托輥的支承裝置的制作方法

專利名稱：托輥的支承裝置的制作方法
托輥的支承裝置本發明涉及一種用于設計為至少部分空心圓柱形的托輥的支承裝置，包括至少一 個支承托輥的軸承，其中，在軸承的環與托輥之間直接或間接地安置一個彈性體或橡膠材 料組成的減震層，以及其中，托輥的至少一個軸向端用蓋封閉。為了支承托輥，在現有技術中已知各種可能性，它們為了改善減震效果采用特殊 設計，其中包括在托輥與大多設計為滾動軸承的軸承之間設置一個減震材料層。在德國實用新型DE1738837U中公開了一種此類型的支承裝置。在那里使用彈性 體減震層，在徑向剖面內，所述阻尼層設計為呈塊狀以及在其軸向的兩個端部區縮小。采用 這種減震層可以達到支承裝置高的減震能力。為防止污物侵入托輥的軸向端，在支承裝置 端側加裝一個蓋。這種已知方案的缺點是，基于被激振的可能性，蓋成為噪聲源。此外，在一定程度 上需要提高制造成本，以便確保蓋與軸線同心，這對于低不平衡度地運行是至關重要的。因此，本發明的目的是，進一步發展前言所述類型的支承裝置，使之有可能以簡單 的方式保證蓋能減振地安置，在這方面應能在加工和裝配技術上用簡單的方式實現。此外， 在有些應用中人們期望確保蓋的密封性，使污物或水分不能侵入支承裝置內部，這也應能 通過本發明達到。為保證良好的運行特性，蓋應能自定心地安置在其安裝座內。本發明為達到此目的所給出的教導在于，蓋裝在一個固定段內并被它固定，該固 定段由減震層的材料成形在減震層軸向的一個端部區內。在這種情況下優選地規定，蓋有一個沿軸向延伸的環形段，該環形段安裝在固定 段內并被它固定。在這方面優選地，固定段有一個沿徑向面朝里的圓柱形配合面。在圓柱形配合面 軸向的端部區內可以設一個沿徑向面朝里的隆凸。隆凸可以環形地圍繞固定段的整個圓周。減震層優選地有一個沿徑向設在固定段內部面朝蓋的支承面。在這種情況下支承 面有利地有一條沿軸向的表面法線。在固定段與支承面之間可以設一個沿軸向延伸的環槽 形凹陷。固定段優選地沿軸向一直延伸到蓋沿徑向延伸的外表面所在的軸向位置。在固定段沿徑向的外部，減震層內可以加工出至少一個凹槽。該凹槽可以環槽形 地圍繞減震層整個圓周。但也可以沿減震層圓周分布地設置一定數量的凹槽。在這后一種 情況下，在減震層內的各凹槽之間留有隔片。這些隔片可以圍繞減震層的圓周等距離排列。若規定，蓋沿軸向延伸的環形段有一個導入斜面，則使蓋的裝配更加容易。優選地，在托輥沿軸向的至少一個區段內，在托輥的圓柱形內表面與減震層之間， 安裝一個套筒狀零件。此套筒狀零件沿軸向可以在一側從托輥伸出，以及在托輥軸向的端 部區有一個沿徑向向外延伸的凸緣。減震層優選地設計為空心圓柱形薄壁件。在減震層與軸承環之間可以安裝一個支承件。特別有利的是進一步規定，托輥面朝套筒狀零件的內表面和/或套筒狀零件面朝托輥的外表面設有一個具有摩擦增大特性的涂層。在這種情況下所述具有摩擦增大特性的 涂層優選地含有金剛石、碳化硅(SiC)、剛玉或氮化硼(CBN)。金剛石、碳化硅、剛玉或氮化 硼在這里大多作為直徑范圍在Iym與IOOym之間，優選地在10 μ m與80 μ m之間的顆粒 存在。按本發明一項優選的設計，金剛石、碳化硅、剛玉或氮化硼可以通過粘結劑粘合在托 輥上和/或套筒狀零件上。粘結劑可以是一個金屬層，尤其鎳層。它優選地通過電鍍的過 程施加。具有摩擦增大特性的涂層也可以是一個鉬層。鉬層優選地通過火焰噴鍍施加。在這種情況下，托輥與套筒狀零件之間在裝配狀態優選地存在壓配合。為了防止腐蝕，也可以考慮將一個構件或一些構件全部或部分施加涂層和/或粘 結劑。沿徑向向外延伸的凸緣與托輥在托輥沿軸向的端部區互相連接。在這方面一項優 選的設計規定，所述的連接通過膠粘實現。這對于兩個構件連接的密封性是有利的，并尤其 鑒于兩個構件之間的毛細管作用對于實現良好的密封性有重要意義。此外，膠粘連接對于 防止腐蝕起積極的作用。另一種方案規定，沿徑向向外延伸的凸緣與托輥互相焊接。在這 種情況下優選地規定，焊縫設計為完全圍繞托輥的圓周。所述的連接也可以通過摩擦配合 式連接實現。這種連接方式通常以軸向力的大小和方向為基礎選擇。此外，在托輥與套筒狀零件之間可以設置至少一個密封件，使裝置防止侵入污物 和水分。在這種情況下密封件優選地是0型密封圈。用于防止套筒狀零件與減震層之間軸向相對移動的裝置也已證實是恰當的。這些 裝置可以通過在套筒狀零件上的至少一個徑向凸出段構成，它沿軸向扣住減震層。另一項 設計規定，所述防止套筒狀零件與減震層之間軸向相對移動的裝置通過在套筒狀零件上沿 徑向向里的一個凸出段構成。這個沿徑向向里的凸出段在徑向剖面內可以有尖頂的形狀; 它可以通過壓印或滾壓制成，相應的壓印或滾壓件在套筒狀零件沿徑向面朝外的表面內。減震層優選地由彈性體或由橡膠材料組成。業已證實橡膠材料是特別恰當的，尤 其是肖氏硬度至少為40的NBR( 丁二烯-丙烯腈橡膠)。套筒狀零件和必要時支承件也大多用金屬，尤其用鋼制成。所述至少一個軸承優選地是滾動軸承。托輥優選地設計為壁厚不變的管子，它分別通過一個軸承支承在軸向的兩個端部 區內。采用所建議的方案，可以達到以簡單的方式完成蓋的裝配，與此同時使蓋相對于 旋轉軸線具有一種自定心的效果。密封裝置有效地工作，因為既提供沿徑向的密封面，也造 成沿軸向的密封面。通過蓋如此實現的固定，最佳地阻尼減弱所述蓋受激產生的振動，從而 得到一種低噪聲裝置。此外，采用所建議的方案帶來的優點是，基于優選地將套筒狀零件置入托輥內，所 以托輥的管內徑允許有比較大的公差，而不會出現任何問題。由此造成的結果是，不需要特 殊的機械加工。因而可以降低加工費用。所采用的優選地由彈性體或橡膠材料組成的減震層，保證補償圓度和振動去耦。 此外，由此還可以更好地承受沖擊負荷。套筒狀零件連同減震層，必要時還有支承件及軸承 連同密封裝置，可以設計為組件或單元，該組件本身可裝入托輥所屬的輸送設備中，由此帶 來物流方面的優點。裝配可以通過將套筒狀零件簡單地壓入托輥內完成。
所建議的方案在使用具有摩擦增大特性的鍍層時有另一個突出的優點，S卩，可以 改善軸向固定，由此可以防止微觀運動。這又減小配合銹蝕或微動腐蝕的形成。此外，由此 可以傳遞最大的扭矩，不會導致構件連接的松動。還可以基本上排除構件滑移的可能性。這 使得能特別有利地察覺托輥運行中產生的旋轉彎曲，基于所選擇的這種支承裝置的設計， 這種旋轉彎曲不會發展形成任何不利的影響。相反，由此可以實現支承裝置的一種較小和較輕的設計。這一結果在托輥與套筒狀零件之間有比較短的配合面時便已能達到。所建議的支承裝置優選地使用于露天采礦中，以及是托輥設備的一個重要組成部 分。在這里對于高質量和重量輕的支承裝置存在高的要求，這些支承裝置的特點在于長的 使用壽命和能舒適地運行。正是(但不僅僅)在這種應用的情況下可以達到減輕支承裝置的重量；也就是說， 實現一種結構比較輕的裝置。此外，可以在組織壓印均勻的同時，通過微觀的形狀配合，達 到一種最佳的基于所建議的涂層提供的振動特性。在這種情況下，基于含有顆粒或鉬的涂層達到的微觀形狀配合，提供了托輥的一 種全新的裝配可能性。不需要將構件焊接在托輥外套的孔中，盡管如此仍有高的防扭轉能 力。通過取消焊接還能避免焊接變形，要不然這種焊接變形會造成不平衡危險。同樣也不 會形成焊接引起的同軸性誤差。其結果是裝配好的托輥不需要平衡，也就是說不需要加平 衡配重。盡管取消了焊接，但仍能排除零件之間的蠕動或非周期性振動。因此，在托輥與套筒狀零件之間壓配合的同時與所建議的涂層相結合，允許可靠 地防止配合銹蝕的形成，與此同時在高負荷下構件的共軸心不發生變化。在這種情況下組 合或裝配工藝可以經濟地實施。附圖表示本發明的一個實施例。其中

圖1表示一個支承裝置及托輥的徑向剖面圖，該托輥由軸承支承，圖中沒有表示 封閉軸向端的蓋；圖2表示圖1中的支承裝置以及托輥在右上方端部區的放大圖，在這里示出了封 閉蓋；以及圖3表示圖1中的詳圖“Z”。圖1中可見支承裝置1，它用于支承一個輸送設備的托輥2。圖中示出一根軸25， 在軸25上固定有一個深槽球軸承3。該深槽球軸承3的外環4支承一個支承件18，后者有 一個沿軸向扣住外環4的單側邊幫并構成外環4的軸向止擋。托輥2設計為空心圓柱形構件，亦即設計為管子，其中在軸向的兩個端部區內設 一個在圖1中可以看到的支承裝置1。在托輥2面朝里的表面內壓入一個套筒狀零件16， 它以壓配合安置在托輥2內。在套筒狀零件16與支承件18之間設置一個由彈性體或橡膠 材料組成的減震層5，在這里該減震層5設計為空心圓柱形涂層。彈性體或橡膠材料可以通 過注塑過程或通過硫化膠合過程與套筒狀零件16和/或與支承件18直接連接。在這種情況下規定，減震層5的徑向厚度d(見圖1)處于一個規定的尺寸范圍內， 在本實施例中這一尺寸范圍根據與托輥2外徑D的關系確定。也就是說，厚度d優選地處 于外徑D的與10%之間，優選地處于其1. 5%與4%之間的范圍內。這一數值一方面保 證為托輥提供足夠的減震，但另一方面確保足夠精確和穩定地導引托輥。
有利地，在托輥2的至少一個軸向區段內，在托輥2的圓柱形內表面與減震層5之 間設置套筒狀零件16，該套筒狀零件16沿軸向在一側從托輥2伸出，以及在托輥2軸向的 端部區內有一個沿徑向向外延伸的凸緣17。此凸緣17也可以稱為懸臂以及構成用于托輥 2的一個確定的軸向止擋。由此可以簡單的方式使托輥2相對于套筒狀零件16軸向固定。在這里托輥2與套筒狀零件16互相牢固連接。如圖1所示，焊縫24在托輥2軸 向端與凸緣17之間延伸。所述焊縫24圍繞托輥2或凸緣17的整個圓周。通過注塑或硫化膠合的減震層5，不僅徑向力Fr而且軸向力Fa都能通過減震層5 在軸承3與托輥2之間傳遞。由圖2可見所建議設計的詳情。在這里概略地示出了 一個蓋6，它安裝并固定在支 承裝置的軸向端的端側，并防止污物入侵。在這種情況下采用了一種設計方案，據此，所述 蓋6有一個沿軸向a延伸的環形段7。此空心圓柱形的區段7在裝配狀態下處于一個固定 段8內并被其固定。該固定段8則由減震層的材料成形在減震層5軸向的一個端部區內。由圖2可以看出，固定段8有一個沿徑向面朝里用于環形區段7的圓柱形配合面 9。此外，在固定段8上還存在一個沿徑向向內突出的隆凸10，它環形地圍繞固定段8的整 個圓周。此外，減震層5有一個支承面11，它設計用于支承或貼靠所述蓋6。此支承面11 有一條沿軸向a的表面法線。在支承面11與圓柱形配合面9之間的過渡區由一個環槽形 的凹陷區12構成，它可以通過沉割形成。還可以看出，固定段8沿軸向延伸到與蓋6的外表面13完全一樣遠，就此而言構 成了 一個齊平的外端面。在本實施例中，在固定段8沿徑向的外部區設置一個環形的凹槽14，當將蓋6(從 右方)插入裝配時，它允許固定段8沿徑向彈回，從而貼靠在圖中概略描述的位置。通過導 入斜面15使裝配過程更加容易，導入斜面15加工在蓋6的環形段7沿軸向的端部區內。與之不同，也可以設置多個分別只沿短的圓周區延伸的凹槽14，這些凹槽14沿軸 向觀察呈星形的布置。也就是說，在這種情況下所述凹槽14設計為帶有或不帶有中間隔片的可沿軸向 脫模的空穴。裝配后，固定段8的彈性體材料通過有適當搭接量的形狀配合式連接圍繞蓋6的 環形段7，并因而保證高度密封性。同時，在蓋6沿軸向壓入彈性體材料后，隆凸10也將蓋 6軸向預緊，從而使蓋6的端側，或更準確地說其環形段7的端側，貼靠在支承面11上并由 此構成軸向密封。圖3表示圖1中的詳圖“Z”，在此需要說明的是在這里僅僅是一個示意圖。圖中表 示了一個涂層21，它起摩擦增大作用以及設在托輥2內表面19與套筒狀零件16外表面20 之間。可以看到一些顆粒22，它們由金剛石、碳化硅(SiC)、剛玉、氮化硼(CBN)或其他硬 質材料組成。顆粒直徑優選地在20μπι與60μπι之間變動。顆粒22借助電鍍鎳層形式的 粘結劑23固定在構件上，在本實施例中固定在套筒狀零件16的圓柱形外表面上。在這里，所論及的尤其在套筒狀零件16端部區的涂層是有利的，因為通過此涂層 還可以達到防止腐蝕的目的。因為，在那里基于構件之間的毛細管作用，會導致水分易于侵
7入。能特別有利地抑制該作用的是，采用磷酸錳作為涂層。業已證實尤其恰當的是化學鍍 鎳。它例如作為具有名稱“DurniCoat”的產品可在市場上買到。從而有效防止形成配合銹
蝕。
附圖標記列表
1支承裝置
2托輥
3軸承(滾動軸承)
4軸承環
5減震層
6至 ΓΤΠ
7環形段
8固定段
9圓柱形配合面
10隆凸
11支承面
12環槽形凹陷
13外表面
14凹槽
15導入斜面
16套筒狀零件
17凸緣
18支承件
19托輥內表面
20套筒狀零件外表面
21涂層
22顆粒(金剛石、SiC、CBN)
23粘結劑(鎳)
24焊縫
25軸
Fr徑向力
Fa軸向力
A軸向
d減震層的徑向厚度
D托輥外徑
權利要求
一種用于一個設計為至少部分空心圓柱形的托輥(2)的支承裝置(1)，包括至少一個支承該托輥(2)的軸承(3)，其中，在軸承(3)的環(4)與托輥(2)之間直接或間接地安置一個由彈性體或橡膠材料組成的減震層(5)，以及其中，托輥(2)的至少一個軸向端用蓋(6)封閉，其特征為該蓋(6)裝在一個固定段(8)內并被它固定，該固定段(8)由所述減震層的材料成形在該減震層(5)軸向的一個端部區內。
2.按照權利要求1所述的支承裝置，其特征為，所述蓋(6)有一個沿軸向(a)延伸的環 形段(7)，該環形段(7)安裝在所述固定段(8)內并被它固定。
3.按照權利要求1或2所述的支承裝置，其特征為，所述固定段(8)有一個沿徑向面朝 里的圓柱形配合面(9)。
4.按照權利要求3所述的支承裝置，其特征為，在所述圓柱形配合面(9)軸向的端部區 內設一個沿徑向面朝里的隆凸(10)。
5.按照權利要求4所述的支承裝置，其特征為，所述沿徑向面朝里的隆凸(10)環形地 圍繞所述固定段(8)整個圓周或分成一些圓周段。
6.按照權利要求1至5之一所述的支承裝置，其特征為，所述減震層(5)有一個沿徑向 設在所述固定段⑶內部面朝所述蓋(6)的支承面(11)。
7.按照權利要求6所述的支承裝置，其特征為，所述支承面(11)有一條沿軸向(a)的 表面法線。
8.按照權利要求6或7所述的支承裝置，其特征為，在所述固定段(8)與所述支承面 (11)之間設有一個沿軸向延伸的環槽形凹陷(12)。
9.按照權利要求1至8之一所述的支承裝置，其特征為，所述固定段(8)沿軸向一直延 伸到所述蓋(6)沿徑向延伸的外表面(13)所在的軸向位置。
10.按照權利要求1至9之一所述的支承裝置，其特征為，在所述固定段(8)沿徑向的 外部，在所述減震層(5)內加工有至少一個凹槽(14)。
11.按照權利要求10所述的支承裝置，其特征為，所述凹槽(14)環槽形地圍繞所述減 震層(5)整個圓周。
12.按照權利要求10所述的支承裝置，其特征為，沿所述減震層(5)圓周分布地設置一 定數量的凹槽(14)。
13.按照權利要求12所述的支承裝置，其特征為，在所述減震層(5)內，在所述各凹槽 (14)之間留有隔片。
14.按照權利要求13所述的支承裝置，其特征為，所述隔片圍繞所述減震層(5)的圓周 等距離排列。
15.按照權利要求2至14之一所述的支承裝置，其特征為，所述蓋(6)沿軸向(a)延伸 的環形段(7)有一個導入斜面(15)。
16.按照權利要求1至15之一所述的支承裝置，其特征為，在所述托輥(2)沿軸向的至 少一個區段內，在該托輥(2)的圓柱形內表面與所述減震層(5)之間，安裝一個套筒狀零件 (16)。
17.按照權利要求16所述的支承裝置，其特征為，所述套筒狀零件(16)沿軸向從所 述托輥(2) —端側伸出，以及在該托輥(2)軸向的端部區內有一個沿徑向向外延伸的凸緣 (17)。
18.按照權利要求1至17之一所述的支承裝置，其特征為，所述減震層(5)設計為空心 圓柱形的薄壁件。
19.按照權利要求1至18之一所述的支承裝置，其特征為，在所述減震層(5)與所述軸 承⑶的環⑷之間安裝一個支承件(18)。
20.按照權利要求16至19之一所述的支承裝置，其特征為，所述托輥(2)面朝所述套 筒狀零件(16)的內表面(19)和/或所述套筒狀零件(16)面朝所述托輥(2)的外表面(20) 至少部分設有一個具有摩擦增大特性的涂層(21)。
21.按照權利要求20所述的支承裝置，其特征為，所述具有摩擦增大特性的涂層(21) 含有金剛石、碳化硅(SiC)、剛玉或氮化硼(CBN)。
22.按照權利要求21所述的支承裝置，其特征為，所述金剛石、碳化硅、剛玉或氮化硼 作為直徑范圍在Iym與100 μ m之間，優選地在10 μ m與80 μ m之間的顆粒(22)存在。
23.按照權利要求21或22所述的支承裝置，其特征為，所述金剛石、碳化硅、剛玉或氮 化硼通過粘結劑(23)粘合在所述托輥(2)上和/或所述套筒狀零件(16)上。
24.按照權利要求23所述的支承裝置，其特征為所述粘結劑(23)是一個金屬層，尤 其是銀層ο
25.按照權利要求24所述的支承裝置，其特征為所述金屬層通過電鍍的過程施加。
26.按照權利要求20所述的支承裝置，其特征為，所述具有摩擦增大特性的涂層(21)是一個鉬層。
27.按照權利要求26所述的支承裝置，其特征為所述鉬層通過火焰噴鍍施加。
28.按照權利要求16至27之一所述的支承裝置，其特征為所述托輥(2)與所述套筒 狀零件(16)之間在裝配狀態存在壓配合。
全文摘要
本發明涉及一種用于設計為至少部分空心圓柱形的托輥(2)的支承裝置(1)，包括至少一個支承托輥(2)的軸承(3)，其中，在軸承(3)的環(4)與托輥(2)之間直接或間接地安置一個由彈性體或橡膠材料組成的減震層(5)，以及其中，托輥(2)的至少一個軸向端用蓋(6)封閉。為達到托輥軸向端低噪聲和自定心地密封，本發明規定，蓋(6)裝在一個固定段(8)內并被它固定，固定段(8)由減震層的材料成形在減震層(5)軸向的一個端部區內。
文檔編號F16B2/00GK101932838SQ200880120672
公開日2010年12月29日 申請日期2008年12月8日 優先權日2007年12月14日
發明者埃德加·皮克爾, 彼得·霍林, 桑德拉·卡姆, 阿明·奧爾西夫斯基 申請人:Skf公司