CN101749029B - 土压力传播抑制环体和其安装构造、盘形滚刀及滚轮装置 - Google Patents

土压力传播抑制环体和其安装构造、盘形滚刀及滚轮装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种土压力传播抑制环体和其安装构造、盘形滚刀及滚轮装置。其通过简易的加工工序，不产生由部件公差及组装公差产生的尺寸偏差引起的干涉，并抑制向配置在内侧的旋转滑动部传播土压力。具有：用于将土压力传播抑制环体(10)保持在作为安装侧对象物的垫圈(8)上的由弹性体构成的第一环部(12)；固接在该第一环部(12)的侧面，并在与所述对方侧对象物之间能够相对旋转的由金属构成的第二环部(13)，使第二环部(13)的表面粗糙度为即使在与对方侧对象物相接的状态下也容许漏水的程度的表面粗糙度。

Description

土压力传播抑制环体和其安装构造、盘形滚刀及滚轮装置
技术领域
本发明涉及对向配置在盘形滚刀、滚轮装置等设备的内侧的旋转滑动部传播的土压力进行抑制的土压力传播抑制环体和其安装构造、以及安装有该土压力传播抑制环体的盘形滚刀及滚轮装置。
背景技术
通常，由于安装在隧道机械的刀头上的盘形滚刀或安装在推土机等建筑机械上的滚轮装置在与土沙、泥、水等接触的地方使用，因此为了防止这些土沙、泥、水等侵入并防止填充在内部的润滑脂或油的泄漏而在这些装置的轴旋转部安装有浮动密封件。而且，为了减少该浮动密封件的密封面的由侵入土沙引起的损伤，在浮动密封件的外侧设置迷宫部，从而使土沙等异物难以侵入浮动密封件(参照(日本)实开平5-90051号公报)。
再者，也公知有为了进一步抑制土沙向浮动密封件侵入而在迷宫部设置辅助密封件的构造(参照(日本)专利第2939924号公报)。
但是，在如上述设置辅助密封件的构造中，辅助密封件的滑动接触面的表面粗糙度需要非常小，通常需要对表面进行机械加工以使表面粗糙度为1.6S～6.3S左右。
再者，辅助密封件为了发挥密封功能而需要密封件的过盈量(压缩余量)，但是由于该密封过盈量产生密封滑动阻力，因而旋转阻力变大。例如在盘形滚刀的情况下，存在起动转矩变大、容易产生刀具的不均匀磨损的问题。
此外，也考虑取代作为(日本)专利第2939924号公报公开的辅助密封件的O形环而使用耐久性更高的金属密封件。但是此时，需要在密封件的滑动接触面使用硬度极高的材料，而且需要使滑动接触面的表面粗糙度精度更高(通常在0.05S～0.8S以下)，从而制作成本进一步增大。
发明内容
本发明鉴于上述的问题点，其目的在于提供一种滑动接触面的表面粗糙度无需如上述那样高且不会导致旋转阻力增大就能够提高配置在内侧的浮动密封件等密封件的寿命的土压力传播抑制环体和其安装构造、以及安装有该环体的盘形滚刀及滚轮装置。
为了实现上述目的，第一发明的土压力传播抑制环体是安装在相对旋转的第一对象物和第二对象物的相对的壁面间、且抑制向旋转滑动部传播土压力的环体，所述第一对象物安装环体，所述第二对象物位于该第一对象物的对方侧，所述旋转滑动部配置为比所述环体的安装部靠内侧，
所述土压力传播抑制环体的特征在于，所述环体具有：
第一环部，其由弹性体构成，并用于将该环体保持在所述第一对象物；
第二环部，其由金属构成，固接于所述第一环部的侧面，并在与所述第二对象物之间能够相对旋转，
所述第二环部的表面粗糙度是即使在该第二环部与所述第二对象物相接的状态下也容许漏水程度的表面粗糙度。
在所述第一发明中，所述第二环部的表面的表面粗糙度只要为12.5S以上就足够(第二发明)。
另外，第三发明的土压力传播抑制环体的安装构造是第一发明或第二发明的土压力传播抑制环体的安装构造，其特征在于，
在所述第二环部的至少径向壁面和与之相对的所述第二对象物的壁面之间具有微小间隙，该微小间隙是容许相对的壁面的机械加工误差的最小限度的间隙。
另外，第四发明的盘形滚刀是安装有第一发明或第二发明的土压力传播抑制环体的盘形滚刀，其特征在于，具有：
轮毂，其具有刀具环；
轴，其将所述轮毂支承为旋转自如；
保持器，其将所述轴支承为不能旋转，
所述第一对象物是所述保持器侧部件及所述轮毂侧部件中的任一方，所述第二对象物是所述保持器侧部件及所述轮毂侧部件中的另一方。
另外，第五发明的滚轮装置是安装有第一发明或第二发明的土压力传播抑制环体的滚轮装置，其特征在于，具有：
辊；
轴，其将所述辊支承为旋转自如；
托架，其将所述辊支承为不能旋转，
所述第一对象物是所述托架侧部件及所述辊侧部件中的任一方，所述第二对象物是所述托架侧部件及所述辊侧部件中的另一方。
根据第一发明，与作为安装环体的第一对象物的对方侧的第二对象物滑动接触或相对的部分通过由金属组成的第二环部构成，且该第二环部与由弹性体组成的第一环部固接，因此能够通过第一环部吸收由第二对象物的部件公差及组装公差产生的尺寸偏差，从而能够随动于旋转部的运动。并且，无需使第二环部的滑动接触部或相对部为镜面加工之类的特殊的加工精度，就能够抑制向配置在内侧的旋转滑动部传播土压力。而且，也不会像设置辅助密封件时那样增大旋转阻力。
另外，由于构成第二环部的金属的表面粗糙度是即使在与第二对象物相接的状态下也容许漏水的程度的表面粗糙度，且也能够使用硬度比较低的材料，因此加工容易且能够廉价地制作。
第二发明通过用具体的数值表示第一发明中的第二环部的表面粗糙度来确定发明。根据第二发明，由于构成第二环部的金属的表面粗糙度为12.5S以上就可以，并且也可以使用硬度比较低的材料，因此加工容易且能够廉价地制作。
本发明的土压力传播抑制环体特别适合使用于盘形滚刀(第四发明)或滚轮装置(第五发明)之类的在土压力的作用环境下使用且仅通过外力才能够旋转(即，自身无法主动地旋转)的装置。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的盘形滚刀的剖面图。
图2是图1的A部放大图。
图3是本实施方式的环体的立体图。
图4是第一实施方式的变形例的盘形滚刀的剖面图。
图5是本发明第二实施方式的滚轮装置的剖面图。
具体实施方式
接下来，参照附图说明本发明的土压力传播抑制环体、盘形滚刀及滚轮装置的具体的实施方式。
(第一实施方式)
在图1中示出有本发明第一实施方式的盘形滚刀的剖面图，在图2中示出有图1的A部放大图。而且，在图3中示出有本实施方式中的环体的立体图。
本实施方式示出适用于安装在隧道挖掘机的刀头上的盘形滚刀的例子。本实施方式的盘形滚刀1具有：一对保持器2、2，其安装在未图示的刀头上；轴4，其通过螺栓3固定在上述保持器2、2上。在轴4的外周通过轴承5、5将轮毂6支承为旋转自如，并在轮毂6的外周将刀具环7支承为不能旋转。此外，也可以将轮毂与刀具环一体形成。
在所述轮毂6的内周侧的外端部嵌入有环状的垫圈8、8，并相对于轮毂6固定为不能旋转且不透水。该垫圈8、8配置为，内周侧的端部向外方突出形成，且该突出部8A进入与其相对的保持器2的凹部2A内。并且，在垫圈8的突出部8A的内周壁与保持器2的凹部2A的内周壁之间安装有作为主密封件的浮动密封件9。该浮动密封件9包括：一对密封环9a、9a，它们具有相互滑动接触的密封面；一对O形环9b、9b，它们分别夹持在一方的密封环9a的外周面与保持器2之间、另一方的密封环9a的外周面与垫圈8之间，该浮动密封件9被构成为容许垫圈8(轮毂6)相对于保持器2旋转，且发挥密封功能。
在所述浮动密封件9的外周侧，在作为固定侧的保持器2与作为旋转侧的轮毂6及垫圈8之间设置有迷宫，且在该迷宫的中途安装有本发明的土压力传播抑制环体10(以下，称为“环体”)。以下，说明该环体10的详细构造。
如图2所示，所述环体10安装在环状空间11中，该环状空间11形成在突出部2B的内周壁2a与垫圈8的突出部8A的外周壁8a之间，所述突出部2B形成在保持器2的外周部。该环体10包括：由弹性体构成的剖面为矩形的第一环部12；由金属材料构成的剖面为矩形的第二环部13，该第二环部13的侧壁13a通过硫化粘结而固接在该第一环部12的侧壁12a上。在此，以第一环部12的外径比第二环部13的外径略大的方式固接两者而进行一体化。此外，作为弹性体，例如使用硬度为55°的丁腈橡胶。而且，作为金属材料，例如SS400材料就足够，其表面粗糙度可以为50S～100S左右。即，由于用于本实施方式的环体10的金属材料与现有的金属密封件相比可以为硬度低的低级材料，而且表面粗糙度可以粗糙，因此加工容易且能够廉价地制作。
通过将第一环部12的外周壁12b及未硫化粘结一侧的侧壁12c嵌入保持器2的突出部2B的内周壁2a及与该内周壁2a相连设置的阶梯部2C的侧壁2c，而将环体10保持在保持器2。即，环体10通过第一环部12弹性地保持在保持器2中。并且，在第一环部12的内周壁12d与垫圈8的突出部8A的外周壁8a之间设置有所需的间隙C1(在本实施方式中为1mm左右的间隙)而形成迷宫的一部分。而且，在第二环部13的外周壁13b和与其相对的保持器2的突出部2B的内周壁2a之间形成有微小间隙C2，在内周壁13c和与其相对的垫圈8的突出部8A的外周壁8a之间形成有微小间隙C2而不产生滑动阻力。该微小间隙C2是与由部件公差、组装公差产生的尺寸偏差相对应而用于确保第二环部13在径向的移动空间的间隙，是容许相对的壁面的机械加工误差的最小限度的尺寸，在本实施方式中设定为0.1mm左右。
与此相对，在第二环部13的未硫化粘结一侧的侧壁13d和与其相对的垫圈8的外侧壁8b之间形成有在本实施方式中为0.5mm的微小间隙C3，来防止由环体10的安装引起的轮毂6(垫圈8)的旋转阻力的增大。此外，也可以不设置该微小间隙而将C3的名义尺寸设定为0。此时，以名义值设定为在垫圈8与环体10之间没有过盈量也没有间隙，从而防止由环体10的安装引起的轮毂6(垫圈8)的旋转阻力的增大。
在此，如上所述，构成所述第二环部13的金属材料的表面粗糙度只要为50S～100S则足够，至少没有必要加工到12.5S以下。而且，与第二环部13相对的垫圈8的侧壁13d的表面粗糙度也可以为50S～100S左右。因此，在该第二环部13的内侧壁13d与垫圈8的外侧壁8b之间存在0.5mm的微小间隙，容许漏水(没有止水功能)。另外，在名义上将微小间隙设定为0的情况下，虽然名义上接触，但是在该状态下也容许漏水(没有止水功能)。此外，在本实施方式中，在保持器2的突出部2B的侧壁2b与垫圈8的侧壁8b之间形成的迷宫的间隙设定为2mm左右，而在垫圈8的突出部8A的侧壁8c和与其相对的保持器2的侧壁2d之间形成的迷宫的间隙设定为3mm左右。
根据本实施方式的环体10，无论是作为安装环体10的第一对象物的保持器2的安装面，还是作为第一对象物的对方侧的第二对象物即垫圈8的相反面，加工为50S～100S左右的表面粗糙度就可以，与通常的旋转密封件的接触面的表面粗糙度加工为1.6S～6.3S相比，加工大幅简化。而且，还能够防止由环体10的安装引起的旋转阻力的增大。
此外，由于轴承5的预加载调整，保持器2与垫圈8(轮毂6)的轴向的相对位置相对于名义尺寸，偏差多数变大。即使在这种情况下，也能够通过第一环部12的弹性变形吸收该偏差。
在图4中示出有所述第一实施方式的变形例的盘形滚刀的剖面图。
在所述第一实施方式中，说明了将环体10固定在作为固定侧的保持器2上的例子，但是在本变形例的盘形滚刀1’中，示出了将环体10固定在作为旋转侧的垫圈8’上的例子。因此，虽然保持器2’、垫圈8’的形状方面及环体10旋转方面与所述第一实施方式不同，但是其它的部分与第一实施方式几乎没有不同。由此，对与第一实施方式相同或相对应的部分附加相同标号而省略其详细说明。这样，环体10无论是安装在固定侧还是安装在旋转侧，都起到同样的作用效果。
在上述第一实施方式或其变形例中，由于需要将轴承5组装到轮毂6的内部，构成为在轮毂6固定垫圈8或垫圈8’，在垫圈8或8’与保持器2之间设置环体10。但是，在不需要垫圈8、8’时，也可以在轮毂6与保持器2之间设置环体10。而且，相反，也考虑有在保持器固定垫圈的构造，此时，也可以在轮毂与垫圈之间设置环体10。在本发明中所谓“轮毂侧部件”包含轮毂自身或固定在轮毂上的垫圈等轮毂以外的部件。而且，在本发明中所谓“保持器侧部件”包含保持器自身或固定在保持器上的垫圈等的保持器以外的部件。
(第二实施方式)
在图5中，示出了本发明第二实施方式的滚轮装置的剖面图。本实施方式示出了适用于推土机等建筑机械的滚轮装置的例子。
本实施方式的滚轮装置20具有：托架21，其在车体侧设置为不能旋转；轴22，其由该托架21支承为不能旋转；辊24，其在该轴22上通过轴承23支承为能够旋转，该滚轮装置20被构成为通过该辊24引导未图示的履带。在托架21与辊24之间安装有浮动密封件25，所述浮动密封件25用于防止土沙的侵入，并且防止填充在轴周围的油的泄漏。
在所述浮动密封件25的外周侧形成有迷宫，在该迷宫安装有本发明的环体10。该环体10的构造与所述第一实施方式相同，包括：由弹性体构成并与托架21固接的第一环部12；由金属材料构成并与该第一环部12固接的第二环部13。
在本实施方式中，也起到与第一实施方式相同的作用效果。当然，该环体10也可以不安装在托架21侧而是安装在辊24侧。在本发明中所谓“托架侧部件”包含托架自身或固定在托架上的垫圈等托架以外的部件。而且，在本发明中所谓“辊侧部件”包含辊自身或固定在辊上的垫圈等辊以外的部件。
本发明的环体10也能够适用于上述的盘形滚刀或滚轮以外的各种装置的情况不言自明。
工业实用性
本发明的土压力传播抑制环体特别适用于安装在隧道机械的刀头上的盘形滚刀或推土机等建筑机械的滚轮装置。

Claims (5)

1.一种土压力传播抑制环体，其是安装在相对旋转的第一对象物和第二对象物的相对的壁面间、且抑制向旋转滑动部传播土压力的环体，所述第一对象物用于安装环体，所述第二对象物位于该第一对象物的对方侧，所述旋转滑动部配置为比所述环体的安装部靠内侧，
所述土压力传播抑制环体的特征在于，所述环体具有：
第一环部，其由弹性体构成并用于将该环体保持在所述第一对象物；
第二环部，其由金属构成，固接于所述第一环部的侧面，并在与所述第二对象物之间能够相对旋转，
所述第二环部的表面粗糙度是即使在该第二环部与所述第二对象物相接的状态下也容许漏水程度的表面粗糙度。
2.根据权利要求1所述的土压力传播抑制环体，其中，
所述第二环部的表面的表面粗糙度为12.5S以上。
3.一种土压力传播抑制环体的安装构造，是权利要求1或2所述的土压力传播抑制环体的安装构造，其特征在于，
在所述第二环部的至少径向壁面和与之相对的所述第二对象物的壁面之间具有微小间隙，该微小间隙是容许相对的壁面的机械加工误差的最小限度的间隙。
4.一种盘形滚刀，是安装有权利要求1或2所述的土压力传播抑制环体的盘形滚刀，其特征在于，具有：
轮毂，其具有刀具环；
轴，其将所述轮毂支承为旋转自如；
保持器，其将所述轴支承为不能旋转，
所述第一对象物是所述保持器侧部件及所述轮毂侧部件中的任一方，所述第二对象物是所述保持器侧部件及所述轮毂侧部件中的另一方。
5.一种滚轮装置，是安装有权利要求1或2所述的土压力传播抑制环体的滚轮装置，其特征在于，具有：
辊：
轴，其将所述辊支承为旋转自如；
托架，其将所述轴支承为不能旋转，
所述第一对象物是所述托架侧部件及所述辊侧部件中的任一方，所述第二对象物是所述托架侧部件及所述辊侧部件中的另一方。
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