雙重結構的襯套及具備其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(zhuǎn)的關節(jié)部使用的雙重結構的襯套及具 備其的軸承組裝體。
【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(chǎn)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2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5是相對于 銷的長度方向，從垂直的方向表示所述挖掘機的關節(jié)部10的以往襯套的剖視圖。所述關節(jié) 部10如圖5所示，由連接關節(jié)運動所要求的兩個構件的銷12、用于消減所述銷與銷孔之間 發(fā)生的摩擦阻抗的襯套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(zhì)的密封手段（圖中未示出）等。
[0004] 這種關節(jié)部根據(jù)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(zhuǎn)，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(zhuǎn)。就這 種運轉(zhuǎn)條件而言，作為通常的平均值，運轉(zhuǎn)條件中的壓強可以根據(jù)作業(yè)荷重而瞬間上升，特 別是瞬間壓強，根據(jù)運轉(zhuǎn)條件，在運轉(zhuǎn)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)秀的劃傷（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，有在金屬缸體的內(nèi)周面形成溝槽（groove)或凹槽（dimple)，使得在所述溝 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；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(zhì)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(nèi)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(nèi)縮小。另外，在極端情況 下，燒結體內(nèi)氣孔封閉，存在難以持續(xù)發(fā)揮基于含浸于內(nèi)部的潤滑劑的潤滑維持效果的情 形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 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(zhuǎn)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。
[0010] 另外，目的在于提供一種具備所述襯套的軸承組裝體。
[0011] 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(zhuǎn)支撐地接觸 并容納于內(nèi)周面；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(nèi)周面，支撐銷單元的半徑方向荷重，所述荷重支撐層的軟化點為250至400°C，所述 滑動層的軟化點為120至180°C，所述襯套由高分子復合材料形成。
[0012] 優(yōu)選由所述荷重支撐層的軟化點為300至350°C，所述滑動層的軟化點為140至 160。。。
[0013] 另外，本發(fā)明提供一種具備前述雙重結構的襯套的軸承組裝體。
[0014] 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(zhuǎn)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。
[0015] 另外，本發(fā)明的滑動層使銷單元接觸并容納于內(nèi)周面，荷重支撐層接觸并容納于 套筒的內(nèi)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，且分別 將所述荷重支撐層及滑動層的軟化點調(diào)節(jié)為特定范圍，從而不出現(xiàn)在高荷重條件下可能因 滑動導致的溫度上升而發(fā)生的襯套變形，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】
[0016] 圖1是本發(fā)明的襯套的剖視圖。
[0017] 圖2表示了挖掘機中可應用襯套的關節(jié)部的一個示例。
[0018] 圖3是相對于銷的長度方向，以垂直方向表示圖2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。
[0019] 圖4是以銷的長度方向表示圖2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。
[0020] 圖5是相對于銷的長度方向，以垂直方向表示圖2所示關節(jié)部中應用的以往襯套 的剖視圖。
[0021] 符號說明
[0022] 10 -關節(jié)部，11 -以往襯套，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】
[0023] 下面對本發(fā)明進行說明。
[0024] 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(zhuǎn)支撐地接觸并容納于內(nèi)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(nèi)周面，支撐銷單元的半徑方向荷重，荷重 支撐層及滑動層的軟化點分別調(diào)節(jié)為特定范圍。
[0025] 本發(fā)明人獲知，當利用包括高分子基質(zhì)、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(zhuǎn)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。
[0026] 但是，一般而言，工程機械也在極地或熱帶地區(qū)使用。因此，工程機械要求廣泛的 可使用溫度，不僅如此，還要求高壓強水平及耐沖擊性。正因為如此，制造用于替代金屬襯 套的由高分子復合材料構成的襯套非常困難。而且，由于與襯套接觸或相互作用的原有機 械部件大部分由鑄鋼或鋼制造，因而在制造由高分子復合材料構成的襯套時，如果不考慮 與以鑄鋼或鋼形成的機械部件的相互關系，則會引起以往所沒有的問題。特別是高分子復 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，則在如前所述廣泛的工程機械使用條件下，由高分子復合材料的襯套難以使用。
[0027] 因此，在本發(fā)明中，在由包括高分子基質(zhì)、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，利用包括高分子基質(zhì)及纖維基材的高分子 復合材料，使層（以下簡稱"荷重支撐層"）一體層疊，形成雙重結構，且調(diào)節(jié)所述各層的高 分子復合材料的成份含量，把所述滑動層及荷重支撐層的軟化點設置為特定范圍。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。特別是本發(fā)明的雙重結構襯套，可以在廣泛的溫度條件下使用，壓入 外殼（housing)的套筒（boss)后，可以在廣泛的條件下穩(wěn)定地使用。另外，所述雙重結構 的襯套根據(jù)不特定的運轉(zhuǎn)條件，即使引起偏荷重，滑動層中也沒有變形，因而壽命會比原有 金屬系襯套進一步提尚。
[0028] 具體而言，本發(fā)明的雙重結構的襯套包括在所述滑動層一體形成的所述荷重支撐 層，從而在高荷重的運轉(zhuǎn)條件下保持優(yōu)秀耐荷重性，同時無需周期性涂油（greasing)，也能 夠持續(xù)保持優(yōu)秀的潤滑特性。
[0029] 不過，本發(fā)明的以高分子復合材料構成的雙重結構的襯套也象金屬襯套一樣，以 比外殼（housing)的套筒內(nèi)徑更大的公差水平進行加工后，以強制壓入外殼的套筒的方 式，緊密配合固定并使用。因此，在使用本發(fā)明的雙重結構的襯套的情況下，因外部溫度導 致的變形也應實現(xiàn)最小化。特別是所述荷重支撐層，由于被強制壓入外殼的套筒并使用，因 而為了保持與外殼的壓入力，在使用溫度條件下不得有任何變形，當壓入之后使用時，會發(fā) 生所述荷重支撐層的外周面與套筒的內(nèi)周面空轉(zhuǎn)的問題，因而相對于外殼的套筒內(nèi)周面， 應始終保持高摩擦系數(shù)。因此，在本發(fā)明中，在制造荷重支撐層時，調(diào)節(jié)形成荷重支撐層的 高分子復合材料內(nèi)成份的含量，把荷重支撐層的軟化點調(diào)節(jié)為約250至400°C范圍，優(yōu)選調(diào) 節(jié)為約300至350°C范圍。如果荷重支撐層的軟化點不足250°C，那么在60°C以上的高溫、 80MPa以上的高荷重條件下，由于局部的變形及摩擦減小，荷重支撐層會無法固定于套筒內(nèi) 周面而進行空轉(zhuǎn)。另一方面，如果荷重支撐層的軟化點超過400°C，那么在_40°C以下的低 溫下，脆性增大，在液壓破碎機等的沖擊條件下會龜裂及破損。
[0030] 而且，在本發(fā)明的雙重結構的襯套中，滑動層始終與銷接觸并進行相對運動。由 于這種滑動層與銷的相對運動，滑動層與銷的界面溫度上升