圓筒狀的金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料構(gòu)成的滑動材料上形成各種形狀的孔的材料、或?qū)⑿纬捎懈鞣N形狀的孔的板狀金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料進行圓彎曲的材料是理想的?？傊?，如從成本的觀點出發(fā)，使用把由沖壓加工形成孔的板狀滑動材料進行圓彎曲是理想的。
另外，在用金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料制造作業(yè)機構(gòu)軸瓦整體時，由于擔心所補給的低粘性潤滑油容易流到連接裝置外、長時間的不供油脂化，所以在本發(fā)明中在作業(yè)機構(gòu)軸瓦上最初作含油處理的潤滑油、適時地配合低粘質(zhì)的潤滑油和石蠟或油脂的提高粘性的材料，至少將液化的溫度提高到50℃以上而作加熱含油處理是理想的。進而，在作業(yè)機構(gòu)軸瓦的兩端面內(nèi)徑部設置油密封裝置也是理想的。
接著，作為實行了所述潤滑油以及/或者油脂的含油的作業(yè)機構(gòu)軸瓦，由高強度、高硬質(zhì)的鐵類多孔質(zhì)燒結(jié)材料一體成形的軸瓦既便宜且理想，例如將Fe-C-Cu類的含油燒結(jié)軸承作滲炭淬火處理等的熱處理的材料能夠更低成本地利用，但這時的氣孔率在體積的5～30％的范圍調(diào)整的材料較好。即，在本發(fā)明中，所述作業(yè)機構(gòu)軸瓦整體由Fe-Cu類多孔質(zhì)燒結(jié)材料構(gòu)成，并且淬火到HRC45以上的硬度，施以滲炭淬火等的熱處理是理想的。
進而，如前所述，作為建筑機械的連接部的滑動條件，由于面壓超過600kg/cm2，滑動速度在2mm/min以下的潤滑狀態(tài)非常嚴酷，對這些鐵類含油軸承作為滑動材料還不足夠的情形比較多。即使作為在這個非常嚴酷的滑動條件下也能夠適用的材料，在本發(fā)明中，含有本發(fā)明者們的提案(特愿2000-382658號)的Fe-Al類的規(guī)則相的材料，如后所述由于在Fe-C-Cu類含油燒結(jié)軸承的3倍以上的高面壓時也沒有燒熔，因此使用這樣的材料是更理想的。總之，所述作業(yè)機構(gòu)軸瓦整體由Fe-Cu-Al類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料構(gòu)成，至少含有的Al占重量的2～30％和Cu占重量的15～40％較好。
另外，在更高的負荷和以低滑動速度滑動的時候，拉伸彈性模量低為鋼的1/2左右，把與作業(yè)機構(gòu)銷軸的接觸面積增大而使面壓下降，進而，在化學上對于鋼難于燒熔的銅類多孔質(zhì)滑動材料是理想的。已知該銅類多孔質(zhì)滑動材料一般是軟質(zhì)的，其耐耗磨性不好，但在本發(fā)明中，在本發(fā)明者們先提案的(特愿2000-86080號)Cu-Al-Sn、Cu-Al-Ti類中，并且在該組織中含有硬質(zhì)的β相的銅類多孔質(zhì)滑動材料，作為對于鋼的滑動材料是非常有效的，因而利用該多孔質(zhì)燒結(jié)材料的所述作業(yè)機構(gòu)軸瓦、作業(yè)機構(gòu)銷軸是更理想的。
即，與所述作業(yè)機構(gòu)軸瓦或作業(yè)機構(gòu)銷軸一體化的金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料，是拉伸彈性模量比鋼低、耐燒熔性好、同時耐磨損性和耐腐蝕性好的銅類燒結(jié)滑動材料是理想的。在這里，所述銅類燒結(jié)滑動材料，是Cu-Al類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料，在其燒結(jié)組織中至少是硬質(zhì)的β相以及α相與β相共存的組織，該燒結(jié)組織的硬度為Hv130以上較好。進而，所述銅類燒結(jié)滑動材料，以重量的5～12％的Al為必須的元素，將含有重量的0.3～5％的Ti的銅類燒結(jié)材料用的混合粉末壓縮成形并燒結(jié)，接著，重復一次以上再壓縮和燒結(jié)該燒結(jié)體的工序而形成的Cu-Al-Ti類燒結(jié)滑動材料是理想的。另外，所述銅類燒結(jié)滑動材料，含有重量的5～12％的Al和重量的3～6％的Sn、進而在重量的0.5～5.0％的范圍含有Ti、Ni、Co、Si、Fe、P、石墨的其中一種以上的Cu-Al-Sn類燒結(jié)滑動材料較好。
另外，由于在作業(yè)機構(gòu)軸瓦整體上使用所述銅類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料的時候價格非常高，所以在便宜且強度好的鋼制圓筒狀以及/或者略圓筒狀的軸瓦里襯內(nèi)徑部將薄金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料一體化地利用是經(jīng)濟的，作為其一體化的方法，雖然可實行燒結(jié)結(jié)合法，但利用把圓筒狀的金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料或?qū)Π鍫畹牟牧线M行圓彎曲、并以焊接、鉚釘結(jié)合等形成的略圓筒狀材料壓入里襯內(nèi)徑部、或進行粘接的方法在經(jīng)濟上也是理想的。
另外，作業(yè)時在作業(yè)機構(gòu)銷軸和作業(yè)機構(gòu)軸瓦之間，作用有沿軸方向的軸向力，由于考慮到在所述金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料上也作用有沿軸方向的脫出力，所以在作業(yè)機構(gòu)軸瓦的內(nèi)徑部壓入或粘接所述金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料是理想的，但在作業(yè)機構(gòu)軸瓦里襯內(nèi)徑部施以槽加工，并通過加工沿該槽形狀的金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料，可防止在槽部因軸向力的脫出以及在壓入作業(yè)機構(gòu)銷軸的的壓入部側(cè)面承受其軸方向力是理想的。
進而在本發(fā)明中，在將所述金屬類滑動材料壓入或嵌合到里襯內(nèi)徑部的作業(yè)機構(gòu)軸瓦上，在其兩端附近的內(nèi)徑面上安裝有密封裝置，通過由該密封裝置密封作業(yè)機構(gòu)銷軸的外徑面，作為提高所述油脂及潤滑油的長期保存性，同時作為改善因從外部浸入土砂及泥水的作業(yè)機構(gòu)連接裝置的燒熔及磨損壽命的構(gòu)造是理想的。


圖1(a)、(b)、(c)、(d)是表示一實施例的作業(yè)機構(gòu)連接裝置的剖視圖(1)。
圖2(a)、(b)是表示一實施例的作業(yè)機構(gòu)連接裝置的剖視圖(2)。
圖3(a)、(b)、(c)是表示由作業(yè)機構(gòu)銷軸的自供油脂方案的圖。
圖4是表示缸軸向力與發(fā)生在作業(yè)機構(gòu)銷軸外徑面的彎曲應力的關(guān)系圖。
圖5的(a)(b)是輕型化作業(yè)機構(gòu)銷軸的熱處理硬化結(jié)構(gòu)和(c)是硬度分布圖。
圖6是圓筒狀作業(yè)機構(gòu)銷軸內(nèi)徑部的冷卻方法的說明圖。
圖7(a)、(b)、(c)是金屬滑動材料的形成方法的說明圖。
圖8(a)～(g)是表示金屬類滑動材料的例的圖。
圖9(a)～(h)是表示對球面軸瓦的適用例的剖視圖。
圖10是表示作業(yè)機構(gòu)銷軸的圓環(huán)損壞疲勞試驗的說明圖。
圖11是表示負荷和圓環(huán)損壞拉伸應力的關(guān)系曲線圖。
圖12是表示作業(yè)機構(gòu)銷軸的內(nèi)徑的破壞疲勞強度的曲線圖。
圖13是表示內(nèi)徑部硬度和破壞次數(shù)的關(guān)系曲線圖。
圖14是表示拉伸試驗片的形狀圖。
圖15(a)是恒速摩擦磨損試驗裝置的概念圖和(b)是滑動試驗片夾具。
圖16是表示供滑動試驗用的試驗片形狀的剖視圖。
圖17(a)是滑動試驗的試驗裝置的概念圖和(b)是試驗條件。
圖18(a)是表示液壓挖掘機的作業(yè)機構(gòu)的立體圖和(b)是表示鏟斗連接部的詳細圖。
在圖1(a)(b)(c)(d)中，表示了有關(guān)本發(fā)明的一實施例的作業(yè)機構(gòu)連接裝置的剖視圖。
作為本實施例的代表的作業(yè)機構(gòu)連接裝置，在圖1(a)中所示的液壓挖掘機的支臂主體和鏟斗的連接裝置中，由壓入到支臂主體8的作業(yè)機構(gòu)軸瓦1，和以穿過該作業(yè)機構(gòu)軸瓦1的內(nèi)徑部的、同時穿過鏟斗框2的孔的方式所配置的圓筒狀的作業(yè)機構(gòu)銷軸4構(gòu)成。在作業(yè)機構(gòu)銷軸4的一端一體形成有作業(yè)機構(gòu)銷軸的防脫用鋼板3，進而，通過固定用環(huán)5和螺柱6固定在鏟斗框2上，在鏟斗作業(yè)時，作業(yè)機構(gòu)銷軸4和鏟斗一起旋轉(zhuǎn)，與作業(yè)機構(gòu)軸瓦1之間進行滑動。并且，在作業(yè)機構(gòu)軸瓦1和作業(yè)機構(gòu)銷軸4之間，夾入具有能夠儲存含油以及/或者油脂等潤滑材料的構(gòu)造的金屬類滑動材料7，使在作業(yè)時的燒熔、異常磨損等集中在該金屬類滑動材料7上以達到修補性的改善。
進而，為了防止由固定在鏟斗框2的作業(yè)機構(gòu)銷軸4的稍微翹曲引起的微小滑動而在鏟斗框2和作業(yè)機構(gòu)銷軸4之間發(fā)生異常聲音(鳴音)，如圖1(b)所示最好在鏟斗框2上配置作業(yè)機構(gòu)軸瓦9和金屬類滑動材料10。
另外，為了盡量改善所述燒熔性及局部燒熔帶來的異狀磨損，使在所述作業(yè)機構(gòu)軸瓦1以及/或者與所述作業(yè)機構(gòu)銷軸4的滑動面上的材料的組合，由含有體積5～30％的通氣孔的金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料和淬火硬化到HRC45以上的硬度的鋼組成，并使在該金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料的氣孔中含有潤滑油。在這里，在圖1(c)中，例示出在作業(yè)機構(gòu)軸瓦1的內(nèi)徑部形成槽，在該槽上一體形成所述金屬類滑動材料7，在圖1(d)中，例示出在作業(yè)機構(gòu)銷軸4的外徑部形成槽，在該槽上一體形成所述金屬類滑動材料7。另外，在圖1(c)中由符號11表示的是密封裝置。
進而，如圖2(a)所示，也可以通過密封裝置13或通過密封裝置13和止推環(huán)14由固定環(huán)15、16將作業(yè)機構(gòu)銷軸4和作業(yè)機構(gòu)軸瓦1一體化，使向主體的安裝、卸下簡化，并且為了在長時間使用以后能夠變更金屬類滑動材料7的負荷面，也可以采用裝入將一體化的連接裝置保持在主體上的狀態(tài)、松緩或者卸下軸瓦固定銷12、使作業(yè)機構(gòu)軸瓦1旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造以及/或者松緩或卸下固定環(huán)5和固定螺柱6使作業(yè)機構(gòu)銷軸4旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造。
進而，如圖2(b)所示，當連接托架部是兩部分的支臂主體8和鏟斗框2時，也可以在兩部分的托架部、分別通過密封裝置13或密封裝置13和止推環(huán)14夾裝作業(yè)機構(gòu)軸瓦1，并通過環(huán)30由作業(yè)機構(gòu)銷軸4和固定環(huán)15、16一體化安裝。由此含作業(yè)機構(gòu)軸瓦1的托架部變得緊湊，能夠使安裝、卸下性簡便化。進而，為了在長時間使用后能夠變更金屬類滑動材料7的負荷面，也可采用將一體化的連接裝置以保持裝在主體上的狀態(tài)、松緩或者卸下軸瓦固定銷12、使作業(yè)機構(gòu)軸瓦1旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造以及/或者松緩或卸下固定環(huán)5和固定螺柱6使作業(yè)機構(gòu)軸瓦4旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造。
另外，為了確保向所述金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料(金屬類滑動材料7)長期供油，可在作業(yè)機構(gòu)銷軸4的中心部軸方向上設置潤滑油儲存孔17，同時在半徑方向設置潤滑油供給孔18，使在內(nèi)部儲存的潤滑油能夠補給到滑動面上。另外，為了在向滑動面供給油脂時不需要由人手及機械加壓供給，在本實施例中，使用了至少在室溫下為液體狀的低粘度潤滑油，對于作業(yè)機構(gòu)銷軸4，要有如下的(1)～(5)中1個以上的必要條件(參照圖3)進行組合。
(1)作為在所述作業(yè)機構(gòu)銷軸4的外周面一體化的金屬類滑動材料7，使用的是含有體積5～30％的通氣孔的金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料，利用根據(jù)該金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料的氣孔的潤滑油保持力，不會使大量的潤滑油從滑動面流出。
(2)采用在作業(yè)機構(gòu)銷軸4處形成的潤滑油供給孔18，不貫通所述金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料的構(gòu)造。
(3)在所述金屬類滑動材料7上通過機械加工作適當?shù)目准庸ぃ谄淇撞砍涮罡弑Ｓ托缘亩嗫踪|(zhì)材料(例如石墨、發(fā)泡聚氨酯、含油塑料、毛氈布等)，提高滑動面的保油性(圖3(c))。
(4)在作業(yè)機構(gòu)銷軸4的潤滑油儲存孔17以及/或者潤滑油供給孔18中使發(fā)泡聚氨酯、毛氈布、石墨等的多孔質(zhì)材料與潤滑油共存，調(diào)整對滑動面潤滑油的供給性(圖3(b))。
(5)在作業(yè)機構(gòu)軸瓦1的兩端面內(nèi)徑部，例如配置有凸緣密封那樣的油密封裝置11(圖3(a))，在作業(yè)機構(gòu)銷軸4外徑面，使?jié)櫥驼貌幌蜻B接裝置外流出。
另外，在本實施例中，至少通過熱處理強化作業(yè)機構(gòu)銷軸4的內(nèi)徑面，如后述的那樣，把該作業(yè)機構(gòu)銷軸4作為薄壁圓筒狀的部件，通過由該內(nèi)徑部儲存大量的潤滑材料而達到無須供油脂化，另外，能夠廢止供油配管并節(jié)省供油的工序。
另外，所述圓筒狀作業(yè)機構(gòu)銷軸4的內(nèi)徑越大越可以儲存后述的大量的潤滑油等，但在不能有因大的負荷而折損的危險性的范圍內(nèi)合理化是必要的，因而在本實施例中，使用本公司的建筑機械(PC300)，特別對被施加大沖擊負荷的鏟斗缸底連接部的最嚴酷的作業(yè)條件下的實心作業(yè)機構(gòu)銷軸(圓柱狀)所施加的彎曲應力進行測量得到如圖4所示的結(jié)果，根據(jù)這個結(jié)果(～23kgf/mm2)，以實心的作業(yè)機構(gòu)銷軸的彎曲截面模量(Z)為基準，本實施例的圓筒狀作業(yè)機構(gòu)銷軸4的Z不低于0.6倍(～40kgf/mm2)。
進而，當在圓筒狀作業(yè)機構(gòu)銷軸上作用沖擊負荷的時候，根據(jù)由圓環(huán)損壞的拉伸應力會從內(nèi)徑面發(fā)生龜裂，進而能夠發(fā)現(xiàn)該龜裂邊在軸方向延伸同時達到外徑面，為了至少通過熱處理可對該內(nèi)徑面承受所述拉伸應力進行強化，要使其硬度提高到HRC30以上，由此能夠確保疲勞強度在50kgf/mm2以上。另外，如果該內(nèi)徑面的硬度由表面?zhèn)阮A計安全率為約1.5倍，則HRC35以上是更理想的。
另外已經(jīng)明確，隨著所述圓筒狀作業(yè)機構(gòu)銷軸的厚度變薄而由圓環(huán)損壞拉伸應力的破損成為重要因素，因此強化內(nèi)徑部就變得更為重要，在圓筒狀作業(yè)機構(gòu)銷軸的厚度全區(qū)域都硬化到HRC40以上，但在本實施例中，進而如圖5所示，把圓筒狀作業(yè)機構(gòu)銷軸4的外徑面和內(nèi)徑面，分別形成硬化層19并在壁厚內(nèi)部形成軟化層(軟質(zhì)層)20，成為在內(nèi)外徑部表面產(chǎn)生壓縮殘留應力的高強度的作業(yè)機構(gòu)銷軸。
進而，作業(yè)機構(gòu)銷軸多使用30～150mm左右的外徑尺寸，而在本實施例的圓筒狀作業(yè)機構(gòu)銷軸中，壁厚也達到了37.5mm，為了利用廉價的碳素鋼及硼鋼而最好將其內(nèi)徑面直接淬火，但由于作業(yè)機構(gòu)銷軸是極小直徑的長的內(nèi)筒體，所以使內(nèi)徑面均勻淬火硬化是非常困難的。因此，在本實施例中，對圓筒狀作業(yè)機構(gòu)銷軸在可以淬火處理的溫度區(qū)域內(nèi)進行整體加熱以后，至少對內(nèi)徑部如圖6所示，通過使用內(nèi)外徑冷卻隔板的管內(nèi)層流冷卻方法進行淬火，如所述圖5所示在外徑面和內(nèi)徑面形成硬化層19，在壁厚內(nèi)部形成軟化層20，制造出在內(nèi)外徑部表面產(chǎn)生壓縮殘留應力的高強度的作業(yè)機構(gòu)銷軸。
另外，在壁厚/外徑比為10～25％的圓筒狀作業(yè)機構(gòu)銷軸材料的內(nèi)徑表面部，通常有1mm以內(nèi)的脫碳層，但在本實施例中，由于給予內(nèi)徑部熱處理，或根據(jù)連接部位對沒必要具有高強度的地方，廢除了內(nèi)徑部的機械加工。
另外，在把所述截面模量Z設為0.6倍的時候，可知所述圓筒狀作業(yè)機構(gòu)銷軸的壁厚/外徑之比約為10％，由于達到了約64％的顯著的輕量化，所以對作業(yè)機構(gòu)的作業(yè)效率給予了很大的改善。同樣，在使壁厚/外徑之比約為25％的時候，Z約為0.93倍，由于達到約25％左右的輕量化，因此把所述壁厚/外徑之比調(diào)整到0.10～0.25的范圍(彎曲截面模量是0.6～0.93)是理想的。
進而在本實施例中，如圖3所示，通過在大的潤滑油儲存孔充填吸音性好的發(fā)泡聚氨酯樹脂等，可以提高作業(yè)機構(gòu)銷軸的進一步的吸音性和所述無供油脂化的功能。
另外，在于所述圓筒狀作業(yè)機構(gòu)銷軸的內(nèi)徑部儲存潤滑油的時候，如圖3所示，必須在其兩端面內(nèi)徑部設置密封潤滑油的裝置(密封裝置11)，至少把其中之一或者兩方的密封裝置形成為不突于作業(yè)機構(gòu)銷軸的端面、在安裝拆卸作業(yè)機構(gòu)銷軸時與壓入工具不發(fā)生干涉、以及在敲擊時不發(fā)生破損，并且能夠從一方的密封裝置供給潤滑油。
進而，作業(yè)機構(gòu)軸瓦整體用金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)體制造，在滑動部硬化到HRC45以上的時候，與所述作業(yè)機構(gòu)銷軸組合使用是理想的。另外，在從作業(yè)機構(gòu)銷軸內(nèi)徑部補給的低粘性的潤滑油容易流出到連接裝置外而又不能長時間實行無供油脂的時候，能夠?qū)嵤┧?1)～(5)中的對策的1個以上。在本實施例中，在作業(yè)機構(gòu)軸瓦中，作為最初含油處理的潤滑油，適時地配與低粘度的潤滑油或石蠟及油脂的高粘性的材料，至少使液化溫度提高到50℃以上，進行加熱含油處理。進而，在作業(yè)機構(gòu)軸瓦的兩端面內(nèi)徑部設置油密封裝置也是理想的。
接著，作為所述整體燒結(jié)材料的作業(yè)機構(gòu)軸瓦，一體成形高強度高硬質(zhì)的鐵類多孔質(zhì)燒結(jié)材料的軸瓦是理想的，例如，對Fe-C-Cu類的含油燒結(jié)軸承施以浸碳淬火處理等的熱處理，能夠以更低的成本利用，此時的氣孔率調(diào)整在體積5～30％的范圍是重要的。
并且如前所述，作為建筑機械的連接部的滑動條件，面壓超過600kg/cm2，進而滑動速度在2mm/min以下的潤滑狀況是非常嚴酷的，所以這些鐵類含油軸承作為滑動材料還很不夠的情形較多。作為即使在這樣的極為嚴酷的滑動條件下也能夠適用的材料，在本實施例中，本發(fā)明者提出的(特愿2002-152222號)含有Fe-Al類的規(guī)則相的材料，如后所述由于在Fe-C-Cu類含油燒結(jié)軸承的3倍以上的高面壓中也沒有燒熔，因而使用這種材料是更理想的。
作為含有所述Fe-Al類規(guī)則相的材料，如在特愿2002-152222號中所述的那樣是至少Al為含有重量的2～30％的Fe-Cu-Al類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料。
另外，在更高負荷及低滑動速度滑動的時候，拉伸彈性模量低至鋼的1/2左右，與作業(yè)機構(gòu)銷軸的接觸面積增大，使面壓下降，而且相對于鋼化學上難于燒熔的銅類多孔質(zhì)滑動材料是理想的。眾所周知該銅類多孔質(zhì)滑動材料一般軟質(zhì)且耐磨損性不好，但在本實施例中，本發(fā)明者首先提案的(特愿2000-86080號)Cu-Al-Sn、Cu-Al-Ti類中，并且在該組織中含有的硬質(zhì)的β相鋼類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料是非常有效的，因而利用該多孔燒結(jié)材料是非常理想的。
所述銅類等的多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料由于是非常昂貴的材料，如前所述那樣作業(yè)機構(gòu)軸瓦整體由燒結(jié)材料構(gòu)成，在經(jīng)濟上是不利的。因此，在本實施例中如圖1所示，在高強度的鋼質(zhì)的圓筒狀以及/或者略圓筒狀的里襯內(nèi)徑部，采用將薄多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料設為一體化的構(gòu)造。作為一體化的方法，也可考慮燒結(jié)結(jié)合法，但對把圓筒狀的金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料或板狀的材料進行圓彎曲，進而將焊接、鉚釘?shù)刃纬傻穆詧A筒狀的金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料壓入連接到里襯內(nèi)徑部、或粘接，采用這種結(jié)構(gòu)在經(jīng)濟上也是理想的。
更具體地如圖7(a)所示，是把板狀的滑動材料進行圓彎曲加工形成為圓筒狀，在裝入作業(yè)機構(gòu)軸瓦內(nèi)徑部的時候，在端面部對接使其產(chǎn)生嵌合力的結(jié)構(gòu)，如圖7(b)所示，是把板狀滑動材料進行圓彎曲加工形成為圓筒狀并對接焊接的結(jié)構(gòu)，如圖7(c)所示，是對板狀的滑動材料的兩端面進行圓彎曲加工以后鉚釘接合的結(jié)構(gòu)。另外，作為把所述金屬類滑動材料配置在內(nèi)徑部具有槽的作業(yè)機構(gòu)軸瓦的方法，很明顯將圓筒狀以及/或者略圓筒狀的金屬類滑動材料進行擴張加工的方法較好。
另外，作業(yè)機構(gòu)軸瓦如前所述，由于壓入連接部中使用的情況比較多，為了減輕壓入時的粘著，確保HRC20以上的硬度是理想的。
在能夠更多地保留在與所述里襯一體化的金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料的含油以及/或者油脂等的潤滑材料的構(gòu)造中，在該滑動材料上利用形成各種形狀的孔的方法是理想的。該方法對于薄壁圓筒狀的金屬類滑動材料可以通過機械加工容易地制造，另外，可將由沖壓加工形成有各種形狀的孔的板狀金屬類滑動材料進行圓彎曲并利用，作為所謂沖孔金屬板(參照圖8)容易從市場購入，且能夠由低成本加工是理想的。
在作業(yè)時于作業(yè)機構(gòu)銷軸和作業(yè)機構(gòu)軸瓦之間作用有向軸方向的軸向力，在所述金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料作用有向軸方向的脫出力，因而在作業(yè)機構(gòu)軸瓦的內(nèi)徑部壓入或粘接所述金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料是理想的，但考慮更長期間的穩(wěn)定性的時候，在作業(yè)機構(gòu)軸瓦的里襯內(nèi)徑部施以槽加工，通過加工沿該槽形狀那樣的形狀的金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料，在槽部防止因向力的脫出是理想的(參照圖3)。
進而在本實施例中，在作業(yè)機構(gòu)軸瓦里襯的兩端面部內(nèi)配置凸緣密封等的油密封裝置，通過在作業(yè)機構(gòu)銷軸外徑面密封，在提高所述油脂或潤滑油的長期保存性的同時可改善從外部的土砂及海水的侵入帶來的作業(yè)機構(gòu)連接裝置的燒熔及磨損壽命的構(gòu)造(參照圖3)。
(其他實施例)在圖9(a)～(h)中，出示有本發(fā)明其他實施例的作業(yè)機構(gòu)連接裝置的剖視圖。
本實施例是表示應用于球面軸瓦的例子。在該應用例中，由(a)～(d)表示的是在外輪21、21A的內(nèi)徑部一體化金屬類滑動材料7的例子，由(e)-(g)表示的是在內(nèi)輪22、22A的外徑部一體化金屬類滑動材料7的例子。另外，由(d)(h)表示的是在內(nèi)輪22的內(nèi)徑部一體化金屬類滑動材料7的例子。在這里，外輪21和內(nèi)輪22是鑄鋼，外輪21A和內(nèi)輪22A是高強度燒結(jié)鋼。
下面，就本發(fā)明的具體實施例進行說明。
(實施例1)加在實際車輛作業(yè)機構(gòu)銷軸上的應力測定。
在本實施例中使用本公司建筑機械的PC300，對已知在頂部釘固行程末端支臂90o的作業(yè)時，對施加最嚴酷的負荷的鏟斗缸底的缸軸向力和施加于這些作業(yè)機構(gòu)銷軸的彎曲應力、使用應變儀規(guī)進行了測定。在圖4中表示出從軸向力計算出的負荷重量與在實心作業(yè)機構(gòu)銷軸外徑部(φ90mm)產(chǎn)生的彎曲應力的測定結(jié)果，但其最大負荷重量為170.9噸(ton)，實心作業(yè)機構(gòu)銷軸外徑部的最大應力是23kg/mm2。另外，在使圓筒狀作業(yè)機構(gòu)銷軸的厚度過薄時，如后述圓環(huán)損壞破損會有很多問題，因而在本實施例中令Z＝0.6以上、壁厚/外徑比＝0.1以上。
(實施例2)作業(yè)機構(gòu)銷軸的圓環(huán)損壞疲勞破壞在本實施例中，外徑為60mm、長度為140mm，把改變內(nèi)徑而調(diào)整到壁厚/外徑＝0.175、0.145、0.1的作業(yè)機構(gòu)銷軸TP、裝在如圖10所示的夾具上實施疲勞實驗，對內(nèi)徑部硬度對于由作業(yè)機構(gòu)銷軸的圓環(huán)損壞拉伸應力帶來的其內(nèi)徑部的破損強度的影響進行了研究。另外準備了作業(yè)機構(gòu)軸瓦使用了S45C碳素鋼管材，其外徑、內(nèi)徑面同時通過高頻淬火使HRC45的硬化深度約為3mm，使用實施了180℃、3hr的退火處理的水準1(內(nèi)徑硬化層硬度HRC57)、對水準1的內(nèi)徑部沒有淬火的水準2(內(nèi)徑部硬度HRC18)和SCrB440鋼管，在對整體進行30min的850℃加熱以后，進行油淬火，在300℃3hr退火的水準3(穿透淬火硬度HRC50)。
圖11是表示對于水準1的壁厚/外徑比為0.175的所述圓筒狀作業(yè)機構(gòu)銷軸、在同圖中所示的在負荷點下在內(nèi)徑部貼上應變片進行測量的所產(chǎn)生的應力。另外，在本實施例中使用的作業(yè)機構(gòu)銷軸的外徑φ60mm是在本公司的PC100(9.5ton)上利用的尺寸，另外，測量的最大負荷為車體負荷的大約4倍。
對于疲勞實驗的條件，負荷重量設定為作用有單體的約2倍左右，進而為了進行該2倍的加速實驗，疲勞實驗負荷為38ton，在測定加于這些內(nèi)徑部的所述拉伸應力的同時，求得其應力反復次數(shù)與內(nèi)徑部發(fā)生破裂的關(guān)系，但為了以應變形片的斷裂時刻作為發(fā)生破裂，就不避免不了數(shù)百次的檢測，因而不能避免在低次數(shù)損壞水準的檢測精度相對地降低。對本實施例的結(jié)果歸納表示在圖12中。另外，水準1-2、水準1-3分別為壁厚/外徑比為0.145、0.10的形狀時施以水準1的熱處理的結(jié)果。
該實驗結(jié)果，內(nèi)徑部硬度越高其強度則變得更高，基于施加在所述的實際的作業(yè)機構(gòu)銷軸的應力調(diào)查(～25kg/mm2)，并且考慮截面模量0.6倍時的應力是43kg/mm2左右，此時的圓環(huán)損壞拉伸應力不超過50kg/mm2，以及施加在作業(yè)機構(gòu)銷軸上的最大負荷的次數(shù)由于是不超過在實際車輛壽命(1～2萬小時)時的10萬次，所以可知內(nèi)徑部硬度如果是HRC30以上、更理想的是HRC35以上較好(參照圖13中的B點)。另外，如果基于同樣的基準也可知壁厚/外徑之比為0.1以上是理想的。
進而，在本實施例中作為空心作業(yè)機構(gòu)銷軸TP的內(nèi)徑部熱處理方法，采用了高頻淬火法，但實際的作業(yè)機構(gòu)銷軸其外徑/長度之比為0.1是非常小的，本發(fā)明的圓筒狀作業(yè)機構(gòu)銷軸的內(nèi)徑/長度之比為0.1以下的情況較多，實際上在內(nèi)徑部放入高頻線圈對內(nèi)徑部淬火是困難的，在本發(fā)明中如本發(fā)明者先提出并明確的那樣，在加熱到對作業(yè)機構(gòu)銷軸整體可以做淬火處理的溫度以后，在內(nèi)徑部使冷卻媒體在管內(nèi)以層流狀流動來進行淬火，外徑部通過由噴射水等的一般方法淬火進行制造是理想的。
在本實施例中，為了確認所述淬火方法的效果，使外徑41.3mm、內(nèi)徑24.5mm、長度81mm的圓筒體(S45C碳素鋼Di值；0.9inch)以3根重疊的狀態(tài)(內(nèi)徑/長度＝0.1)、從外徑面由高頻加熱加熱到約900℃以后繼續(xù)從外面進行高頻加熱，同時對內(nèi)徑部開始水的管內(nèi)層流冷卻，在5秒后停止從外徑的高頻加熱，并對外周面噴射水冷卻，對這時的這些圓筒體的淬火組織拍攝了照片。其結(jié)果，能夠確認在內(nèi)徑部和外徑部形成了均勻的硬化層(HRC60)，并在該硬化層內(nèi)部形成了未淬火的軟化層(HRC27)。另外，通過使用該淬火的方法，即使在更小直徑薄壁的圓筒狀作業(yè)機構(gòu)銷軸中，對于所述圓環(huán)損壞拉伸應力、能夠在強韌的所述厚壁中央部附近容易地形成設有軟質(zhì)層的淬火硬化層分布，另外，即使在厚壁的圓筒狀作業(yè)機構(gòu)銷軸中也能夠利用淬火性低的廉價的碳素鋼等，經(jīng)濟上也有很大的益處。
(實施例3)CuAl類燒結(jié)板的制造和滑動實驗結(jié)果將使用300粒度以下的Al粉末、Sn粉末、TiH粉末、Si粉末、Mn粉末、Ni粉末、磷鐵粉末和電解銅粉末(福田金屬CE15)、將在表1所示的混合粉末用圖14所示的JIS的拉伸實驗片用模具以成形壓力4ton/cm2成形，對該實驗片使用真空燒結(jié)爐以0.01torr的真空度、850、900、960℃燒結(jié)1hr以后，在實驗片不破裂的范圍內(nèi)壓延，并對以相同溫度進行1hr再燒結(jié)的材料(2S1R材料)的硬度進行測定，進而，對這些材料用定速摩擦磨損實驗法，從摩擦系數(shù)急速變高的面壓與滑動速度、對淬火極限值(PV值)和在該時刻的磨損量(ΔWmm)進行測定并評價滑動特性。表1
在圖15中，出示了定速摩擦磨損實驗機的概念圖、滑動實驗片支架和滑動實驗條件?；瑒訉嶒炂庸楹穸?mm的5mm方形以后，裝到滑動實驗片支架上供實驗使用?；瑒訉嶒灥拿鎵簭?00kg/cm2開始，在5分鐘內(nèi)如果沒有摩擦系數(shù)的異常及磨損的異常，則以每50kg/cm2升壓并加負荷至最大800kg/cm2。
在表1中歸納表示了各實驗片威氏硬度Hv、PV值和磨損量的測定結(jié)果。該結(jié)果主要明確了以下內(nèi)容。
(1)由對Cu-AL添加Sn的情況幾乎沒有幫助提高硬度，雖然隨著Al濃度稍微增加而硬化，但構(gòu)成β單一組織和壓延困難，其結(jié)果硬度變低。
(2)對于Cu-AL、Cu-AL-Sn類燒結(jié)體的硬度提高，添加Ti的影響是非常顯著的，其作用是燒結(jié)溫度越高變得越大，這是由于促進Ti的合金化的結(jié)果。同樣的作用在Mn、Ni、SI也可以觀察到。
(3)評價由定速摩擦磨損的滑動特性的結(jié)果，通過在α相、(α+β)兩相的各組織材料中也添加Sn可知能進一步改善滑動特性。
(4)進而，與軟質(zhì)的α相組織材料比較，可知(α+β)兩相和β相組織材料的滑動特性可得到顯著改善。
(5)另外，通過Ti、Si、Mn、Ni等的添加，也可以明確知道改善了磨損特性。
另外，在表1中的No.53-55中，雖然出示了將在900℃的真空燒結(jié)時間縮短到5分鐘，兩次反復壓延和燒結(jié)(3S2R材料)水準，但確認了在No.54中非平衡狀態(tài)的β相沿粒界微細地析出，在改善滑動特性方面也顯示出其影響。
另外，在本實施例中，在燒結(jié)體上施以不發(fā)生斷裂范圍的最大的壓延率，但此時的燒結(jié)密度達到98以上的比較多，從而，通過控制最終壓延率，可知能夠制造出本發(fā)明所希望的相對密度為95-70％的燒結(jié)板。進一步，向本實施例那樣在直接利用Al粉末時，在以散布粉末的狀態(tài)真空燒結(jié)的時候也不引起致密化，一定需要以暫時壓密化的狀態(tài)進行燒結(jié)。
由上述內(nèi)容，能夠廉價地制造圓彎曲薄板制作的略圓筒狀的多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料，并很明確在本發(fā)明的作業(yè)機構(gòu)銷軸以及/或者作業(yè)機構(gòu)軸瓦中能夠容易地實行一體化并進行利用。
(實施例4)具有能夠含油的構(gòu)造的金屬類滑動材料在本實施例中，調(diào)查了在作業(yè)機構(gòu)使用條件下的各種金屬類滑動材料的耐燒熔性，并進行了適當?shù)幕瑒硬牧系奶接?。為了評價所述金屬類滑動材料的滑動特性，使用在圖16中所示的滑動實驗片，由在圖17中所示的實驗方法，通過在摩擦系數(shù)顯著地上升，發(fā)生異音，異常磨損的時刻的面壓、評價其耐燒熔性。
另外，將在本實施例使用的金屬類滑動材料出示在表2中，但No.1-5是Al青銅類燒結(jié)滑動材料，No.6、7是青銅的熔煉材料和燒結(jié)材料。另外進而以S45C高頻淬火材料為基準也調(diào)查了Fe-C-Cu類含油軸承材料和Fe-Al-Cu類燒結(jié)滑動材料的滑動特性。表2

本實施例的結(jié)果歸納出示在表2中，可以明確，與鐵類滑動材料比較、銅類滑動材料比較好，進而能夠含油的銅類燒結(jié)材料較好，總之，清楚了可優(yōu)選Al青銅類燒結(jié)材料。特別是，No.2-5的燒結(jié)材料含有β相的材料耐燒熔性比較好，同時變得非常硬質(zhì)且磨損性也好是容易想像的。
作業(yè)機構(gòu)軸瓦和作業(yè)機構(gòu)銷軸之間的接觸面壓，如前所示，可以承受施加在滑動材料上的面壓為500kg/cm2是更為理想的，如表2所示可知，耐面壓性好的Cu-Al類和Fe-Cu-Al類的燒結(jié)滑動材料是更理想的。作業(yè)機構(gòu)連接裝置上的面壓，如果得知未必一定是前面所述那樣的嚴酷條件，從本發(fā)明的意義出發(fā)，對于插入的金屬類滑動材料以及/或者金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料的材質(zhì)不一定是被限制的材質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種作業(yè)機構(gòu)連接裝置，在由建筑機械作業(yè)機構(gòu)上的鋼制作業(yè)機構(gòu)軸瓦和作業(yè)機構(gòu)銷軸構(gòu)成的作業(yè)機構(gòu)連接裝置中，其特征在于在作業(yè)機構(gòu)軸瓦和作業(yè)機構(gòu)銷軸所形成的縫隙處，夾裝具有能夠儲存潤滑油以及/或者潤滑材料的構(gòu)造的金屬類滑動材料。
2.按照權(quán)利要求1所述的作業(yè)機構(gòu)連接裝置，其特征在于對所述金屬類滑動材料施以孔加工，在其孔部保有潤滑油以及/或者潤滑材料。
3.按照權(quán)利要求1所述的作業(yè)機構(gòu)連接裝置，其特征在于所述金屬類滑動材料是具有體積的5～30％通氣孔的金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料，與滑動對方材料為淬火硬化至HRC45以上硬度的鋼組合構(gòu)成。
4.按照權(quán)利要求3所述的作業(yè)機構(gòu)連接裝置，其特征在于至少在與將外徑面熱處理硬化至HRC45以上硬度的鋼制的作業(yè)機構(gòu)銷軸進行滑動的作業(yè)機構(gòu)軸瓦內(nèi)徑的滑動部位，實行所述金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料一體化。
5.按照權(quán)利要求3所述的作業(yè)機構(gòu)連接裝置，其特征在于至少在與將內(nèi)徑部熱處理硬化至HRC45以上硬度的鋼制的作業(yè)機構(gòu)軸瓦內(nèi)徑面進行滑動的作業(yè)機構(gòu)銷軸外徑滑動部位，實行所述金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料一體化。
6.按照權(quán)利要求1所述的作業(yè)機構(gòu)連接裝置，其特征在于在所述作業(yè)機構(gòu)軸瓦端面部，通過密封裝置或密封裝置與止推環(huán)而配置兩個圓筒環(huán)，在對該圓筒環(huán)和插入到該內(nèi)徑部的作業(yè)機構(gòu)銷軸進行固定的同時，使作業(yè)機構(gòu)軸瓦和作業(yè)機構(gòu)銷軸一體化。
7.按照權(quán)利要求6所述的作業(yè)機構(gòu)連接裝置，其特征在于把作業(yè)機構(gòu)軸瓦以及/或者作業(yè)機構(gòu)銷軸設計為可將所述金屬類滑動材料的負荷面進行適當變更而能夠旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造。
8.一種作業(yè)機構(gòu)連接裝置，在由建筑機械作業(yè)機構(gòu)上的鋼制作業(yè)機構(gòu)軸瓦和作業(yè)機構(gòu)銷軸構(gòu)成的作業(yè)機構(gòu)連接裝置中，其特征在于在作業(yè)機構(gòu)銷軸外徑部，一體化具有能夠儲存潤滑油以及/或者潤滑材料的構(gòu)造的金屬類滑動材料。
9.按照權(quán)利要求8所述的作業(yè)機構(gòu)連接裝置，其特征在于所述作業(yè)機構(gòu)銷軸被加工成能夠儲存潤滑油的圓筒形狀，通過熱處理，將其內(nèi)徑硬化為HRC35以上。
10.按照權(quán)利要求9所述的作業(yè)機構(gòu)連接裝置，其特征在于所述作業(yè)機構(gòu)銷軸，在其外徑部和內(nèi)徑部形成HRC45以上的硬度的淬火硬化層，在外徑部硬化層和內(nèi)徑部硬化層之間形成軟化層，該軟化層的厚度為外徑的0.1～0.25倍，相對于相同外徑、長度的實心的作業(yè)機構(gòu)銷軸輕量化了25～65％。
11.按照權(quán)利要求9所述的作業(yè)機構(gòu)連接裝置，其特征在于所述作業(yè)機構(gòu)銷軸，在其內(nèi)徑部配置有吸音性良好的發(fā)泡聚氨酯等樹脂類材料，以及/或者在其半徑方向設置有潤滑油供給孔，使儲存在其內(nèi)徑部的潤滑油能夠補給到滑動面上，以及/或者能夠使該樹脂和潤滑油共存。
12.按照權(quán)利要求11所述的作業(yè)機構(gòu)連接裝置，其特征在于在于所述內(nèi)徑部含有潤滑油的作業(yè)機構(gòu)銷軸中，密封其兩端面部，至少其中的一方或兩方的密封裝置不從作業(yè)機構(gòu)銷軸的端面突出，并且能夠從一方的密封裝置供給潤滑油。
13.按照權(quán)利要求8～12中任意一項所述的作業(yè)機構(gòu)連接裝置，其特征在于所述作業(yè)機構(gòu)銷軸，把在其半徑方向上設置的潤滑油供給孔設為不貫通所述金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料，在其內(nèi)徑部儲存的潤滑油，能夠通過金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料中的氣孔供給到滑動面。
14.按照權(quán)利要求3～12中任意一項所述的作業(yè)機構(gòu)連接裝置，其特征在于在所述金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料上實施孔加工，在該孔中保有潤滑材料和吸音性及保油性好的樹脂、橡膠、毛氈、石墨等。
15.按照權(quán)利要求3～12中任意一項所述的作業(yè)機構(gòu)連接裝置，其特征在于所述作業(yè)機構(gòu)軸瓦整體由Fe-Cu類多孔質(zhì)燒結(jié)材料構(gòu)成，并且淬火到HRC45以上的硬度，施以滲炭淬火等的熱處理。
16.按照權(quán)利要求3～12中任意一項所述的作業(yè)機構(gòu)連接裝置，其特征在于所述作業(yè)機構(gòu)軸瓦整體由Fe-Cu-Al類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料構(gòu)成，至少含有的Al占重量的2～30％和Cu占重量的15～40％。
17.按照權(quán)利要求1～10中任意一項所述的作業(yè)機構(gòu)連接裝置，其特征在于使用在鋼制的圓筒狀以及/或者略圓筒狀的里襯的內(nèi)徑部實行一體化金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料的作業(yè)機構(gòu)軸瓦。
18.按照權(quán)利要求17所述的作業(yè)機構(gòu)連接裝置，其特征在于在所述作業(yè)機構(gòu)銷軸或作業(yè)機構(gòu)軸瓦上實行一體化的金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料，是至少含有Al占重量的2～30％和Cu占重量的15～40％的Fe-Cu-Al類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料。
19.按照權(quán)利要求17所述的作業(yè)機構(gòu)連接裝置，其特征在于與所述作業(yè)機構(gòu)軸瓦或作業(yè)機構(gòu)銷軸一體化的金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料，是拉伸彈性模量比鋼低、耐燒熔性好、同時耐磨損性和耐腐蝕性好的銅類燒結(jié)滑動材料。
20.按照權(quán)利要求19所述的作業(yè)機構(gòu)連接裝置，其特征在于所述銅類燒結(jié)滑動材料，是Cu-Al類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料，在其燒結(jié)組織中至少是硬質(zhì)的β相以及α相與β相共存的組織，該燒結(jié)組織的硬度為Hv130以上。
21.按照權(quán)利要求20所述的作業(yè)機構(gòu)連接裝置，其特征在于所述銅類燒結(jié)滑動材料，以重量的5～12％的Al為必須的元素，是將含有重量的0.3～5％的Ti的銅類燒結(jié)材料用的混合粉末壓縮成形并燒結(jié)，接著，重復一次以上再壓縮和燒結(jié)該燒結(jié)體的工序而形成的Cu-Al-Ti類燒結(jié)滑動材料。
22.按照權(quán)利要求21所述的作業(yè)機構(gòu)連接裝置，其特征在于所述銅類燒結(jié)滑動材料，是含有重量的5～12％的Al和重量的3～6％的Sn、進而在重量的0.5～5.0％的范圍內(nèi)含有Ti、Ni、Co、Si、Fe、P、石墨的其中一種以上的Cu-Al-Sn類燒結(jié)滑動材料。
23.按照權(quán)利要求17所述的作業(yè)機構(gòu)連接裝置，其特征在于由在所述作業(yè)機構(gòu)銷軸的外徑部或者作業(yè)機構(gòu)軸瓦的內(nèi)徑部的所述金屬類多孔質(zhì)燒結(jié)滑動材料形成的金屬類滑動材料的一體化，是把加工成圓筒狀以及/或者略圓筒狀的粉末成形體、焙燒結(jié)體、燒結(jié)體，通過燒結(jié)結(jié)合、壓入、嵌合、粘接、釬焊、鉚釘結(jié)合等方法一體化的結(jié)構(gòu)。
24.按照權(quán)利要求23所述的一種作業(yè)機構(gòu)連接裝置，其特征在于在所述作業(yè)機構(gòu)銷軸的外徑部或者作業(yè)機構(gòu)軸瓦的內(nèi)徑部設置槽，通過沿該槽形狀一體化所述金屬類滑動材料，可實現(xiàn)防止在作業(yè)時金屬類滑動材料沿軸方向脫出。
25.按照權(quán)利要求17所述的一種作業(yè)機構(gòu)連接裝置，其特征在于在將所述金屬類滑動材料壓入或嵌合到里襯內(nèi)徑部的作業(yè)機構(gòu)軸瓦上，在其兩端附近的內(nèi)徑面上安裝有密封裝置。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種作業(yè)機構(gòu)連接裝置，不破壞作業(yè)時各處軸承部分的潤滑性，而且不發(fā)生軸承旋轉(zhuǎn)時的燒熔，不必從外部向軸承部分不斷供油，并且吸音性良好；其結(jié)構(gòu)為，在由建筑機械作業(yè)機構(gòu)中的鋼制作業(yè)機構(gòu)軸瓦(1)和作業(yè)機構(gòu)銷軸(4)形成的縫隙處，夾裝具有能夠儲存潤滑油以及/或者潤滑材料的構(gòu)造的金屬類滑動材料(7)。
文檔編號F16C11/04GK1408963SQ0214336
公開日2003年4月9日 申請日期2002年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月26日
發(fā)明者高山武盛, 大西哲雄 申請人:株式會社小松制作所