CN113483018A - 一种关节轴承及使用该关节轴承的盾构机 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种关节轴承，以解决现有技术中泥水进入关节轴承造成关节轴承卡滞和损伤的技术问题。本发明的目的还在于提供一种使用该关节轴承的盾构机，以解决现有技术中需频繁更换关节轴承而导致工作效率较低的技术问题。关节轴承包括内圈和外圈，内圈外周和外圈内周均为相互配合的球形面；关节轴承的轴向端部设有环形密封件，内圈外周面和外圈内周面中的其中一个上设有环槽，环形密封件设于环槽内，环形密封件具有密封唇面，密封唇面为与内圈外周面和外圈内周面中的另一个贴合的球面。盾构机包括泥土仓盾体和螺旋输送机，还包括用于将泥土仓盾体和螺旋输送机摆动连接的关节轴承。

Description

一种关节轴承及使用该关节轴承的盾构机

技术领域

本发明涉及轴承技术领域，具体涉及一种关节轴承及使用该关节轴承的盾构机。

背景技术

在需要进行隧道掘进的工程中，通常采用盾构机来对指定的地段进行采挖与掘进，盾构机具有良好的土压平衡功效。盾构机在掘进工作中，刀盘切削下来的渣土和石屑进入盾构机前端的泥土仓中，通过在泥土仓盾体上连接螺旋输送机，将泥土仓中的渣土输送排出盾体，实现泥土仓盾体内的土压平衡。

输送的渣土中包含土壤、碎石、卵石等软硬不一、颗粒不均的情况，易对螺旋输送机的筒体造成冲击，为实现螺旋输送机与盾体之间的相对摆动和调心，并改善螺旋输送机的筒体工作时受力状况。申请公布号为CN106628887A的中国发明专利公布了一种小曲线转弯螺旋输送机支撑装置，其中盾体与螺旋输送机的筒体之间通过关节轴承相连，关节轴承包括与其中一个固连的内圈，还包括与另一个相连的外圈，内圈和外圈之间通过球面铰接在一起。

现有技术中盾构机的问题在于，关节轴承的使用环境中含有泥水，泥水易进入到内圈和外圈之间的球形配合面之间，导致内圈和外圈之间易发生卡滞，对内圈、外圈造成损伤，导致关节轴承无法继续使用，进而需要停机进行维修、更换，导致盾构机的工作效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种关节轴承，以解决现有技术中泥水进入关节轴承造成关节轴承卡滞和损伤的技术问题。另外，本发明的目的还在于提供一种使用该关节轴承的盾构机，以解决现有技术中需频繁更换关节轴承而导致工作效率较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明所提供的一种关节轴承的技术方案是：

一种关节轴承，包括：

内圈和外圈，内圈外周和外圈内周均为相互配合的球形面；

关节轴承的轴向端部设有环形密封件，内圈外周面和外圈内周面中的其中一个上设有环槽，所述环形密封件设于环槽内，所述环形密封件具有密封唇面，密封唇面为与内圈外周面和外圈内周面中的另一个贴合的球面。

有益效果：本发明所提供的关节轴承，通过在关节轴承内圈和外圈之间的球形配合面间设置环形密封件，并设置球形的密封唇面，能够提高内圈、外圈之间的密封性，阻挡泥水经配合面进入轴承，解决了泥水进入关节轴承使轴承卡滞和损伤的技术问题。

优选地，所述环形密封件的密封唇面上设有环形凹槽，环形凹槽用于储存润滑介质。环形凹槽的开设使润滑介质储存于环形密封件与内圈或外圈的贴合位置，减小环形密封件与内圈或外圈间的摩擦力，降低环形密封件的磨损。

优选地，所述环槽的槽底还设有环形弹性件，环形弹性件的弹性优于环形密封件，环形弹性件用于对环形密封件施加使环形密封件径向收缩的弹性力。环形弹性件的设置保证了环形密封件的密封唇面在被磨损后，能被环形弹性件收缩弹性顶压，进而继续保持密封唇面唇面与内圈或外圈顶紧贴合，保证了内外圈间的密封性。

优选地，所述环形弹性件为设于环槽内的弹性圈。弹性圈使环形密封件径向整体受弹性顶压，进一步保证了环形密封件的密封性。

优选地，所述弹性圈为沿关节轴承的轴向依次布置并相连的双O形弹性圈。双O形弹性圈使环形密封件在径向上受到的收缩力均匀，对环形密封件的顶紧效果更好。

本发明所提供的盾构机的技术方案是：盾构机，包括泥土仓盾体和螺旋输送机；

还包括用于将泥土仓盾体和螺旋输送机摆动连接的关节轴承；

螺旋输送机包括筒体和螺杆；

关节轴承，包括：

内圈和外圈，内圈外周和外圈内周均为相互配合的球形面；

所述关节轴承的轴向端部设有环形密封件，内圈外周面和外圈内周面中的其中一个上设有环槽，所述环形密封件设于环槽内，所述环形密封件具有密封唇面，密封唇面为与内圈外周面和外圈内周面中的另一个贴合的球面。

有益效果：本发明所提供的关节轴承，通过在关节轴承内圈和外圈之间的球形配合面间设置环形密封件，并设置球形的密封唇面，能够提高内圈、外圈之间的密封性，阻挡泥水经配合面进入轴承，解决了泥水进入关节轴承使轴承卡滞和损伤的技术问题。通过该关节轴承将盾体和螺旋输送机连接，使关节轴承使用寿命加长，解决了频繁更换关节轴承而导致工作效率较低的技术问题。

优选地，所述环形密封件的密封唇面上设有环形凹槽，环形凹槽用于储存润滑介质。环形凹槽的开设使润滑介质储存于环形密封件与内圈或外圈的贴合位置，减小环形密封件与内圈或外圈间的摩擦力，降低环形密封件的磨损。

优选地，所述环槽的槽底还设有环形弹性件，环形弹性件的弹性优于环形密封件，环形弹性件用于对环形密封件施加使环形密封件径向收缩的弹性力。环形弹性件的设置保证了环形密封件的密封唇面在被磨损后，能被环形弹性件收缩弹性顶压，进而继续保持密封唇面唇面与内圈或外圈顶紧贴合，保证了内外圈间的密封性。

优选地，所述环形弹性件为设于环槽内的弹性圈。弹性圈使环形密封件径向整体受弹性顶压，进一步保证了环形密封件的密封性。

优选地，所述弹性圈为沿关节轴承的轴向依次布置并相连的双O形弹性圈。双O形弹性圈使环形密封件在径向上受到的收缩力均匀，对环形密封件的顶紧效果更好。

附图说明

图1为本发明所提供的关节轴承的剖视图；

图2为图1所示关节轴承中环形密封件和双O形弹性圈的结构示意图；

图3为本发明所提供的关节轴承在盾构机中的装配示意图。

附图标记说明：

1、轴承内筒；2、内圈；3、第一外圈；4、第二外圈；5、螺钉A；6、螺钉B；7、密封圈；8、环形密封件；9、双O形弹性圈；10、环形凹槽；11、盾体；12、螺杆；13、筒体；14、环槽；15、外圈；16、润滑油路；17、螺栓穿孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明所提供的关节轴承的具体实施例1：

如图1所示，关节轴承包括轴承内筒1、内圈2和外圈15。其中，外圈15为分体拼装的结构，包括第一外圈3和第二外圈4，第一外圈3和第二外圈4相配合的端面设计有凹凸止口和密封圈7，通过螺钉A5紧固而形成了完整的外圈15。外圈15的内周面为凹球面，内圈2的外周面为凸球面，内圈2的外周凸球面与外圈15的内周凹球面间铰接配合，使外圈15摆动套装在内圈2外部。

在内圈2内部还插套有轴承内筒1，轴承内筒1的一端端部径向外扩使轴承内筒1插套在内圈2中时，端部的外扩部分与内圈2挡止，通过螺钉B6将轴承内筒1的外扩部分与内圈2紧固。轴承内筒1的内壁面为工作面，会有渣土、碎石等介质通过，因此轴承内筒1的内壁面为具有一定硬度的耐磨层，耐磨层的硬度在50HRC以上。在外圈15的凹球面上开设有密封圈凹槽以及径向布置的润滑油路16，密封圈凹槽中设置密封圈7，润滑油路16供润滑介质导入和流通。外圈15还轴向开设有贯通外圈15的螺栓穿孔17，用于关节轴承的装配。

如图1至图2所示，在位于第二外圈4和内圈2的球形配合面的轴向端部安装有环形密封件8，具体地，在内圈2的凹球面一端上开设有环槽14，环槽14的槽宽与环形密封件8相适配，使环形密封件8能够适配地嵌装在环槽14中。环形密封件8具有朝向内圈2的密封唇面，密封唇面为与内圈2的外周面贴合的凹球面，凹球面的内径小于内圈2的外径，使得环形密封件8与内圈2之间过盈配合。为减小环形密封件8与内圈2间的磨损，在环形密封件8的密封唇面上开设环形凹槽10，环形凹槽10用来储存润滑介质。

如图2所示，在外圈15上的环槽14槽底，还设置有弹性圈，弹性圈的弹性优于环形密封件8，而环形密封件8的耐磨性优于弹性圈，弹性圈能够弹性收缩进而朝内顶压环形密封件8，此处的弹性圈为沿关节轴承的轴向依次布置并且相连的双O形弹性圈9，使环形密封件8受到的收缩顶压力均匀。设置双O形弹性圈9的目的在于，保证环形密封件8在受到磨损时能被双O形弹性圈9收缩顶压进而与内圈2贴合紧密，进一步保证了内圈2和外圈15配合面端部的密封性。

在本实施例中，双O形弹性圈9构成了对环形密封件8施加弹性收缩力的环形弹性件。

本实施例中，环形密封件8设置在内圈2和第二外圈4球形配合面的一端。在其他实施例中，环形密封件设置在内圈和第一外圈的球形配合面的一端。在其他不同的实施例中，内圈和外圈的球形配合面的两端都设置有环形密封件。

本实施例中的轴承内圈2外周面为凸球面，外圈15内周面为凹球面，内圈2和外圈15球面铰接配合，在外圈15内周面一端开设环槽14，环形密封件8嵌装于环槽14中，环形密封件8的密封唇面为凹球面。在其他实施例中，轴承内圈外周面为凹球面，外圈内周面为凸球面，此时环形密封件的密封唇面为凸球面。在其他不同的实施例中，环槽开设在轴承的内圈外周面一端上。需要注意的是，轴承内外圈的球面朝向可以进行改变，环槽的开设位置也可以进行改变，但需始终保证环形密封件的密封唇面与相顶紧的内圈或外圈的球面适配贴合，保证内圈、外圈之间的密封性。

本发明所提供的关节轴承的具体实施例2：

与实施例1的不同之处在于，实施例1中，双O形弹性圈9构成了环形弹性件。在本实施例中，环形弹性件为O形弹性圈。在其他实施例中，环形弹性件为环形弹簧。

本发明所提供的关节轴承的具体实施例3：

与实施例1的不同之处在于，实施例1中，将环形密封件8顶推的弹性件为环形弹性件。在本实施例中，弹性件在环槽中分段布置，具体可以为分段均布的压簧或弹性块。在其他不同的实施例中，环槽中取消弹性件的设置，此时的环形密封件直接与环槽槽底顶紧。

本发明所提供的关节轴承的具体实施例4：

与实施例1的不同之处在于，实施例1中，环形密封件8的密封唇面上设有环形凹槽10。在本实施例中，环形密封件取消环形凹槽的设置。

本发明所提供的盾构机的具体实施例：

如图3所示，盾构机包括盾体11，螺旋输送机以及将盾体11与螺旋输送机相连的关节轴承。其中，关节轴承的结构与上述关节轴承各实施例中的结构一致，在此不再赘述。其中，螺旋输送机包括运输渣土的螺杆12和筒体13。通过在关节轴承外圈上的螺栓穿孔中穿设螺栓和旋拧螺母，将关节轴承的外圈与盾体11固连，内圈通过螺钉与螺旋输送机的筒体13固连。需要注意的是，关节轴承在连接安装的过程中，当环形密封件仅有一个时，需保证环形密封件位于靠近盾体11的轴承一端，从而使环形密封件将关节轴承靠近盾体11、接触泥水的一端密封。因此在其他不同的实施例中，根据环形密封件在轴承内外圈上设置位置的不同，轴承的安装方向也与本实施例相反。

最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种关节轴承，包括：

内圈（2）和外圈（15），内圈（2）外周和外圈（15）内周均为相互配合的球形面；

其特征在于，关节轴承的轴向端部设有环形密封件（8），内圈（2）外周面和外圈（15）内周面中的其中一个上设有环槽（14），所述环形密封件（8）设于环槽（14）内，所述环形密封件（8）具有密封唇面，密封唇面为与内圈（2）外周面和外圈（15）内周面中的另一个贴合的球面。

2.根据权利要求1所述的关节轴承，其特征在于，所述环形密封件（8）的密封唇面上设有环形凹槽（10），环形凹槽（10）用于储存润滑介质。

3.根据权利要求1或2所述的关节轴承，其特征在于，所述环槽（14）的槽底还设有环形弹性件，环形弹性件的弹性优于环形密封件（8），环形弹性件用于对环形密封件（8）施加使环形密封件（8）径向收缩的弹性力。

4.根据权利要求3所述的关节轴承，其特征在于，所述环形弹性件为设于环槽（14）内的弹性圈。

5.根据权利要求4所述的关节轴承，其特征在于，所述弹性圈为沿关节轴承的轴向依次布置并相连的双O形弹性圈（9）。

6.一种盾构机，包括泥土仓盾体（11）和螺旋输送机，还包括用于将盾体（11）和螺旋输送机摆动连接的关节轴承；螺旋输送机包括螺杆（12）和筒体（13）；

其特征在于，关节轴承，包括：

内圈（2）和外圈（15），内圈（2）外周和外圈（15）内周均为相互配合的球形面；

所述关节轴承的轴向端部设有环形密封件（8），内圈（2）外周面和外圈（15）内周面中的其中一个上设有环槽（14），所述环形密封件（8）设于环槽（14）内，所述环形密封件（8）具有密封唇面，密封唇面为与内圈（2）外周面和外圈（15）内周面中的另一个贴合的球面。

7.根据权利要求6所述的盾构机，其特征在于，所述环形密封件（8）的密封唇面上设有环形凹槽（10），环形凹槽（10）用于储存润滑介质。

8.根据权利要求6或7所述的盾构机，其特征在于，所述环槽（14）的槽底还设有环形弹性件，环形弹性件的弹性优于环形密封件（8），环形弹性件用于对环形密封件（8）施加使环形密封件（8）径向收缩的弹性力。

9.根据权利要求8所述的盾构机，其特征在于，所述环形弹性件为设于环槽（14）内的弹性圈。

10.根据权利要求9所述的盾构机，其特征在于，所述弹性圈为沿关节轴承的轴向依次布置并相连的双O形弹性圈（9）。

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