CN102639389A - 用于履带底盘的套筒 - Google Patents

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Abstract

用于履带式机械的履带底盘的套筒包括第一端部和与第一端部相对布置的第二端部。外表面在第一端部和第二端部之间延伸,并且成形为接合履带底盘的链轮。套筒还包括布置在第一端部和第二端部之间并限定成形为接收履带销的内部空腔的环形内表面。内表面的最内部部分形成具有小于或等于(PL2)/[(24EπDR套筒 4)(1-cos[(PL)/(16EπDR套筒 4))]的半径的冠部,其中L是套筒的长度,P是履带式机械的重量,E是套筒的弹性模量,R套筒是环形内部空腔的最内部部分的半径。

Description

用于履带底盘的套筒
技术领域
本发明总体涉及一种用于履带式铺设作业机械的履带链,并且更特别是涉及一种用于这种履带链的销和套筒的耐磨配置。
背景技术
套筒和履带销之间的磨损是履带底盘的履带链中固有的问题。例如,1959年4月14日授权给Johnson等人的美国专利No.2882103试图通过在套筒的每个端部内侧包含斜面部分来解决这种问题。虽然提供了一些优点,但销和套筒之间的磨损问题由于越来越大型和大功率的机械造成套筒和履带销之间传递的载荷越来越大而继续并复杂化。具体地,在使用过程中,施加到套筒和履带销的载荷造成履带销弯曲。履带销的弯曲部分接合斜面的边缘,从而造成边缘载荷,造成磨损以及可能的过早失效。履带销和套筒的内表面之间的这种边缘载荷由于越来越大型和沉重的设备造成经由履带销和套筒之间的界面传递的更大载荷而加剧。
最近,2005年1月25日授权给Bottom等人的美国专利No.6846051试图通过使用自由浮动的冠状成形插入件来解决此磨损问题。在其摘要中描述到,“冠状成形表面将力引导到插入件的中心以便减小边缘载荷”。虽然减小了边缘载荷,美国专利No.6846051没有解决套筒和履带销之间始终出现并且继续成为履带底盘、特别是越来越大型机械的履带底盘的履带链的固有问题的边缘载荷问题。
发明内容
一种用于机械的履带底盘的履带链的套筒包括第一端部和与第一端部相对布置的第二端部。外表面在第一端部和第二端部之间延伸,并且成形为接合履带底盘的链轮。套筒还包括布置在第一端部和第二端部之间并限定成形为接收履带销的内部空腔的环形内表面。内表面的最内部部分形成具有大于或等于100毫米的半径的冠部。
附图说明
图1是具有履带底盘的机械的侧视图。
图2是表示履带底盘的履带链的一部分的沿着图1的线2-2截取的截面图。
图3是分开表示的履带链的套筒的剖视截面图。
图4是分开表示的与履带链一起使用的替代套筒的剖视截面图。
具体实施方式
如这里使用,术语“大约”指的是给定数值的+/-10%。
参考图1,侧视图表示具有履带底盘102的机械100。如所示,履带底盘102可包括滚轮框架104、链轮106和围绕滚轮框架104和链轮106输送的履带链108。例如电马达、液压马达或发动机的动力源可用来致动接合履带链108并使得履带链围绕滚轮框架104运动的链轮106。滚轮框架104可包括多个滚轮或负重轮112、承载滚轮114以及随着履带链围绕滚轮框架104运动以使机械100运动支承并引导履带链108的空转轮116。
多个履带链节120通过多个履带销122枢转连接在一起,以便形成履带链108。履带板124可以附接到每个履带链节120上。
参考图2,沿着图1的线2-2截取的截面图表示履带链108的一部分。如所示,多个履带链节120的第一履带链节126和第二履带链节128围绕履带销122中的一个枢转连接和布置。
套筒130可以布置在履带链108的每个履带销122上。如所示,在组装到履带销122上时,套筒130可以在两组履带链节120之间对中地定位在履带销122上,并能够围绕履带销122转动。随着链轮106(图1所示)通过动力源转动,链轮106接合套筒130,使得履带链108围绕滚轮框架104(图1所示)运动,并因此使得机械100运动(如图1所示)。
参考图3,分开表示套筒130的剖视截面图。套筒130包括第一端部132和与第一端部132相对布置的第二端部134。第一端部132和第二端部134可以硬化、涂覆或者包括材料嵌层,以便提供接合密封件138的耐磨密封表面136(图2所示)。
在第一端部132和第二端部134之间延伸的外表面140成形为接合履带底盘102的链轮106(图1所示)。虽然在附图中表示成具有与任选的转动轴线151同心的环形形状,外表面140可具有例如非同心轮廓的其他形状。
内表面142在第一端部132和第二端部134之间延伸,并限定成形为接收履带销122之一的环形内部空腔144。内表面142的最内部部分通过邻近第一端部132布置的第一冠部146和邻近第二端部134布置的第二冠部148提供。第一和第二冠部146、148可分别具有范围在大约Y到大约Z之间的半径C,其中Y是最小半径,并且Z是可以用来防止在套筒130和履带销122之间的履带底盘中的边缘载荷的冠部的最大半径。更特别地,Z可以由以下等式确定:
Z=(PL2)/[(24E DR套筒 4)(1-cos[(PL)/(16EπDR套筒 4))]
其中L是套筒的长度,P是机械的重量,E是套筒材料的弹性模量,R套筒是套筒的空腔的最小半径,D是套筒材料的每单位体积的质量。Y通过针对Y求解下面等式来找到:
ρo=3P/[4π[-1.8454Ln(cos-1[(Y((1/R套筒)2+((1/Y)+(1/R套筒))2+2(1/R套筒)((1/R套筒)+(1/Y))))^(1/2)])+8.9733]*[0.0074(cos-1[(Y((1/R套筒)2+((1/Y)+(1/R套筒))2+2(1/R )((1/R套筒)+(1/Y))))^(1/2)])+0.271]*(9.09*10-8*P*Y)^(2/3)]
ρo是履带销或套筒的材料在出现塑性变形之前可受到的最大压力。
因此,在一些履带式机械构型中,冠部146、148的半径C可以大于或等于100毫米。在另一构型中,第一和第二冠部146、148可以具有范围从150毫米到6000毫米的半径C。替代地,第一和第二冠部146、148可以具有范围从1900毫米到4100毫米或3100毫米的半径C。另外,第一和第二冠部146、148可具有大于1900毫米的半径C,并且在一些构型中,半径C可以大于2100毫米。在其他构型中,第一和第二冠部146、148可具有大于套筒长度的大约14倍的半径。
如图3所示,第一和第二冠部的半径的中心布置在套筒长度的每一半的大约中间处。
内部空腔144可包括布置在第一冠部146和第二冠部148之间的中间部分150。中间部分150可大致平行于内部空腔144的中心轴线151延伸,其中内表面142从中间部分150不间断地延伸到第一冠部146和第二冠部148。第一过渡部分152可从中间部分150向内延伸到第一冠部146,并且第二过渡部分154可从中间部分150向内延伸到第二冠部148。
在组装时,内部空腔144的圆形轮廓可使得套筒130和履带销122相对彼此转动。间隙158(图2所示)可设置在中间部分150和履带销122之间。间隙158可用作保持用来有助于第一和第二履带链节126、128和套筒130相对于履带销122运动的过多润滑剂的润滑剂储槽。
任选地,第一斜面160可从第一冠部146延伸到第一端部132,第二斜面162可从第二冠部148延伸到第二端部134。在一些构型中,第一和第二斜面160和162可以范围在5度和50度之间的角度A从中心轴线延伸。替代地,第一和第二斜面160、162可以范围在8度和12度之间的角度A从中心轴线延伸。第一和第二斜面160、162可有助于履带销122插入到套筒130的内部空腔144内。
任选地,第一和第二冠部146、148可以被硬化、涂覆或包括材料层,以便提供耐磨表面。
图4是分开表示的与履带链108一起使用的替代套筒200的剖视截面图。类似于图3所示的套筒130,套筒200包括第一端部202和与第一端部202相对布置的第二端部204。第一和第二端部202、204可包括接合密封件138的耐磨密封表面206(图2所示)。如所示,耐磨密封表面206可任选地包括硬耐磨材料嵌层。替代地,耐磨密封表面206可是套筒200的硬的自然表面,或者可包括硬的耐磨涂层。
用于接合链轮106的外表面208(图1所示)在第一端部202和第二端部204之间延伸。
与外表面208相对,环形内表面210限定成形为接收履带销122之一的内部空腔144(图2所示)。如所示,内表面210包括中间部分212,单个冠部214跨过中间部分212延伸。换言之,冠部214从第一端部202附近延伸到第二端部204附近。在此实施方式中,冠部214可具有范围在大约2Y到大约Z之间的半径C。因此,在一些构型中,半径C可大于或等于500毫米。在另一构型中,冠部214可具有大于或等于1000毫米的半径C,在其他构造中,半径C可以大于1500毫米或2500毫米。冠部214可具有范围从约2000毫米到6000毫米的半径C。替代地,冠部214可具有大于或等于套筒长度的大约14倍的半径。
冠部214的半径的中心可布置在套筒长度L中间处或附近。替代地,冠部214可任选地被硬化、涂覆或包括材料层以便提供耐磨表面。
工业实用性
具有履带底盘的机械可包括但不局限于履带式拖拉机、液压挖掘机、履带式装载机、多地形装载机以及其他类型的运土或林业设备。在履带底盘的使用过程中,磨损会出现在套筒和履带销之间,这会造成履带销和套筒过早失效。更具体地,在使用过程中,履带销会在形成履带链的两组履带链节之间弯曲,造成套筒和履带销之间边缘接触。为了防止或使得边缘接触以及由此造成的一直固有的磨损问题最小化,一个或多个大半径内部环形冠部设置在套筒的内表面上。这已经表明在施加重载荷时减小套筒和履带销之间的磨损。
虽然以上描述了密封表面和套筒外表面的形状,但密封表面对于得到冠状内表面的优点来说不是必要的。另外,可以使用套筒的外表面的任何形状。例如,外表面可以包括多个轴向延伸的凸起,凸起可用来提供改善的噪音性能。

Claims (20)

1.一种用于履带式机械的履带底盘的套筒,包括:
第一端部;
第二端部,其与所述第一端部相对布置,所述套筒具有从所述第一端部延伸到所述第二端部的长度;
外表面,其布置在所述第一端部和第二端部之间,其中所述外表面被成形为接合所述履带底盘的链轮;以及
内表面,其布置在所述第一端部和第二端部之间,所述内表面限定被成形为接收履带销的环形内部空腔,其中所述内表面的最内部部分形成具有小于或等于(PL2)/[(24EπDR套筒 4)(1-co s[(PL)/(16EπDR套筒 4))]的半径的冠部,其中L是套筒的长度,P是履带式机械的重量,E是套筒的弹性模量,R套筒是环形内部空腔的最内部部分的半径。
2.根据权利要求1所述的套筒,其中,所述冠部是邻近所述第一端部布置的第一冠部,所述内表面还包括邻近所述第二端部布置的第二冠部,其中所述第二冠部的半径大约等于所述第一冠部的半径。
3.根据权利要求2所述的套筒,其中,所述内部空腔包括布置在所述第一冠部和第二冠部之间的中间部分,其中所述内表面包括从所述中间部分向内延伸到所述第一冠部的第一过渡部分和从所述中间部分向内延伸到所述第二冠部的第二过渡部分。
4.根据权利要求2所述的套筒,其中,所述内表面包括大致平行于所述内部空腔的中心轴线延伸的中间部分,所述冠部邻近所述中间部分布置,其中所述内表面从所述中间部分不间断地延伸到所述第一冠部和第二冠部。
5.根据权利要求2所述的套筒,其中,所述第一套筒和第二套筒的半径等于或大于Y,其中Y从ρo=3P/[4π[-1.8454Ln(cos-1[(Y((1/R套筒)2+((1/Y)+(1/R套筒))2+2(1/R套筒)((1/R套筒)+(1/Y))))1/2])+8.9733]*0.0074(cos-1[(Y((1/R套筒)2+((1/Y)+(1/R套筒))2+2(1/R套筒)((1/R )+(1/Y))))1/2])+0.271]*(9.09*10-8*P*Y)2/3]导出,其中L是套筒的长度,P是机械的重量,E是套筒的弹性模量,R套筒是套筒的空腔的最小半径,D是套筒材料的每单位体积的质量,以及ρo是履带销或套筒的材料在出现塑性变形之前可受到的最大压力。
6.根据权利要求2所述的套筒,其中,所述第一冠部和第二冠部的半径的中心布置在所述套筒的长度的每一半的大约中间处。
7.根据权利要求1所述的套筒,其中,所述冠部具有范围从100毫米到6000毫米的半径。
8.根据权利要求1所述的套筒,其中,所述内表面包括中间部分,其中所述冠部跨过所述中间部分延伸。
9.根据权利要求8所述的套筒,其中,所述套筒的半径等于或大于Y,其中Y从ρo=3P/[4π[-1.8454Ln(co s-1[(Y((1/R套筒)2+((1/Y)+(1/R套筒))2+2(1/R套筒)((1/R套筒)+(1/Y))))1/2])+8.9733]*[0.0074(cos-1[(Y((1/R套筒)2+((1/Y)+(1/R套筒))2+2(1/R套筒)((1/R套筒)+(1/Y))))1/2])+0.271]*(9.09*10-8*P*Y)2/3]导出,其中L是套筒的长度,P是机械的重量,E是套筒的弹性模量,R套筒是套筒的空腔的最小半径,D是套筒材料的每单位体积的质量,以及ρo是套筒的材料在出现塑性变形之前可受到的最大压力。
10.一种履带底盘,包括:
滚轮框架;
链轮;以及
履带链,其围绕所述滚轮框架和链轮输送,其中所述履带链的一部分包括履带销、套筒、第一履带链节和能够相对于所述第一履带链节枢转运动的第二履带链节,其中所述套筒、第一履带链节和第二履带链节围绕所述履带销布置,所述套筒包括第一端部、与所述第一端部相对布置的第二端部和布置在所述第一端部和第二端部之间的外表面,其中所述外表面被成形为接合所述履带底盘的链轮,所述套筒还包括布置在所述第一端部和第二端部之间的内表面,所述内表面限定被成形为接收所述履带销的环形内部空腔,其中所述内表面的最内部部分形成冠部,所述冠部具有范围从大约100毫米到小于7000毫米的半径。
11.根据权利要求10所述的履带底盘,其中,所述冠部是邻近所述第一端部布置的第一冠部,所述内表面还包括邻近所述第二端部布置的第二冠部。
12.根据权利要求11所述的履带底盘,其中,所述内部空腔包括布置在所述第一冠部和第二冠部之间的中间部分,其中所述内表面包括从所述中间部分向内延伸到所述第一冠部的第一过渡部分,和从所述中间部分向内延伸到所述第二冠部的第二过渡部分。
13.根据权利要求12所述的履带底盘,其中,所述中间部分大致平行于所述内部空腔的中心轴线延伸,其中所述内表面从所述中间部分不间断地延伸到所述第一冠部和第二冠部。
14.根据权利要求13所述的履带底盘,还包括从所述第一冠部延伸到所述第一端部的第一斜面和从所述第二冠部延伸到所述第二端部的第二斜面,其中所述第一斜面和第二斜面各自以与所述中心轴线的范围在8度和12度之间的角度延伸。
15.根据权利要求10所述的履带底盘,其中,所述冠部具有范围从190毫米到3100毫米的半径。
16.根据权利要求15所述的履带底盘,其中,所述冠部具有范围从1900毫米到2600毫米的半径。
17.根据权利要求10所述的履带底盘,其中,所述内表面包括中间部分,其中所述冠部跨过所述中间部分延伸。
18.根据权利要求17所述的履带底盘,其中,所述冠部具有大于1000毫米的半径。
19.根据权利要求18所述的履带底盘,其中,所述冠部具有大于1900毫米的半径。
20.根据权利要求10所述的履带底盘,其中,所述冠部具有大于或等于所述套筒的长度的大约14倍的半径。
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