УСТРОЙСТВО В ШАРНИРНОМ СОЧЛЕНЕНИИ РАБОЧЕЙ МАШИНЫ Российский патент 2019 года по МПК E02F9/00 

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству в соответствии с ограничительной частью п. 1 прилагаемой формулы изобретения в сочленении рабочей машины, с помощью которого части рабочей машины соединяются друг с другом с возможностью вращения.

Ранее вращающиеся сочленения в рабочих машинах изготавливались главным образом с помощью обычного штифтового соединения. В этом случае шарнирные рычаги соединяются друг с другом с помощью штифта, который проходит через крепежные щеки для одного шарнирного рычага и через расположенную между этими крепежными щеками втулку для другого шарнирного рычага. Это штифтовое соединение также содержит либо масленку, расположенную на конце штифта, либо смазочную трубку для подачи смазки во втулку. Смазка необходима, поскольку в противном случае движущиеся относительно друг друга поверхности подвергались бы излишнему трению и, следовательно, износу.

Помимо этих сочленений и втулки, окружающей штифт, износу особенно подвержены крепежные щеки штифта. При использовании отверстия под штифт этих крепежных щек изнашиваются и расширяются, вследствие чего штифтовое соединение шарнира ослабляется. Например, из-за такого расширения отверстий крепежных щек быстрее изнашиваются подшипники сочленения, и ухудшается работа шарнира и, следовательно, рабочей машины в целом.

Одно из известных решений для закрепления ослабленных штифтовых соединений шарнира состоит в заполнении отверстий крепежных щек путем заваривания этих отверстий и, таким образом, увеличения количества материала по краям отверстия. Затем, эти отверстия можно опять высверлить до нужного размера для аналогичного штифтового соединения. Однако осуществление этого решения является дорогостоящим и кратковременным. Кроме того, такое закрепление занимает много времени и приводит к длительному простою машины.

Поэтому для такого расширения был предложен специальный конический втулочный штифт. Эти известные решения описаны, например, в патентных публикациях US 8221020 и WO 90/015262. Особым преимуществом конического втулочного штифта является то, что при расширении отверстий крепежных щек его можно при необходимости повторно затянуть, даже неоднократно, и таким образом можно неоднократно получать по существу безлюфтовое соединение.

Известное крепление с помощью конического втулочного штифта содержит штифт или ось, проходящий через втулку сочленения и содержащий по меньшей мере на одном своем конце конический концевой участок. Дополнительно крепление с коническим втулочным штифтом содержит коническую втулку, расположенную на коническом участке штифта. Конический концевой участок штифта расклинивает коническую втулку радиально наружу, прижимая ее к внутренним краям отверстий крепежных щек. Предпочтительно, коническая втулка содержит разрез, позволяющий ей расширяться наружу в радиальном направлении за счет расклинивающего действия штифта.

Коническая втулка прикрепляется к концу штифта с помощью промежуточной пластины, расположенной на конической втулке, и зажимных элементов, таких как болты, проходящих через эту пластину, с помощью которых промежуточная пластина и коническая втулка прикрепляются к штифту. Таким образом, коническая втулка остается между промежуточной пластиной и коническим концом штифта, и крепление может быть затянуто с помощью болтов.

Однако в предшествующем уровне техники имеются проблемы, не решенные до сих пор. Такие сочленения, выполненные с помощью крепления, содержащего коническую втулку, также нуждаются в смазке, а смазка и в этом случае подается на конец штифта и среднюю часть промежуточной пластины. Поскольку крепление с конической втулкой содержит промежуточную пластину и болты, эта крепежная система выступает наружу от наружных поверхностей частей рабочей машины больше, чем в обычном исполнении. Из-за искривленной конструкции трубка, подающая смазку в крепление с конической втулкой, подводится к средней части промежуточной пластины сверху и проходит, например, частично над болтами. Таким образом, эту смазочную трубку необходимо отвести от наружной поверхности рабочей машины для прохождения над болтами, через отверстие в середине промежуточной пластины и далее к концу штифта.

Это решение часто используется в рабочих машинах, работающих в тяжелых условиях, таких как лесохозяйственные машины, землеройные машины, машины, применяемые в сельском хозяйстве и строительстве. Однако при таком решении смазочная трубка подвергается ударам и другим внешним воздействиям. Поэтому смазочная трубка легко повреждается, хотя ее назначение состоит именно в том, чтобы уменьшить необходимость в техническом обслуживании путем обеспечения автоматического смазочного устройства или по меньшей мере возможности осуществления смазки с более доступного места с точки зрения регулярного технического обслуживания, например, смазки с земли. Поэтому описанное решение смазочной трубки не является оптимальным в отношении креплений с конической втулкой. Проблемы создаются в частности в таких условиях, когда машины и их соединительные части могут подвергаться воздействию внешних сил.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание устройства, по большей части обеспечивающего устранение описанных недостатков.

Решение этой задачи обеспечивает устройство в сочленении рабочей машины в соответствии с настоящим изобретением, обладающее отличительными признаками, описанными в прилагаемой формуле изобретения. В частности, описанные недостатки могут быть устранены путем сочетания отличительных признаков, как описано в отличительной части п. 1 прилагаемой формулы изобретения.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны в зависимых пунктах прилагаемой формулы изобретения.

Основная идея изобретения основана на том, что смазочная трубка или другой подобный трубопровод, защищенная промежуточной пластиной, содержащей крепление с конической втулкой, подводится к смазочному каналу в конической втулке. Таким образом, трубопровод может быть проведен вдоль части рабочей машины и образованного им корпуса шарнирного рычага к смазочному каналу без необходимости поднятия канала над поверхностью корпуса. В то же время, важнейшее сочленение между трубопроводом и смазочным каналом защищено промежуточной пластиной.

Преимущество изобретения состоит в том, что трубопровод защищен от внешних воздействий, вследствие чего риск повреждений, вызванных внешними воздействиями, снижается. Кроме того, такой трубопровод значительно проще обеспечить защитной конструкцией или направить в углубление, выполненное в корпусе для этой цели.

Это решение позволяет также повысить надежность смазочной системы и в то же время увеличить интервал между техническими обслуживаниями смазочной системы сочленения.

При использовании решений в соответствии с настоящим изобретением можно также неоднократно затягивать сочленение с помощью крепления с конической втулкой, но в то же время избежать повреждений смазочной системы, вызванных внешними воздействиями, таким образом уменьшая необходимость технического обслуживания машины.

Кроме того, в качестве особого преимущества следует заметить, что для осуществления изобретения не требуются никакие дополнительные детали конструкции или более сложная конструкция. Проще говоря, изобретение может быть осуществлено таким образом, что промежуточная пластина в соответствии с изобретением размещается в креплении с конической втулкой для проведения через нее трубопровода. Решение в соответствии с настоящим изобретением может быть также выполнено в штыревом соединении с конической втулкой из предшествующего уровня техники просто путем использования промежуточной пластины нового типа в соответствии с изобретением.

В соответствии с настоящим изобретением, возможно также другое предпочтительное использование сочленения. Так, трубопровод и смазочный канал могут использоваться, например, для обеспечения канала передачи данных. Кроме того, через них на ось конической втулки могут подаваться различные рабочие среды под давлением.

Другие преимущества в соответствии с настоящим изобретением раскрыты ниже в более подробном описании некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.

Краткое описание чертежей

Ниже некоторые предпочтительные варианты осуществления изобретения будут описаны более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 представлен пример рабочего окружения устройства в соответствии с изобретением.

На фиг. 2 представлено направление смазочной трубки к обычному сочленению из предшествующего уровня техники.

На фиг. 3 представлено направление смазочной трубки к оси конической втулки из предшествующего уровня техники.

На фиг. 4 представлена ось конической втулки, используемая в сочленении и известная сама по себе, снабженная промежуточной пластиной в соответствии с изобретением.

На фиг. 5 схематично представлено устройство в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 6 представлен детальный вид устройства по фиг. 5.

На фиг. 7 представлен частичный разрез, показывающий направление смазочной трубки к оси конической втулки.

На фиг. 8 представлен другой, альтернативный вариант направления смазочной трубки к оси конической втулки через промежуточную пластину.

На фиг. 9 схематично представлен кожух промежуточной пластины.

На фиг. 10 схематично представлен другой, альтернативный вариант осуществления кожуха промежуточной пластины.

Осуществление изобретения

На чертежах устройство в сочленении рабочей машины не показано в масштабе, чертежи являются схематическими и иллюстрируют общую конструкцию и действие в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления. Конструктивные элементы обозначены на прилагаемых чертежах ссылочными позициями, которые соответствуют ссылочным позициям, обозначающим эти конструктивные элементы в настоящем описании.

Известное решение по фиг. 2 и 3 содержит устройство, в котором две части машины шарнирно соединены друг с другом с помощью оси 1 конической втулки по фиг. 4. На конце этой оси конической втулки имеется концевое отверстие смазочного канала 2, причем с этим концевым отверстием соединяется отверстие трубопровода 3 для подачи смазки в смазочный канал, проходящий по центральной оси оси конической втулки. Трубопровод направляется к смазочному каналу сверху относительно оси конической втулки, а коническая втулка 4 размещается на этой оси, также как и прижимающая коническую втулку промежуточная пластина 5. Поскольку трубопровод значительно выступает от корпуса 6 части машины, он сильно подвержен повреждению от ударов об окружающие деревья или другие препятствия.

Для устранения недостатков предшествующего уровня техники предложено устройство в шарнирном сочленении рабочей машины, схематично представленное на фиг. 5-8. Ниже это устройство будет описано с помощью тех же ссылочных позиций. Таким образом, устройство этого типа содержит крепежные средства для соединения по меньшей мере двух частей машины, т.е. частей 7 и 8, с возможностью вращения относительно друг друга. Как уже было сказано, такие крепежные средства содержат ось 1 конической втулки, содержащую по меньшей мере на одном своем конце конический концевой участок 9 (ср. фиг. 4). В этом коническом концевом участке расположена коническая втулка 4, которая сжимается с помощью расположенной на ней промежуточной пластины 5 в направлении оси конической втулки. Сжатие обеспечивается по меньшей мере одним зажимным элементом 10, соединенным с осью конической втулки и вынуждающим коническую втулку скользить по коническому концевому участку оси конической втулки. При необходимости эффективность зажимных элементов может быть повышена путем установки пружинных шайб между этими элементами и промежуточной пластиной.

Ось 1 конической втулки может состоять из одной или из нескольких частей, а также может быть выполнена таким образом, чтобы оба ее конца содержали конические концевые участки 9 с коническими втулками 4, промежуточными пластинами 5 и зажимными элементами 10. С другой стороны, один конец оси конической втулки вместо конического концевого участка может содержать механическое крепление, которое фиксируется для прикрепления оси конической втулки к крепежной щеке 11.

Для обеспечения возможности подачи, например, смазки к оси 1 конической втулки, эта ось содержит специальный смазочный канал 2, к концевому отверстию которого, представленному на фиг. 4, имеется доступ через промежуточную пластину 5. Смазка подается в это концевое отверстие известным способом, например, с помощью трубопровода 3, подведенного к сочленению.

Для наилучшей защиты от внешних воздействий этот трубопровод 3 направляется к промежуточной пластине 5 вдоль наружной поверхности части 8 машины и/или расположенной на ней крепежной щеки 11, как показано на фиг. 7. Таким образом, в соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления, промежуточная пластина содержит кольцевой выступ 13, выступающий от ее поверхности 12 контакта к конической втулке. Этот кольцевой выступ содержит по меньшей мере одно отверстие 14, через которое трубопровод может быть направлен в полость 15 между промежуточной пластиной и конической втулкой 4, где он может соединяться со смазочным каналом 2 оси 1 конической втулки. Это решение представлено, например, на фиг. 7.

С другой стороны, в соответствии со вторым предпочтительным вариантом осуществления, промежуточная пластина 5 может содержать также проточенный проводящий канал 17, проходящий от наружного кожуха 16 пластины по существу в направлении поверхности контакта этой пластины, причем этот проводящий канал выполнен с возможностью соединения со смазочным каналом 2 оси 1 конической втулки. Таким образом, трубопровод 3, направленный по наружной поверхности части 8 машины и/или расположенной на этой поверхности крепежной щеки 11, может соединяться с соединительным элементом 18 на наружном кожухе промежуточной пластины для подачи смазки в смазочный канал через проводящий канал. Это решение представлено на фиг. 8. Как можно видеть на этом чертеже, соединительный элемент расположен на наружном кожухе 16, который, в соответствии с представленным вариантом осуществления, соединяет промежуточную пластину с нажимной поверхностью 19 поверхности контакта на стороне конической втулки 4.

В промежуточной пластине 5 в соответствии с предыдущим вариантом осуществления проводящий канал 17 может быть выполнен также путем формирования канавки на поверхности 12 контакта или нажимной поверхности 19. При этом смазка может подаваться в концевое отверстие смазочного канала 2 непосредственно с помощью непрерывного трубопровода 3.

Трубопровод может быть также снабжен так называемым проводящим каналом 17 путем обеспечения промежуточной пластины вырезом, проходящим от ее наружного кожуха 16 до концевого отверстия смазочного канала 2. Таким образом, смазка может подаваться в смазочный канал путем размещения трубопровода 3 в этом вырезе. Использование непрерывного трубопровода позволяет избежать риска повреждения и утечки, связанного с дополнительными сочленениями.

Промежуточная пластина 5 может также содержать защитный выступ 20, расположенный по существу вокруг одного или более крепежных элементов 10 или их частей, выступающих от поверхности 12 контакта промежуточной пластины. Защитный выступ можно видеть, например, на фиг. 6 и 7. Заглубление наружных концов крепежных элементов в наружный край конструкции таким образом также позволяет защитить эти концы от внешних ударов. Это один из факторов, предотвращающих ослабление соединения зажимных элементов. Кроме того, это упрощает затяжку защищенных выступом зажимных элементов, а при необходимости и их отсоединение, поскольку их концы не повреждены при использовании из-за ударов о различные препятствия. В соответствии с описанным выше первым предпочтительным вариантом осуществления, промежуточная пластина 5 содержит по существу цилиндрический корпус. На первом конце этого корпуса расположено углубление 21, образованное защитным выступом 20 для вмещения конца зажимного элемента 10. На втором конце корпуса расположена выемка 15 на стороне конической втулки для вмещения трубопровода 3. Таким образом, углубление и выемка отделены друг от друга фланцем 22, образующим поверхность 12 контакта и нажимную поверхность 19. Таким образом, трубопровод может быть размещен таким образом, чтобы он проходил под фланцем.

В соответствии с третьим вариантом осуществления, промежуточная пластина 5 аналогичным образом содержит по существу цилиндрический корпус. В соответствии с этим вариантом осуществления, корпус содержит углубление 21, образованное исключительно защитным выступом 20 для вмещения конца зажимного элемента 10. Далее, трубопровод 3 подлежит направлению в смазочный канал 2, который пересекает промежуточную пластину между одним или более крепежными средствами поверхности 12 контакта промежуточной пластины.

С помощью описанных выше элементов промежуточной пластины для вмещения трубопровода, обозначенных ссылочными позициями 14, 16, 18, трубопровод 3 может быть обеспечен непрерывным каналом, проходящим от наружного кожуха промежуточной пластины 5 до концевого отверстия смазочного канала 2 оси 1 конической втулки в шарнирном сочленении. В решениях в соответствии с изобретением зажимные элементы 10, направляющие работу оси конической втулки, привинчены, в частности, к оси конической втулки. Это обеспечивает предпочтительный эффект, заключающийся в том, что, когда ось конической втулки закреплена, концевое отверстие смазочного канала всегда остается на том же уровне, что и поверхность окружающего ее части машины. Таким образом, смазочный канал 2 на конце оси конической втулки не входит в контакт с препятствиями, и затяжка всегда может осуществляться на месте работы.

Когда задачей настоящего устройства является предотвращение столкновения выступающих частей рабочей машины с ветками, проводами и т.п., находящимися поблизости от машины, предпочтительно, чтобы промежуточная пластина 5 или ее кольцевой выступ 19 как можно меньше выступала от машины. С другой стороны, особенно при работе лесохозяйственной машины на прореживании, правильная форма промежуточной пластины и/или ее кольцевого выступа может уменьшить повреждение стволов деревьев, предназначенных для дальнейшего роста. Таким образом, в соответствии с этим предпочтительным вариантом осуществления, воротник промежуточной пластины имеет форму по существу полого усеченного конуса 23 или другую форму, выступающую от наружной поверхности машины, поперечное сечение которой расширяется к наружной поверхности части машины. Этот вариант осуществления представлен на фиг. 9. Конечно, аналогичный результат можно получить путем размещения вокруг воротника промежуточной пластины кольца 24, имеющего форму полого усеченного конуса, или другого подобного элемента. Такой вариант осуществления представлен на фиг. 10.

Не только зажимные элементы, но также и трубопровод может быть обеспечен защитной конструкцией 25, позволяющей избежать внешних воздействий, которым в противном случае может подвергаться трубопровод.

Описанное выше устройство применимо для использования в известных рабочих машинах. Устройство особенно подходит для лесохозяйственных машин.

Специалисту в данной области техники ясно, что по мере развития технологии, основная идея изобретения может осуществляться различными способами. Изобретение и варианты его осуществления не ограничены описанными выше примерами и могут варьироваться без отклонения от сущности настоящего изобретения.

Таким образом, использование устройства в соответствии с изобретением позволяет получить простое и защищенное соединение для сочленения между двумя элементами машины. Непрерывный канал, образованный смазочным каналом и трубопроводом и хорошо защищенный от ударов, может использоваться в различных целях, помимо подачи смазки. Так, например, в сочленении может быть размещен канал передачи данных для передачи данных различных измерений или, кроме того, например, источник напряжения, необходимого для датчиков или для другого исполнительного механизма. Таким же образом, по этому каналу могут подаваться различные рабочие среды под давлением на ось конической втулки или, при необходимости, через нее, например для безопасной подачи рабочей среды под давлением через вращающееся сочленение.

Настоящее изобретение относится к устройству в шарнирном сочленении рабочей машины. Устройство содержит соединение по меньшей мере двух частей (7, 8) машины с возможностью вращения относительно друг друга с помощью крепежных средств. Это обеспечивается сочленением, содержащим ось конической втулки, в котором коническая втулка (4) прижата к оси (1) конической втулки с помощью промежуточной пластины (5). Промежуточная пластина содержит элементы (14, 16, 18) для вмещения трубопровода (3) и соединения трубопровода со смазочным каналом (2). Указанные элементы выполнены на наружном кожухе (16) промежуточной пластины, соединяющем поверхность (12) контакта с нажимной поверхностью (19) на стороне конической втулки (4), для обеспечения непрерывного канала для оси конической втулки шарнирного сочленения. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Устройство в шарнирном сочленении рабочей машины, содержащее крепежные средства для соединения по меньшей мере двух частей (7, 8) машины с возможностью вращения относительно друг друга, причем крепежные средства содержат:

ось (1) конической втулки, на одном конце которой предусмотрен конический концевой участок (9);

смазочный канал (2) в оси конической втулки;

коническую втулку (4), предназначенную для размещения на коническом концевом участке оси конической втулки;

промежуточную пластину (5), предназначенную для установки вплотную к конической втулке, расположенной на оси конической втулки;

по меньшей мере один зажимной элемент (10), предназначенный для соединения с осью конической втулки для прижима промежуточной пластины (5) ее поверхностью (12) контакта к конической втулке (4),

отличающееся тем, что

промежуточная пластина (5) содержит элементы (14, 16, 18) для вмещения трубопровода (3) и для соединения указанного трубопровода со смазочным каналом (2),

причем элементы для вмещения трубопровода выполнены на наружном кожухе (16) промежуточной пластины, соединяющем поверхность (12) контакта с нажимной поверхностью (19) на стороне конической втулки (4) для обеспечения непрерывного канала оси конической втулки шарнирного сочленения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что промежуточная пластина (5) содержит кольцевой выступ (13), выступающий от ее поверхности (12) контакта к конической втулке (4), так что элементы для вмещения трубопровода содержат по меньшей мере одно отверстие (14) для направления трубопровода (3) в полость (15) между промежуточной пластиной (5) и конической втулкой (4) и соединения трубопровода со смазочным каналом (2) оси (1) конической втулки.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что элементы для вмещения трубопровода содержат проводящий канал (17), выполненный в промежуточной пластине (5) с возможностью соединения со смазочным каналом оси (1) конической втулки.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что наружный кожух (16) на промежуточной пластине (5) содержит соединительный элемент (18) для соединения трубопровода (3) с проводящим каналом (17).

5. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что промежуточная пластина (5) содержит кольцевой выступ (20), выступающий от ее поверхности (12) контакта и расположенный по существу вокруг части зажимного элемента (10), выступающей от указанной поверхности контакта.

6. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что промежуточная пластина (5) содержит поперечное сечение, расширяющееся к наружной поверхности части машины.

7. Устройство по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что вокруг промежуточной пластины расположено кольцо (24), поперечное сечение которого расширяется к наружной поверхности части машины.

8. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что ось (1) конической втулки содержит на одном своем конце механическое крепление с возможностью фиксации для прикрепления оси конической втулки к крепежной щеке (11).

9. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что трубопровод представляет собой смазочную трубку для подачи смазки в канал (2).

10. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что трубопровод выполнен с возможностью работы в качестве канала передачи данных для обеспечения канала передачи данных для шарнирного сочленения.

11. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что трубопровод выполнен с возможностью подачи рабочей среды под давлением к оси конической втулки.

12. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что трубопровод выполнен с возможностью подачи напряжения питания, требуемого для системы датчиков, или другого напряжения, требуемого для другого исполнительного механизма, к шарнирному сочленению.

13. Рабочая машина (1), содержащая устройство по любому из пп. 1-8.

14. Лесохозяйственная машина, содержащая устройство по любому из пп. 1-8.