CN104044656B - 销轴及其制造方法、检测系统以及履带装置和履带车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种销轴，该销轴包括芯体、纤维复合材料层以及将该纤维复合材料层粘附在该芯体的外表面上的粘结剂层。本发明还提供一种销轴的制造方法、用于销轴磨损的监测系统、履带装置和履带车辆。通过上述技术方案，本发明的销轴的最外层包括纤维复合材料层，该纤维复合材料层密度小重量轻，并且耐磨性和耐腐蚀性好，抗疲劳性能强。这样不但降低销轴整体的重量，而且并且提高了销轴的寿命，减小了销轴的故障频率，从而提高了工程机械的工作效率并减少了维修成本。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械领域，具体地，涉及一种销轴、销轴的制造方法、用于销轴磨损的监测系统、履带装置和履带车辆。
背景技术
在工程机械中，通常采用销轴来连接能够两个相对转动的部件，并把一个部件的载荷传递给另一个部件。
以履带式行走装置为例，通常用销轴来连接相对运动的履带板，并把一个履带板的载荷传递到另一个履带板。现有的销轴通常采用金属材料制成，由于金属材料密度大，使得销轴自身重量较大，严重影响了履带行走时的能耗；其次，履带机械在行走过程中，相邻履带板经常发生严重磨损，导致履带装置需要经常更换，严重影响了工作效率和经营成本；再次，工作过程中履带的销轴的磨损难以被发现，导致已经非常严重磨损的履带销轴仍然继续工作，增大了履带摩擦力，加剧了履带板的磨损；而且，磨损了的履带销轴直接报废也造成了严重的浪费。
如图1所示，第一履带板1和第二履带板2通过销轴3连接在一起，并且在销轴3的两端分别通过卡销4固定。在履带式机械在行驶过程中，第一履带板1和第二履带板2发生相对转动，因此在履带板和销轴之间存在着很大的摩擦力，并且经过反复的摩擦容易造成销轴和履带板的磨损。而且，销轴的磨损会进一步引起第一履带板1和第二履带板2之间的轴向倾斜，从而进一步加剧销轴和履带板的磨损，导致销轴和履带板的寿命很短。一般地，销轴磨损达到一定程度时如果不及时进行更换，则会造成履带板的磨损，而导致更大的经济损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种销轴，该销轴包括设置在最外层的纤维复合材料层。
为了实现上述目的，本发明提供一种销轴，其中，该销轴包括芯体、纤维复合材料层以及将该纤维复合材料层粘附在该芯体的外表面上的粘结剂层。
优选地，所述芯体的外表面上设置有凹槽，该凹槽沿所述芯体的轴向方向在所述芯体的整个长度上延伸，
所述纤维复合材料层的内表面上形成有与所述凹槽相对应的凸台。
优选地，所述纤维复合材料层的材料包括纤维材料、光纤材料和基体树脂。
优选地，所述纤维复合材料层由内至外依次包括下纤维树脂层、光纤层和上纤维树脂层。
本发明还提供一种销轴的制造方法，其中，该销轴为根据本发明所述的销轴，该制造方法包括：
步骤1：在所述芯体的表面涂上所述粘结剂层；
步骤2：将所述纤维复合材料层粘贴在所述芯体的外表面上；以及
步骤3：将所述销轴在40-60℃的恒温中保持10-15小时。
优选地，所述制造方法还包括：
所述步骤1包括将所述销轴的已经磨损的所述纤维复合材料层去除。
本发明还提供一种用于销轴磨损的监测系统，其中，该监测系统包括根据本发明所述的销轴，所述监测系统还包括光源、检测器和控制器，所述光源和所述检测器沿所述销轴的轴向方向分别设置在所述光纤层的两侧，
所述检测器用于接收所述光源透过所述光纤层的光信号且将该光信号转换成输入信号，并将该输入信号传递到所述控制器，
所述控制器用于根据所述输入信号与预设阈值进行比较，当所述输入信号小于所述预设阈值时，所述控制器发出表示所述销轴需要更换的报警信号。
本发明还提供一种履带装置，其中，该履带装置包括根据本发明优选实施方式所述的销轴，和/或根据本发明优选实施方式所述的监测系统。
优选地，所述履带装置包括第一履带板和第二履带板，所述销轴穿过并连接该第一履带板和该第二履带板，所述第一履带板和所述第二履带板与所述销轴之间设置有轴套。
本发明还提供一种履带车辆，其特征在于，该履带车辆包括权利要求9所述的履带装置。
通过上述技术方案，本发明的销轴的最外层包括纤维复合材料层，该纤维复合材料层密度小重量轻，并且耐磨性和耐腐蚀性好，抗疲劳性能强。这样不但降低销轴整体的重量，而且并且提高了销轴的寿命，减小了销轴的故障频率，从而提高了工程机械的工作效率并减少了维修成本。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据现有技术的销轴连接第一履带板和第二履带板的示意图；
图2是根据本发明优选实施方式的销轴连接第一履带板和第二履带板的示意图；
图3是根据本发明优选实施方式的销轴的横截面示意图；
图4是根据本发明优选实施方式的销轴的纤维复合材料层的横截面示意图；
图5是根据本发明优选实施方式的监测系统的示意图。
附图标记说明
1、5第一履带板 2、6第二履带板
3销轴 4、9卡销
7轴套 81纤维复合材料层
811下纤维树脂 812光纤层
813上纤维树脂层 82粘合剂层
83芯体 11光源
12检测器 13控制器
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、内、外”通常是根据说明书及其附图所述的方向，或者销轴实际使用状态下通常可以理解的方向，“轴向方向”指销轴的轴向方向，即销轴的芯体的轴向方向。
本发明还提供一种销轴，该销轴包括芯体83、纤维复合材料层81以及将该纤维复合材料层81粘附在该芯体83的外表面上的粘结剂层82。
根据本发明所述的销轴，其中芯体83通常采用金属材料制成，从而提高销轴的整体刚度。该粘结剂层82可以选择适用的粘结剂，从而将纤维复合材料层81牢固地粘附在芯体83上。
通过上述技术方案，本发明的销轴的最外层包括纤维复合材料层，该纤维复合材料层密度小重量轻，并且耐磨性和耐腐蚀性好，抗疲劳性能强。这样不但降低销轴整体的重量，并且提高了销轴的寿命，减小了销轴的故障频率，从而提高了工程机械的工作效率并减少了维修成本。
优选地，所述芯体83的外表面上设置有凹槽，该凹槽沿所述芯体83的轴向方向在所述芯体83的整个长度上延伸，
所述纤维复合材料层81的内表面上形成有与所述凹槽相对应的凸台。
芯体83的外表面上的凹槽与纤维复合材料层81的内表面上的凸台沿径向方向配合，从而增加纤维复合材料层81与芯体83之间的载荷传递能力，从而使得销轴的各层能够保持为一个整体，将外层所受到的载荷传递到到内层，而且还能防止各层之间发生相对滑动。优选地，芯体83的外表面上设置有沿径向方向相对的两个凹槽，相应地，纤维复合材料层81的内表面上形成有与该两个凹槽相对应的两个凸台。并且，该两个凹槽与纤维复合材料层81的内表面上的两个凸台沿径向方向相对地分别配合。
优选地，所述纤维复合材料层81的材料包括纤维材料、光纤材料和基体树脂。更优选地，所述纤维材料包括玻璃纤维、芳纶纤维、玄武纤维和碳纤维中的一种或几种。或者，优选地，所述基体树脂包括酚醛树脂、环氧树脂和乙烯基树脂中的一种或几种。该纤维复合材料层81作为销轴与其他零部件直接接触的部分，需要具有强度高、韧性好、耐摩擦和耐腐蚀等特性。例如，其中碳纤维复合材料具有轻质、高强度、高刚度以及良好的减震性、耐疲劳性、耐腐蚀性和耐摩擦性等优点，环氧树脂材料具有良好的工艺性能、强度高、韧性好、粘接性好等特点。本领域技术人员可以根据实际应用情况的需要来相应地选择复合材料层的组成材料。
优选地，所述纤维复合材料层81由内至外依次包括下纤维树脂层811、光纤层812和上纤维树脂层813。
在本优选实施方式中，该纤维复合材料层81包括多层，其中光纤层812设置在所述下纤维树脂层811和上纤维树脂层813之间，下纤维树脂层811通过粘结剂层82连接到芯体81上。
并且，根据实际应用的需要，该上纤维树脂层813和下纤维树脂层811也可以分别设置为由多层的复合材料构成，本发明对其具体层数和各层的材料组成并不加以限制。
上纤维树脂层813和下纤维树脂层811的厚度可以根据实际要求设置，以起到保护光纤层812的作用。
设置该光纤层812的作用主要是起到对纤维复合材料层81的磨损情况进行自动检测报警的作用，具体技术方案将在下文中进行介绍。
另外，本发明还提供一种销轴的制造方法，其中，该销轴为本发明所述的销轴，该制造方法包括：
步骤1：在所述芯体83的表面涂上所述粘结剂层82；
步骤2：将所述纤维复合材料层81粘贴在所述芯体83的外表面上；以及
步骤3：将所述销轴在40-60℃的恒温中保持10-15小时。
上述技术方案为新的销轴的制造方法，从芯体83的加工开始，直到将纤维复合材料层81粘附到芯体83上。优选地，在步骤1之前，该制造方法还包括在所述芯体83上加工凹槽的步骤，该凹槽优选为沿径向相对的两个，以起到将纤维复合材料层81与芯体83更好地相对固定的作用。并且，优选地，在步骤2之前还可以增加对芯体83的表面进行喷砂处理的步骤。
需要说明的是，根据本发明的制造方法还包括对出现磨损或故障的销轴进行重新加工以制造出能够重新使用的销轴的方法步骤。
优选地，所述制造方法还包括：所述步骤1包括将所述销轴的已经磨损的所述纤维复合材料层81去除。
即，对于纤维复合材料层81来说，首先将所述销轴的已经磨损的所述纤维复合材料层81去除，然后执行步骤2-5，以在芯体83外重新设置纤维复合材料层81。
根据本发明的销轴能够通过本发明上述的制造方法进行制造或更新。
本发明还提供一种用于销轴磨损的监测系统，其中，该监测系统包括根据本发明所述的销轴，所述监测系统还包括光源11、检测器12和控制器13，所述光源11和所述检测器12沿所述销轴轴向方向分别设置在所述光纤层812的两侧，
所述检测器12用于接收所述光源11透过所述光纤层812的光信号且将该光信号转换成输入信号，并将该输入信号传递到所述控制器13，
所述控制器13用于根据所述输入信号与预设阈值进行比较，当所述输入信号小于所述预设阈值时，所述控制器13发出表示所述销轴需要更换的报警信号。
与本发明上文所述的优选实施方式中的销轴相适应地，本发明还提供一种用于销轴磨损的监测系统。
在上文优选实施方式中，该销轴的纤维复合材料层81包括光纤层812，因此沿销轴的轴向方向设置在该光纤层812的一侧的检测器12能够接收到设置在另一侧的光源11产生的光信号，并将该光信号转换成电压或电流等电信号作为输入信号，该输入信号的大小能够反映光信号的大小。
由于光源11发出的光的总量保持恒定，因此导致光信号的大小发生变化的原因就是光纤层812的厚度变化或局部磨损等因素，因此就可以根据对光信号的监测来监测销轴的磨损情况。并且，在控制器13中可以预存有输入信号的预设阈值，该预设阈值可以根据本领域技术人员的经验值或实际应用中的需要设置，当输入信号小于该预设阈值时认为销轴磨损达到需要更换的程度。
另外，所述控制器13发出的报警信号可以为现有技术中任何适用的方案，例如声、光信号等，本发明并不加以限制。
本发明还提供一种履带装置，其中，该履带装置包括上述包括光纤层的优选实施方式所述的销轴，和/或本发明所述的监测系统。
优选地，所述履带装置包括第一履带板5和第二履带板6，所述销轴穿过并连接该第一履带板5和该第二履带板6，该第一履带板5和第二履带板6与所述销轴之间设置有轴套7。
为了减少销轴与履带装置的履带板之间的摩擦，在上述优选实施方式中，如图2所示，第一履带板5和第二履带板6通常采用齿形交叉布置，销轴穿过第一履带板5和第二履带板6上的连接孔而将第一履带板5和第二履带板连6接在一起，并且在履带板与销轴之间设置有轴套7，使得第一履带板5和第二履带板6相对转动时，销轴不是与履带板发生摩擦，而是与轴套7发生摩擦，这样避免了履带板与销轴的磨损，提高了履带板的使用寿命。该轴套7可以选择现有技术中的任意一种适用的轴套。
优选地，所述轴套7过盈配合地设置在所述第一履带板5和所述第二履带板6的连接孔的内壁上，从而便于轴套7的固定，防止轴套7随着履带板的相对运动而发生轴向的窜动。
优选地，在销轴的任意一端或两端还设置有卡销9，该卡销9设置在第一履带板5或第二履带板6的外侧，从而固定销轴，使得销轴在其销轴的轴向方向上不能相对于履带板随意移动。
另外，本发明还提供一种履带车辆，其中，该履带车辆包括本发明所述的履带装置。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (9)
1.一种履带销轴，其特征在于，该履带销轴包括芯体(83)、纤维复合材料层(81)以及将该纤维复合材料层(81)粘附在该芯体(83)的外表面上的粘结剂层(82)，
所述芯体(83)的外表面上设置有凹槽，该凹槽沿所述芯体(83)的轴向方向在所述芯体(83)的整个长度上延伸，
所述纤维复合材料层(81)的内表面上形成有与所述凹槽相对应的凸台。
2.根据权利要求1所述的履带销轴，其特征在于，所述纤维复合材料层(81)的材料包括纤维材料、光纤材料和基体树脂。
3.根据权利要求1或2所述的履带销轴，其特征在于，所述纤维复合材料层(81)由内至外依次包括下纤维树脂层(811)、光纤层(812)和上纤维树脂层(813)。
4.一种销轴的制造方法，其特征在于，该销轴为根据上述权利要求1-3中任意一项所述的履带销轴，该制造方法包括：
步骤1：在所述芯体(83)的表面涂上所述粘结剂层(82)；
步骤2：将所述纤维复合材料层(81)粘贴在所述芯体(83)的外表面上；以及
步骤3：将所述销轴在40-60℃的恒温中保持10-15小时。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：
所述步骤1包括将所述销轴的已经磨损的所述纤维复合材料层(81)去除。
6.一种用于销轴磨损的监测系统，其特征在于，该监测系统包括根据上述权利要求3所述的履带销轴，所述监测系统还包括光源(11)、检测器(12)和控制器(13)，所述光源(11)和所述检测器(12)沿所述销轴的轴向方向分别设置在所述光纤层(812)的两侧，
所述检测器(12)用于接收所述光源(11)透过所述光纤层(812)的光信号且将该光信号转换成输入信号，并将该输入信号传递到所述控制器(13)，
所述控制器(13)用于根据所述输入信号与预设阈值进行比较，当所述输入信号小于所述预设阈值时，所述控制器(13)发出表示所述销轴需要更换的报警信号。
7.一种履带装置，其特征在于，该履带装置包括根据上述权利要求1-3中任意一项所述的履带销轴，和/或根据权利要求6所述的监测系统。
8.根据权利要求7所述的履带装置，其特征在于，所述履带装置包括第一履带板(5)和第二履带板(6)，所述履带销轴穿过并连接该第一履带板(5)和该第二履带板(6)，所述第一履带板(5)和所述第二履带板(6)与所述履带销轴之间设置有轴套(7)。
9.一种履带车辆，其特征在于，该履带车辆包括权利要求7-8中任意一项所述的履带装置。
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| CN104044656A (zh) | 2014-09-17 |
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |