[发明专利]双重结构的衬套及具备该衬套的轴承组装体

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够在低速高荷重下运转的关节部使用的双重结构的衬套及具备该衬套的轴承组装体。

背景技术

诸如挖掘机、滑移装载机等的工程机械包括多个关节部，例如动臂(boom)与斗杆(arm)的连接部、斗杆与铲斗(bucket)的连接部等。就这种工程机械的关节部而言，一般存在销(pin)与衬套(bush)在借助于油脂的润滑环境下进行摇晃运动的情形。

在图1中，图示了作为工程机械一个示例的挖掘机的前端关节部10，图2是在所述挖掘机的关节部10中从与销的长度方向垂直的方向表示以往衬套的剖视图。所述关节部10如图2所示，由连接需要关节运动的两个构件的销12、用于消减所述销与销孔之间发生的摩擦阻力的衬套11构成。所述销12与衬套11一般在借助于油脂的润滑环境下进行摇晃运动。另外，所述关节部10除了销12及衬套11之外，还包括支撑所述销及衬套的外壳的套筒(boss)13及用于切断污染物质的密封机构(未图示)等。

这种关节部根据销与衬套的连接形态、作业环境及关节部的种类而在多样的条件下运转，一般而言，在约2至6kg/mm²压强及约0.25至5cm/sec速度的条件下运转。就这种运转条件而言，作为通常的平均值，运转条件中的压强可以根据作业荷重而瞬间上升，特别是瞬间压强，根据运转条件，在运转时因偏荷重而可能为平均值的3倍以上。

如上所述，在低速的高压强条件下使用的衬套，要求优秀的划痕(scuffing)抵抗性及耐磨损性，为此，正在开发使用多样组成和形态的制品。

例如，存在如下衬套：在金属缸体的内周面形成沟槽(groove)或凹槽(dimple)，使得所述沟槽或凹槽含有油脂，使润滑性能最大化的金属衬套；利用自润滑性粒子在表面进行涂布处理而使润滑性能最大化的金属衬套；以及含浸有润滑剂的多孔性烧结体金属衬套等。

不过，工程机械前端作业机因地形、装备的作业姿势、地质等，施加于各部分的荷重的方向和数值很不特定，而且随时变化，因而在作业期间各部分引起弯曲(bending)，或整体上引起偏荷重，高荷重集中于局部区域。因此，在包括衬套在内的所有部件中，需要高水平的耐磨损性和耐冲击性。

但是，就迄今所知的金属系衬套而言，与其形态无关，弹性变形率存在界限，如前所述，在荷重的方向和数值不特定且变动的条件下，无法避免在局部区域施加高荷重。另外，即使利用自润滑性粒子在金属系衬套的表面进行涂布处理，自润滑性粒子的寿命也有限，在衬套表面的初始就位阶段之后，难以持续保持润滑环境。另一方面，当多孔性金属烧结体持续暴露于冲击时，气孔从接受荷重的表面逐渐向烧结体内缩小。另外，在极端情况下，烧结体内气孔封闭，存在难以持续发挥基于含浸于内部的润滑剂的润滑维持效果的情形。

发明内容

技术课题

本发明的目的在于提供一种应用于在低速高荷重下运转的关节部，能够发挥优秀的弹性、恢复性、润滑特性及耐荷重性的衬套。

另外，目的在于提供一种具备所述衬套的轴承组装体。

解决课题的方法

本发明提供一种双重结构的衬套，包括：滑动层，其使得销单元能旋转支撑地接触并容纳于内周面；以及荷重支撑层，其包围所述滑动层的外周面地一体层叠，接触并容纳于套筒的内周面，支撑销单元的半径方向荷重，在-40至50℃的温度范围，荷重支撑层的热膨胀系数T2相对于所述套筒的热膨胀系数T1的比率T2/T1为1.5至3.1，在50℃至130℃的温度范围，滑动层的热膨胀系数T4相对于所述荷重支撑层的热膨胀系数T3的比率T4/T3为3.5至5，所述衬套由高分子复合材料形成。

优选地，在-40至50℃的温度范围，荷重支撑层的热膨胀系数T2相对于所述套筒的热膨胀系数T1的比率T2/T1可以为1.8至2.2，在50℃至130℃的温度范围，滑动层的热膨胀系数T4相对于所述荷重支撑层的热膨胀系数T3的比率T4/T3可以为4.0至4.6。

另外，本发明提供一种具备所述由高分子复合材料形成的双重结构的衬套的轴承组装体。

发明的效果

本发明作为由高分子复合材料构成的衬套，不同于以往金属系衬套，由于能够在低速高荷重的运转条件下发挥优秀的弹性及恢复性，因而当施加局部荷重时能够变形并使荷重均匀分散，因此，能够防止因应力集中导致的异常磨损及因冲击导致的破损，耐磨损性及耐冲击性得到提高，寿命特性也会提高。