雙重結構的襯套及具備該襯套的軸承組裝體的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種能夠在低速高荷重下運轉的關節(jié)部使用的雙重結構的襯套及具 備該襯套的軸承組裝體。
【背景技術】
[0002] 諸如挖掘機、滑移裝載機等的工程機械包括多個關節(jié)部，例如動臂（boom)與斗桿 (arm)的連接部、斗桿與|產斗（bucket)的連接部等。就這種工程機械的關節(jié)部而言，一般存 在銷（pin)與襯套（bush)在借助于油脂的潤滑環(huán)境下進行搖晃運動的情形。
[0003] 在圖1中，圖示了作為工程機械一個示例的挖掘機的前端關節(jié)部10,圖2是在所述 挖掘機的關節(jié)部10中從與銷的長度方向垂直的方向表示以往襯套的剖視圖。所述關節(jié)部 10如圖2所示，由連接需要關節(jié)運動的兩個構件的銷12、用于消減所述銷與銷孔之間發(fā)生 的摩擦阻力的襯套11構成。所述銷12與襯套11 一般在借助于油脂的潤滑環(huán)境下進行搖 晃運動。另外，所述關節(jié)部10除了銷12及襯套11之外，還包括支撐所述銷及襯套的外殼 的套筒（boss) 13及用于切斷污染物質的密封機構（未圖示）等。
[0004] 這種關節(jié)部根據銷與襯套的連接形態(tài)、作業(yè)環(huán)境及關節(jié)部的種類而在多樣的條件 下運轉，一般而言，在約2至6kg/mm2壓強及約0. 25至5cm/sec速度的條件下運轉。就這 種運轉條件而言，作為通常的平均值，運轉條件中的壓強可以根據作業(yè)荷重而瞬間上升，特 別是瞬間壓強，根據運轉條件，在運轉時因偏荷重而可能為平均值的3倍以上。
[0005] 如上所述，在低速的高壓強條件下使用的襯套，要求優(yōu)秀的劃痕（scuffing)抵抗 性及耐磨損性，為此，正在開發(fā)使用多樣組成和形態(tài)的制品。
[0006] 例如，存在如下襯套：在金屬缸體的內周面形成溝槽（groove)或凹槽（dimple)， 使得所述溝槽或凹槽含有油脂，使?jié)櫥阅茏畲蠡慕饘僖r套；利用自潤滑性粒子在表面 進行涂布處理而使?jié)櫥阅茏畲蠡慕饘僖r套；以及含浸有潤滑劑的多孔性燒結體金屬襯 套等。
[0007] 不過，工程機械前端作業(yè)機因地形、裝備的作業(yè)姿勢、地質等，施加于各部分的荷 重的方向和數(shù)值很不特定，而且隨時變化，因而在作業(yè)期間各部分引起彎曲（bending)，或 整體上引起偏荷重，高荷重集中于局部區(qū)域。因此，在包括襯套在內的所有部件中，需要高 水平的耐磨損性和耐沖擊性。
[0008] 但是，就迄今所知的金屬系襯套而言，與其形態(tài)無關，彈性變形率存在界限，如前 所述，在荷重的方向和數(shù)值不特定且變動的條件下，無法避免在局部區(qū)域施加高荷重。另 外，即使利用自潤滑性粒子在金屬系襯套的表面進行涂布處理，自潤滑性粒子的壽命也有 限，在襯套表面的初始就位階段之后，難以持續(xù)保持潤滑環(huán)境。另一方面，當多孔性金屬燒 結體持續(xù)暴露于沖擊時，氣孔從接受荷重的表面逐漸向燒結體內縮小。另外，在極端情況 下，燒結體內氣孔封閉，存在難以持續(xù)發(fā)揮基于含浸于內部的潤滑劑的潤滑維持效果的情 形。

【發(fā)明內容】

[0009] 技術課題
[0010] 本發(fā)明的目的在于提供一種應用于在低速高荷重下運轉的關節(jié)部，能夠發(fā)揮優(yōu)秀 的彈性、恢復性、潤滑特性及耐荷重性的襯套。
[0011] 另外，目的在于提供一種具備所述襯套的軸承組裝體。
[0012] 解決課題的方法
[0013] 本發(fā)明提供一種雙重結構的襯套，包括：滑動層，其使得銷單元能旋轉支撐地接觸 并容納于內周面；以及荷重支撐層，其包圍所述滑動層的外周面地一體層疊，接觸并容納于 套筒的內周面，支撐銷單元的半徑方向荷重，在-40至50°C的溫度范圍，荷重支撐層的熱膨 脹系數(shù)T2相對于所述套筒的熱膨脹系數(shù)T1的比率T2/T1為1. 5至3. 1，在50°C至130°C的 溫度范圍，滑動層的熱膨脹系數(shù)T4相對于所述荷重支撐層的熱膨脹系數(shù)T3的比率T4/T3 為3. 5至5,所述襯套由高分子復合材料形成。
[0014] 優(yōu)選地，在-40至50°C的溫度范圍，荷重支撐層的熱膨脹系數(shù)T2相對于所述套筒 的熱膨脹系數(shù)T1的比率T2/T1可以為1. 8至2. 2,在50°C至130°C的溫度范圍，滑動層的熱 膨脹系數(shù)T4相對于所述荷重支撐層的熱膨脹系數(shù)T3的比率T4/T3可以為4. 0至4. 6。
[0015] 另外，本發(fā)明提供一種具備所述由高分子復合材料形成的雙重結構的襯套的軸承 組裝體。
[0016] 發(fā)明的效果
[0017] 本發(fā)明作為由高分子復合材料構成的襯套，不同于以往金屬系襯套，由于能夠在 低速高荷重的運轉條件下發(fā)揮優(yōu)秀的彈性及恢復性，因而當施加局部荷重時能夠變形并使 荷重均勻分散，因此，能夠防止因應力集中導致的異常磨損及因沖擊導致的破損，耐磨損性 及耐沖擊性得到提尚，壽命特性也會提尚。
[0018] 另外，本發(fā)明的滑動層使銷單元接觸并容納于內周面，荷重支撐層接觸并容納于 套筒的內周面，支撐銷單元的半徑方向荷重，包圍所述滑動層的外周面地一體層疊，且把在 低溫范圍內的荷重支撐層相對于套筒的熱膨脹系數(shù)比率及在高溫范圍內的滑動層相對于 荷重支撐層的熱膨脹系數(shù)比率分別調節(jié)為特定范圍，從而在嚴寒地區(qū)，也不發(fā)生套筒與襯 套間的空轉現(xiàn)象，同時，即使滑動層的內周面溫度上升，也不發(fā)生滑動層與荷重支撐層間的 界面分離現(xiàn)象，無需周期性涂油（greasing)也能夠持續(xù)發(fā)揮優(yōu)秀的潤滑特性。
【附圖說明】
[0019] 圖1是表示普通挖掘機及在挖掘機中能夠應用襯套的關節(jié)部的一個示例的圖。
[0020] 圖2是從與銷的長度方向垂直的方向表示圖1所示關節(jié)部中應用的以往襯套的剖 視圖。
[0021] 圖3是本發(fā)明的襯套的剖視圖。
[0022] 圖4是從與銷的長度方向垂直的方向表示圖1所示關節(jié)部中應用的本發(fā)明雙重結 構的襯套的剖視圖。
[0023] 圖5是沿銷的長度方向表示圖1所示關節(jié)部中應用的本發(fā)明雙重結構的襯套的剖 視圖。
[0024] 符號的說明
[0025] 10-關節(jié)部，11 -以往的襯套，12、200-銷，13、300-套筒，100-本發(fā)明的襯套， 101-滑動層，102-荷重支撐層。
【具體實施方式】
[0026] 下面對本發(fā)明進行說明。
[0027] 本發(fā)明作為由高分子復合材料構成的襯套，其特征在于，具備如下雙重結構，包 括：滑動層，其使得銷單元能旋轉支撐地接觸并容納于內周面；荷重支撐層，其包圍所述滑 動層的外周面地一體層疊，接觸并容納于套筒的內周面，支撐銷單元的半徑方向荷重，并 且，把在低溫范圍內的荷重支撐層相對于套筒的熱膨脹系數(shù)比率及在高溫范圍內的滑動層 相對于荷重支撐層的熱膨脹系數(shù)比率分別調節(jié)為特定范圍。
[0028] 本發(fā)明人獲知，當利用包括高分子基質、纖維基材及自潤滑性粒子的高分子復合 材料制造襯套時，不同于以往金屬襯套或多孔性燒結體襯套，在低速高荷重的運轉條件 下保持高彈性，同時，在不施加荷重時可以恢復。另外，由所述高分子復合材料構成的襯 套因自潤滑性粒子而能夠持續(xù)保持低摩擦系數(shù)，因而不同于以往襯套，無需周期性涂油 (greasing)，也能夠保持優(yōu)秀的潤滑環(huán)境。
[0029] 不過，高分子復合材料不同于金屬，容易隨溫度變化而變形。因此，如果不考慮這 種高分子復合材料的溫度依賴性，則在廣泛的工程機械的使用條件下，難以使用由高分子 復合材料形成的襯套。
[0030] 因此，在本發(fā)明中，在由包括高分子基質、纖維基材及自潤滑性粒子的高分子復合 材料構成的層（以下簡稱"滑動層"）的外周面，一體層疊由包括高分子基質及纖維基材的 高分子復合材料構成的層（以下簡稱"荷重支撐層"），從而形成雙重結構，并且，把所述各 層的高分子復合材料的各成份含量調節(jié)為特定范圍，把在低溫范圍內的荷重支撐層相對于 套筒的熱膨脹系數(shù)比率及在高溫范圍內的滑動層相對于荷重支撐層的熱膨脹系數(shù)比率分 別設置為特定范圍。由此，本發(fā)明的雙重結構的襯套在保持優(yōu)秀的潤滑特性的同時，可以提 高耐磨損性、耐沖擊性及耐荷重性，提高壽命特性。另外，本發(fā)明的雙重結構襯套壓入外殼 (housing)的套筒（boss)后，即使在廣泛的使用條件下，套筒內周面與荷重支撐層的外周 面之間也沒有晃動，襯套的荷重支撐層與滑動層間的界面接合性高，減少發(fā)生荷重支撐層 與滑動層間的界面分離，因而襯套的壽命會提高。
[0031] 具體而言，本發(fā)明的雙重結構的襯套包括在所