專利名稱：既可全方位垂直浮動又可水平鎖死一起轉動的球形關節(jié)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種球形關節(jié)，具體涉及一種既可全方位垂直浮動又可水平鎖死一起轉動的球形關節(jié)，主要用于公路養(yǎng)護設備。
背景技術：
目前，隨著交通運輸業(yè)的不斷發(fā)展，公路養(yǎng)護設備的應用場合也越來越廣泛?，F(xiàn)有的熱再生浙青路面公路養(yǎng)護設備在進行公路面養(yǎng)護或鋪路作業(yè)時，一般采用將浙青料置于填補坑內后，再需利用具有一定面積的通過加熱板蓋在需要養(yǎng)護修理的浙青路面上對路面材料進行加熱。加熱板與路面之間的距離大小對于加熱效果、加熱均勻性都至關重要。但被加熱路面常常存在不同方向的傾斜。對路面進行加熱時，如果加熱板平面相對于路面的不能自動適應，當路面存在任一方向的傾斜時，必將使得加熱板與路面之間的距離不等，造成加熱不均勻，影響路面的養(yǎng)護質量。目前，國內所有同類機型的加熱板處于加熱路面狀態(tài)時，相對于設備基礎底盤只能垂直升降，不能在鉛垂面內調整角度，即不能自動適應路面的傾斜。這種路面養(yǎng)護作業(yè)中，為了保證對路面的修補痕跡美觀，同時能夠方便地適應作業(yè)環(huán)境，常常需要加熱板在水平面(與路面平行的平面)內旋轉一定角度。因此，一個功能完善的加熱板，不僅需要在全方位的垂直面內自由浮動，以保證自動適應路面的任意方向傾斜，同時需要在水平面內被操縱旋轉。一個普通的球形關節(jié)能夠實現(xiàn)相對運動件之間在垂直平面內(當球鉸軸線垂直于路面時)的全方位浮動，但不能實現(xiàn)相對運動件之間的相互驅動旋轉。因此，使用普通球形關節(jié)只能解決一半問題，不能解決全部問題。這就要求之間調將浙青料加熱壓制與被修補路面水平，即完成作業(yè)；當修補路面或鋪設路面存在坡度時，現(xiàn)有的加熱板由于其自身結構限制，僅可在水平平面內進行旋轉，而無法垂直浮動，使得作業(yè)無法利用養(yǎng)護設備直接進行，而需人工替代。
發(fā)明內容本發(fā)明提供一種既可全方位垂直浮動又可水平鎖死一起轉動的球形關節(jié)，主要解決了公路養(yǎng)護設備在針對帶有坡度的路面進行作業(yè)時，由于加熱板無法垂直浮動而導致作業(yè)無法進行的問題。該球形關節(jié)既可在給定平面(平行于路面的平面)內全方位垂直浮動，又可通過人為操縱在給定平面內使相對運動部件與球形關節(jié)同步浮動，但相對運動部件無法相對于球形關節(jié)水平旋轉；因此，該球形關節(jié)滿足了浙青路面熱再生養(yǎng)護車加熱板既在垂直平面內全方位浮動又在水平面內操縱旋轉的功能要求，使得這種加熱板既能自動適應路面任意方向的傾斜又能根據(jù)需要操縱旋轉，提高了熱再生浙青路面養(yǎng)護車的整機性能。除了上述應用之外，該球形關節(jié)也可用于其他既需要在一個平面內浮動又需要在另一個正交平面內同步轉動的場合。[0008]本發(fā)明的具體技術解決方案如下該既可全方位垂直浮動又可水平鎖死一起轉動的球形關節(jié)包括球頭、球頭軸、以及包裹球頭的上球窩和下球窩，球頭軸一端與球頭固定連接，另一端穿過上球窩并伸出，球頭軸上設置有上驅動板，上驅動板與球頭軸的中心軸垂直；所述上驅動板上設置有設置有至少兩個立筋，上球窩上設置有與立筋相適配的立板組，一個立板組包括兩個立板，立筋嵌入立板的間隙中，立筋上設置有一個鋼球，鋼球直徑與立板間距相同。上述立筋為4個，4個立筋以球頭軸的中心軸輻射均布在上驅動板上。設立筋的長度為a，上驅動板與上球窩之間的最大垂直距離為b，a與b應使上驅動板相對于上球窩的運動傾斜角度< ±10°。上述立筋與立板的長度相等。上述上球窩由兩個半球窩拼接組成，上驅動板由兩個半驅動板拼接組成。上述上球窩上的立筋及鋼球可以與上驅動板上的等間距立板互換位置，互換不影響其功能。上球窩上的立筋與上驅動板上的等間距立板可以相對滑動和滾動使得兩部分之間可以自由浮動。該既可全方位垂直浮動又可水平鎖死一起轉動的球形關節(jié)在設計、裝配正確狀態(tài)下，上球窩上的立筋將與上驅動板上的等間距立板相嵌合，可以相對滑動也可以相對滾動。上球窩上的立筋與上驅動板上的等間距立板相互嵌合使得兩者之間在與球頭軸線相垂直的平面內連成一體，不能相對自由轉動，但其中一部分在外力作用下轉動時可以驅動另一部分一起轉動。上球窩上的立筋與上驅動板上的等間距立板可以相對滑動和滾動使得兩部分之間可以自由浮動。本發(fā)明的優(yōu)點在于本發(fā)明提供的球形關節(jié)可以在給定平面內，實現(xiàn)上下垂直浮動，這樣使得公路養(yǎng)護設備進行作業(yè)時，用球形關節(jié)的球頭軸和下球窩分別連接固定架和加熱板，即可使加熱板相對于固定架在水平面360°范圍內上下擺動一定角度，滿足了加熱板轉動適應路面坡度養(yǎng)護和鋪設的要求，同時，當需要在水平面內轉動加熱板時，可以通過液壓或機械傳動機構驅動球頭軸轉動，并帶動加熱板一起轉動。該球形關節(jié)同時實現(xiàn)了垂直面內全方位浮動和水平面內旋轉驅動的功能，而且結構簡單、使用方便、成本低。

圖1為本發(fā)明球形關節(jié)立體結構示意圖；圖2為本發(fā)明球形關節(jié)整體結構的剖面圖；圖3為本發(fā)明球形關節(jié)運動狀態(tài)圖；圖4為本發(fā)明球形關節(jié)運動狀態(tài)圖；圖5為本發(fā)明球形關節(jié)運動狀態(tài)圖。附圖明細如下1-上球窩；2_球頭；3_下球窩；4_上驅動板；5_立筋；6_立板；7_球頭軸；8_鋼球。
具體實施方式

以下結合附圖對本發(fā)明進行詳述該球形關節(jié)包括球頭、球頭軸、以及包裹球頭的上球窩和下球窩，球頭軸一端與球頭固定連接，另一端穿過上球窩并伸出。上球窩可以采用由兩個半球窩拼接組成，這樣便于安裝和更換零部件，當然也可以加工成一體件，但成本較高且不易安裝、更換。上球窩和下球窩包裹在球頭上，上球窩與下球窩之間剛性鏈接形成空心球窩，與球頭一起構成普通球形關節(jié)。球頭與球窩之間在通過球頭軸線的所有平面內可以有限轉動，同時，在垂直于球頭軸線的平面內可以無限轉動，運動狀態(tài)參照圖3、圖4、圖5。上驅動板與球頭軸剛性鏈接，上驅動板平面與球頭軸線垂直。上球窩外部有數(shù)個(一般為4個)均布的輻射狀立筋，每一個立筋上對稱安裝一個鋼球。上驅動板的一個平面上也有與立筋數(shù)量相同的一組等間距立板，其間距與立筋上的鋼球直徑相同，上球窩上的立筋及鋼球可以與上驅動板上的等間距立板互換位置，互換不影響其功能。本發(fā)明提供了兩種技術方案來實現(xiàn)上球窩的立筋鋼球相對于下球窩上驅動板的等間距立板的內板面軸向運動而限制沿球桿加熱板繞球頭軸線的周向運動，具體方案如下1、立筋鋼球徑向布置在上球窩外面，等間距立板徑向布置在上驅動板的下面上；驅動板包括平行設置的兩片上立筋，下限位板包括一片下立筋，兩片上立筋以下立筋為對稱軸對稱設置，下立筋插入兩片上立筋之間的間隙內，下立筋上固定設置有鋼球，兩片上立筋之間的垂直距離與鋼球直徑相同或間隙配合，鋼球的設置即滿足了上驅動板相對于下限位板沿軸向運動的要求，又采用了線接觸的方式避免了面接觸的大量摩擦力產生導致功耗提高的問題；上立筋的長度小于蓋板與上球窩之間的最大垂直距離，下立筋的長度小于蓋板與上球窩之間的最大垂直距離，設上立筋的長度為a，蓋板與上球窩之間的最大垂直距離為b，在滿足b> a的同時，實際工作中具體選擇數(shù)值時，一般是以蓋板帶動上驅動板相對于上球窩的傾斜角度做為參考標準來進行確定，以公路養(yǎng)護設備中應用為例，路面傾斜角度一般最大為±10°，3與13應滿足蓋板帶動上驅動板相對于上球窩的傾斜角度為±10°，±10°的傾斜范圍確定后，a與b的加工尺寸也隨之確定；上驅動板可以為三組、四組甚至更多，以球桿軸向為中心平均分布或非平均分布在蓋板上，具體組數(shù)以及分布方式應結合實際工況具體分析，但以四組平均分布為佳。2、立筋鋼球徑向布置在上驅動板的下面，等間距立板徑向布置在上球窩外面上；上述上驅動板包括一片上立筋，下限位板包括平行設置的兩片下立筋，兩片下立筋以上立筋為對稱軸對稱設置，上立筋插入兩片下立筋之間的間隙內，上立筋上固定設置有鋼球，兩片下立筋之間的垂直距離與鋼球直徑相同或間隙配合；下立筋的長度小于蓋板與上球窩之間的最大垂直距離，上立筋的長度小于蓋板與上球窩之間的最大垂直距離；其原理與方案I相同。本發(fā)明提供了兩種用于上球窩相對于下球窩上驅動板可以沿球桿軸繞球心在垂直面內擺動向運動而限制沿球桿繞球心周向運動的技術方案，但并不限于上述兩種技術方案，凡實現(xiàn)該功能的技術方案均應屬于本發(fā)明所要保護的范圍。本發(fā)明提供的球形關節(jié)在設計、裝配正確狀態(tài)下，上球窩上的立筋將與上驅動板上的等間距立板相嵌合，可以相對滑動也可以相對滾動。上球窩上的立筋與上驅動板上的等間距立板相互嵌合使得兩者之間在與球頭軸線相垂直的平面內連成一體，不能相對自由轉動，但其中一部分在外力作用下轉動時可以驅動另一部分一起轉動。上球窩上的立筋與上驅動板上的等間距立板可以相對滑動和滾動使得兩部分之間可以自由浮動。該球形關節(jié)在實際應用中，特別是針對于帶有坡度的路面進行作業(yè)時，通過機械方式直接使加熱板與路面完全貼合，極大地提高了作業(yè)效率和作業(yè)質量。
權利要求1.一種既可全方位垂直浮動又可水平鎖死一起轉動的球形關節(jié)，包括球頭、球頭軸、以及包裹球頭的上球窩和下球窩，球頭軸一端與球頭固定連接，另一端穿過上球窩并伸出，其特征在于所述球頭軸上設置有上驅動板，上驅動板與球頭軸的中心軸垂直；所述上驅動板上設置有設置有至少兩個立筋，上球窩上設置有與立筋相適配的立板組，一個立板組包括兩個立板，立筋伸入立板的間隙中，立筋上設置有一個鋼球，鋼球直徑與立板間距相同。
2.根據(jù)權利要求1所述的既可全方位垂直浮動又可水平鎖死一起轉動的球形關節(jié)，其特征在于所述立筋為4個，4個立筋以球頭軸的中心軸輻射均布在上驅動板上。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的既可全方位垂直浮動又可水平鎖死一起轉動的球形關節(jié)，其特征在于設立筋的長度為a，上驅動板與上球窩之間的最大垂直距離為b，a與b應使上驅動板相對于上球窩的運動傾斜角度≤±10°。
4.根據(jù)權利要求3所述的既可全方位垂直浮動又可水平鎖死一起轉動的球形關節(jié)，其特征在于所述立筋與立板的長度相等。
5.根據(jù)權利要求4所述的既可全方位垂直浮動又可水平鎖死一起轉動的球形關節(jié)，其特征在于所述上球窩由兩個半球窩拼接組成，上驅動板由兩個半驅動板拼接組成。
6.一種既可全方位垂直浮動又可水平鎖死一起轉動的球形關節(jié)，包括球頭、球頭軸、以及包裹球頭的上球窩和下球窩，球頭軸一端與球頭固定連接，另一端穿過上球窩并伸出，其特征在于所述球頭軸上設置有上驅動板，上驅動板與球頭軸的中心軸垂直；所述上球窩上設置有設置有至少兩個立筋，上驅動板上設置有與立筋相適配的立板組，一個立板組包括兩個立板，立筋伸入立板的間隙中，立筋上設置有一個鋼球，鋼球直徑與立板間距相同。
7.根據(jù)權利要求6所述的既可全方位垂直浮動又可水平鎖死一起轉動的球形關節(jié)，其特征在于所述立筋為4個，4個立筋以球頭軸的中心軸輻射均布在上驅動板上。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的既可全方位垂直浮動又可水平鎖死一起轉動的球形關節(jié)，其特征在于設立筋的長度為a，上驅動板與上球窩之間的最大垂直距離為b，a與b應使上驅動板相對于上球窩的運動傾斜角度≤±10°。
9.根據(jù)權利要求8所述的既可全方位垂直浮動又可水平鎖死一起轉動的球形關節(jié)，其特征在于所述立筋與立板的長度相等。
10.根據(jù)權利要求9所述的既可全方位垂直浮動又可水平鎖死一起轉動的球形關節(jié)，其特征在于所述上球窩由兩個半球窩拼接組成，上驅動板由兩個半驅動板拼接組成。
專利摘要本實用新型提供一種既可全方位垂直浮動又可水平鎖死一起轉動的球形關節(jié)，主要解決了公路養(yǎng)護設備在針對帶有坡度的路面進行作業(yè)時，由于加熱板無法垂直浮動而導致作業(yè)無法進行的問題。該既可全方位垂直浮動又可水平鎖死一起轉動的球形關節(jié)包括球頭、球頭軸、以及包裹球頭的上球窩和下球窩，球頭軸上設置有上驅動板，上驅動板上設置有設置有至少兩個立筋，上球窩上設置有與立筋相適配的立板組，立筋上設置有一個鋼球，鋼球直徑與立板間距相同。該球形關節(jié)同時實現(xiàn)了垂直面內全方位浮動和水平面內旋轉驅動的功能，而且結構簡單、使用方便、成本低。
文檔編號E01C23/14GK202899012SQ201220559948
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月28日 優(yōu)先權日2012年10月28日
發(fā)明者宋揚, 李書涵, 黃銅生 申請人:西安達剛路面機械股份有限公司