專利名稱：鉸接車和鉸鏈組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及重型采礦和建筑車輛，更確切地說是涉及具有用鉸鏈接合連接的前、后機架的鉸接車和鉸鏈組件。
鉸接車的鉸鏈必須承擔(dān)由負荷、運行、動力系操作和車輛重量所產(chǎn)生的主要作用力，理想情況下，鉸鏈組件不應(yīng)該過于龐大或過重，而應(yīng)該容易調(diào)正和替換。
最初的現(xiàn)有技術(shù)中的裝置采用了球軸承，如Casey的美國專利US.3,806,158中所述。因為球軸承具有大的軸承表面接觸面積，所以，滾珠—和—座套形式的球軸承的功能，可以承受大的徑向和軸向負荷。然而由于球軸承是滑動接觸而容易磨損。由結(jié)構(gòu)或采礦環(huán)境造成的磨料污染可加劇磨損。
在已有的鉸接車技術(shù)領(lǐng)域里采用了滾子軸承，以避免由球軸承產(chǎn)生的磨損。但是應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域里的滾子軸承有一些缺點，如重量大、體積龐大以及維護和更換復(fù)雜等問題?，F(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中有一個裝置使用兩個滾子軸承組件，第一個軸承組件是大的主軸承，其有雙列錐滾子，用以傳遞機架之間的大部分徑向負荷，同時也用以承擔(dān)全部垂直的軸向負荷。第二個軸承組件包括只傳遞徑向負荷的垂直浮動軸承。第二個軸承組件必須可以浮動，以便適應(yīng)連接軸承的機架焊件之間產(chǎn)生的容隙。只有通過對焊件表面進行昂貴的機加工，才能在焊件之間獲得足夠精確的間隙。如果用有一般的焊接誤差的機架裝入兩個相同的錐滾子軸承組件，將在軸承上產(chǎn)生不能接受的軸向預(yù)負荷，嚴重減小軸承承擔(dān)工作負荷的能力。
慣用滾子軸承的另一缺點是固定的主軸承一定要承受全部軸向負荷，這就使該軸承龐大、重型。同時浮動軸承可以是小型的，重量輕型的，固定軸承由于龐大和重型而使其在某些應(yīng)用領(lǐng)域里不理想，例如地下采礦車輛就要求微型軸承。此外，機架本身也必須又大又重，連接固定軸承的焊件傳遞全部垂直負荷。
采用滾子軸承的現(xiàn)有車輛鉸鏈也難以操作和置換。為達到最大的系統(tǒng)剛度，通常調(diào)整錐滾子軸承組件的預(yù)負荷，目的是將錐環(huán)偏壓在一起，以便加壓錐環(huán)和軸承蓋間的軸承滾子。為達到最少量的磨損，需要調(diào)整軸承使預(yù)負荷復(fù)原到所要求的大小。調(diào)整預(yù)負荷要求將現(xiàn)有的滾子軸承組件去除和拆卸。該拆卸過程破環(huán)了軸承密封件，顯露出組件內(nèi)部而遭受污染，特別是在現(xiàn)場需要調(diào)整時，污染問題尤其嚴重。此外，軸承組件整體替換通常需要至少兩次重新安裝原有墊片，以便使新軸承達到所要求的預(yù)負荷?，F(xiàn)場操作和裝配需要尋常不通用的專用工具，這就使車輛的成本提高。
因為已有的鉸接車鉸鏈組件存在上述問題，需要有克服這些問題的有效的鉸接車鉸鏈組件，因此這就是本發(fā)明的主要目的。
另外本發(fā)明的重要目的是
提供上述鉸接車鉸鏈組件，該組件不易受磨損；提供上述組件，該組件具有有限的尺寸和重量，以用于小型車輛；提供上述組件，該組件在裝配到車輛以前行操作和預(yù)調(diào)整；提供上述組件，該組件在不損環(huán)軸承密封件的條件下可調(diào)整。提供上述組件，該組件在不拆卸車輛的情況下可調(diào)整預(yù)負荷；根據(jù)本發(fā)明敘述的實施例，通過提供鉸接車的鉸鏈組件可達到本發(fā)明的主要目的，鉸鏈組件包括帶有兩個整體座板的前機架部分，每個座板都有連接的錐滾子軸承組件，組件帶有可轉(zhuǎn)動的突出軸頸。后機架部分包括相應(yīng)的挖槽和安放軸頸的軸頸蓋。各軸承組件尺寸相等，共同分擔(dān)徑向和軸向負荷，軸頸包括間隔安放的第一和第二錐環(huán)的端軸，其間隙由鄰接第一錐環(huán)的臺肩確定，并由端軸上的壓縮環(huán)確定，壓縮環(huán)鄰接第二錐環(huán)，由連接軸端的端蓋制約。端差和軸端之間的墊片確定和限制了錐環(huán)之間的間隙。軸承預(yù)負荷可以調(diào)整，調(diào)整方法是松弛一個軸頸蓋，除去端蓋，用不同厚度的墊片替換原有墊片，再安放上端蓋，并重新固定軸頸蓋。


圖1是本發(fā)明最佳實施例鉸接車的側(cè)視圖；圖2是圖1實施例中鉸鏈組件的剖面?zhèn)纫晥D；圖3是圖1實施例中鉸鏈組件的頂視圖；圖4是圖1實施例中軸承組件的剖面?zhèn)纫晥D；圖5是本發(fā)明另一個實施例的軸承組件的剖面?zhèn)纫晥D。
圖1表示一個鉸接的采礦車10下部輪廓圖，礦車10設(shè)有通過上鉸鏈組件18和下鉸鏈組件20連接在一起的前機架部分12和后機架部分14，為能在豎直的鉸鏈軸22上轉(zhuǎn)動設(shè)置鉸接的連軸節(jié)。后機架部分14包括動力裝置26，一對后輪28和操作室30。前機架部分12包括前輪34和位于采礦車前方的料斗組件36。
圖2顯示上鉸鏈組件18，其結(jié)構(gòu)和功能基本上和下鉸鏈組件20相同。后機架14包括上部的后座板40和下部的后座板42。座板在水平方向相間隔開的平行平面上伸出。前機架12包括向后伸出的前座板44，前座板44位于水平方向并交叉在后座板40和42中間。
軸承組件48具有連接前座板的外固定部分50和軸頸連接在固定部分中的可轉(zhuǎn)動的圓柱形軸頸52，軸頸帶有由軸承組件48垂直向上和向下延伸的圓柱部分54，并連接后座板40，42。
前座板44包括圓周加強部分56，該部分分別從前座板44的上、下表面的上方和下方突出。加強部分56中央安設(shè)一個機加工的圓孔58，圓孔58對準垂直于座板44的豎軸線。加強部分56還確定穿通加強部分56的均勻相間并圓周排列的間隙鉆孔60。座板44還設(shè)有確定通道66的管道62，連通孔口(未示出)至孔58外，以便將潤滑劑帶入孔中。
如圖3所示，上部后座板40向前終止于平表面68，后座板40還確定具有在平表面68平面中的垂直軸線并在平面中央的半圓槽70。軸頸蓋74上設(shè)半圓槽76，利用螺栓78可拆卸地緊固到后座板40上，以便緊固地夾持軸頸52的圓柱部分54。圓柱部分54和半圓槽70，76的曲率半徑大致相等，用以在軸頸和槽之間提供最大的接觸面積。
圖4表示不包括采礦車構(gòu)件的軸承組件48，通常使用時將軸承組件連到采礦車上。如上述軸承組件48包括由固定部分50包圍的可轉(zhuǎn)動軸頸52。固定部分50設(shè)置圓柱插環(huán)82，該外徑緊密地放置在如圖2所示的孔58中。插環(huán)82的高度等于加強部分56的厚度，插環(huán)上設(shè)有若干圓周溝槽84，以利于由管道62提供的潤滑劑的循環(huán)。許多徑向孔(未示出)將潤滑劑從溝槽84傳送至環(huán)82的內(nèi)部。雙列環(huán)軸承套88緊緊壓配在環(huán)82中，軸承套88上有一對面向里的錐環(huán)90、92，上錐環(huán)90表面稍微向上，下錐環(huán)92表面稍微向下，軸承套88設(shè)有許多將潤滑劑傳送至錐環(huán)90，92的潤滑劑孔94。在軸承套88的上方和下面對置安放一對軸承夾持板96，98。各夾持板的外徑與前座板44的加強部分56的外徑相一致(見圖2)，各夾持板上包括與前座板上的間隙孔60對中的系列大通孔100和擴孔加工的間隙孔102，如圖3所示。再回來參看圖4，各個板96，98都設(shè)有裝軸密封件108的中央小孔106，以便緊密密封地安放軸頸52伸出的圓柱部分54。各板96，98還包括和小孔106同心并和套88直徑相等的凸緣110，凸緣110伸出的量足以到達板表面上方，因此，當(dāng)套88壓在凸緣110之間時，插環(huán)82不會與板的兩個表面接觸。其結(jié)果，插環(huán)82只是徑向?qū)试诳?8中，并不能限定板96，98相互之間的相對軸向位置，或者相對前座板44的軸向位置。
參照圖2，利用許多螺栓114穿過間隙孔60把各夾持板96，98固定到前座板44。螺栓頭放置在擴孔加工的間隙孔102中，而螺栓尾端裝上螺母116安放在通孔100中。如圖2和圖3所示，各夾持板96，98通過6個均勻間隔的螺栓114裝到前座板44上，夾持板之間的間距，由套88的高度確定，僅僅在第一次安裝時，使下夾持板98壓靠前座板44。
如圖4所示，軸頸52包括軸柱118，軸柱帶有與鉸鏈軸線22同軸的圓柱部分120；以及同軸圓柱頭部124，圓柱頭部124的外徑大于圓柱部分120的外徑，以便設(shè)置臺肩126。頭部124由軸密封件108密封，并作為軸頸的下部伸出的圓柱部分54。圓柱部分120終止于頭部124對面的垂直鉸鏈軸線22的端面128。軸柱118的端部有許多螺紋孔130。
第一軸承錐環(huán)134上具有錐形環(huán)表面136，將錐環(huán)134緊密安放在圓柱部分120，以連接臺肩126定位錐環(huán)，因此錐環(huán)表面136一般徑向面向外，軸向稍微離開軸柱118的頭部124。第一組錐形滾子軸承138安裝在第一錐環(huán)134周圍，與套88的下環(huán)92相接觸，第二錐環(huán)142和第一錐環(huán)134相同，安裝在圓柱部分120上，只是對置方向不同，所以錐環(huán)138和142在相反方向上傾斜。第二錐環(huán)142有錐形環(huán)表面144，錐形環(huán)表面144徑向面向外，軸向稍微朝向軸柱118的端頭124。第二組錐形滾子軸承146安裝在第二錐環(huán)142和套88的上環(huán)90之間。
圖4所示的最佳實施例中，第一和第二錐環(huán)134和142用間隙148隔開。間隙148的寬度由滾道表面和滾子間的軸向分力確定。因此，偏壓軸承錐環(huán)將產(chǎn)生軸承組件的預(yù)負荷。也就是說，即使軸承組件48未受負荷時，滾子也將在滾道之間受壓力。在需要有最大的系統(tǒng)剛度的場合，這種預(yù)負荷是有利的。
堅固的隔離環(huán)152緊密地安置在軸柱118的圓柱部分120上，因此隔離環(huán)鄰接第二錐環(huán)142。隔離環(huán)152的外徑和軸柱頭部124的外徑相等，因此隔離環(huán)152有足夠的高度使之延伸超過上部軸密封件108，密封件裝配時圓周邊密封。剖分隔離環(huán)154緊密放置在圓柱部分120上，鄰接隔離環(huán)152。如圖2所示，剖分隔離環(huán)154的高度大于上部后座板40的厚度，以提供夾緊座板和軸頸蓋74的端面。剖分隔離環(huán)154是剖分式的，使軸頸蓋74夾緊產(chǎn)生的壓力傳遞到軸柱118，防止產(chǎn)生滑動。剖分隔離環(huán)154通常在軸柱端128上延伸很短距離。如圖4所示，這段距離造成墊片或成組墊片158的溝槽，在沒有延伸到剖分隔離環(huán)154上方的條件下，墊片158放置靠在端部128上。
由剛性圓板構(gòu)成的端蓋160的外徑等于軸柱頭部124的直徑，端蓋160和墊片158面對面地對準剖分隔離環(huán)154，端蓋160上有許多對準軸柱118的螺紋孔130的間隙孔162，螺紋孔130里裝有許多螺栓164，強制剖分隔離環(huán)154有力接觸墊片158，并強制隔離環(huán)152和第二錐環(huán)142朝向第一錐環(huán)134，增加組件的預(yù)負荷。錐環(huán)間的間隙148和預(yù)負荷值由墊片158的厚度所限，其提供了可靠的制動防止螺栓164過緊。同時，隔離環(huán)152和剖分隔離環(huán)154，端蓋160和螺栓164共同構(gòu)成一個壓縮元件。軸柱118頭部124有中心孔168，用于連接扭矩板手，通過測定轉(zhuǎn)動阻力來測試組件的預(yù)負荷。
圖5表示另一實施例的軸承組件48′，其與圖4中實施例的區(qū)別在于軸承組件48′采用了不同的墊補方案。替換組件48′包括位于第一錐環(huán)134和第二錐環(huán)142之間的墊片環(huán)170，整個占據(jù)了間隙148，錐環(huán)鄰接墊片環(huán)170的對置的側(cè)面。取消了圖4中的墊片158，存留錐環(huán)端部128和端蓋160之間的端部間隙172。墊板環(huán)170的厚度確定錐環(huán)134和142隔開的距離，因此也確定軸承的預(yù)負荷值。裝配時，用螺栓把端蓋160擰入軸柱118，加壓于隔離環(huán)152和154，錐環(huán)134和142，以及墊片環(huán)170，靠住臺肩126。雖然為替換裝入墊片環(huán)170必須拆卸組件48′但該實施例為達到預(yù)計的預(yù)負荷值而在錐環(huán)之間產(chǎn)生了絕對精確的間隙。
軸承蓋，錐環(huán)和滾子相當(dāng)于63788和67322D號零件，這些零件可從ohio，Canton的Timken公司購買。這些零件也包括墊片環(huán)170，該零件在圖1至圖4的最佳實施例中被拆除。最佳實施例的軸承有直徑達5英寸的孔，以安放相同直徑的軸柱。
最佳實施例的軸承組件48進行裝配以前可大量進行組裝，調(diào)整和試驗。局部組件包括整個軸承組件48除去夾持板96、98。局部組件是順序地將下列零件裝配在軸柱118的圓柱部分120構(gòu)成的；(1)第一錐環(huán)134，(2)第一軸承組138，(3)軸承套88連同其相連的插環(huán)82，(4)第二組滾子軸承146，(5)第二錐環(huán)142，(6)隔離環(huán)152以及，(7)剖分隔離環(huán)154，同時墊片158放在軸柱端部128上，然后用端蓋160固定。當(dāng)不進行防污染的密封時，局部組件可在工廠環(huán)境下進行扭轉(zhuǎn)試驗和調(diào)整，不需要為工廠或現(xiàn)場裝配而順序拆卸。
裝配到車輛上時，將下夾持板98螺栓擰到座板44的下側(cè)面，因此可以上面裝配局部組件，軸柱頭部124滑動穿過下軸密封件108，插環(huán)82緊密地放置在孔58中。然后從上面裝配上夾持板96，因此上軸密封件108向下滑動穿過端蓋160和剖分隔離環(huán)154，隔離環(huán)152。然后用螺栓將上夾持板96固定到座板44上。
隨著裝配在車輛前部的軸承組件48，定位車輛的后部分14，將軸頸52的伸出的圓柱部分對準在后座板半圓柱槽70中。這樣定位，使軸頸蓋74進行裝配，以便牢固地夾緊軸柱頭部124和剖分隔離環(huán)154。后座板分開的距離足夠大，以便在各座板和各個軸承夾持板之間留有間隙170。這就使軸頸能在垂直位置間的任何部位裝配，于是容許在各種不同的機架座板之間有較大的垂直尺寸誤差。
對于在現(xiàn)場更換損環(huán)的或過量磨損的軸承組件來說；與裝配步驟相反進行。采用原有的裝配程序安裝更換的軸承組件，注意防止接觸通常由軸密封件保護的滾子軸承被污染。
在基本上不拆卸的情況下，或者在不防礙軸承密封件的情況下，在現(xiàn)場可容易調(diào)整軸承預(yù)負荷。如果軸承正常磨損，則預(yù)負荷值下降，低于所要求的標準，用較薄的墊片部件替換現(xiàn)有的墊片部件將使錐環(huán)間的間隙減小，從而增大了預(yù)負荷，為進行有效地再調(diào)整，將上軸頸蓋74松弛，使剖分隔離環(huán)154相對軸柱118產(chǎn)生軸向滑動。然后沿端蓋160拆卸螺栓164。此后用薄墊片部件替換墊片部件158，重新裝上端蓋和螺栓，使隔離環(huán)和第二錐環(huán)靠近第一錐環(huán)。密封件108不受任何阻礙，通過再調(diào)整過程，用保持固定到軸柱端部124的下軸頸蓋74，車輛處于整體組裝狀態(tài)。
上述的最佳實施例中已說明和闡述了本發(fā)明的原理，對于該技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員來說，很明顯，在不脫離本發(fā)明原理的條件下在安排和細節(jié)上可進行修改。要求保護的發(fā)明不僅包括敘述的實施例，同時也包括下述權(quán)利要求的構(gòu)思和范圍中所有的改型，變更和與其相當(dāng)?shù)膶嵤├?br> 權(quán)利要求
1.鉸接車和鉸鏈組件其特征在于其包括第一車輛機架部分；連接第一車輛機架部分的第一軸承組件；連接第一車輛機架部分的第二軸承組件；第一軸承組件包括第一滾子軸承，可轉(zhuǎn)動地支承第一軸頸防止徑向和軸向位移，第一軸頸可在鉸鏈軸上轉(zhuǎn)動；第二軸承組件包括第二滾子軸承，可轉(zhuǎn)動地支承第二軸頸防止徑向和軸向位移，第二軸頸可在鉸鏈軸上轉(zhuǎn)動；第二車輛機架部分，其連接第一和第二軸頸。
2.按照權(quán)利要求1所述的鉸接車和鉸鏈組件，其特征是第二車輛機架部分包括可拆卸的蓋，設(shè)置機架部分適于放置軸頸的通道。
3.按照權(quán)利要求1所述的鉸接車和鉸鏈組件，其特征是至少有一個軸承組件包含一對錐滾子軸承。
4.按照權(quán)利要求3所述的鉸接車和鉸鏈組件，其特征是每個軸承組件都包含一對錐滾子軸承。
5.按照權(quán)利要求1所述的鉸接車和鉸鏈組件，其特征是第一軸承組件包括可拆卸地連接第一軸頸的內(nèi)環(huán)，因此內(nèi)環(huán)和軸頸都可獨立地更換以適應(yīng)磨損情況。
6.鉸鏈車和鉸鏈組件，其特征在于雙錐滾子軸承組件包括具有圓柱部分的軸端限定轉(zhuǎn)動軸線，軸端的第一端帶臺肩，第二端終止于軸端頭部；第一錐環(huán)安放在圓柱部分，鄰接臺肩部分；第二錐環(huán)安放在圓柱部分，與第一錐環(huán)隔開一定間隙；壓縮元件連接軸端，與第二錐環(huán)相鄰；墊片位于軸端頭部和壓縮元件之間，因此錐環(huán)相互隔開的間隙距離由墊片厚度限制。
7.按照權(quán)利要求6所述的鉸接車和鉸鏈組件，其特征是所述壓縮元件包括可從軸端上拆卸的緊固件。
8.按照權(quán)利要求6所述的鉸接車和鉸鏈組件，其特征是所述壓縮元件包括壓縮環(huán)和端蓋，壓縮環(huán)安裝在軸端的圓柱部分，鄰接第二錐環(huán)，端蓋鄰接壓縮環(huán)，并利用墊片的厚度與軸端頭部隔開。
9.按照權(quán)利要求8所述的鉸接車和鉸鏈組件，其特征在于包括連接軸端的緊固件，用以壓縮端蓋和軸端頭部之間的墊片。
全文摘要
鉸接車和鉸鏈組件，包括第一車輛機架部分和第二車輛機架部分，鉸鏈組件包括兩個座板，各座板中裝有錐滾子軸承組件，各軸承組件尺寸相等，共同分擔(dān)承受徑向和軸向負荷，錐環(huán)之間的間隙由墊片確定，軸承的預(yù)負荷可以調(diào)整。本發(fā)明的裝置尺寸小，重量輕，并可方便地不損壞密封件的情況下進行調(diào)整。
文檔編號F16C19/00GK1119038SQ94191442
公開日1996年3月20日 申請日期1994年3月11日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月11日
發(fā)明者丹尼爾L·休斯 申請人:奧特雷斯考柏克瓦格納公司