CN116986430A - 轮毂、滚轮总成和滚轮罐耳 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮毂、滚轮总成和滚轮罐耳，其中轮毂包括：轴承座，具有内外轴环；第一辐板，套于轴承座上并定位于外轴环的一侧轴肩；第二辐板，套于轴承座上并定位于外轴环的另一侧轴肩；第一轮辋，焊接于第一辐板的离心侧，而与第一辐板一起构成第一边预装总成；第二轮辋，焊接于第二辐板的离心侧，并与第一轮辋对合而构造出胶轮槽；第二辐板、轴承座和第二轮辋通过焊接构成第二边预装总成；第一辐板和第二辐板借由第一辐板和第二辐板实现第一边预装总成与第二边预装总成间的装配。基于本发明的轮毂装配可靠性相对较好。

Description

轮毂、滚轮总成和滚轮罐耳

技术领域

本发明涉及一种滚轮罐耳专用轮毂，本发明还涉及一种配有该轮毂的滚轮总成，以及配有该滚轮总成的滚轮罐耳。

背景技术

参见煤炭行业标准《MT236-2011矩形钢罐道滚轮罐耳》（下简称标准）基本参数部分，单个滚轮罐耳的重量为85~425kg（型号为L20的滚轮罐耳重量最小，约为85kg，型号为LS42.5的滚轮罐耳最大，约为425kg，相同型号的滚轮罐耳因厂家、批次等不同，在重量上会有所差异），而每一个例如罐笼需要配四组（每组三个滚轮罐耳）共计12个滚轮罐耳，由此可知，用作导向的滚轮罐耳会占据例如罐笼系统比较大的份量，从而增加滚轮罐耳系统运行的整体能耗。

有鉴于此，滚轮罐耳的轻量化是该领域研究的重点方向，并在该方向上出现了空心轮毂（如中国专利文献CN201043106Y，具体是在轮辐上开辐孔）、铸铝轮毂、锻造轮毂（如中国专利文献CN210340005U，具体方式是基于锻造成型出的轮辐可以相对较薄，并且基于若干弯折的形态可以获得较大的抗剪截面系数，从而在整体重量相对较小的条件下，仍可具有较大的强度和刚度）等都在滚轮罐耳减重方面有比较好的探索。

此外，例如中国专利文献CN110143507A，其所公开的轮毂由两片轮毂体组成，其中一片与轴承座为一体结构，另一片则需要套在轴承座上，然后两片轮毂间通过螺栓进行连接。该种轮毂中与轴承座一体的轮毂体，整体上制造相对困难，在于轴承座具有一定的轴向长度，相对于铸造模腔，则需要较大的深度，且所需型腔拐弯较多，整体铸造相对困难。

有鉴于此，在例如中国专利文献CN208457021U中，所公开轮毂减少了铸造部分的体积，并且铸造部分的形状相对简单，铸造实现更容易，并且用作构建轮毂辐体的部分为板体，其中一个板体与轴承座间焊接，另一个板体则需要借助于焊接在轴承座上的螺母座进行装配，并进一步适配有一个圆筒形的支撑套和两个锥形衬套，以确定出胶轮槽。该种轮毂小件相对较多，尽管整体重量较小，但整体的装配所耗工时长，并且因锥形衬套与支撑套间存在装配间隙，且两者配合确定出的胶轮槽受限于支撑套的轴向长度，装配精度和可靠性相对较难控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种装配可靠性相对较好的轻型轮毂，本发明还提供了一种配有该轮毂的滚轮总成，以及一种配有该滚轮总成的滚轮罐耳。

在本发明的实施例中的第一方面，提供了一种轮毂，用作滚轮罐耳的轮毂，其基本结构包括：

轴承座，为管套式的轴承座，相应地，轴承座的座孔内设有用于轴承定位的内轴环，轴承座外廓设有外轴环；

第一辐板，为具有第一中心孔的辐板；该第一辐板通过第一中心孔套于轴承座上并定位于外轴环的一侧轴肩；

第二辐板，为具有第二中心孔的辐板；该第二辐板套于轴承座上并定位于外轴环的另一侧轴肩；

第一轮辋，焊接于第一辐板的离心侧，而与第一辐板一起构成第一边预装总成；

第二轮辋，焊接于第二辐板的离心侧，并与第一轮辋对合而构造出胶轮槽；

其中，第二辐板与轴承座间通过环焊缝或点焊进行连接，从而第二辐板、轴承座和第二轮辋一起构成第二边预装总成；

第一辐板和第二辐板对位地开有复数个连接孔，相应地提供相同数目的螺钉或螺栓，而借由第一辐板和第二辐板实现第一边预装总成与第二边预装总成间的装配。

可选地，在第一边预装总成与第二边预装总成间装配状态下，第一轮辋与第二轮辋见留有间隙。

可选地，第二辐板的厚度大于第一辐板的厚度；

位于第二辐板上的连接孔为螺纹孔，位于第一辐板上的连接孔为光孔。

可选地，第二辐板的厚度为第一辐板厚度的1.1~1.2倍。

可选地，第一辐板与第二辐板的间距为第一轮辋与第二轮辋所确定出的轮毂轮辋轴向长度的0.135~0.140倍。

可选地，第一辐板与第一轮辋间的焊接为第一辐板两板面侧的环焊缝焊接；

第二辐板与第二轮辋间，以及第二辐板与轴承座间的焊接为第二辐板两板面侧的环焊缝焊接。

可选地，第二辐板对应的四处环焊缝，除与定位轴肩侧的环焊缝外，其余均预先开有坡口。

可选地，第二边预装总成所在侧为相应的滚轮轴在滚轮罐耳上与支架间的装配侧。

在本发明的实施例中的第二方面，提供了一种滚轮总成，其包括：

滚轮轴，具有轴颈；

本发明实施例第一方面的轮毂，通过轴承组装配在所述轮毂上；

端盖，固定于轴承座的一端，并用于轴承座该端的封接；

轴承盖，固定于轴承座的另一端，并用于轴承座另一端的封接，该轴承盖的过孔用于滚轮轴的穿出；以及

胶轮圈，安装于所述胶轮槽。

在本发明的实施例中的第三方面，提供了一种滚轮罐耳，其包括：

底架；

摆转臂，下端铰装于底架的前侧，上端具有滚轮轴装配孔；

本发明实施例第二方面的滚轮总成，通过滚轮轴安装于所述滚轮轴装配孔；以及

缓冲器，缓冲器的一端铰装于摆转臂的中上部，另一端铰装于底架的后侧，以与底架、摆转臂协同构成三角形机构。

在本发明的实施例，所提供的轮毂首先使用两块辐板基于焊接分别组装出第一边预装总成和第二边预装总成，借助于轴承座上的外轴环，使得两辐板具有预定的间距，可以使两辐板确定出的轮辐具有相对较大的抗剪截面系数。在此条件下，可以满足轮毂的相对轻量化。进而，轴承座、两辐板和轮辋可以分别成型，然后通过焊接的方式进行组装，最后将胶轮圈装在第二边预装总成上，在将第一边预装总成套在轴承座上，使用螺栓或者螺钉紧固，造成装配失效的主要节点仅在螺栓或者螺钉处，环节少，可靠性相对较好。如果滚轮轴与滚轮罐耳的支架装配的一端为第二边预装总成所在侧，更换胶轮圈时，只需要松开螺栓或者螺钉，就可以将第一边预装总成取下，而无需将整个滚轮罐耳取下，可维护性相对较好。

附图说明

图1为一实施例中滚轮总成结构示意图。

图2为一实施例中轮毂主剖结构示意图。

图3为一实施例中半片轮毂体左视结构示意图。

图4为图3的的A-A剖视图。

图5为一实施例中另半片轮毂体主剖结构示意图（含轴承座）。

图中：1.胶轮圈，2.轮毂，3.螺钉，4.弹性垫圈，5.端盖，6.油塞，7.凸部，8.凹坑，9.油道，10.圆锥滚子轴承，11.螺钉，12.弹性垫圈，13.止转垫片，14.圆螺母，15.密封盖，16.紧定螺钉孔，17.滚轮轴，18.轴承盖。

21.轮辋，22.辐板，23.凹槽，24.轴承座，25.螺钉，26.弹性垫圈，27.外轴环，28.空腔，29.间隙。

211.轮缘。

221.环焊缝，222.中心孔，223.光孔，224.环焊缝。

241.内轴环，242.座孔，243.螺钉孔。

实施方式

应知，在滚轮罐耳领域具有确定的前后，具体是滚轮罐耳在例如罐笼上安装后面朝罐道的一侧为其前侧，相应地，背离罐道的一侧为其后侧。在此条件下，缓冲器、摆转臂（又称上支架）和底架构成的铰链三角形机构中，缓冲器位于摆转臂靠后偏置，由此可知，缓冲器相当于从背侧支撑所述摆转臂，缓冲器的弹力使滚轮总成与管道间具有初始的预压力。而当因例如罐道表面不平整而致使摆转臂产生摆动时，缓冲器用于产生缓冲，而减轻罐笼的晃动。

关于滚轮罐耳的其余内容可以参见煤炭行业标准《MT236-2011矩形钢罐道滚轮罐耳》的规定，在此不再赘述。

一般而言，滚轮罐耳上滚轮总成悬伸安装在上支架上端，上支架上端开有装配孔，滚轮总成的滚轮轴17穿入装配孔后使用紧定螺钉（俗称顶丝）锁死。

在图1例示的结构中，滚轮轴17右端还有一段螺纹，属于自装配孔穿出的部分，可以配装锁紧螺母，协同紧定螺钉将滚轮轴17锁合在上支架上。必要时，锁紧螺母还可以的背侧再设置一背紧螺母。

一般情况下滚轮轴17的轴线与上支架的摆转方向垂直，或者说滚轮轴17的轴线与底架（又称下支架）、上支架、缓冲器形成的三角形机构（平面机构）垂直。

相应地，所述三角形机构也与罐道的平面垂直，由此也应知，前述的前后具有更加确定的限定，罐道确定出了滚轮罐耳的前和后。并且基于上支架和底架的关系而确定出滚轮罐耳的上下方向，而图1中的滚轮轴17的轴向即滚轮罐耳的左右方向，因此，对于轮毂2，由于当前普遍采用两片或者三片轮毂体构成，而对应有左右结构或者左中右结构。

为方便描述，以图1中例示的状态下的左右为基准，图1和图2中具有两片辐板22，位于左侧的记为左辐板，位于右侧的记为右幅板，两辐板共同构成轮辐，在下文中使用辐板22表示单体，使用轮辐表示整体。相应地，两轮辋21也相应记为左轮辋和右轮辋。

图2为例示的一种轮毂2的主剖结构示意图，其包括轴承座24、两片辐板22和两个轮辋21（实质应为轮辋字面意思的单侧构成，为方便描述记为轮辋21），从图2例示的结构中可见，左辐板套在轴承座24上，相对于轴承座24属于可拆结构。右辐板则焊接在轴承座24上，属于不可拆结构。并且左轮辋与左辐板间为焊接结构，右幅板与右轮辋间也为焊接结构，但并不影响左轮辋与左轮辐构成的左预装总成在轴承座24上的可拆卸性。而如图1所示，滚轮轴17的右端为其在上支架上的连接端，如果左轮辋所在的左预装总成可拆，则胶轮圈1就可以在滚轮总成不从上支架拆下的情况下即可更换。

其中轴承座24作为轮毂2的毂套而整体上表现为管套式的结构，毂套内腔即轴承室，用于容置轴承，并与轴承的外圈间形成轴孔配合。

图2和图3例示的结构中，轴承座24的座孔242内设有用于轴承定位的内轴环241，内轴环241的左轴肩用于定位位于左边的例如圆锥滚子轴承10的外圈，位于右边的轴肩用于定位右边的圆锥滚子轴承10的外圈。

图2和图3中，轴承座24的外柱面则设有外轴环27，外轴环27则用于定位两辐板22，相应地，外轴环27的左轴肩用于定位左辐板，外轴环27的右轴肩则用于定位右幅板。

在优选的实施例中，辐板22可以采用环形板，环体断面形状为矩形，而在一些实施例中，例如基于冲压或模锻成型出的辐板，其环体的断面形状并不限于矩形，而可以是例如弧形，从而在重量相等的条件下，通过改变断面形状，以获得相对较大的抗剪截面系数。

结合图3和图4，辐板22具有中心孔222，该中心孔222用于辐板22在毂套，也就是轴承座24上的套装，与轴承座24间可以采用间隙配合或者过渡配合，以尽量减少径向窜动量，使所支撑的轮辋21形成的胶轮槽相对规整。

图5为右预装总成的示例，其包含三个基本构成，即轴承座24、右幅板和右轮辋，三个基本构成分别成型，然后组配，在基本构成相对较小的条件下，无论是采用铸造还是其他成型方式，都相对不容易产生制造缺陷。

关于预装总成的组配方式，图中采用焊接方式，结合牢固性相对比较好，在滚轮罐耳的应用场景中很难失效。

图4则示出了一种左预装总成的基本结构，其包括两个基本构成，即左辐板和左轮辋，图中突出显示中心孔222，左轮辋与左辐板间采用焊接结构进行组配，中心孔222则是用于与轴承座24形成轴孔配合的“孔”。

两轮辋21整体上为锥形套，其内孔可以是锥形孔，也可以是柱形孔，如果采用锥形孔，其可以包含用于与辐板22配合的柱形孔段，也可以仅仅是锥形孔，此时要求辐板22的离心侧为与锥形孔内锥面配合的锥面。

轮辋21的内孔通常为柱形孔，轮辋21的内孔与辐板22的外周面间可以是间隙配合或者过渡配合。

两轮辋21对合的状态可见于图1和图2，属于本领域的一般形式，借以形成胶轮槽。并且通常在轮辋21的外缘形成有轮缘211，以更加可靠的限制胶轮圈1。

关于胶轮圈1，尽管称为“胶轮”，但其材质可以是橡胶材质，也可以是树脂，如聚氨酯。

关于图2中存在的三处焊接，可以采用环焊焊接，也可以采用点焊焊接，环焊焊接结合牢固性好，并且各处性质一致性好。

图5中存在环焊缝221和环焊缝223两处，例如环焊缝221，在右辐板的轴向两侧均有焊缝，连接可靠性比较好。

同时，除了与轴肩配合的部分外，右辐板用于形成焊缝的部位开有坡口，以使焊料介入，提高整体的连接强度。辐板22与轴肩的配合处不宜开坡口，除非轴肩直径相对比较大，否则会影响其定位。

关于左辐板与左轮辋的连接，参见图4所示的结构，在此不再赘述。

图4中，左辐板上开有光孔223，与图5中右幅板上所开的螺纹孔222相对位。图3则示出了光孔223的数量，为六个。用于左右轮毂体连接的螺栓或者螺钉25的数量通常为偶数个，个别应用中会采用三个或者五个，总数量通常少于等于八个。

采用螺钉25进行装配，方便从单侧进行操作，并且减少了螺母的使用，不会发生螺母掉落事故（因竖井比较深，掉落的螺母可能因末端动能比较大而引发事故）。

图2中，螺钉25适配有弹性垫圈26，以提高防松能力。

胶轮圈1在胶轮槽内应有相对可靠的夹紧，如果相对较松，胶轮圈1在受到挤压时，其部分内孔与胶轮槽会产生脱开现象，容易发生疲劳断裂。为了确保胶轮圈1的装配可靠性，在左预装总成与右预装总成间装配状态下，左轮辋与右轮辋见留有间隙29，从而给螺钉25的紧固提供了充分的裕度，能够相对较好的锁紧胶轮圈1。

基于前文的描述可知，右辐板与轴承座24间焊接为一体，左辐板需要通过螺钉25与右辐板间形成连接，借以将左预装总成锁合在轴承座24上，左预装总成实质以右辐板为主连接基体，因此，相对而言，右辐板有相对较高的强度和刚度要求，在此条件下，如果说左辐板满足了最低的辐板22的强度要求的条件下，右辐板应有适当的加强，因此，右辐板的厚度较左辐板的厚度大。

此处的最低的辐板22的强度要求，显而易见的内容是满足滚轮罐耳轻量化的考虑。

右辐板相对于左辐板的加强在适度的范围内即可，加强过量不仅浪费材料，而且会导致滚轮罐耳整体重量增大，因此，右辐板的厚度为左辐板厚度的1.1~1.2倍。

相对应地，右辐板开有与螺钉25螺纹配合的螺纹孔222，左辐板则对位地开有光孔223，而螺钉25可以是全螺纹螺钉，也可以是具有光杆段的螺钉。

原则上，两辐板22间距越大，所形成的轮辐的整体抗剪截面系数越大，但势必会使得用于两者连接的螺钉25的长度变长，螺钉25的抗剪能力下降。同时，辐板相对靠外时，所形成的空腔28集聚的热量相对较大，不容易散热。

有鉴于此，左辐板与右辐板的间距为两轮辋21所确定出的轮毂轮辋轴向长度的0.135~0.140倍。

在前文的描述中已经对滚轮总成的结构和构造进行了部分描述，下面参见说明书附图1做进一步的描述。

图1中的一种滚轮总成，包括一根适于悬伸安装的滚轮轴17，滚轮轴17的左部具有轴径，轴径位于轴承室内，配装有一对圆锥滚子轴承10。轴承室则右轴承座24，以及装配在轴承座24左端的端盖5和装配在轴承座右端的轴承盖18所形成。

其中，轴承盖24具有过孔，以用于滚轮轴17自轴承室穿出，过孔与滚轮轴17间为动密封配合，通常在过孔的右端配有轴用密封圈，如骨架油封。

在图1中，例如轴用密封圈容置在一个密封盖15内，可以进一步的减少灰尘的进入。

至于轴承盖18和端盖5，基于与轴承座24间的静密封而易于形成相对可靠的密封，在此不再赘述。

此外，图1中，端盖5开有一个基孔，端盖5的右端焊接有一个凸部7，凸部7则具有内孔，凸部7的内孔与基孔一同构成油塞孔，从而适配有图1中所示的油塞6，以用于加注润滑脂。

进而，滚轮轴17的右端与凸部7对位的部位开有凹坑8，凸部7部分地容置在凹坑8内，凹坑8则与开在滚轮轴17内的油道9连通，该油道9包括径向油道，以延伸至圆锥滚子轴承10所在处。

凸部7与凹坑8间存在较小的间隙，以避免产生运动干涉，同时该较小的间隙不容易导致润滑脂的泄露，即便是泄露，润滑脂也会位于轴承室内，并不会产生浪费。

关于滚轮总成在滚轮罐耳上的构造，则属于本领域的一般常识，在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种轮毂，用作滚轮罐耳的轮毂，其特征在于，包括：

轴承座，为管套式的轴承座，相应地，轴承座的座孔内设有用于轴承定位的内轴环，轴承座外廓设有外轴环；

第一辐板，为具有第一中心孔的辐板；该第一辐板通过第一中心孔套于轴承座上并定位于外轴环的一侧轴肩；

第二辐板，为具有第二中心孔的辐板；该第二辐板套于轴承座上并定位于外轴环的另一侧轴肩；

第一轮辋，焊接于第一辐板的离心侧，而与第一辐板一起构成第一边预装总成；

第二轮辋，焊接于第二辐板的离心侧，并与第一轮辋对合而构造出胶轮槽；

其中，第二辐板与轴承座间通过环焊缝或点焊进行连接，从而第二辐板、轴承座和第二轮辋一起构成第二边预装总成；

第一辐板和第二辐板对位地开有复数个连接孔，相应地提供相同数目的螺钉或螺栓，而借由第一辐板和第二辐板实现第一边预装总成与第二边预装总成间的装配。

2.根据权利要求1所述的轮毂，其特征在于，在第一边预装总成与第二边预装总成间装配状态下，第一轮辋与第二轮辋见留有间隙。

3.根据权利要求1所述的轮毂，其特征在于，第二辐板的厚度大于第一辐板的厚度；

位于第二辐板上的连接孔为螺纹孔，位于第一辐板上的连接孔为光孔。

4.根据权利要求3所述的轮毂，其特征在于，第二辐板的厚度为第一辐板厚度的1.1~1.2倍。

5.根据权利要求1所述的轮毂，其特征在于，第一辐板与第二辐板的间距为第一轮辋与第二轮辋所确定出的轮毂轮辋轴向长度的0.135~0.140倍。

6.根据权利要求1所述的轮毂，其特征在于，第一辐板与第一轮辋间的焊接为第一辐板两板面侧的环焊缝焊接；

第二辐板与第二轮辋间，以及第二辐板与轴承座间的焊接为第二辐板两板面侧的环焊缝焊接。

7.根据权利要求6所述的轮毂，其特征在于，第二辐板对应的四处环焊缝，除与定位轴肩侧的环焊缝外，其余均预先开有坡口。

8.根据权利要求1所述的轮毂，其特征在于，第二边预装总成所在侧为相应的滚轮轴在滚轮罐耳上与支架间的装配侧。

9.一种滚轮总成，其特征在于，包括：

滚轮轴，具有轴颈；

权利要求1~8任一所述的轮毂，通过轴承组装配在所述轮毂上；

端盖，固定于轴承座的一端，并用于轴承座该端的封接；

轴承盖，固定于轴承座的另一端，并用于轴承座另一端的封接，该轴承盖的过孔用于滚轮轴的穿出；以及

胶轮圈，安装于所述胶轮槽。

10.一种滚轮罐耳，其特征在于，包括：

底架；

摆转臂，下端铰装于底架的前侧，上端具有滚轮轴装配孔；

权利要求9所述的滚轮总成，通过滚轮轴安装于所述滚轮轴装配孔；以及

缓冲器，缓冲器的一端铰装于摆转臂的中上部，另一端铰装于底架的后侧，以与底架、摆转臂协同构成三角形机构。