雙重結(jié)構(gòu)的襯套及具備該襯套的軸承組裝體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種能夠在低速高荷重下運轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)部使用的雙重結(jié)構(gòu)的襯套及具 備該襯套的軸承組裝體。
【背景技術(shù)】
[0002] 諸如挖掘機、滑移裝載機等的工程機械包括多個關(guān)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(guān)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(guān)節(jié)部10,圖2是在所述 挖掘機的關(guān)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(guān)節(jié)部 10如圖2所示，由連接需要關(guān)節(jié)運動的兩個構(gòu)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(gòu)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(guān)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(zhì)的密封機構(gòu)（未圖示）等。
[0004] 這種關(guān)節(jié)部根據(jù)銷與襯套的連接形態(tài)、作業(yè)環(huán)境及關(guān)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(nèi)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(jié)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(guān)，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(jié)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(jié)體內(nèi)縮小。另外，在極端情況 下，燒結(jié)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] 技術(shù)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(zhuǎn)的關(guān)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(jié)構(gòu)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；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(nèi)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(jié)構(gòu)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(gòu)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。
[0018] 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，且把在 低溫范圍內(nèi)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(nèi)的滑動層相對于 荷重支撐層的熱膨脹系數(shù)比率分別調(diào)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(zhuǎn)現(xiàn)象，同時，即使滑動層的內(nèi)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(guān)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(guān)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(guān)節(jié)部中應用的本發(fā)明雙重結(jié) 構(gòu)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(guān)節(jié)部中應用的本發(fā)明雙重結(jié)構(gòu)的襯套的剖 視圖。
[0024] 符號的說明
[0025] 10-關(guān)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(gòu)成的襯套，其特征在于，具備如下雙重結(jié)構(gòu)，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，并 且，把在低溫范圍內(nèi)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(nèi)的滑動層 相對于荷重支撐層的熱膨脹系數(shù)比率分別調(diào)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(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(jié)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(gòu)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(zhì)、纖維基材及自潤滑性粒子的高分子復合 材料構(gòu)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(zhì)及纖維基材的 高分子復合材料構(gòu)成的層（以下簡稱"荷重支撐層"），從而形成雙重結(jié)構(gòu)，并且，把所述各 層的高分子復合材料的各成份含量調(diào)節(jié)為特定范圍，把在低溫范圍內(nèi)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(nèi)的滑動層相對于荷重支撐層的熱膨脹系數(shù)比率分 別設(shè)置為特定范圍。由此，本發(fā)明的雙重結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(nèi)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(jié)構(gòu)的襯套包括在所