專利名稱：密封的輥組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及輥組件，它包括支承在軸上的轉(zhuǎn)動殼體，該殼體最好是園柱形的。本發(fā)明特別針對這樣的輥組件，該輥組件在正常使用中其水平方向大致保持不變。
輥組件一般至少包括兩個相互轉(zhuǎn)動的部件，還包括支承這個部件的若干個軸承。
輥組件廣泛應用于各種場合。在最普通的應用中，用輥組件提供一條滾動通道。在典型的滾動通道或輥式輸送系統(tǒng)中，用一連串適當旋轉(zhuǎn)的數(shù)以百計或更多的輥組件提供一條滾動通道或?qū)к墸员阍谘b配、制造或加工過程中運送物品。某些應用需要數(shù)哩的輸送通道和許許多多的輥組件。輥組件也常用作車輪。輥組件用作支承重物的車輪的一個例子就是高架輸送系統(tǒng)，在系統(tǒng)中載荷被懸掛在支架上，支架是由兩個典型的托輥在一根工字梁的兩相對端滾動支承的。輥組件也可以用作拖車、翻斗車或類似車輛的輪子。
過去輥組件最普通的形式是由一個金屬軸支承一個滾柱軸承、滾柱軸承又支承一個金屬的、塑料的、或橡膠的輪子構(gòu)成的。用這種普通的輪子、實際上會產(chǎn)生不少問題。其中，上述普通的裝配件磨損太快，會卡住和破損，輪子成本相對較高而且會產(chǎn)生很大的噪音。這些問題都會出現(xiàn)，至少部分問題會出現(xiàn)在上述輥組件中用滾柱軸承的時候。上述滾柱軸承在系統(tǒng)中無疑是最貴的元件。除非在特殊條件(高成本)下使用上述滾柱軸承、該軸承很可能會產(chǎn)生噪音，況且，即使最好的滾柱軸承磨損也相對較快。金屬的過分磨損當然會導致?lián)p壞。而且在許多裝配件中，磨損的金屬是鋅表面，該表面保護鋼軸以防止腐蝕。采用滾柱軸承也使輥組件的裝配復雜化，這是因為要把滾柱軸承固定于軸和軸承座二者之間。
伴隨含普通滾柱軸承的輥組件的另一缺點是在該裝置中總是有用潤滑脂或油潤滑的金屬軸承。金屬和潤滑脂或油的實際應用產(chǎn)生了問題，使用中的輥組件的材料很可能遭到腐蝕，在物品的生產(chǎn)設備里要花費額外投資以滿足對環(huán)境的要求。
為了克服由滾柱軸承帶來的缺點提供了一個改進的滾柱，它被稱為全塑輥。已知的例子是采用一種自潤滑塑料，如用一種阿利米特(aramid)纖維增強的尼龍，該纖維用來增加塑料的剛度和負荷承載能力。上述相對運動的軸和殼相互是直接接觸的，不需要潤滑。
由于采用了高性能的工程塑料，可期望這種全塑不經(jīng)潤滑的輥組件相對于潤滑的金屬輥組件能增長使用壽命并減少維修。但它在實際使用中出現(xiàn)了大量的問題，如，不經(jīng)潤滑系統(tǒng)中的磨擦系數(shù)太高，結(jié)果驅(qū)動該輥組件所需動力過多。最后，由于沒有潤滑使塑料磨損太快，限制了輥組件的使用壽命，最終使該塑料件只具有有限的承載能力。
至今，仍反對試圖在全塑輥組件中或具有全塑殼體的輥組件中使用潤滑，這是因為在全塑輥組件中潤滑的密封是困難的。曾經(jīng)考慮過一個適當?shù)拿芊猓撁芊庑枰獜碗s的密封裝置，因而增加了該輥組件的總成本。還有，在像材料加工過程這樣特定的應用中，還沒有實踐能確保所要求的密封的完善，在很大程度上，反對采用潤滑，是因為假如在一切都能行的情況下，當兩個相對運動表面的接觸面起到流體壩(fluid dam)的作用時，在該相對運動的兩表面之間密封被公認為是非常困難的。
當考慮到大型的制造或食品加工設備無疑包含大量的輥組件時，就可了解上述輥組件已公知的問題的意義。如果輥組件磨損太快，則需要替換大量的輥組件，這會使制造延遲，而且這當然是很昂貴的。更進一步，當大量應用輥組件時，甚至每個輥組件的成本減少的很小時，也可急劇降低輸送系統(tǒng)的總成本。同樣，減少輥組件的成本和減少裝配單個輥子的時間及減少裝配使用這種輥子的輸送系統(tǒng)的時間是很有意義的。更進一步，每個單獨的輥組件產(chǎn)生的任何噪音，在大量輥組件用在一臺設備上時是大大增強了。
因而需要一種輥組件，該輥組件具有成本低、耐用、防漏不腐蝕和無噪音的性能。
本發(fā)明提供了一種輥組件，它能用來支承輥式輸送機，或者作為輪子用于高架輸送系統(tǒng)或拖車及類似車上。該組件成本低、耐用、無噪音、不腐蝕和防漏。
本發(fā)明的輥組件至少包括一個軸，一個固定在軸上的輥體，一個包容輥體的殼，殼上有一個用來裝一根或更多根軸的安裝孔。一種予定數(shù)量的潤滑劑裝在殼內(nèi)，所以當輥組件處在它的正常位置上時(該軸沿水平方向延伸)，潤滑劑給相對于殼圓柱形內(nèi)表面轉(zhuǎn)動的輥體提供潤滑，該潤滑劑最好是輕油(錠子油、潤滑液等)。這種潤滑使輥體相對于殼體的磨擦系數(shù)從0.1降低到0.04，(至少減少到2.5分之一)。因此，顯著地減少了磨損，延長了壽命。
在輥組件的整個壽命期間內(nèi)，因為把輥組件保持在同一水平方位上，該殼能提供完整的密封，使?jié)櫥瑒┍３衷跉?nèi)。上述殼體包括一個沿每個軸安裝孔的外周整體形成的接觸密封，從而阻止流體在殼和軸之間流動。該接觸密封還起到防止或限制灰塵或其它污染物進入組件密封內(nèi)部的作用。上述殼還包括一個集液池用來盛裝潤滑劑，以至無論輥組件的方向如何，潤滑劑不聚集在接觸密封點。
殼還包含一個從軸的安裝孔延伸進入殼內(nèi)的圓柱形套。套與軸有一定間隙，并環(huán)繞軸，從而限定了繞軸的圓環(huán)形集液池，該集液池在輥體與軸聯(lián)接的一側(cè)鄰近輥體。接觸密封在對著軸安裝孔的套的軸向端形成。因而，輥組件萬一偏離其正常位置，潤滑劑仍保持在殼的封閉的軸向端內(nèi)，或在殼敞開端的集液池里，按一個實施例，又在軸自身里形成的孔里。因而，大量的潤滑油不再接觸輥體或軸與接觸密封的交界面。上述接觸密封將只用于防止偶然滑過交界面的滴液。
上述密封可以是簡單的直接與軸接觸的唇式密封，或者是具有與輥體和軸部都接觸的分級密封。
按照本發(fā)明的另一方面，部分密封可以是疊瓦密封結(jié)構(gòu)，該疊瓦結(jié)構(gòu)同一個實施例一起被提出，在那兒輥體是具有環(huán)形沿軸向延伸的凸起，所以任何滑入輥體圓邊和被帶上輥體頂部的潤滑劑受該環(huán)狀凸起作用軸向偏離輥體?？繗んw整體組成的密封包括一個在環(huán)狀凸起下方徑向朝外和軸向向下的部分，所以離開輥體的潤滑劑直接流入集液池，受疊瓦結(jié)構(gòu)阻擋作用，不與殼的密封接觸。這時如上所述，該環(huán)狀凸起和疊瓦最好是傾斜的，潤滑劑實際上沒有機會進入，和殼體與接觸密封點的交接面接觸。還有，如果愿意可以讓密封的徑向伸出，部分延伸到與環(huán)狀凸起的下邊緣接觸，免去把殼體與軸接觸密封分開的要求。
作為一種變換，該潤滑劑收集池可以在軸上，而不在殼上制成。在這樣的情況下，軸須帶軸向孔和通道，該通道連通上述孔和殼的內(nèi)部。殼可以在其軸的安裝孔外周有簡單的接觸密封，從而把潤滑劑導入該通道。
本發(fā)明的組件可以制成標準元件，使在各種應用場合下容易裝配。例如，軸可以與輥體整體制成，也可以同它分開制成。在一個標準的組件中，軸可以分開制造、這樣包括輥體潤滑劑和殼體整個模件被用于與各種軸聯(lián)接。任何公知的軸-輥體聯(lián)接都可采用，例如，如果需要可以將軸穿過輥體形成可拆聯(lián)接，如在殼體當作輪子用的場合。另一方面，由于本發(fā)明輥組件的耐用性，在組件的壽命期限內(nèi)，不期望軸和輥體必須分開。模件應包括在軸和輥組件之間的一個卡合型聯(lián)接。
在模組件的另一類型中，軸和輥體是分開制造的，但軸是短軸，適于和另外的軸或殼體聯(lián)接。該短軸端部可具有任何類型的可拆卸的或永久的聯(lián)接裝置。無論如何，本發(fā)明建議的卡合型聯(lián)接特別適用。
輥組件的結(jié)構(gòu)也可以是軸從組件的兩個軸向端伸出來。例如，在使用單個輪子的拖車或傾倒型系統(tǒng)中這種結(jié)構(gòu)是合乎需要的。
本發(fā)明的輥組件具有廣泛的應用范圍。通常，組件的輥體23沿殼體的內(nèi)表面的下部滾動，在該部聚集潤滑劑30。在一些應用中，轉(zhuǎn)動殼體的離心作用將把潤滑劑沿其整個內(nèi)表面分布，所以輥體可以同殼體內(nèi)表面的任何一點接觸。考慮到這點，本發(fā)明的輥組件即適于高架輸送機，也適用于輥式輸送機，而且特別適用在拖車上作廉價的、低轉(zhuǎn)速的輪子，如用在手推車，售貨車和翻斗車上。
另外，輥體可以用金屬，例如用鋼制成，從而增進其耐用性和耐磨損性能。殼也可以用金屬制成?，F(xiàn)在，最優(yōu)選的結(jié)構(gòu)包括用一種工程塑料制成殼和用鋼制作輥體。
本發(fā)明的輥組件可以全部用非金屬，耐腐蝕的材料制成，工程塑料材料，最好是高性能的工程塑料材料，例如具有添加劑的乙縮醛，如添加聚四氟乙烯(TEFLON)石墨，由DUPONTM以DELRINTM名稱出售的二硫化鉬，還有輕油如錠子油潤滑液和類似的油是理想的。
殼體最好用吹?；蜃⑸淠Ｖ瞥蓛蓚€半殼。如果輥體和軸是用塑料制成的，它們也可采用吹?；蜃⑸淠Ｖ瞥烧w的，或分開的，如上所討論的那樣。若分開制作軸和輥體的話，隨后軸和輥體結(jié)合，把輥體位于一個殼體件內(nèi)，第二個殼體然后與第一殼體件聯(lián)接，形成完整的封閉結(jié)構(gòu)。其后將潤滑劑通過一個予制的油孔注入到封閉的殼體中，或通過插入殼內(nèi)的套筒注入。在將予定量的潤滑劑注入殼體之后，堵塞殼上的油孔，從而提供了一個密封的殼體。


附圖1A是本發(fā)明的輥組件的剖面示意圖，輥組件位于正常方位，即軸是水平的;
附圖1B表示圖1A的輥組件的軸向下傾斜45°的情況;
附圖1C表示圖1A的輥組件的軸向下轉(zhuǎn)動90°時的狀況;
附圖2是本發(fā)明的輥組件的第一實施例的剖視圖;
附圖3是本發(fā)明的輥組件的第二實施例的剖視圖;
附圖4是本發(fā)明的輥組件的第三實施例的剖視圖;
附圖5是本發(fā)明的輥組件的第四實施例的剖視圖;其中的軸沿軸線雙向伸出;
附圖6是本發(fā)明的輥組件的第五實施例的剖視圖，其中集油池在軸上;
附圖6A是沿圖6剖面線的剖視圖;
附圖7表示按本發(fā)明的輥組件用在高架工字梁輸送系統(tǒng)中;
附圖8表示按本發(fā)明的輥組件用在輥式輸送設備上;
附圖9表示本發(fā)明的輥組件用作簡易拖車或翻斗車的軸和車輪;
附圖10表示本發(fā)明的輥組件用在另一種輥式輸送機設備上;
附圖10A是沿圖10的指示線方向的端視圖;
附圖10B是表示具有鋸齒形外園周的輥組件局剖詳細圖;
附圖11是具有一種不同類型齒形外園周的殼結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖;
附圖11A是圖11所示殼的端視圖;
附圖11B是圖11所示殼的剖視圖;
附圖11C是圖11所示殼的另一端視圖;
附圖12是具有類似彈性外周邊的輥組件的剖視圖;
附圖12A是圖12所示輥組件的端視圖;
附圖12B是圖12所示輥組件的側(cè)視圖。
附圖1A-1C表示了本發(fā)明輥組件的基本原理。該輥組件包括一個輥體和軸的組件20，一個殼10和一定量的潤滑劑30。該輥體和軸的組件包含一個具有園柱型外周的輥體23和與輥體同軸的園柱型軸部件21，該軸部件至少沿軸線的一端伸出。上述殼10具有通常為園柱型的外表面(除非外表面上有螺紋，花鍵，鋸齒，制動或卡合凸起，固定用彈性凸起，用于調(diào)節(jié)的專用螺紋，如下面所要討論的)，包括一園柱形外壁101和兩個園柱形軸向端壁102。該外周壁101具有園柱形的內(nèi)表面，輥體23在該內(nèi)表面上滾動。輥體和軸組件20的軸部件21至少穿過一個軸向端壁102伸出。
在上述的例子里，所述殼10是由一個徑向的內(nèi)套103構(gòu)成，套沿軸向從端壁102的一端向輥體23延伸，套與軸部件21有間隔，而且環(huán)繞在軸部件21的周圍。內(nèi)套103的軸向端與輥體23緊貼，形成了殼10和軸21間的接觸密封，這個密封禁止灰塵和其它污染物進入該輥組件，而且防止?jié)櫥瑒┝鞒鲈撗b置。套103徑向上限定了環(huán)形集液池7的內(nèi)邊界，集液池7是由套103的外園表面，軸向端壁102和外園壁101的內(nèi)表面部分限定的。如果集油池做在軸21上，則不需要上述的套，正如下面要討論的那樣。一定量的潤滑劑30位于殼10的里面。潤滑劑最好是輕油，例如錠子油或潤滑液。
在圖1A和所有其它的附圖里，所描述的輥組件在輥體23的下部和園周壁101的內(nèi)表面之間有空隙，輥體相對于該內(nèi)表面滾動。為了清楚顯示接觸點的潤滑劑，上述間隙的尺寸被放大了很多。實際上，在輥組件最低點的潤滑膜是非常薄的，結(jié)果輥體23在殼10的壁101的內(nèi)表面上滑動。
在某些應用場合，要求本發(fā)明的輥組件通常具有恒定的或穩(wěn)定的水平方向。圖1A所示的輥組件位于正常的方向-具有水平延伸的軸部件，即在觀察者的位置上平行于地球表面的切平面。無論該輥組件是用在輥式輸送機上，或作為導輪用于高架輸送機上，或是當作車輪用在拖車上，該輥組件都將是在水平方向上。如果將輥組件的正常位置稍加變化，幾乎沒有潤滑劑30會跑出殼10，這點很容易從附圖1A看出。因為在內(nèi)套103的軸向端有接觸密封103S，即使少量的潤滑劑30被輥體帶到殼的頂部，它將落回殼的底部而不會從殼內(nèi)跑出來。因而，只要輥組件保持在它的正常水平方向上，即圖1A所示的方向，潤滑劑幾乎沒有機會從殼內(nèi)跑出。
盡管本發(fā)明的輥組件被設計成用在其取向是穩(wěn)定的應用場合中，有時該輥組件會偏離圖1A所示的方向。例如，在運輸和裝配期間，還有往往在專門的使用(如在拖車上用)中，輥組件在其正常方位上受到干擾。因此，為了確保該輥組件在寬范圍的應用領域中有效，當輥組件不在其正常方位時，它也必須是液體密封的。
參見圖1A，因為軸向端壁102和園周壁101構(gòu)成一個液體密封的容器，所以如果輥組件向和軸21相對的軸向端壁102傾斜，也沒有泄漏的可能。然而，在另一個軸向端壁102，軸21在內(nèi)套103的內(nèi)邊緣穿過主軸向端壁，在內(nèi)套103的端部形成的簡單的整體密封保證流體不在密封103S和軸21之間漏出是困難的，或是不可能的，這是因為，例如在一切都可能的情況下，當大量的潤滑油聚集在密封的交界面和相對于密封運動的表面上時，在兩個相對運動的表面之間用簡單接觸密封的形式提供可靠的密封是極其困難的。但是按照本發(fā)明，潤滑集液池7的構(gòu)造保證了該潤滑劑不聚集在密封的交界面，而且大量的潤滑劑30不再同內(nèi)套103和軸部件21的密封邊103S相接觸。因而，只需要密封住偶而情況下暫時接觸上述交界面的潤滑液滴;確信接觸密封足以達此目的。更具體的參見圖1B和1C，當輥組件朝裝入軸21通過的一端傾斜時，潤滑劑30被保持在集液池7內(nèi)，而且甚至不接近密封點103S。因而，把輥組件設計成在接近潤滑劑可能漏出去的區(qū)域，即殼10的密封點103S和穿過殼10的軸21之間的交界面處沒有大量的潤滑劑30。
借助于這個結(jié)構(gòu)，提供的潤滑劑可大大降低上述輥體23和園周壁101之間的摩擦系數(shù)。特別是，潤滑劑的存在使摩擦系數(shù)至少減少到2.5分之一(在一個實施例中從0.1降低到0.04)。這樣，顯著地減少磨損，延長了輥組件的壽命。潤滑劑的存在也降低了由輥產(chǎn)生的噪音。
運用上述普通組件的多種形式，可以將圖1A-1C表示的基本原理引伸到大量具體應用場合，為敘述引入基本輥組件的實際實施例中的各種特性，將在以后參照幾個具體的實施例討論這些特性。一般情況下參照一個詳述實施例所討論的具體特性，很容易與根據(jù)別的實施例所述的其它特性相結(jié)合，因此圖2所示殼和輥體形狀可用于如圖3所述的軸和輥體分離的結(jié)構(gòu)和圖4所示的短軸或圖5所示的雙向軸組件。還有，如前面曾提到的，在每一個視圖中，輥體23與殼10的間隙被改大了許多。實際上這個間隙非常小，輥體23是在殼內(nèi)潤滑薄膜上滑動的。
圖2是按照本發(fā)明的一個輥組件的側(cè)剖視圖，如圖所示，該輥組件包括一個殼10，一根軸和輥體20，輥體20包含一個在殼10內(nèi)滑動的輥體23和一根沿軸向伸出殼10外的軸21。盡管圖2所示的軸21和輥體23是整體的，也可以分開制造，如下所述。為了讓輥體23在殼內(nèi)滑動時得到潤滑，在殼10內(nèi)有許多潤滑劑。注意，在這兒用的術語是“滑動”，它表示的是殼10和輥體23之間的相對運動。在特定的情況下，當輥體23保持大至固定時，殼體10實際上是轉(zhuǎn)動的，當該輥組件作為輪子，或當殼支承一個轉(zhuǎn)動件，例如在專門的輸送系統(tǒng)中就是這種情況。
上述殼10包含一個軸向延伸的內(nèi)套103。內(nèi)套103環(huán)繞軸21，并且在套的內(nèi)徑邊緣與軸21有間隙。為了限定集油池7，套的外表面與殼外周壁的內(nèi)表面有間隔，如在上面所討論的那樣。在這個實施例中，上述輥體23還包含一個環(huán)狀錐形凸起231，該凸起變尖形成一徑向向里的點或滴流邊231E。該軸向套103包含一徑向向外延伸的邊103R，它與環(huán)形凸起231的邊緣相接觸，裝配后的狀態(tài)如圖2所示。借助于這個結(jié)構(gòu)和輥體23的錐形及內(nèi)套103，如圖2所示，由輥體攜帶到殼10上部的任何少量潤滑劑，通過環(huán)形凸起231，沿軸向直接進入集液池7，而且返回殼的底部，如圖2所示。還有，因為該滴流邊231E跨過徑向外伸邊103，還因為內(nèi)套103的向下的斜面，沒有潤滑劑流入內(nèi)套103和輥體23的交界面的可能性。最后，由于內(nèi)套103R的徑向延伸邊103R的輥體23的凸起231之間的接觸，在殼10與軸和輥體裝配件20之間提供了接觸密封，以至在不愿出現(xiàn)的情況下(如用力搖晃該輥組件)，潤滑劑將到達徑向延伸邊103R和環(huán)狀凸起的交界面，亦能防止?jié)櫥瑒╇x開殼體10。該接觸密封也禁止灰塵和其它污染物進入該輥組件。
如圖2所示，為了能使殼本身的制摸容易和簡化裝配輥組件，殼體10通常是分開的。在圖2所示的裝配狀態(tài)下，殼10被分離的部分10A和10B，它們每一件都是可模塑的，即以一個單模鑄成，不需要可替換的模板或類似物。如愿意，這些工件也可吹塑制成。在一種拼合殼體的情況下，殼10A和10B可用任何已知的方法結(jié)合在一起，如用超聲焊或粘接，一旦被結(jié)合在一起，分開制造的這些部件不會影響殼的液體密封性能。在這描述的每一種輥組件，一些拼合殼體的成型方法可供優(yōu)選。
圖3表示本發(fā)明的另一種輥組件，在此實施例中，軸21與輥體23是分開制造的，兩者由一種聯(lián)接裝置結(jié)合在一起，該聯(lián)接裝置包含附加的連接件，這些聯(lián)接件被制作在兩個將要結(jié)合的工件上。在所述的實施例中，聯(lián)接裝置包括一個在軸上制成的螺紋21T和一個在輥體內(nèi)附加的螺旋;然后可將軸21螺旋擰入輥體23內(nèi)。不用說這將在軸21和輥體23之間提供一種可拆聯(lián)接。通過粘接的措施，或通過一些螺紋成形，如在初次裝配后不讓軸從輥體23中松扣退出，可使上述聯(lián)接成為不可拆的。自然任何合適的聯(lián)接件都可采用。如，在圖4、6和6A或采用卡合型聯(lián)接件。其它類型的聯(lián)接件如鍵鎖或鉚接型聯(lián)接也可采用。
圖3的輥體23也包括一個具有滴流邊231E的環(huán)形凸起231?？墒窃撦侒w23不包含上述實施例中的逐漸傾斜的表面。圖3實施例的軸套103即包含了一個徑向延伸凸起103R，也包含了與軸套103整體鑄成的密封唇103S。與前面所述實施例相同，環(huán)狀凸起231的滴流邊231E懸垂在經(jīng)向外伸部件103R之上，提供了一種疊瓦效果，消除了潤滑劑流到殼10和軸與輥體裝配件20的交界面的可能性。
在圖3的實施例中，殼體還包括一個沿徑向朝里延伸的止推面10T，適于與輥體23的一個側(cè)邊接觸，達到支承推力的目的。該輥體23的另一側(cè)邊包括一環(huán)狀唇，為提供相似的推力支承，它與殼的軸端里面相接觸。在殼10和輥體23之間軸向間隙和徑向間隙為了敘述的目的被改大了許多。實際上，在殼10的下部周邊上，并且至少在殼10的一個軸向側(cè)邊上，輥體23與殼體只靠一層薄的潤滑膜分開。
如圖3所示的那樣，軸21和輥體23之間的可拆卸聯(lián)接僅用于殼10和軸21(或與它接觸的某些另件)都比其它部件靡損大的情況。當殼10作為拖車或翻斗車的輪子時，就會有這種情況。在這種情況下，寧肯移走殼或輪子、替換它們，而不要報廢整個軸組件。但是，在一般情況下，要求輥組件具有十分長的使用壽命，所以一般不需要提供可拆聯(lián)接。
圖4表示按本發(fā)明的另一種輥組件。在此實施例中，軸21和輥體23如圖所示制成一體?？墒牵缟纤?，為了簡化裝配，除殼是制成可分的之外，軸21和輥體23一般是分別制造的。該軸21實際上是一根短軸，它稍微伸出殼外而且被制成帶卡合聯(lián)接件20P，該聯(lián)接件20P使短軸21轉(zhuǎn)動固定在任何其它軸上，或一個固定的支承件上，支承件上帶有附加的聯(lián)接件。盡管圖中所示的是一個簡單的卡合型結(jié)構(gòu)，但任何已知的聯(lián)接，如上所述的螺紋聯(lián)接，也可被采用。如圖所示殼10包括一個止推表面以支承端推力，輥體23能夠與殼的兩個軸向端面中的任何一個相接觸。軸套103還包含一個單唇密封103S。如果需要，更復雜的密封，如分級密封或疊瓦型懸掛結(jié)構(gòu)自然可以被采用。
圖4的輥組件也表示了有標準化組件的可能性，它可以為多種用途簡單卡合聯(lián)接到位。例如，若將輥組件用來支承輥式輸送機的輥子，這些輥子可以簡單的卡入短軸21的軸端，面殼10被固定在支架上。此外，若輥組件用于高架工字梁輸送機上，短軸將被固定在安裝托架上，而殼10可以沿A字梁滾動。若把輥組件用于拖車或翻斗車上，短軸21將直接插入拖車或翻斗車的軸套或車體里，且輥組件的殼10作為輪子。
圖5表示了本發(fā)明的另一實施例。除去構(gòu)件具有略微不同的形狀和軸21從殼10的軸側(cè)兩端伸出之外，這個實施例與圖3所示的實施例很相象。參照圖5，可以了解軸從該組件每一軸線端伸出的結(jié)構(gòu)不會妨礙該組件的潤滑效果，只要在殼10的每一軸端都提供一集油池7。圖5所示的雙向軸組件的類型可以作為單個車輪用于拖車或小車上，或在殼10每一端上用作輥式輸送機的中間支承。
圖6表示本發(fā)明的一個實施例，在該實施例中將集油池7制作在輥組件20中的軸21上。在所示的實施例中，該集液池7被制成軸21的中心孔。在殼10的里面和集油池7之間，由多個周向間隔排列的孔7P形成流體通路。如圖6所示，當傾斜支承輥組件從正常位置移開時，液體進入集液池7;當輥組件處于圖6所示的正常位置時，潤滑劑就流出集液池。整體形成的密封如分級密封或唇式密封，正位于孔7P的同軸向外的地方，以至使任何接近殼10內(nèi)的軸21交界面的流體流入孔7P，而不逆著密封103和流出殼10的外面。這個實施例也包括了在殼和輥體23的每一端的止推面，所以可以吸收掉諸推力。
該軸21和滾動件23可整體制成。但是在所示的實施例中，上述部件是分開制造的，而用一個不可拆的卡合型聯(lián)接互相結(jié)合，該聯(lián)接是按本發(fā)明的要求聯(lián)接。該卡合型聯(lián)接包括在軸21的一端形成的鎖定擋爪20P。為了讓擋爪20P進入在輥體23的內(nèi)園周制成的槽23G，該擋爪在徑向具有足夠的韌性。輥體23還包含一個擋臺23E，所以當擋爪槽23G內(nèi)滑過臺23G時，它不能轉(zhuǎn)動地、不可拆卸地鎖定到位，使輥體23相對軸21固定。
如圖6A所示實施例的鎖定裝置包括兩個鎖定擋爪，以確保上述部件間的緊固聯(lián)接，自然各種卡合型的聯(lián)接可以被采用;更進一步，若需要，這種卡合型聯(lián)接可用在其它在本申請公開的實施例中。
當然，在軸21中，有許多方法制成限定集油池7的中心孔。在所述的實施例中，由于軸21的一端起到聯(lián)系的作用，則在軸21的另一端以長孔的形式構(gòu)成集液池7，而后用堵塞21P(最好是某些類型的塑料)堵住長孔的軸向端，從而限定了一個油腔。如上面所指出的，提供或制成孔7P使得在軸21的外表面和油腔或油池7內(nèi)部的流體連通。
圖7-10表示了本發(fā)明的輥組件的幾種應用。如上所述，在用于任何場合時，本發(fā)明的輥組件的結(jié)構(gòu)最好是讓軸21和輥體23聯(lián)接，又與殼10內(nèi)的下部接觸，在該處聚集了潤滑劑以保證正?；瑒印?br> 在圖7所示的實施例中，按本發(fā)明制作輥組件用于高架輸送機上;為了讓托架借助于本發(fā)明的輥組件沿A字梁5移動，輸送機中每兩個輥子與許多托架中的一個托架相聯(lián)接(圖示的托架是其中之一)。在這個實施例里，制成的輥組件具有短軸21，該軸是簡單快速卡入托架31，如圖7所示。自然，可采用其它形式的聯(lián)接。
圖8表示本發(fā)明的輥組件用于支承輥式輸送機上可轉(zhuǎn)動的長輥4，這時一個長輥與兩個輥組件的軸21固定聯(lián)接，并且兩個輥組件的殼10支掌在固定支架2上，不能轉(zhuǎn)動。
在圖9所示的實施例中，本發(fā)明的兩個輥組件用單根軸互相連接，實際上該軸起到車軸的作用，而輥組件的殼10起輪胎的作用。在這種場合下，可將殼10制成，或在其外部另外提供一種合適的橡膠輪胎或塑料輪胎。圖9中剖開的一端表示輥組件本身包括疊瓦型結(jié)構(gòu)和一個唇式密封，以防止任何漏油的可能性。
圖10表示了用本發(fā)明的輥組件支承一根輥式輸送機的長輥4的另一種方法。在本例中，長輥4是一處中空的筒。輥組件裝入該輥筒的相對端，如圖10所示。
在圖10中，將輥組件壓入輥或筒的各端，輥組件可以以任何已知的可拆的或不可拆的方式固定于長輥4的各端，包括用(不限于)下述方式粘接、花鍵配合，卡合裝配、彈簧裝配、螺紋、或者如圖10B所示的鋸齒連接。在圖10B所示的特例中，輥筒的端部制出鋸齒，所以當把輥組件壓入輥筒4的頭部時，該鋸齒牢牢抓住殼10的外表面，使輥組件固定于輥筒4的端部。
圖10的實施例與圖8的實施例的不同點在于輥組件的殼10是直接固定在輥筒4上。因而，在工作中，是殼10，而不是輥體23與輥筒4一起轉(zhuǎn)動。在這個實施例中輥體23與軸21是固定的。為了讓輥體23和軸21確保靜止不動，可以將軸21制成六棱桿，最好如端視圖10A所示。六棱桿或軸21裝入欄桿或側(cè)支架2的配合孔中，所以該六棱桿或軸21與欄桿牢牢地固定在一起。該六棱桿穿過輥23中的配合孔，所以可轉(zhuǎn)動地安裝輥體23。
為清楚起見，圖中所示輥體23與殼10內(nèi)表面有間隙。在工作中，殼10與輥體23當然是相對滑動的。在圖10所示具體的實施例中，當輥體23被固定的同時，殼體10是運動的。
在如圖10中所示的實施例中，在輥組件的頂部，殼10和輥體23互相接觸，這是因為重力把長輥4和殼10壓到輥體23上。這樣在其上端接觸的輥組件可能出現(xiàn)問題，因為潤滑劑受重力作用下處在輥組件的下部。但是，實驗已經(jīng)表明，在這種特殊的應用中，轉(zhuǎn)動的塑料殼10離心拋出潤滑油來有效潤滑。這種離心效果基本上實現(xiàn)了，因為這是外部的殼10轉(zhuǎn)動，而不是輥體23轉(zhuǎn)動。假如在這兒換成是輥體轉(zhuǎn)動，就不能充分的潤滑了。
在這個特殊結(jié)構(gòu)中，發(fā)現(xiàn)在六棱桿或軸21和輥體23都用金屬如鋼制成時，效果最佳。輥體23也可以制成塑料的或帶有高性能軸承材料作為外套的不貴重金屬制成，如下面的圖12所示。殼10可以用塑料材料制成，如用DELRIN。用于輸送的長輥可用金屬，也可用塑料制成，以適于要用的場合。
在圖10中，先把輥組件插入輸送機輥4的相應端，沒有六棱桿21。然后，輥4對準在欄桿上或支架2上的孔，六棱桿21插入欄桿上的孔和在輸送機輥中的輥體23上的孔，結(jié)果將輥4支承在欄桿上。
為了將殼方便地聯(lián)接到固定支架上，或如圖10中所示的輸送機系統(tǒng)中將其聯(lián)接到轉(zhuǎn)動的輥上，當然存在多種殼體結(jié)構(gòu)。例如，用螺栓或類似工件將殼體緊固或牢固聯(lián)接在支架上。可是，當采用附加結(jié)構(gòu)使殼聯(lián)接在長輥或支架時，如用螺栓、銷、或粘合劑，將失去本發(fā)明的某些優(yōu)點。如前所述，本發(fā)明的輥組件可用于確實需要幾十萬個這種輥子的結(jié)構(gòu)上，如在工地上每一個輥子都需要粘接或銷聯(lián)接，裝配成本會急劇增加。因此，最好不用附加裝置就能安裝到位的輥組件。
在圖10B中所示輥組件的殼10的外表面鋸齒是一個簡單的嵌入的聯(lián)接方式。在圖11-11C中表示了一個更完善的殼體結(jié)構(gòu)。如這些附圖所示，將殼10的外表面制成具有在周向間隔設置的一系列長波紋10d，還有一個端法蘭10f。該端法蘭是用來在殼體裝入輥體時，如裝入圖10的輥4時，使殼體保持在端部，不會滑進輥里。當然，如果殼體插入固定的支架，端法蘭就沒有用了，如將輥組件插入固定支架的側(cè)面時就是這樣。但是，在某些情況下，當殼體在固定支架的旁邊準確定位時，該端法蘭會有用的。
除去殼體上伸出的法蘭部分，波紋10d限定了殼體最外園，在圖11A、11B、11C中表示得最清楚，殼體10還具有一系列沿周向間隔排列的孔10b，它們切去每個長波紋10d的下部。借助于這樣的排列，每一個長波紋10d被彈性支承在殼體的剩余部分上，這樣就可以沿徑向朝內(nèi)壓波紋10d，就可使殼體能夠被壓配合于有略小于殼體外徑的內(nèi)孔里，該殼體的外徑取自波紋向外的最凸處。一旦將殼體裝入開孔中，塑料殼10趨向于沿徑向朝外鼓起，則使殼體在那兒被緊固住。
圖11A、11B和11C所示的結(jié)構(gòu)已被證明容易裝配到圖10所示類型的固定支架或筒式輥子上。從而，確信這種類型的殼結(jié)構(gòu)特別適用于大批量使用的場合，在該場合，諸多輥組件必須裝配到位。
在圖11B表示的最清楚，殼體具有一個敞開的端面，該端面有銷邊107，適于容納一個端蓋(未畫出)。該端蓋可以是簡單密封殼體的端蓋，也可以變化成具有一個軸孔和與殼的另一端相似的集液池，這樣，軸就可以從殼體的每一端伸出。
圖12、12A和12B顯示出經(jīng)變化的殼體結(jié)構(gòu)。這些圖表示的是一個完整的輥組件，它包括殼體10，輥體23，該輥體具有一個六方孔，按本發(fā)明的另一方面的要求，在輥體的外圍有一層硬的軸承材料做成的套15，如用彈簧鋼制成。輥體的其余部分用金屬或塑料制成，在這種情況下，輥組件適于在其每一端都有向外伸出的軸。當然，殼體形狀也可以是在其一端是封閉的，如象圖1所示的那樣。
為了給殼體提供一個彈性的外表面，在此實施例里，在殼體的兩個端面上鄰近其外園處制出表面槽10g。此外，圖12A和12B表示的最清楚，在殼的兩頭，沿殼體10的外園邊上，開有環(huán)向間隔分布的徑向狹槽10r。上述表面槽10g和徑向槽10r共同限定了在園周上間隔排列的一組懸臂式凸起104。還有，在圖12和12A中表示的最清楚，殼10的接近軸端的外園上有一向上的小斜度。這樣殼10的最外園處是在殼的兩端，即在懸臂式凸起104的軸向端處。因此，如圖12所示，該外周具有一個很小的“U”形狀。
把上述所有的要求考慮進去，殼體的外園是由凸起104在軸端處確定的，這些凸起是彈性或韌性地裝在殼體的剩余部分，所以可以用將殼體壓入筒、輥或固定支架的方式將殼體裝配入一個輥筒或固定支架上，這樣上述凸起104沿徑向朝里彎曲，從而使殼固定地和緊貼地安裝入輥、筒或固定支架里。一旦進入筒、輥或固定支架的孔中，凸起104馬上向外彈出，保證殼固定在支架中。
還有，可以看出，以特殊的方法制成的殼，其外園是彈性變形的，使輥組件得到一個自緊固結(jié)構(gòu)。這使輥組件裝入輸送機系統(tǒng)或其它用途的裝配簡化了。象前面所提到的一樣，當輥組件用于需要幾十萬個輥組件的輸送系統(tǒng)或某些另外用途時，非常顯著地節(jié)省了裝配時間。
可以按任何合適的加工方法制造本發(fā)明的輥組件。制造通常包括下列步驟首先，模塑所需的塑料件，如果有非塑料另件也加工出來，本發(fā)明的另件形狀，一般來說，特別是殼的形狀，允許采用兩片或三片注塑成型，或在某些情況下采用吹模的模制方法。模制后，將輥體和軸20放入殼的一個分部件10A，為封閉該輥體23，將另一殼體10B繞上述件20裝配，隨后用超聲焊將殼部件10A和10B聯(lián)接，也可用粘接或其它一些合適的方法形成一個完整的輥組件。再通過予先制成的潤滑孔(10L)注入潤滑劑，或通插入的管子注入。在注入所需量的潤滑劑后，密封或堵住潤滑孔或用插管形成的孔，以保證輥組件的流體總量。
在制造本發(fā)明的輥組件時應重點注意各個部件的形狀和尺寸。這些要求確定了能被采用的模制類型和模制技術。還有，在根據(jù)本發(fā)明設計輥組件時，一個重要的因素是應容易制模。其它重要的因素是成本，予期使用和所需耐久性。如上所述，相信考慮了這些因素，存在許多輥組件的型式和形狀可供選擇。
應注意本發(fā)明提供了超過傳統(tǒng)使用滾柱軸承裝置的許多優(yōu)點。具體說，因為它有全塑潤滑結(jié)構(gòu)，本發(fā)明具有壽命長，幾乎不產(chǎn)生嗓音和比已知輥組件成本低。更進一步，由于本發(fā)明可以用不腐蝕部件整體構(gòu)成，它可安全地用于衛(wèi)生的環(huán)境中，如用在食品加工廠里。
本發(fā)明還有大量優(yōu)點，超過不潤滑的全塑系統(tǒng)。由于在輥組件里的潤滑，嗓音小，摩擦力至少被減少到2.5分之一，所以顯著地減少了磨損，延長了輥組件的壽命。還有本發(fā)明包括了一個模制唇式密封，從而防止了任何滴漏的可能性。該輥組件可以用以任何工程塑料制造。無論如何，相信DELRINTM對上述所討論過的應用是特別合適的。
權利要求
1.一種密封的輥組件，包括一個軸和輥體裝配件，包括至少一根軸和一個與上述軸固接的輥體；一個殼體，該殼體環(huán)繞上述輥組件和具有一個用于安裝每根軸的孔，為了密封該殼體的內(nèi)部，上述殼體包含一個和上述的軸與輥體裝配件相接觸的整體制成的密封，而且上述的殼包含一個園柱形內(nèi)接觸表面，在該表面上允許上述輥體適當滾動；一種在上述殼內(nèi)放置的予定數(shù)量的潤滑劑，用來潤滑該殼的內(nèi)接觸表面；和一個集液池，當輥組件從水平方位移到使?jié)櫥瑒┝飨蛏鲜鲚S的安裝孔的方位時，讓上述潤滑劑流入和保持在該集液池內(nèi)。
2.根據(jù)權利要求1所述的輥組件，其特征在于其中的集液池在接近軸安裝孔處的殼體端壁內(nèi)形成。
3.根據(jù)權利要求1所述的輥組件，其特征在于上述的殼體還包括一個作為軸的安裝孔的軸向向里延伸的套，該套環(huán)繞上述的軸，以上述套的外周和上述殼體的內(nèi)表面為界限定一個環(huán)形集液池。
4.根據(jù)權利要求3所述的輥組件，其特征在于還包括一個在上述軸向套上制成的一個唇式密封。
5.根據(jù)權利要求1所述的輥組件，其特征在于上述軸是和上述的輥體整體制成的。
6.根據(jù)權利要求1所述的輥組件，其特征在于上述軸是和上述輥體分開制成并固定結(jié)合的。
7.根據(jù)權利要求6所述的輥組件，其特征在于上述軸是用可拆的聯(lián)接件同上述輥體相固定的。
8.根據(jù)權利要求6所述的輥組件，其特征在于上述軸是用卡合型聯(lián)接件同上述輥體相固定的。
9.根據(jù)權利要求1所述的輥組件，其特征在于上述輥體包括一個終端是滴液邊的環(huán)形凸起，在其中上述殼的軸向套在上述滴流邊之下軸向延伸，而且是向上傾斜的，使從上述滴流邊滑下的潤滑劑直接流入上述的集液池。
10.根據(jù)權利要求1所述的輥組件，其特征在于其輥組件全部用非金屬元件構(gòu)成。
11.根據(jù)權利要求1所述的密封輥組件，其特征在于上述殼包括一個具有許多間隔分布的凸起外周，上述每個凸起下部被切去，從而這些凸起能夠徑向向里變形使上述殼插入一個孔洞中。
12.根據(jù)權利要求1所述的密封的輥組件，其特征在于其中上述殼體具有一個大致上是圓柱形的外周，而且上述凸起包括從上述園柱形外表面徑向凸出的長波紋，還包括為了切去波紋下部在該殼上每個波紋下制成的孔。
13.根據(jù)權利要求1所述的密封的輥組件，其特征在于上述凸起包括間隔旋轉(zhuǎn)的懸臂式凸起，每個懸臂凸起一端由上述殼體支承，還有一個無支承的端;而且殼體徑向最外部分在上述懸臂凸起的無支承端處，為允許上述殼體插入孔洞中，上述徑向最外部分靠徑向向里彎曲來支承。
14.根據(jù)權利要求1所述的密封的輥組件，其特征在于其中殼體具有一個鋸齒形的外周表面。
15.根據(jù)權利要求1所述的密封的輥組件，其特征在于上述殼體的外園周有許多靠徑向向內(nèi)彎曲的彈性安裝凸起，使上述殼體順利地插入孔洞中。
16.一種密封的輥組件，包括一個殼體，這個殼體具有一個園柱形內(nèi)表面和在該殼上至少制成一個軸的安裝孔，上述殼體還包括一個與上述殼體整體制成的密封;一個軸和輥體裝配件，包括一個位于上述殼內(nèi)的、相對上述殼體內(nèi)園柱形表面滾動的輥體，至少有一根軸，由上述軸安裝孔插入殼體并與上述輥體固定，與上述軸和輥體裝配件在密封點上滑動接觸的密封;一種裝在上述殼內(nèi)的、予定數(shù)量的潤滑劑;和一個至少由上述軸和上述殼中之一形成的潤滑集液池，該集液池用來盛裝潤滑劑，無論輥組件的方向如何，潤滑劑不會在該密封點聚集。
17.根據(jù)權利要求16所述的輥組件，其特征在于上述殼體還包括一個套，它在上述軸的安裝孔的軸向向內(nèi)延伸，終止于軸和輥體裝配件的密封接觸端，該套的外園周與上述殼的壁的一部分限定了一個環(huán)形潤滑集液池。
18.根據(jù)權利要求17所述的輥組件，其特征在于在該輥體上制成一個環(huán)形凸起，使?jié)櫥瑒┲苯舆M入上述的集液池、遠離軸和軸向套的接觸表面。
19.根據(jù)權利要求16所述的輥組件，其特征在于上述的軸與輥體是分開制成的。
20.根據(jù)權利要求16所述的輥組件，其特征在于上述的軸與輥體是整體制成的。
21.根據(jù)權利要求16所述的輥組件，其特征在于上述輥組件全部是用非金屬材料制成的。
22.根據(jù)權利要求16所述的輥組件，其特征在于上述集液池是在上述的殼內(nèi)制成的。
23.根據(jù)權利要求16所述的輥組件，其特征在于其潤滑集液池是在上述軸上形成的。
24.根據(jù)權利要求16所述的密封的輥組件，其特征在于在上述殼體上帶有許多間隔凸起的外圍面，每個外圍凸起被切去下部，所以凸起可以徑向向里變形從而便于將上述殼體插入一個孔洞。
25.根據(jù)權利要求16所述的密封的輥組件，其特征在于殼體的外周大致上是園柱形的，而且從上述園柱形表面具有向外凸出的長波紋的多個凸起，在該殼上每個波紋下方還有制成的孔以切去上述波紋的下部。
26.根據(jù)權利要求16所述的密封的輥組件，其特征在于上述的凸起中還包含間隔設置的懸臂式凸起，每個懸臂凸起具有一個靠殼體支承的一端和一個非支承端，而且其徑向的最外部分在上述懸臂凸起的非支承端處，為了允許該殼體插入一個孔洞中，上述徑向最外部分靠徑向向里彎曲來支承。
27.根據(jù)權利要求16所述的密封的輥組件，其特征在于上述殼體具有鋸齒形的外周。
28.根據(jù)權利要求16所述的密封的輥組件，其特征在于上述殼體的外周有許多個徑向可向里彎曲的彈性安裝凸起，便于將該殼體裝入一個孔洞中。
29.一種輸送機系統(tǒng)，包括一對間隔固定的支架，許多在上述的間隔固定的支架之間延伸的軸，一個輸送輥支承在上述的每根軸上，并可轉(zhuǎn)動，每個輸送輥由多個輥組件支承在上述軸上，每個輥組件包括一個輥體固定在上述軸上，并可轉(zhuǎn)動;一個殼體，這個殼體環(huán)繞上述輥體和軸;上述殼體包括一個固定在上述輸送輥的外周表面和一個園柱形內(nèi)接觸表面，這個內(nèi)表面適于與上述輥體的園柱形外表面相對滑動;為了潤滑上述殼的內(nèi)接觸表面、一予定量的潤滑劑放在上述殼內(nèi);還有一個集液池，當上述輥組件從水平方位移到使?jié)櫥瑒┝飨蜉S的安裝孔時，讓潤滑劑流入并保持在該集液池內(nèi)。
30.根據(jù)權利要求29所述的輸送機系統(tǒng)，其特征在于其輥體是用金屬制成的。
31.根據(jù)權利要求29所述的輸送機系統(tǒng)，其特征在于其中的軸是非園柱形的。
32.根據(jù)權利要求29所述的輸送機系統(tǒng)，其特征在于其中的殼體部分是由塑料材料制成的。
全文摘要
一種潤滑的輥組件，它可以全部由非金屬的部件構(gòu)成。輥組件包括軸和輥體，它們相互固定，被殼體包圍。該輥體適于相對殼體的內(nèi)表面滾動。為了潤滑輥體，殼內(nèi)裝有大量潤滑劑。一個集液池即可以制作在殼上，也可制作在軸上，所以無論輥組件的方向如何，潤滑劑不會流到殼與軸的交界面上。輥體可以具有一個滴流邊以進一步防止?jié)櫥蛷臍ず洼S的交界面上直接流走。
文檔編號F16C17/02GK1061840SQ9111065
公開日1992年6月10日 申請日期1991年10月9日 優(yōu)先權日1990年10月9日
發(fā)明者羅素·D·艾迪 申請人:羅素·D·艾迪