CN113942536A

CN113942536A - 一种金属关节防护方法

Info

Publication number: CN113942536A
Application number: CN202111129036.6A
Authority: CN
Inventors: 张玉祥; 苑师铭; 李静; 汤骞; 曾先会; 罗俊; 周娟; 周鹏
Original assignee: Zhuzhou Times Ruiwei Damping Equipment Co Ltd
Current assignee: Zhuzhou Times Ruiwei Damping Equipment Co Ltd
Priority date: 2021-09-26
Filing date: 2021-09-26
Publication date: 2022-01-18
Anticipated expiration: 2041-09-26
Also published as: CN113942536B

Abstract

一种金属关节的防护方法，在金属关节的芯轴与外套之间对称设置两个带有金属卡环的防护罩，防护罩一端通过金属卡环与芯轴过盈配合、另一端套接在外套的端部处，将芯轴与外套之间的接触面包围在防护罩内部。本发明通过在金属关节的两端处设置两个防护罩，将芯轴与外套之间的配合面全部包围在防护罩内，完全避免灰尘等污物进入配合面处。此外，防护罩与芯轴之间过盈配合，在使用过程中防护罩与芯轴之间不会产生相对运动，避免防护罩与芯轴接触的部分反复拉扯而容易损坏。

Description

一种金属关节防护方法

技术领域

本发明涉及一种金属关节的防护方法，具体是对金属关节的轴承与外套之间配合面的保护。

背景技术

金属关节是一种广泛使用于轨道车辆上的连接结构，在受载情况下其金属芯轴和金属外套之间会产生相对运动，因此，泥沙雨水等污物有可能进入芯轴与外套之间的配合面，而腐蚀配合面，因此，需要采用防护结构对此配合面进行保护，而目前的防护结构自身容易损坏，寿命较短，且难以做到完全彻底地防护。

如申请号CN201510735062.1，名称为“一种内嵌弹性挡圈防尘罩及其制作安装方法”的发明专利是本申请人之前公开的一种用于抗侧滚扭杆装置的防尘罩，将一个弹性挡圈内嵌在防尘罩主体，制作时将弹性挡圈预压缩后硫化于防尘罩内部，并且采用预压缩工装进行存储。安装后，利用弹性挡圈预压缩后对外的推力将防尘罩限制在弹性挡圈槽内。也就是说，安装后从防尘罩的外围对其提供作用力，这种方式只能使用于限制在某一安装范围内的结构，不能够用在最外层对内部进行防护。因而不能使用于需要对芯轴和外套进行包覆的关节上。

发明内容

本发明针对当前金属关节的轴承与外套之间的防护不够全面且寿命短的问题，提出了一种金属关节的防护方法，能够在金属关节的使用过程中一直对轴承与外套之间的配合面进行全面保护。

一种金属关节的防护方法，在金属关节的芯轴与外套之间对称设置两个带有金属卡环的防护罩，防护罩一端通过金属卡环与芯轴过盈配合、另一端套接在外套的端部处，将芯轴与外套之间的接触面包围在防护罩内部。

进一步地，防护罩整体为在底板上具有卡口的碟形，由侧板围成碟形侧壁，通过调节底板与侧板之间的夹角来使防护罩适应不同尺寸的金属关节。

进一步地，将底板与侧板之间的夹角控制在90-140^o。

进一步地，将底板与侧板之间内外的连接部位都采用圆角连接，通过调节内外圆角的大小来控制折弯处的厚度，以调节防护罩的变形刚度。

进一步地，通过将折弯处的厚度控制在2-10mm，以满足刚度要求。

进一步地，根据防护罩侧板自由端的外径尺寸M确定防护罩底板处的直径D：

D=M - 2 * g cos(A - 90^o)，其中g为侧板长度，A为底板与侧板之间的夹角。

进一步地，根据使用时的过盈力F的要求计算防护罩卡口的内径Dr：

F=3.1 * (σ* L *μ) / (Dr / Ea) + (Di / Ei) / 1000，其中σ为过盈量，L为配合的长度（即卡口处的厚度），µ为摩擦系数，Dr为卡口内径，Ea为卡口的弹性模量，Di为关节芯轴外径，Ei为关节芯轴的弹性模量。

进一步地，金属卡环的内周面与防护罩在卡口处的内周面平齐，金属卡环的其他表面均硫化在防护罩的橡胶内，通过金属卡环与芯轴的贴合实现防护罩与芯轴之间的过盈配合。

进一步地，金属卡环上下表面的包胶厚度为0.5-2mm。

进一步地，侧板的自由端处内径与外套的外径相等，侧板与外套端部间隙配合。

进一步地，在金属卡环设置缺口，通过调整缺口的大小调节防护罩卡口处与芯轴之间的过盈量。

进一步地，缺口宽度为1-10mm。

进一步地，金属卡环硫化至防护罩前的缺口小于硫化后的缺口。

本发明的有益效果是：

1. 本发明通过在金属关节的两端处设置两个防护罩，将芯轴与外套之间的配合面全部包围在防护罩内，完全避免灰尘等污物进入配合面处。此外，防护罩与芯轴之间过盈配合，在使用过程中防护罩与芯轴之间不会产生相对运动，避免防护罩与芯轴接触的部分反复拉扯而容易损坏。

2. 本发明通过在防护罩的卡口处设置金属卡环与芯轴过盈连接，保证防护罩与芯轴之间的过盈力，使防护罩卡口处与芯轴能够长时间保持不产生相对运动，更好地保护芯轴与外套之间的配合面。

3. 本发明通过在金属卡环设置缺口，通过调整缺口的大小来调节防护罩与芯轴之间的过盈量，降低了金属卡环尺寸的精度要求，同一大小的金属卡环能适用于不同尺寸的关节，降低了防护罩的生产成本。

附图说明

图1为实施例一金属关节结构示意图；

图2为实施例一中将防护罩装配到金属关节后的结构示意图，其中仅将防护罩部分进行剖视；

图3为实施例一防护罩主视结构示意图；

图4为实施例一防护罩剖视结构示意图；

图5为实施例一金属卡环结构示意图；

图6为实施例一防护罩尺寸位置示意图；

图7为实施例一金属关节尺寸位置示意图；

图8为实施例一防护罩部分尺寸位置示意图；

图9为实施例二中将防护罩装配到金属关节后的结构示意图，其中仅将防护罩部分进行剖视；

图10为实施例二金属关节尺寸位置示意图；

图中：1.芯轴，2外套，3.底板，4.侧板，5.卡口，6.金属卡环，61.缺口，62.通孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例一

一种金属关节的防护方法，如图1所示，所述的金属关节包括芯轴1和外套2，芯轴1为中间大两端小的结构，外套2套设在芯轴1的中间大端位置处，使用过程中外套2与芯轴1的配合面非常重要，但在实际情况中，雨水和灰尘经常会进入配合的金属面处，尤其是从两个小端处进入（如图1中箭头所示方向），从而腐蚀金属，影响关节的使用寿命。因此，对关节配合面的保护重点是要阻止腐蚀物从芯轴1两端的两个小端处进入到配合面。如图2所示，从金属关节芯轴1的两个小端处套设两个防护罩，如图4所示，防护罩整体呈碟形，包括相连接的底板3和侧板4，底板3为碟形的底部，侧板4为碟形的侧壁，在底板3设有卡口5，如图6和图7所示，卡口5的内径Dr小于芯轴1上与大端连接的小端处的外径Di。将防护罩设置到芯轴1与外套2间时，通过卡口5从芯轴1自由端装入，一直装到芯轴1小端与大端的连接处，使卡口5与芯轴1过盈配合，避免污物从芯轴1小端处流入配合面，且在金属关节的使用过程中，卡口5处于芯轴1间不会产生相对运动，保证卡口5与芯轴1一直紧密过盈配合，避免卡口5处的橡胶疲劳拉扯，提高了防护罩的使用寿命。如图2所示，防护罩侧板4的开口端搭接在外套2的端部处，本实施例中，侧板4搭接在外套2的凹槽处，此时，侧板4搭接处的内径Z2等于或者稍大于外套2凹槽外壁处的外径Z1，当外套2 与芯轴1之间变形较小时，防护罩通过自身的拉伸和挤压随着外套2的运动一起变形；当外套2与芯轴1之间的变形较大时，防护罩的局部位置与外套2之间可能会产生间隙，但这不会影响防护罩的使用，因为污物基本都是从芯轴1小端处进入配合面，只要防护罩与芯轴1间过盈配合的部分不会产生间隙或者被拉扯坏，就能对配合面起到保护作用。

如图6所示，底板3与侧板4的连接处采用圆弧过渡连接，通过调整连接处内圆弧R1、外圆弧R2的大小来控制折弯处的厚度H，以调节连接处的变形刚度：如当增大内圆弧R1、减小外圆弧R2时，厚度H增加，刚度增加；而当减小内圆弧R1、增大外圆弧R2时，厚度H增加，刚度减小。通过调整R1和R2的值，将厚度H控制在2-10mm，使防护罩满足使用需求。

通过调节底板3与侧板4之间的夹角来使防护罩满足不同尺寸的金属关节，优选地，夹角范围控制在90-140^o。同时，侧板4自由端处的直径M、侧板4的长度g以及侧板4和底板3之间的夹角A来确定底板3与侧板4连接处的直径D：D=M - 2 * g cos(A - 90^o)。当然，侧板4自由端处的直径M、侧板4的长度g、侧板4和底板3之间的夹角A以及底板3与侧板4连接处的直径D都可以如图6所示，指的都是位于防护罩外侧位置处的尺寸，也可以如图8所示，都是指位于防护罩内侧位置处的尺寸。

此外，防护罩卡口5处与芯轴1间的过盈力F、过盈量σ、卡口5内径Dr、卡口5处厚度（也即防护罩与芯轴1的配合长度）L、与卡口5配合处的芯轴1外径Di、配合处的摩擦系数µ、卡口5的弹性模量Ea、芯轴1的弹性模量Ei之间具有如下关系：F=3.1 * (σ* L *μ) / (Dr /Ea) + (Di / Ei) / 1000，因此，当使用环境和要求确定时，可以计算得出卡口5的内径Dr。

如图3和图5所示，在防护罩的卡口5处设有金属卡环6，其中金属卡环6的内表面与防护罩的内表面平齐，当防护罩装配到关节时，金属卡环6直接与芯轴1接触，而金属卡环6的其他表面均被硫化在防护罩的橡胶内，且上表面和下表面的包胶厚度为0.5-2mm。通过金属卡环6的内表面及其上下表面的橡胶同时与芯轴1过盈接触，既保证过盈力，又保证金属卡环6与芯轴1之间的密封性，将污物完全阻挡在芯轴1与外套2的配合面之外。

此外，在金属卡环6设置有缺口61，当芯轴1尺寸不同、而金属卡环6长度不变时，通过调整缺口61的大小，可以形成不同内径的卡口5，进而满足防护罩与芯轴1之间的过盈量需求，也就是扩大了金属卡环6的使用场合，降低了金属卡环6尺寸的加工精度，也即降低了生产成本。缺口61的优选宽度为1-10mm。而且在将金属卡环6硫化至橡胶前，先将金属卡环6的缺口61加工成其小于硫化后缺口61的大小，也即图5中的G1要小于图3中的G2，这样，当防护罩装到关节后，金属卡环6会形成一种朝芯轴1方向抱紧的力，进一步保证过盈力的实现。同时，在金属卡环6还设有通孔62，这样，在硫化过程中，橡胶可以从通孔62穿过，既加快了硫化时橡胶的流动速度，同时也增大了橡胶与金属卡环6之间的结合面，也增加了二者之间的结合力。当然，金属卡环6也可以是一个完整的金属环，但此时，对金属卡环6直径的加工要求会比较高，才能满足特定关节的过盈力要求。

实施例二

本实施例中，如图9所示，防护罩侧板4的自由端搭接在外套2最大外径部分的端部处，将外套2两端的凹槽包围在防护罩内，此时，如图10所示，搭接处的侧板4内径Z2等于或稍大于外套2的最大外径Z1。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各权利要求限定。

Claims

1.一种金属关节的防护方法，其特征在于：在金属关节的芯轴（1）与外套（2）之间对称设置两个带有金属卡环（6）的防护罩，防护罩一端通过金属卡环（6）与芯轴（1）过盈配合、另一端套接在外套（2）的端部处，将芯轴（1）与外套（2）之间的接触面包围在防护罩内部。

2.如权利要求1所述的金属关节的防护方法，其特征在于：防护罩整体为在底板（3）上具有卡口（5）的碟形，由侧板（4）围成碟形侧壁，通过调节底板（3）与侧板（4）之间的夹角来使防护罩适应不同尺寸的金属关节。

3.如权利要求2所述的金属关节的防护方法，其特征在于：将底板（3）与侧板（4）之间内外的连接部位都采用圆角连接，通过调节内外圆角的大小来控制折弯处的厚度，以调节防护罩的变形刚度。

4.如权利要求2所述的金属关节的防护方法，其特征在于：根据防护罩侧板（4）自由端的外径尺寸M确定防护罩底板（3）处的直径D：

D=M - 2 * g cos(A - 90^o)，其中g为侧板长度，A为底板（3）与侧板（4）之间的夹角。

5.如权利要求2所述的金属关节的防护方法，其特征在于：根据使用时的过盈力F的要求计算防护罩卡口（5）的内径Dr：

6.如权利要求2所述的金属关节的防护方法，其特征在于：金属卡环（6）的内周面与防护罩在卡口（5）处的内周面平齐，金属卡环（6）的其他表面均硫化在防护罩的橡胶内，通过金属卡环（6）与芯轴（1）的贴合实现防护罩与芯轴（1）之间的过盈配合。

7.如权利要求6所述的金属关节的防护方法，其特征在于：金属卡环（6）上下表面的包胶厚度为0.5-2mm。

8.如权利要求2所述的金属关节的防护方法，其特征在于：侧板（4）的自由端处内径与外套（2）的外径相等，侧板（4）与外套（2）端部间隙配合。

9.如权利要求1所述的金属关节的防护方法，其特征在于：在金属卡环（6）设置缺口（61），通过调整缺口（61）的大小调节防护罩卡口（5）处与芯轴（1）之间的过盈量。

10.如权利要求9所述的金属关节的防护方法，其特征在于：金属卡环（6）硫化至防护罩前的缺口小于硫化后的缺口。