花瓣式铰接结构及其安装方法与流程

本发明涉及一种铰接结构及其安装方法，尤其涉及一种连接可靠、易于拆卸的铰接结构及其安装方法。

背景技术：

采煤机在综采工作面采煤时，根据煤层厚度要不断通过伸缩油缸调整升降采煤机摇臂，摇臂绕着回转中心摆动，以满足不同的采高要求。由于煤矿地质条件恶劣，煤层中含有夹矸，摇臂工作时，受到的冲击载荷严重，而冲击载荷会传递到回转中心的铰接结构。

现有的采煤机摇臂绕着牵引部耳孔回转处的铰接结构使用一段时间后，当需要更换部件或者整机解体时，拆卸铰接结构时主要可能遇到以下问题，一是铰接耳孔和铰接轴有微小变形，导致同轴度变差，拆卸铰接轴或者套比较困难；二是与牵引部壳体耳孔接触的铰接结构中零件锈蚀咬合粘连，极难拆卸。

现有的铰接结构主要是三种，都不能解决上述问题。第一种是圆柱等径通轴，如果耳孔同轴度不好，无论是安装还是拆卸都非常困难，且使用一段时间后，牵引部耳孔圆柱度变形或者铰接轴磨损有台阶，铰接轴很难拆下来，因此，此结构已经基本不用。

第二种是采用阶梯轴的铰接结构，把铰接轴设置成三段不同直径的阶梯轴，比圆柱等径通轴相对方便，但是还是没有解决耳孔圆柱度变形或者铰接轴与牵引部耳孔咬合粘连铰接轴难拆的问题。

第三种是采用锥套的铰接结构，可以解决铰接轴受力微变形难拆的问题，但是由于锥套与牵引部耳孔受到冲击载荷，且牵引部耳孔变形，锥套与牵引部耳孔咬合粘连，锥套刚性差，更加难拆，且在煤矿工作面粉尘多、空气潮湿环境下，拆卸难度进一步增加。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种花瓣式铰接结构及其安装方法，解决铰接结构难拆装的问题。

本发明的主要技术方案有：

一种花瓣式铰接结构，包括前铰接耳、中间铰接耳、后铰接耳、第一花瓣套、第二花瓣套、铰接轴和耐磨套，前铰接耳和后铰接耳的耳孔中分别安装所述第一花瓣套和第二花瓣套，中间铰接耳的耳孔中固定安装所述耐磨套，所述铰接轴的前、中、后三个轴段分别安装在第一花瓣套、耐磨套和第二花瓣套的内孔中，所述第一花瓣套和第二花瓣套的内孔均设置成前大后小的内锥螺纹，螺纹规格分别为m1和m2，所述铰接轴的前、后轴段均设置成前大后小的外锥螺纹，并分别与第一花瓣套和第二花瓣套螺纹旋合，第一花瓣套和第二花瓣套均为周向三等分的三瓣式结构组件，设计情况下，三瓣式结构组件位于同一圆周上，相邻两瓣间切向间隙均等，耐磨套的圆柱形孔径为d3，m1>d3>m2，安装状态下，第一花瓣套和第二花瓣套分别胀紧并过盈配合在前铰接耳和后铰接耳的耳孔中。

所述第一花瓣套和第二花瓣套的前端设有外翻的挡边，所述前铰接耳和后铰接耳的耳孔的前端相应设有沉槽，所述挡边刚好嵌入对应的沉槽内。

所述铰接轴的两端均优选设有轴向延伸的方形沉孔。

所述方形沉孔的底部可设有轴向延伸的螺纹孔。

所述前铰接耳的前端还优选固定安装有第一盖板，第一盖板的中间为凸起结构，所述第一盖板利用所述凸起结构向后压紧所述铰接轴的前端面。

所述后铰接耳的后端还可以固定安装有第二盖板，所述第二盖板向前覆盖所述后铰接耳座的耳孔。

一种针对上述花瓣式铰接结构的安装方法，先将所述第一花瓣套、第二花瓣套和耐磨套分别装入前铰接耳、后铰接耳和中间铰接耳的耳孔中，然后由前向后安装所述铰接轴，使铰接轴依次穿过第一花瓣套、耐磨套和第二花瓣套，在此过程中铰接轴一边插入一边旋转，最终使所述铰接轴的前轴段和后轴段分别与所述第一花瓣套和第二花瓣套螺纹旋合致第一花瓣套和第二花瓣套分别胀紧并过盈配合在前铰接耳和后铰接耳的耳孔中，铰接轴的中轴段与耐磨套之间枢接。

本发明的有益效果是：

本发明通过采用三瓣式组合结构的第一花瓣套和第二花瓣套与铰接耳的耳孔过盈配合，把原来拆卸铰接结构的轴向拉伸运动变成了螺旋副旋转运动，既能满足零部件铰接转动又方便铰接结构拆装，彻底解决了传统铰接结构由于套的刚性不足、套与耳孔咬合粘连、锈蚀或者耳孔变形等原因导致拆解费时费力或者需要破坏性拆除的问题，方便了所述铰接结构的维修，方便更换其它零部件，提高了维修便利性，省时省力。

本发明通过采用花瓣套与铰接轴之间螺旋副的自锁和第一盖板的轴向压紧的双重防松措施，有效阻止铰接轴由于受到冲击载荷等原因造成的铰接轴松动退出，提高铰接结构的可靠性。

本发明的铰接结构尤其适用于采煤机等经常受到较大冲击载荷的设备上，在解决工人在矿井下拆解、维修摇臂铰接结构时费事费力这一突出问题上效果显著，可明显提高检修便利性和可维护性。

附图说明

图1为本发明的铰接结构的一个实施例的结构示意图。

附图标记：

1.前铰接耳、2.中间铰接耳、3.后铰接耳、4.第一花瓣套、5.第二花瓣套、6.铰接轴、6-1.方形沉孔、6-2.螺纹孔、7.耐磨套、8.第一盖板、9.第二盖板。

具体实施方式

本发明公开了一种花瓣式铰接结构(可简称为铰接结构)，如图1所示，包括前铰接耳1、中间铰接耳2、后铰接耳3、第一花瓣套4、第二花瓣套5、铰接轴6和耐磨套7。所述前铰接耳、中间铰接耳和后铰接耳按照耳孔同轴依次排列且相互间留有间隙。前铰接耳和后铰接耳的耳孔中分别安装所述第一花瓣套和第二花瓣套，中间铰接耳的耳孔中固定安装(例如过盈配合安装)所述耐磨套。所述铰接轴的前、中、后三个轴段分别安装在第一花瓣套、耐磨套和第二花瓣套的内孔中，其中所述第一花瓣套和第二花瓣套的内孔均设置成前大后小的内锥螺纹，螺纹规格分别为m1和m2，所述铰接轴的前、后轴段均设置成前大后小的外锥螺纹，并分别与第一花瓣套和第二花瓣套螺纹旋合。第一花瓣套和第二花瓣套均为周向三等分的三瓣式结构组件，设计情况下，三瓣式结构组件位于同一圆周上，相邻两瓣间切向间隙沿径向方向各处均等，都为s1，三瓣可自动对心。耐磨套的圆柱形孔径为d3，m1>d3>m2。安装状态下，第一花瓣套和第二花瓣套分别胀紧并过盈配合在前铰接耳和后铰接耳的耳孔中。前铰接耳、后铰接耳、第一花瓣套、第二花瓣套和铰接轴之间无相对转动，中间铰接耳连同耐磨套可相对铰接轴转动。

所述第一花瓣套和第二花瓣套的加工方法都是先加工出整个环形到要求的尺寸，此时包括内锥螺纹在内均已加工完成，外径分别等于d1和d2，按照该外径尺寸，第一花瓣套和第二花瓣套分别与前铰接耳的耳孔和后铰接耳的耳孔间存在过盈配合关系。然后可通过切割将上述整个环形零件周向等分成三瓣，相邻两瓣的切向间隙沿径向方向各处均等且三处切向间隙均为s1，或者说被切掉材料的切向厚度为s1。当所述铰接轴的前、后轴段分别与第一花瓣套和第二花瓣套螺纹旋合后，第一花瓣套和第二花瓣套自然与相应耳孔过盈配合，第一花瓣套和第二花瓣套相对相应的耳座固定不动，铰接轴相对第一花瓣套和第二花瓣套也固定不动，避免了铰接结构的转动磨损耳孔。拆卸时，在旋出铰接轴的过程中，第一花瓣套和第二花瓣套的相邻瓣之间的间隙逐渐自动变小，因此第一花瓣套和第二花瓣套与相应耳孔之间由自动松动到最终自动脱开，因此方便第一花瓣套和第二花瓣套的拆卸，彻底解决了由于铰接轴转动或者耳孔变形、与锈蚀咬合粘连等原因导致的铰接轴或者相应的套难拆的问题。

所述第一花瓣套和第二花瓣套的前端优选设有外翻的挡边，所述前铰接耳和后铰接耳的耳孔的前端相应设有沉槽，所述挡边刚好嵌入对应的沉槽内。所述第一花瓣套和第二花瓣套均从前向后安装到对应的耳孔中，挡边起到轴向限位作用，防止第一花瓣套和第二花瓣套轴向窜动。

所述铰接轴的两端优选设有轴向延伸的方形沉孔6-1，以便于用带方头的专用工具转动所述铰接轴，方便铰接轴的前、后轴段分别与第一花瓣套和第二花瓣套的螺纹旋合与拆卸。

进一步地，所述方形沉孔的底部可设有轴向延伸的螺纹孔6-2，可用于安装螺钉、吊环一类的起吊用具，方便起吊，辅助拆装。不用时可以旋入螺塞保护螺纹。

所述前铰接耳的前端还可以固定安装第一盖板8，第一盖板的后侧中间为凸起结构，所述第一盖板利用所述凸起结构向后压紧所述铰接轴的前端面，即使所述铰接结构受到振动等冲击载荷，通过花瓣套与铰接轴之间螺旋副的自锁原理和第一盖板的轴向压紧的双重防松措施，可有效避免铰接轴振动反向松动。

所述后铰接耳的后端还可以固定安装第二盖板9，所述第二盖板向前覆盖所述后铰接耳座的耳孔，可以起到防尘作用。所述第二盖板与铰接轴可以不接触。

第一盖板和第二盖板均可利用螺钉、垫圈进行安装固定。

上述铰接结构尤其可用于采煤机摇臂与采煤机牵引部的铰接处。牵引部铰接耳座充当所述前、后铰接耳，摇臂铰接耳充当所述中间铰接耳，当摇臂上下摆动时，摇臂铰接耳绕着铰接轴中轴段摆动，而第一花瓣套、第二花瓣套和铰接轴之间固定不动。

本发明还公开了一种针对上述花瓣式铰接结构的安装方法，具体是先将所述第一花瓣套4、第二花瓣套5和耐磨套7分别装入前铰接耳1、后铰接耳3和中间铰接耳2的耳孔中，然后由前向后安装所述铰接轴6，使铰接轴依次穿过第一花瓣套、耐磨套和第二花瓣套，在此过程中铰接轴一边插入一边旋转，最终使所述铰接轴的前轴段和后轴段分别与所述第一花瓣套和第二花瓣套螺纹旋合致第一花瓣套和第二花瓣套分别胀紧并过盈配合在前铰接耳和后铰接耳的耳孔中，前铰接耳、后铰接耳、第一花瓣套、第二花瓣套和铰接轴相对固定，铰接轴的中轴段与耐磨套之间枢接。

当所述铰接轴的两端设有轴向延伸的方形沉孔6-1时，安装所述铰接轴的过程中可使用带方头的工具插入所述方形沉孔，利用所述工具转动所述铰接轴使所述铰接轴的前轴段和后轴段分别与所述第一花瓣套和第二花瓣套螺纹旋合致第一花瓣套和第二花瓣套分别胀紧并过盈配合在前铰接耳和后铰接耳的耳孔中。拆卸该铰接结构时，还是采用带方头的工具插入所述方形沉孔，反向旋转铰接轴，通过螺旋副运动拆出铰接轴。

当所述方形沉孔的底部设有轴向延伸的螺纹孔6-2时，安装好铰接轴后优选在铰接轴两端的螺纹孔中拧入螺塞，以保护螺纹孔的螺纹。

对于带有所述第一盖板的所述铰接结构，安装好铰接轴后，将第一盖板通过螺钉和垫圈等固定安装在所述前铰接耳的前端凹槽内，使第一盖板的后侧中部的凸起结构向后压紧所述铰接轴的前端面。通过螺旋副的自锁原理和第一盖板的轴向压紧的双重防松措施，可有效阻止铰接轴由于受到冲击载荷等原因造成的铰接轴松动退出。

本发明适用于存在较大振动、冲击的场合，铰接连接可靠性高，且易于拆装，特别是能克服传统铰接结构拆卸困难的问题，可维护性好。