专利名称：破力器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械领域，具体涉及一种破力器。
背景技术：
在现有技术中，破力器是钢丝绳抓斗造孔的过程中的必要工具，其作用是传递拉力而不传递扭力，利用自身的可双向旋转的功能破解一般钢丝绳在受力时产生的扭力对斗体的作用，使之不受钢丝绳的扭力作用而发生旋转。多数情况下，受变载荷轴向拉力，最大拉力取决于设备上卷扬的最大单绳起拔力。破力器内部轴承的承载力是决定使用寿命的因素之一，之前使用的破力器额定载荷都在十吨以内，载荷一旦达到这个额定载荷或超出这个范围极易造成破力器的损坏，并带来极大的危险。另一方面，由于破力器的工作环境是处于不同深度的泥浆中，泥浆的浆柱压力对破力器的密封效果提出很高的要求，以前的破力器在泥浆下工作的时候由于密封过于简单，在一百多米的浆柱压力下很快失效，造成整个破力器的过早损坏。
实用新型内容本实用新型提供一种破力器，能够提高破力器的承载力。本实用新型提供了一种破力器，包括上耳和下耳，所述上耳和下耳之间通过密封件相互连接，在上耳的中部设有心轴，所述心轴的轴向与所述破力器的轴向相同，所述心轴的上部安装有球形定心轴承、所述心轴的中部安装有调心滚子轴承，所述调心滚子轴承用于承受所述破力器轴向负荷，所述调心滚子轴承与所述球形定心轴承配合用于所述上耳和所述下耳在所述破力器径向上的定位。所述心轴优选为设有多个台阶，每一个台阶的心轴部分优选为均呈圆柱形结构，从上至下，圆柱的横截面直径优选为逐渐增大，每一个台阶处优选为均呈圆角过渡；和/ 或，所述破力器的上下两端优选为均呈球形状。所述心轴优选为设有四个台阶。从上至下，所述心轴的第一个台阶优选为安装有所述球形定心轴承。从上至下，所述心轴的第二个台阶的下部优选为设有螺纹，并优选为通过螺纹连接有螺母；所述心轴的第二个台阶的上部优选为设有弹性圆柱销孔，所述弹性圆柱销孔的轴向优选为垂直于所述破力器轴向。从上至下，所述心轴的第三个台阶优选为安装有所述调心滚子轴承。所述第三台阶上在所述调心滚子轴承的下部优选为设有密封圈。从上至下，所述心轴的第四个台阶优选为安装有机械密封，所述机械密封优选为所述密封件，所述上耳和所述下耳优选通过机械密封相互连接。所述机械密封优选为包括相互连接的静环和动环；所述静环优选为位于所述机械密封的上部，优选为与所述上耳固定连接；、[0017]所述动环优选为位于所述机械密封的下部，优选为与所述下耳固定连接；所述静环和所述动环之间优选为接触连接，所述静环和所述动环的接触面优选为光滑；所述机械密封优选为还包括预压力弹簧，所述预压力弹簧优选为与所述上耳和所述下耳相接触的所述接触面相接触。所述机械密封优选为进一步设有一个以上的辅助密封，所述静环、所述动环、所述预压力弹簧分别与所述辅助密封相连接。通过本实用新型提供的破力器，能够达到如下的有益效果I.提高破力器的承载力。本实用新型采用了调心滚子轴承，其用于承受所述破力器轴向负荷，承载力提到了 350KN左右，比传统的球轴承的承载力大幅提升，同时，本实用新型采用调心滚子轴承和球形定心轴承相配合，其中调心滚子轴承还承担了少量的径向负荷，调心滚子轴承与位于其上方的球形定心轴承可以使上耳和下耳做相对旋转时形成调心滚子轴承与球形定心轴承的两点定位支撑，达到径向定位，保证了破力器在高速旋转的过程中的定心效果，促进破力器有更好的承载力和承载效果。2.耐压力好，性能更加稳定。本实用新型采用了机械密封，其密封效果相比传统的产品得到大幅提高，密封效果好，耐磨性高，从而使破力器内部承载外力的能力大大提高，耐压也得到提高，适合泥浆下(比如100-158米的深度)工作；另一方面，本实用新型的弹性圆柱销孔设在从上至下心轴的第二个台阶上，避开螺纹连接螺母处的心轴的最大受力，从而避免出现由于销孔的存在而降低截面上应力承受量；另一方面，心轴的台阶均采用了大圆角过渡，减少了受力状态下的由于应力过于集中而导致的裂纹和突然断裂，破力器整体性能更加稳定，适合更艰难的工作环境。3.结构设计合理。本实用新型的两端呈球形状，有利于在提升过程中减少因自身高速旋转对其他零件的撞击；本实用新型还采用了球形定心轴承和调心滚子轴承进行精心设计，两者巧妙合作，共同完成上耳、下耳相对旋转时的径向定位；本实用新型在心轴的每一个台阶处都设有大圆角过渡，从而减少受力状态下应力造成的裂纹和断裂；本实用新型在心轴从上至下的第四个台阶上安装有机械密封，使破力器的密封效果提高，受力强度提高。总之，破力器的整体结构设计合理，适合恶劣环境下正常工作。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。图I为本实用新型的外部结构示意图；图2为本实用新型的内部结构示意图；图3为本实用新型的机械密封的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。本实用新型提供一种破力器，包括上耳和下耳，所述上耳和下耳之间通过密封件相互连接，在上耳的中部设有心轴，所述心轴的轴向与所述破力器的轴向相同，所述心轴的上部安装有球形定心轴承、所述心轴的中部安装有调心滚子轴承，所述调心滚子轴承用于承受所述破力器轴向负荷，所述调心滚子轴承与所述球形定心轴承配合用于所述上耳和所述下耳在所述破力器径向上的定位。所述心轴优选为设有多个台阶，每一个台阶的心轴部分优选为均呈圆柱形结构，从上至下，圆柱的横截面直径优选为逐渐增大，每一个台阶处优选为均呈圆角过渡；和/ 或，
·[0033]所述破力器的上下两端优选为均呈球形状。所述心轴优选为设有四个台阶。从上至下，所述心轴的第一个台阶优选为安装有所述球形定心轴承。从上至下，所述心轴的第二个台阶的下部优选为设有螺纹，并优选为通过螺纹连接有螺母；所述心轴的第二个台阶的上部优选为设有弹性圆柱销孔，所述弹性圆柱销孔的轴向优选为垂直于所述破力器轴向。从上至下，所述心轴的第三个台阶优选为安装有所述调心滚子轴承。所述第三台阶上在所述调心滚子轴承的下部优选为设有密封圈。从上至下，所述心轴的第四个台阶优选为安装有机械密封，所述机械密封优选为所述密封件，所述上耳和所述下耳优选通过机械密封相互连接。所述机械密封优选为包括相互连接的静环和动环；所述静环优选为位于所述机械密封的上部，优选为与所述上耳固定连接；所述动环优选为位于所述机械密封的下部，优选为与所述下耳固定连接；所述静环和所述动环之间优选接触连接，所述静环和所述动环的接触面优选为光滑；所述机械密封优选为还包括预压力弹簧，所述预压力弹簧优选为与所述上耳和所述下耳相接触的所述接触面相接触。机械密封的静环和动环是由超硬材料碳化钨制成，静环和动环的相互接触面光滑，并因静环和动环高硬度而具有高耐磨性、因高光洁度而具有水密性的特点。将机械密封用于破力器，极好的解决了破力器在一定的深度的地下工作时由于密封性差而导致破力器的承载力下降，并加快破力器的损耗。所述机械密封优选为进一步设有一个以上的辅助密封，所述静环、所述动环、所述预压力弹簧分别与所述辅助密封相连接。下面，通过一个具体实施例，对本实用新型的破力器进行详细描述，如图I和图2，所示破力器的受力状态比较简单，主要为设备卷扬的钢丝绳变载荷轴向拉力，还有来自钢丝绳受拉后产生的扭转力，另有少量的径向力产生，在提升和下放过程中承载着来自卷扬的拉力，极限拉力即为卷扬的最大单绳起拔力。设备的实际最大输出拉力为300KN，在选择破力器中的主要承载元件轴承的时候，额定动载荷不得小于此数值，同时需考虑破力器的外形尺寸须限制在一定范围内，其结构要简单，受力要合理。所述破力器包括上耳I和下耳13，上耳I和下耳13在受力的情况下可以相对旋转，上耳I和下耳13通过密封件相互连接，在本实用新型中此处的密封件有选用机械密封，上耳和下耳通过机械密封相互接触连接，接触面较光滑，所述破力器在上耳I的上部为破力器的上端，所述破力器在下耳13的下部为破力器的下端，上端和下端均呈球形状，有利于在提升过程中减少因自身高速旋转对其他零件的撞击。所述破力器的上耳I的中部设有心轴，所述心轴的轴向与所述破力器的轴向相同，所述心轴直径选择可以根据破力器的使用环境、承载强度而定。心轴，从上至下的直径变化较大，通常从上至下设有四个台阶，每个台阶的心轴部分呈现圆柱型结构，从上至下，圆柱的横截面直径逐渐增大，横截面为垂直于所述破力器轴向的截面，每一个台阶处均呈圆角过渡，减少受力状态下的应力造成的裂纹和突然断裂。从上至下，心轴的第一个台阶安装有球形定心轴承4，所述球形定心轴承4主要用 于破力器上下两部分(上耳I和下耳13)做相对旋转运动时径向定位；从上至下，心轴的第三个台阶安装有调心滚子轴承7，调心滚子轴承7承载破力器轴向拉力并利用自身可承载的少量径向力与球形定心轴承4相配合，形成上下两个定位点，组成两点支撑，保证破力器在高速旋转的过程中的定心效果，从而为机械密封11的运行提供一个好的环境，减少破力器轴向和径向的攒动，达到更好的密封效果；在第三个台阶上，在所述调心滚子轴承7的下部还设有密封圈8，所述密封圈8可以达到更好的密封效果；从上至下，心轴的第二个台阶的下部设有螺纹，并通过螺纹与螺母6连接，螺纹部分的心轴主要用来承受破力器主负荷上的轴向拉力；在第二个台阶上，在螺纹的上方，设有弹性圆柱销5孔，其轴向垂直于所述破力器的轴向，弹性圆柱销5孔优选为用于螺纹止退；这是由螺纹连接的受力特性决定，一般情况下螺母6的受力绝大多数只在螺杆直径的长度上，由于待螺纹的地方主要承受破力器轴向的应力，弹性圆柱销5孔设于螺纹的上方，从而避免了螺纹处横截面上承受的应力；从上至下，心轴的第四个台阶安装有机械密封11 ；机械密封11指的是一种密封类型，是靠弹簧压缩产生的预压力给密封面一个结合力。如图3，所示，机械密封11包括相互接触连接的静环和动环；所述静环位于所述机械密封11的上部，与所述上耳I固定连接；所述动环位于所述机械密封11的下部，与所述下耳13固定连接；静环和动环是采用硬度极高的碳化钨制成的，辅以超高的加工精度，使其具备了很高的水密性，静环和动环的接触面较为光滑，且由于高硬度而具有高耐磨性；所述机械密封11还包括预压力弹簧，所述预压力弹簧与所述上耳I和所述下耳13相接触的所述接触面相接触；预压力弹簧直径优选为6毫米，实现动环和静环相对旋转过程中具有足够而持续的结合力和磨损补偿。其中就机械密封的材料选择可以遵循以下原则机械强度高，能耐压和耐压力变形；[0065]具有耐干磨性，耐高载荷性，自润滑性好；配对材料的磨合性好，无过大的磨损和对偶腐蚀；耐磨性好，寿命长；导热性和散热性好；耐高温性能好；抗热裂性能好；耐腐蚀性强；线膨胀系数小，能耐热变形和尺寸稳定性好； 切削加工性好，成型性能好；气密性好；密度小。安装过程中预压力弹簧被压缩，相对旋转密封面产生一定结合力，该结合力保持稳定持久。上耳I、下耳13做相对旋转具有旋转结合面，旋转结合面构成旋转密封面，旋转结合面光洁度、硬度很高，密封性能很好。所述机械密封11进一步设有一个以上的辅助密封，所述静环、所述动环、所述预压力弹簧分别与所述辅助密封相连接，可以进一步提高密封的效果。本实用新型是将传统的双唇钢圈橡胶骨架密封圈8改为机械密封11，从而提高了承载外部压力的能力，使承压达到2Mpa，使之能够在100-158米的深度范围正常工作。破力器的密封件的工作环境通常含有大量粉细沙颗粒的膨润土泥浆中，选择具备极高硬度和超高加工精度的机械密封11，使其具备较高的水密性。密封接触面的预压力是由一根直径6毫米的预压力弹簧被压缩而产生的，以实现机械密封11中静环、动环相对旋转过程中有足够而持续的结合力和磨损补偿。在第三个台阶的密封圈8和第四个台阶安装的机械密封11的外围，所述破力器设有外索母9，并通过密封圈10密封，外索母9和密封圈10仍然处于破力器的内部。所述破力器的上下均设有护绳轮14，和护绳轮14的轮轴，以及固定护绳轮14的轮轴防止其沿轴向运动造成脱除的挡板15，护绳轮14的轴通过螺栓16固定，护绳轮14的轮轴的上下方分别设有销17，用于固定护绳轮14和护绳轮14的轮轴。本实用新型还包括设有心轴上方的油嘴2和丝堵3，其中通过油嘴2可以给心轴、球形定心轴承4、调心滚子轴承7进行上油，丝堵3起到密封的效果。与本实用新型的破力器配套的钢丝绳直径在36mm。破力器外部壳体的最小强度满足了最大拉力300KN的5倍安全系数的要求，以保证有足够的强度。通过本实用新型提供的破力器，能够达到如下的有益效果I.提高破力器的承载力。本实用新型采用了调心滚子轴承，其用于承受所述破力器轴向负荷，承载力提到了 350KN左右，比传统的球轴承的承载力大幅提升，同时，本实用新型采用调心滚子轴承和球形定心轴承相配合，其中调心滚子轴承还承担了少量的径向负荷，调心滚子轴承与位于其上方的球形定心轴承可以使上耳和下耳做相对旋转时形成调心滚子轴承与球形定心轴承的两点定位支撑，达到径向定位，保证了破力器在高速旋转的过程中的定心效果，促进破力器有更好的承载力和承载效果。2.耐压力好，性能更加稳定。本实用新型采用了机械密封，其密封效果相比传统的产品得到大幅提高，密封效果好，从而使破力器内部承载外力的能力大大提高，耐压也得到提高，适合泥浆下(比如100-158米的深度)工作；另一方面，本实用新型的弹性圆柱销孔设在从上至下心轴的第二个台阶上，避开螺纹连接螺母处的心轴的最大受力，从而避免出现由于销孔的存在而降低截面上应力承受量；另一方面，心轴的台阶均采用了大圆角过渡，减少了受力状态下的由于应力过于集中而导致的裂纹和突然断裂，破力器整体性能更加稳定，适合更艰难的工作环境。3.结构设计合理。本实用新型的两端呈球形状，有利于在提升过程中减少因自身高速旋转对其他零件的撞击；本实用新型还采用了球形定心轴承和调心滚子轴承进行精心设计，两者巧妙合作，共同完成上耳、下耳相对旋转时的径向定位；本实用新型在心轴的每一个台阶处都设有大圆角过渡，从而减少受力状态下应力造成的裂纹和断裂；本实用新型在心轴从上至下的第四个台阶上安装有机械密封，使破力器的密封效果提高，受力强度提高。总之，破力器的整体结构设计合理，适合恶劣环境下正常工作。本实用新型提供的各种实施例可根据需要以任意方式相互组合，通过这种组合得到的技术方案，也在本实用新型的范围内。显然，本领域技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也包含这些改动和变型在内。
权利要求1.一种破力器，其特征在于，包括上耳和下耳，所述上耳和下耳之间通过密封件相互连接，在上耳的中部设有心轴，所述心轴的轴向与所述破力器的轴向相同，所述心轴的上部安装有球形定心轴承、所述心轴的中部安装有调心滚子轴承，所述调心滚子轴承用于承受所述破力器轴向负荷，所述调心滚子轴承与所述球形定心轴承配合用于所述上耳和所述下耳在所述破力器径向上的定位。
2.如权利要求I所述的破力器，其特征在于，所述心轴设有多个台阶，每一个台阶的心轴部分均呈圆柱形结构，从上至下，圆柱的横截面直径逐渐增大，每一个台阶处均呈圆角过渡； 和/或， 所述破力器的上下两端均呈球形状。
3.如权利要求2所述的破力器，其特征在于，所述心轴设有四个台阶。
4.如权利要求2所述的破力器，其特征在于，从上至下，所述心轴的第一个台阶安装有所述球形定心轴承。
5.如权利要求2所述的破力器，其特征在于，从上至下，所述心轴的第二个台阶的下部设有螺纹，并通过螺纹连接有螺母；所述心轴的第二个台阶的上部设有弹性圆柱销孔，所述弹性圆柱销孔的轴向垂直于所述破力器轴向。
6.如权利要求2所述的破力器，其特征在于，从上至下，所述心轴的第三个台阶安装有所述调心滚子轴承。
7.如权利要求6所述的破力器，其特征在于，所述第三台阶上在所述调心滚子轴承的下部设有密封圈。
8.如权利要求2-7任一项所述的破力器，其特征在于，从上至下，所述心轴的第四个台阶安装有机械密封，所述机械密封为所述密封件，所述上耳和所述下耳通过机械密封相互连接。
9.如权利要求8所述的破力器，其特征在于，所述机械密封包括相互连接的静环和动环； 所述静环位于所述机械密封的上部，与所述上耳固定连接； 所述动环位于所述机械密封的下部，与所述下耳固定连接； 所述静环和所述动环之间接触连接，所述静环和所述动环的接触面光滑； 所述机械密封还包括预压力弹簧，所述预压力弹簧与所述上耳和所述下耳相接触的所述接触面相接触。
10.如权利要求9所述的破力器，其特征在于，所述机械密封进一步设有一个以上的辅助密封，所述静环、所述动环、所述预压力弹簧分别与所述辅助密封相连接。
专利摘要本实用新型涉及机械领域，具体涉及一种破力器，该破力器包括上耳和下耳，所述上耳和下耳之间通过密封件相互连接，在上耳的中部设有心轴，所述心轴的轴向与所述破力器的轴向相同，所述心轴的上部安装有球形定心轴承、所述心轴的中部安装有调心滚子轴承，所述调心滚子轴承用于承受所述破力器轴向负荷，所述调心滚子轴承与所述球形定心轴承配合用于所述上耳和所述下耳在所述破力器径向上的定位。本实用新型能够提高破力器的承载力。
文档编号E02F5/30GK202482913SQ201120573120
公开日2012年10月10日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者孙仲彬, 李明宇, 王学松, 石峰, 郑喜彦, 韩伟, 魏良 申请人:孙仲彬, 李明宇, 王学松, 石峰, 郑喜彦, 韩伟, 魏良