CN101932838B - 托辊的支承装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于设计为至少部分空心圆柱形的托辊(2)的支承装置(1)，包括至少一个支承托辊(2)的轴承(3)，其中，在轴承(3)的环(4)与托辊(2)之间直接或间接地安置一个由弹性体或橡胶材料组成的减震层(5)，以及其中，托辊(2)的至少一个轴向端用盖(6)封闭。为达到托辊轴向端低噪声和自定心地密封，本发明规定，盖(6)装在一个固定段(8)内并被它固定，固定段(8)由减震层的材料成形在减震层(5)轴向的一个端部区内。

Description

托辊的支承装置

本发明涉及一种用于设计为至少部分空心圆柱形的托辊的支承装置，包括至少一个支承托辊的轴承，其中，在轴承的环与托辊之间直接或间接地安置一个弹性体或橡胶材料组成的减震层，以及其中，托辊的至少一个轴向端用盖封闭。

为了支承托辊，在现有技术中已知各种可能性，它们为了改善减震效果采用特殊设计，其中包括在托辊与大多设计为滚动轴承的轴承之间设置一个减震材料层。

在德国实用新型DE1738837U中公开了一种此类型的支承装置。在那里使用弹性体减震层，在径向剖面内，所述阻尼层设计为呈块状以及在其轴向的两个端部区缩小。采用这种减震层可以达到支承装置高的减震能力。为防止污物侵入托辊的轴向端，在支承装置端侧加装一个盖。

这种已知方案的缺点是，基于被激振的可能性，盖成为噪声源。此外，在一定程度上需要提高制造成本，以便确保盖与轴线同心，这对于低不平衡度地运行是至关重要的。

因此，本发明的目的是，进一步发展前言所述类型的支承装置，使之有可能以简单的方式保证盖能减振地安置，在这方面应能在加工和装配技术上用简单的方式实现。此外，在有些应用中人们期望确保盖的密封性，使污物或水分不能侵入支承装置内部，这也应能通过本发明达到。为保证良好的运行特性，盖应能自定心地安置在其安装座内。

本发明为达到此目的所给出的教导在于，盖装在一个固定段内并被它固定，该固定段由减震层的材料成形在减震层轴向的一个端部区内。

在这种情况下优选地规定，盖有一个沿轴向延伸的环形段，该环形段安装在固定段内并被它固定。

在这方面优选地，固定段有一个沿径向面朝里的圆柱形配合面。在圆柱形配合面轴向的端部区内可以设一个沿径向面朝里的隆凸。隆凸可以环形地围绕固定段的整个圆周。

减震层优选地有一个沿径向设在固定段内部面朝盖的支承面。在这种情况下支承面有利地有一条沿轴向的表面法线。在固定段与支承面之间可以设一个沿轴向延伸的环槽形凹陷。

固定段优选地沿轴向一直延伸到盖沿径向延伸的外表面所在的轴向位置。

在固定段沿径向的外部，减震层内可以加工出至少一个凹槽。该凹槽可以环槽形地围绕减震层整个圆周。但也可以沿减震层圆周分布地设置一定数量的凹槽。在这后一种情况下，在减震层内的各凹槽之间留有隔片。这些隔片可以围绕减震层的圆周等距离排列。

若规定，盖沿轴向延伸的环形段有一个导入斜面，则使盖的装配更加容易。

优选地，在托辊沿轴向的至少一个区段内，在托辊的圆柱形内表面与减震层之间，安装一个套筒状零件。此套筒状零件沿轴向可以在一侧从托辊伸出，以及在托辊轴向的端部区有一个沿径向向外延伸的凸缘。

减震层优选地设计为空心圆柱形薄壁件。

在减震层与轴承环之间可以安装一个支承件。

特别有利的是进一步规定，托辊面朝套筒状零件的内表面和/或套筒状零件面朝托辊的外表面设有一个具有摩擦增大特性的涂层。在这种情况下所述具有摩擦增大特性的涂层优选地含有金刚石、碳化硅(SiC)、刚玉或氮化硼(CBN)。金刚石、碳化硅、刚玉或氮化硼在这里大多作为直径范围在1μm与100μm之间，优选地在10μm与80μm之间的颗粒存在。按本发明一项优选的设计，金刚石、碳化硅、刚玉或氮化硼可以通过粘结剂粘合在托辊上和/或套筒状零件上。粘结剂可以是一个金属层，尤其镍层。它优选地通过电镀的过程施加。具有摩擦增大特性的涂层也可以是一个钼层。钼层优选地通过火焰喷镀施加。

在这种情况下，托辊与套筒状零件之间在装配状态优选地存在压配合。

为了防止腐蚀，也可以考虑将一个构件或一些构件全部或部分施加涂层和/或粘结剂。

沿径向向外延伸的凸缘与托辊在托辊沿轴向的端部区互相连接。在这方面一项优选的设计规定，所述的连接通过胶粘实现。这对于两个构件连接的密封性是有利的，并尤其鉴于两个构件之间的毛细管作用对于实现良好的密封性有重要意义。此外，胶粘连接对于防止腐蚀起积极的作用。另一种方案规定，沿径向向外延伸的凸缘与托辊互相焊接。在这种情况下优选地规定，焊缝设计为完全围绕托辊的圆周。所述的连接也可以通过摩擦配合式连接实现。这种连接方式通常以轴向力的大小和方向为基础选择。

此外，在托辊与套筒状零件之间可以设置至少一个密封件，使装置防止侵入污物和水分。在这种情况下密封件优选地是O型密封圈。

用于防止套筒状零件与减震层之间轴向相对移动的装置也已证实是恰当的。这些装置可以通过在套筒状零件上的至少一个径向凸出段构成，它沿轴向扣住减震层。另一项设计规定，所述防止套筒状零件与减震层之间轴向相对移动的装置通过在套筒状零件上沿径向向里的一个凸出段构成。这个沿径向向里的凸出段在径向剖面内可以有尖顶的形状；它可以通过压印或滚压制成，相应的压印或滚压件在套筒状零件沿径向面朝外的表面内。

减震层优选地由弹性体或由橡胶材料组成。业已证实橡胶材料是特别恰当的，尤其是肖氏硬度至少为40的NBR(丁二烯-丙烯腈橡胶)。

套筒状零件和必要时支承件也大多用金属，尤其用钢制成。

所述至少一个轴承优选地是滚动轴承。

托辊优选地设计为壁厚不变的管子，它分别通过一个轴承支承在轴向的两个端部区内。

采用所建议的方案，可以达到以简单的方式完成盖的装配，与此同时使盖相对于旋转轴线具有一种自定心的效果。密封装置有效地工作，因为既提供沿径向的密封面，也造成沿轴向的密封面。通过盖如此实现的固定，最佳地阻尼减弱所述盖受激产生的振动，从而得到一种低噪声装置。

此外，采用所建议的方案带来的优点是，基于优选地将套筒状零件置入托辊内，所以托辊的管内径允许有比较大的公差，而不会出现任何问题。由此造成的结果是，不需要特殊的机械加工。因而可以降低加工费用。

所采用的优选地由弹性体或橡胶材料组成的减震层，保证补偿圆度和振动去耦。此外，由此还可以更好地承受冲击负荷。套筒状零件连同减震层，必要时还有支承件及轴承连同密封装置，可以设计为组件或单元，该组件本身可装入托辊所属的输送设备中，由此带来物流方面的优点。装配可以通过将套筒状零件简单地压入托辊内完成。

所建议的方案在使用具有摩擦增大特性的镀层时有另一个突出的优点，即，可以改善轴向固定，由此可以防止微观运动。这又减小配合锈蚀或微动腐蚀的形成。此外，由此可以传递最大的扭矩，不会导致构件连接的松动。还可以基本上排除构件滑移的可能性。这使得能特别有利地察觉托辊运行中产生的旋转弯曲，基于所选择的这种支承装置的设计，这种旋转弯曲不会发展形成任何不利的影响。

相反，由此可以实现支承装置的一种较小和较轻的设计。

这一结果在托辊与套筒状零件之间有比较短的配合面时便已能达到。

所建议的支承装置优选地使用于露天采矿中，以及是托辊设备的一个重要组成部分。在这里对于高质量和重量轻的支承装置存在高的要求，这些支承装置的特点在于长的使用寿命和能舒适地运行。

正是(但不仅仅)在这种应用的情况下可以达到减轻支承装置的重量；也就是说，实现一种结构比较轻的装置。此外，可以在组织压印均匀的同时，通过微观的形状配合，达到一种最佳的基于所建议的涂层提供的振动特性。

在这种情况下，基于含有颗粒或钼的涂层达到的微观形状配合，提供了托辊的一种全新的装配可能性。不需要将构件焊接在托辊外套的孔中，尽管如此仍有高的防扭转能力。通过取消焊接还能避免焊接变形，要不然这种焊接变形会造成不平衡危险。同样也不会形成焊接引起的同轴性误差。其结果是装配好的托辊不需要平衡，也就是说不需要加平衡配重。尽管取消了焊接，但仍能排除零件之间的蠕动或非周期性振动。

因此，在托辊与套筒状零件之间压配合的同时与所建议的涂层相结合，允许可靠地防止配合锈蚀的形成，与此同时在高负荷下构件的共轴心不发生变化。在这种情况下组合或装配工艺可以经济地实施。

附图表示本发明的一个实施例。其中：

图1表示一个支承装置及托辊的径向剖面图，该托辊由轴承支承，图中没有表示封闭轴向端的盖；

图2表示图1中的支承装置以及托辊在右上方端部区的放大图，在这里示出了封闭盖；以及

图3表示图1中的详图“Z”。

图1中可见支承装置1，它用于支承一个输送设备的托辊2。图中示出一根轴25，在轴25上固定有一个深槽球轴承3。该深槽球轴承3的外环4支承一个支承件18，后者有一个沿轴向扣住外环4的单侧边帮并构成外环4的轴向止挡。

托辊2设计为空心圆柱形构件，亦即设计为管子，其中在轴向的两个端部区内设一个在图1中可以看到的支承装置1。在托辊2面朝里的表面内压入一个套筒状零件16，它以压配合安置在托辊2内。在套筒状零件16与支承件18之间设置一个由弹性体或橡胶材料组成的减震层5，在这里该减震层5设计为空心圆柱形涂层。弹性体或橡胶材料可以通过注塑过程或通过硫化胶合过程与套筒状零件16和/或与支承件18直接连接。

在这种情况下规定，减震层5的径向厚度d(见图1)处于一个规定的尺寸范围内，在本实施例中这一尺寸范围根据与托辊2外径D的关系确定。也就是说，厚度d优选地处于外径D的1％与10％之间，优选地处于其1.5％与4％之间的范围内。这一数值一方面保证为托辊提供足够的减震，但另一方面确保足够精确和稳定地导引托辊。

有利地，在托辊2的至少一个轴向区段内，在托辊2的圆柱形内表面与减震层5之间设置套筒状零件16，该套筒状零件16沿轴向在一侧从托辊2伸出，以及在托辊2轴向的端部区内有一个沿径向向外延伸的凸缘17。此凸缘17也可以称为悬臂以及构成用于托辊2的一个确定的轴向止挡。由此可以简单的方式使托辊2相对于套筒状零件16轴向固定。

在这里托辊2与套筒状零件16互相牢固连接。如图1所示，焊缝24在托辊2轴向端与凸缘17之间延伸。所述焊缝24围绕托辊2或凸缘17的整个圆周。

通过注塑或硫化胶合的减震层5，不仅径向力F_r而且轴向力F_a都能通过减震层5在轴承3与托辊2之间传递。

由图2可见所建议设计的详情。在这里概略地示出了一个盖6，它安装并固定在支承装置的轴向端的端侧，并防止污物入侵。在这种情况下采用了一种设计方案，据此，所述盖6有一个沿轴向a延伸的环形段7。此空心圆柱形的区段7在装配状态下处于一个固定段8内并被其固定。该固定段8则由减震层的材料成形在减震层5轴向的一个端部区内。

由图2可以看出，固定段8有一个沿径向面朝里用于环形区段7的圆柱形配合面9。此外，在固定段8上还存在一个沿径向向内突出的隆凸10，它环形地围绕固定段8的整个圆周。

此外，减震层5有一个支承面11，它设计用于支承或贴靠所述盖6。此支承面11有一条沿轴向a的表面法线。在支承面11与圆柱形配合面9之间的过渡区由一个环槽形的凹陷区12构成，它可以通过沉割形成。

还可以看出，固定段8沿轴向延伸到与盖6的外表面13完全一样远，就此而言构成了一个齐平的外端面。

在本实施例中，在固定段8沿径向的外部区设置一个环形的凹槽14，当将盖6(从右方)插入装配时，它允许固定段8沿径向弹回，从而贴靠在图中概略描述的位置。通过导入斜面15使装配过程更加容易，导入斜面15加工在盖6的环形段7沿轴向的端部区内。

与之不同，也可以设置多个分别只沿短的圆周区延伸的凹槽14，这些凹槽14沿轴向观察呈星形的布置。

也就是说，在这种情况下所述凹槽14设计为带有或不带有中间隔片的可沿轴向脱模的空穴。

装配后，固定段8的弹性体材料通过有适当搭接量的形状配合式连接围绕盖6的环形段7，并因而保证高度密封性。同时，在盖6沿轴向压入弹性体材料后，隆凸10也将盖6轴向预紧，从而使盖6的端侧，或更准确地说其环形段7的端侧，贴靠在支承面11上并由此构成轴向密封。

图3表示图1中的详图“Z”，在此需要说明的是在这里仅仅是一个示意图。图中表示了一个涂层21，它起摩擦增大作用以及设在托辊2内表面19与套筒状零件16外表面20之间。

可以看到一些颗粒22，它们由金刚石、碳化硅(SiC)、刚玉、氮化硼(CBN)或其他硬质材料组成。颗粒直径优选地在20μm与60μm之间变动。颗粒22借助电镀镍层形式的粘结剂23固定在构件上，在本实施例中固定在套筒状零件16的圆柱形外表面上。

在这里，所论及的尤其在套筒状零件16端部区的涂层是有利的，因为通过此涂层还可以达到防止腐蚀的目的。因为，在那里基于构件之间的毛细管作用，会导致水分易于侵入。能特别有利地抑制该作用的是，采用磷酸锰作为涂层。业已证实尤其恰当的是化学镀镍。它例如作为具有名称“DurniCoat”的产品可在市场上买到。从而有效防止形成配合锈蚀。

附图标记列表

1     支承装置

2     托辊

3     轴承(滚动轴承)

4     轴承环

5     减震层

6     盖

7     环形段

8     固定段

9     圆柱形配合面

10    隆凸

11    支承面

12    环槽形凹陷

13    外表面

14    凹槽

15    导入斜面

16    套筒状零件

17    凸缘

18    支承件

19    托辊内表面

20    套筒状零件外表面

21    涂层

22    颗粒(金刚石、SiC、CBN)

23    粘结剂(镍)

24    焊缝

25    轴

F_r    径向力

F_a    轴向力

A     轴向

d     减震层的径向厚度

D     托辊外径

Claims (29)

1.一种用于一个设计为至少部分空心圆柱形的托辊(2)的支承装置(1)，包括至少一个支承该托辊(2)的轴承(3)，其中，在轴承(3)的环(4)与托辊(2)之间直接或间接地安置一个由弹性体组成的减震层(5)，以及其中，托辊(2)的至少一个轴向端用盖(6)封闭，其中，该盖(6)装在一个固定段(8)内并被它固定，该固定段(8)由所述减震层的材料成形在该减震层(5)轴向的一个端部区内，其特征为，所述盖(6)有一个沿轴向(a)延伸的环形段(7)以及一个与该环形段(7)相邻的径向延伸段，所述减震层(5)具有轴向的支承面(11)，其面朝所述盖(6)并形成用于盖(6)的环形段(7)的止挡，以及所述固定段(8)沿所述环形段(7)轴向地延伸，其中，所述固定段(8)在其远离所述支承面(11)的端部具有一个沿径向面朝里的隆凸(10)，该隆凸在其端部包围所述环形段(7)，其中，在所述固定段(8)沿径向的外部，在所述减震层(5)内加工有至少一个凹槽(14)，所述凹槽(14)从减震层(5)的端侧开始沿轴向(a)延伸入所述减震层(5)的材料内。

2.按照权利要求1所述的支承装置，其特征为，所述固定段(8)有一个沿径向面朝里的圆柱形配合面(9)。

3.按照权利要求2所述的支承装置，其特征为，在所述圆柱形配合面(9)轴向的端部区内设所述沿径向面朝里的隆凸(10)。

4.按照权利要求3所述的支承装置，其特征为，所述沿径向面朝里的隆凸(10)环形地围绕所述固定段(8)整个圆周或分成一些圆周段。

5.按照权利要求1所述的支承装置，其特征为，所述支承面(11)沿径向设在所述固定段(8)内部。

6.按照权利要求1所述的支承装置，其特征为，所述支承面(11)有一条沿轴向(a)的表面法线。

7.按照权利要求1所述的支承装置，其特征为，在所述固定段(8)与所述支承面(11)之间设有一个沿轴向延伸的环槽形凹陷(12)。

8.按照权利要求1所述的支承装置，其特征为，所述固定段(8)沿轴向一直延伸到所述盖(6)沿径向延伸的外表面(13)所在的轴向位置。

9.按照权利要求1所述的支承装置，其特征为，所述凹槽(14)环槽形地围绕所述减震层(5)整个圆周。

10.按照权利要求1所述的支承装置，其特征为，沿所述减震层(5)圆周分布地设置一定数量的凹槽(14)。

11.按照权利要求10所述的支承装置，其特征为，在所述减震层(5)内，在所述各凹槽(14)之间留有隔片。

12.按照权利要求11所述的支承装置，其特征为，所述隔片围绕所述减震层(5)的圆周等距离排列。

13.按照权利要求1所述的支承装置，其特征为，所述盖(6)沿轴向(a)延伸的环形段(7)有一个导入斜面(15)。

14.按照权利要求1所述的支承装置，其特征为，在所述托辊(2)沿轴向的至少一个区段内，在该托辊(2)的圆柱形内表面与所述减震层(5)之间，安装一个套筒状零件(16)。

15.按照权利要求14所述的支承装置，其特征为，所述套筒状零件(16)沿轴向从所述托辊(2)一端侧伸出，以及在该托辊(2)轴向的端部区内有一个沿径向向外延伸的凸缘(17)。

16.按照权利要求1所述的支承装置，其特征为，所述减震层(5)设计为空心圆柱形的薄壁件。

17.按照权利要求1所述的支承装置，其特征为，在所述减震层(5)与所述轴承(3)的环(4)之间安装一个支承件(18)。

18.按照权利要求14所述的支承装置，其特征为，所述托辊(2)面朝所述套筒状零件(16)的内表面(19)和/或所述套筒状零件(16)面朝所述托辊(2)的外表面(20)至少部分设有一个具有摩擦增大特性的涂层(21)。

19.按照权利要求18所述的支承装置，其特征为，所述具有摩擦增大特性的涂层(21)含有金刚石、碳化硅(SiC)、刚玉或氮化硼(CBN)。

20.按照权利要求19所述的支承装置，其特征为，所述金刚石、碳化硅、刚玉或氮化硼作为直径范围在1μm与100μm之间的颗粒(22)存在。

21.按照权利要求19或20所述的支承装置，其特征为，所述金刚石、碳化硅、刚玉或氮化硼通过粘结剂(23)粘合在所述托辊(2)上和/或所述套筒状零件(16)上。

22.按照权利要求21所述的支承装置，其特征为：所述粘结剂(23)是一个金属层。

23.按照权利要求22所述的支承装置，其特征为：所述金属层通过电镀的过程施加。

24.按照权利要求18所述的支承装置，其特征为，所述具有摩擦增大特性的涂层(21)是一个钼层。

25.按照权利要求24所述的支承装置，其特征为：所述钼层通过火焰喷镀施加。

26.按照权利要求14所述的支承装置，其特征为：所述托辊(2)与所述套筒状零件(16)之间在装配状态存在压配合。

27.按照权利要求1所述的支承装置，其特征为，所述弹性体是橡胶材料。

28.按照权利要求20所述的支承装置，其特征为，所述金刚石、碳化硅、刚玉或氮化硼作为直径范围在10μm与80μm之间的颗粒(22)存在。

29.按照权利要求22或23所述的支承装置，其特征为：所述金属层是镍层。

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