轮毂、滚轮及滚轮罐耳的制作方法

本实用新型涉及一种滚轮罐耳用轮毂，本实用新型还涉及一种具备该轮毂的滚轮，以及具备该滚轮的滚轮罐耳。

背景技术：

滚轮罐耳一般安装在罐笼上，与竖井中设置的罐道配合从而对罐笼在竖井中进行导向，其常规结构可见于煤炭行业标准MT236-2011（标准名称是“矩形钢罐道 滚轮罐耳”）第1~4页，滚轮罐耳的常规结构包括一个底架、一端通过铰轴安装在底架上的摆转臂、摆转臂的另一端通过铰轴连接一缓冲器的一端，缓冲器的另一端通过铰轴连接在底架上，滚轮则安装在摆转臂上。

以上只是滚轮罐耳的基本结构，实际上滚轮罐耳并不限于这种结构，在一些实现中，底架具有竖向架体，大致与摆转臂平行，在摆转臂与竖向架体间设置弹性组件，例如弹簧导柱总成。

一般一个罐笼上下底板各设有6个滚轮罐耳，在相对的两侧每侧三个，参考煤炭行业标准MT236-2011第5页，最小的滚轮罐耳是型号为L20的滚轮罐耳，其重量约为85kg（各个厂家所生产同型滚轮罐耳在重量上有所差异），12个滚轮罐耳就是1020kg。最大的滚轮罐耳是型号为LS42.5的滚轮罐耳，其重量约为425kg，12个滚轮罐耳总重为5100kg。显然，单纯用于罐笼导向的滚轮罐耳，其自身就具有比较大的重量，会严重的影响罐笼的载重量，并会产生巨大的能耗。因此，滚轮罐耳减重始终是本领域研究的重点。

早期的滚轮罐耳用滚轮可见于中国专利文献CN2866430Y，滚轮的轮毂是辐板式轮毂，辐板是整体的辐板，整体重量相对较大。

进而，如中国专利文献CN200985235Y，其公开了滚轮罐耳所使用轮毂（该专利文献中称之为滚轮支撑体）具有空心结构，所谓空心，实质是滚轮采用带孔辐板式结构或者采用轮辐结构，从而从整体上对滚轮罐耳进行减重。不过例如带孔辐板结构，在铸造时需要提供成孔用的砂型，铸造工艺性相对较差。

中国专利文献CN104895915A公开了一种对称空心轮毂型滚轮罐耳，其采用对称存在的一对轮毂体，在采用空心轮毂的条件下以降低铸造成本，不过，其减重方式仍然是机械领域常用的减重方式。

此外，对于传统的滚轮罐耳用滚轮的轮毂，普遍具有两个或者三个轮毂体，各个轮毂体之间在轮毂的轴向通常紧密贴合，这种结构装配可靠性相对较好，但抗剪截面系数相对较小。

另外，在中国专利文献CN104895915A所公开轮毂体的两个轮毂之间存在一定的空腔，但该空腔主要从两个轮毂之间的装配或者成型工艺性上来考虑，需要满足两轮毂定位装配的可靠性，而非为减重所做的设计。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种能够在结构上减重的轮毂，本实用新型还提供了一种具备该轮毂的滚轮，以及具备该滚轮的滚轮罐耳。

依据本实用新型的实施例，提供一种轮毂，属于滚轮罐耳用滚轮的轮毂，包括：

主轮毂，该主轮毂具有轴承座和在轴向偏置并自轴承座径向延伸出的主辐板或者主轮辐，以及形成在主辐板或主轮辐离心端的具有主轮缘的主轮圈；其中，偏置为向轮毂轴向第一端偏置，主轮缘位于主轮圈的第一端；

副轮毂，该副轮毂具有套装在轴承座上的毂圈和自毂圈径向延伸出的副辐板或副轮辐，以及形成在副辐板或副轮辐离心端的具有副轮缘的副轮圈；其中，副轮缘位于副轮圈的第二端，该第二端与第一端相对；以及

螺栓或螺钉，配有多个，以用于主辐板或主轮辐与副辐板与副轮辐间的连接；

其中，主辐板或主轮辐与副辐板或副轮辐间留有给定距离。

上述轮毂，可选地，主轮辐或主辐板与副轮辐或副辐板宽度相等；

所述给定距离为主轮辐或主辐板宽度的0.8~1.3倍。

可选地，主轮辐或主辐板的宽度为主轮毂宽度的0.38~0.45倍；

相应地，副轮辐或副辐板的宽度为副轮毂宽度的0.38~0.45倍。

可选地，轴承座自第二端至与毂套配合部分的第一端具有圆柱形外廓，该圆柱形外廓的第一端形成有定位轴肩，以用于毂套第一端的定位。

可选地，除毂套部分及螺栓或螺钉连接外，主轮辐或主辐板与副轮辐或副辐板脱开，并且主轮辐或者主辐板以及副轮辐或者副辐板的内端面均为平面。

可选地，主轮圈和副轮圈均是内端直径小外端直径大的锥形轮圈，主锥面与相对应主轮缘内表面的夹角为101.2゜。

可选地，轴承座上开有放气孔，相应地，为放气孔配有放气塞。

可选地，放气孔开在轴承座的第二端所在半部与毂套配合部分的外侧。

可选地，主轮毂与副轮毂间通过3~6个螺钉连接，并且螺钉头所在侧为第二端所在侧。

依据本实用新型的实施例，还提供了一种以前述的轮毂为轮毂的滚轮，在主轮圈和副轮圈所确定出的轮槽中装有外轮。

依据本实用新型的实施例，还提供了一种具备前述的滚轮的滚轮罐耳，该滚轮罐耳具有底架、一端铰接在底架上的摆转臂、安装在摆转臂上的滚轮，以及缓冲器；

其中，摆转臂的另一端具有向一侧悬伸的悬臂，悬臂的悬伸端与缓冲器的一端铰接，而缓冲器的另一端则与底架铰接。

上述滚轮罐耳，可选地，用于滚轮与摆转臂连接的轮轴在摆转臂上是单端支撑，支撑端为所述第一端；

轮轴的轴头通过轴承配装所述轴承座；

轴承座的第二端装有用于封闭第二端的端盖，轴承座的第一端装有用于封闭第一端并引出轮轴的油封盖；

轴承座、端盖和油封盖所确定出的轴承室开有放气孔，而在轮轴的第一端端面开有具备油塞的进油孔，在轴头侧面开有出油孔，位于轮轴内的油道用于进油孔和出油孔间的连通。

可选地，所述出油孔在轴头上居中设置；

放气孔开在轴承座的第二端所在半部与毂套配合部分的外侧。

可选地，油封盖包括：

法兰盘，用于油封盖与轴承座对位装配；

管套，自法兰盘的第一端面向轮轴的支撑端延伸，且管套与法兰盘共轴线，该管套与轮轴间留有间隙；

提供一副盖，该副盖为桶底开有中心孔的圆桶结构，其中中心孔与轮轴过盈配合，而圆桶结构的桶身内径大于管套外径，桶口端与法兰盘间留有避运动干涉间隙；

密封组件，设置在桶身与管套间所确定密封腔内。

可选地，所述密封组件具有一对双唇密封圈，以及一隔套；

其中，隔套具有一套管和成型在套管中部的隔环，套管内孔与管套过盈配合，管套外廓为隔环所分成的两个部分与两双唇密封圈一一配合，双唇密封圈的外圈与副盖桶身内壁接合。

依据本实用新型的实施例，所使用轮毂包括主轮毂和副轮毂，其中，副轮毂结构相对简单，并且拆除副轮毂后，外轮就可以被拆下。作为进一步减重的设计，主辐板或主轮辐与副辐板或副轮辐间留有给定距离，相同纵截面面积条件下，实体部分越分散，抗剪截面系数越大，因此，在相同的抗剪能力条件下，基于本实用新型的轮毂，可以具备较小的纵截面面积，换言之，实体部分可以相对较小，可以实现进一步的减重。

附图说明

图1为一实施例中滚轮主剖结构示意图。

图2为一实施例中主轮毂主剖结构示意图。

图3为相应于图2的左视结构示意图。

图4为一实施例中副轮毂主剖结构示意图。

图5为一实施例中油封盖主剖结构示意图。

图6为一实施例中副盖主剖结构示意图。

图7为一实施例中隔套主剖结构示意图。

图8为一实施例中轮轴结构示意图。

图中：1.外轮，2.副轮毂，3.主轮毂，4.螺钉，5.弹垫，6.端盖，7.轮轴，8.圆锥滚子轴承，9.螺钉，10.弹垫，11.螺钉，12.弹垫，13.油封盖，14.圆螺母，15.止动垫圈，16.隔套，17.副盖，18.双唇密封圈。

19.主轮缘，20.主锥形轮圈，21.螺钉孔，22.螺钉孔，23.轴承座，24.轴承室，25.定位轴环，26.放气孔，27.定位轴肩，28.主辐板，29.螺钉孔。

30.副轮缘，31.副锥形轮圈，32.螺钉孔，33.毂孔。

34.过孔，35.定位凸台，36.螺钉孔，37.管套。

38.桶底，39.中心孔，40.桶腔，41.桶身。

42.隔环，43.配合孔，44.套管。

45.轴肩，46.轴头，47.出油口，48.退刀槽，49.油道，50.进油口。

α.副锥形轮圈与副轮缘内侧端面的夹角。

具体实施方式

参照说明书附图1，以图中轮轴7为参考，在本领域，可以理解的是，轮轴7左右两端相向为向内，背离为向外。

在图1所示的实施例中，滚轮通过一对圆锥滚子轴承8安装在轮轴7上，主轮毂3所提供的轴承座23为基本参考系，在下文中，关于轴向、周向或者径向，除非专门说明，均以轴承座23为基础。

需要说明的是，在滚轮罐耳领域的一些实现中，轴承安装在摆转臂上，以用于轮轴7在摆转臂上的动连接。如果把轴承安装在图2所示的轴承室24内，轮轴7与摆转臂间的连接即为静连接。在本实用新型的实施例中，使用轴承座23表示用做轮毂与轮轴7间的装配结构，而不必然表示其是提供轴承室24的结构体。在本实用新型的实施例中，术语名称主要用于命名相关技术特征，而不表示其必然具备相应的结构。

进而，可以理解的是，滚轮在滚轮罐耳上的安装主要有两种方式，图1所示为其中一种方式，即轮轴7的右端固定安装在滚轮罐耳摆转臂上。

在一些实现中，轮毂与轮轴7一体，或者说轮轴7与轮毂间静连接，在此条件下，轮轴7与摆转臂间通过轴承形成动连接。

参见说明书附图1，图中可见，滚轮上所配轮毂主要包含两个部分，其一是主轮毂3，另一是副轮毂2，两者通过6个螺钉9配合弹垫10（弹性垫圈的简称）连接在一起，主轮毂3和副轮毂2在离心端构成轮槽，用于外轮1在轮毂上的安装。

一般而言，滚轮罐耳用滚轮上的外轮1采用聚氨酯胶轮，轮毂需要提供用于聚氨酯胶轮安装的胶轮槽，而聚氨酯具备一定的硬度，例如其硬度在邵氏硬度A10到D75，其所形成外轮1在胶轮槽内的装拆均需要解除轮毂轮缘对外轮1在滚轮轴向的约束，因此，对于单端支撑的轮轴7，外轮1的拆卸从图1所示的左端进行。

右端定义为第一端，左端定义为第二端。

图1所示的结构是滚轮在轮轴7上的装配结构，其轮毂部分主要包括主轮毂3和副轮毂2，以及用于主轮毂3和副轮毂2装配的螺钉9及弹垫10。图3所示主轮毂3能够清晰的反映出螺钉孔21有6个，图4中的螺钉孔32与图3中主轮毂3上的螺钉孔21位置一一对应，并且分布形式完全相同，然后穿设螺钉9进行紧固。

对于螺钉9的数量，一般不能少于3个，通常也不多于6个，并且以6个时居多。

另外，对于螺钉9，也可以采用螺栓替换，采用螺栓时，螺钉孔21和螺钉孔32需要变换为光孔。

对于主轮毂3，参见说明书附图2和3，图中可见，主轮毂3的基体部分是轴承座23，轴承座23作为轮毂与轮轴7装配的部件，其可以提供轴承室24，也可以只是一个管套结构，或者说轮毂套结构。

图1中可见，轴承座23作为主轮辐或者主辐板28的基体部分，主辐板28或者主轮辐自轴承座23径向延伸，并且主轮辐或者主辐板28在轴承座23轴向偏置，图1中可见，偏置的方向是图1中的右端，即前述的第一端。

关于主辐板28，其用于确定出主锥形轮圈20的直径，其具备一定的宽度，以保证其具备一定的强度。

关于宽度，可以理解的是，在机械领域，部件在轴向的量度记为宽度，例如齿轮、滑轮、轴承等均以此为基准。

主辐板28上可以开减重孔，以进一步降低轮毂的总重量，此外，还可以采用主轮辐替代主辐板28的方式，整体重量较小。

图1所示结构中，对外轮1的约束是基于左右轮缘形成约束，并且由于主轮圈和副轮圈均是锥形轮圈，所形成的轮槽为V型轮槽，也能够起到约束作用，基于装配的预紧力，能够对外轮1形成嵌夹，避免外轮1松动。

相应地，如图2所示的主锥形轮圈20形成在主辐板28的离心端，关于主轮圈的结构，采用锥形轮圈有利于形成较为稳固的嵌夹结构，不过在本领域并不完全排除圆柱面轮廓轮圈的使用。关于副轮圈同样如此，并且主轮圈与副轮圈通常关于纵中剖面对称。

此外，关于主轮辐29或者主辐板，如图1所示，其向第一端偏置，整体上与副辐板或者副轮辐间关于纵中剖面对称，此对称并非几何上的完全的对称，而是功能部分的对称，主要体现在主轮圈和副轮圈对外轮1的支撑上。

对于副轮毂2，参见说明书附图4，该副轮毂2具有用于副轮毂2套装在轴承座23上的毂圈，如图4中提供毂孔33的部分，毂孔33与轴承座配合，一般采用间隙配合或者过渡配合。

图4中，副轮毂2自毂圈径向延伸出的副辐板或副轮辐，此外，在副辐板或副轮辐的离心端设有具有副轮缘30的副轮圈；如图中所示的副锥形轮圈31。如前所述，为了在功能上实现对称，避免外轮1在轴向受力不平衡，副轮缘30位于副轮圈的第二端，该第二端与第一端相对，并基于轮毂的纵中剖面对称。

不同于常规的轮毂，主轮毂与副轮毂相对面贴合，或者在相对的面上只存在工艺凹槽，而在图1所示的结构中，主辐板28或主轮辐与副辐板或副轮辐间留有给定距离，形成内部空腔，以减轻整体的重量。

进而，基于对称，主轮辐或主辐板28与副轮辐或副辐板宽度相等。

在确定前述的内部空腔大小时，受两个主要因素的影响，一是内部空间大小对滚轮整体强度的影响，内部空间过大时，会导致对外轮1的支撑能力下降，尤其是，在图1所示的结构中，外轮1在其宽度方向上即轴向中部缺少轮毂轮圈的支撑。另一个影响因素是轮毂自身强度，其表现在两个方面，一个方面是轮毂中主轮毂3与副轮毂2上辐板间距增大有利于提高整体强度，但过大时，会导致连接件，具体是螺钉9或者螺栓相应具备较长的长度，螺栓或者螺钉9的抗剪能力下降，因此，需要控制内部空间的最大值

经常较大批次的试验，确定出所述给定距离为主轮辐或主辐板28宽度的0.8~1.3倍，优选1倍或者说给定距离与主辐板28的宽度相等。

进一步地，作为优选，适配存在前述给定距离的条件下，主轮辐或主辐板的宽度为主轮毂宽度的0.38~0.45倍，优选0.416倍。

相应地，副轮辐或副辐板的宽度为副轮毂宽度的0.38~0.45倍，优选0.416倍。

图2中，轴承座23的外廓大致呈一个阶梯轴结构，其左部相对较细，形成用于与毂套配合的轴段，毂套与该轴段的配合优选间隙配合或者过渡配合。相应地，自第二端至与毂套配合部分的第一端具有圆柱形外廓，该圆柱形外廓即前述的轴段，该圆柱形外廓的第一端，如图2所示的右端形成有定位轴肩27，以用于毂套第一端的定位，通过这种刚性的定位，有利于保证前述的功能对称。

参见说明书附图2和4，图2中主轮辐或者主辐板28的左端面是一个相对平整的端面，而图4中副轮毂2的右端面大致是一个平端面，该种结构结构相对简单，铸造或者锻造工艺性比较好。

体现在轮毂上，如图1所示，除毂套部分及螺栓或螺钉9连接外，主轮辐或主辐板28与副轮辐或副辐板脱开，借此可以减少装配干涉点，而保证毂套与定位轴间27的装配精度。

在一些实现中，前述的轴段采用锥形外廓，在副轮毂2在主轮毂3上装配时，可以保证副轮毂2在轴段上的可靠套紧，类似于过盈配合，主轮毂3与副轮毂2间的同轴度相对比较高，使用可靠性相对较好。

主轮圈在图2中是主锥形轮圈20，副轮圈在图4中是副锥形轮圈31，两者均是内端直径小外端直径大的锥形轮圈，主锥面与相对应主轮缘19内表面的夹角为101.2゜，基于对称，副锥面与相应副轮缘30内表面的夹角为101.2゜，相对应V型轮槽的V角为158゜，对外轮1嵌夹效果较佳。

在滚轮罐耳技术领域，通常会为轴承室24提供注油结构，但不会为其提供放气孔，受气体顶托的影响，注油不完全。

在图2所示的结构中，在轴承座23上开有放气孔26，相应地，为放气孔配有放气塞，在注油时旋开气塞，并把滚轮转动到放气孔26向上的状态，然后通过给定的注油孔进行注油。

在机械领域，可以理解的是，所谓注油只是一个统称，所注润滑介质并不单纯是润滑油，而是包含了润滑脂在内的润滑介质。

关于放气孔26的位置，应有利于润滑剂充分注入为主要目的，在图2所示的结构中放气孔26开在轴承座23的左端所在半部与毂套配合部分的外侧。放气孔26开在该位置，气塞拆装也方便。

此外，如图8所述，图中，出油口47开在轮轴7轴头26的中间，由于润滑脂为流体或者类浆料，有一定的流动性，放气孔26相对于轴承座23的中间偏外侧设置，有利于润滑剂的充盈。

图1中，主轮毂3与副轮毂2间通过6个螺钉连接，并且螺钉头所在侧为第二端所在侧，对于轮轴7右端固定的滚轮来讲，从其左端对副轮毂2和外轮1的拆除相对更加方便。

相应地，用于滚轮与摆转臂连接的轮轴7在摆转臂上是单端支撑时，支撑端为所述第一端，也就是图1中的右端；轮轴7的轴头46通过轴承配装所述轴承座23，此种结构即有利于外轮1的拆卸。

图2中，轴承座23的左端端面开有一组共6个螺钉孔22，右端端面开有一组共6个螺钉孔29，其中螺钉孔22用于端盖6与轴承座23的固定连接，由于两者之间是静连接，因此，密封相对容易实现。

位于轴承座23右端的螺钉孔29用于固定连接油封盖13，如图5所示，油封盖13左端具有一个法兰盘，该法兰盘对位于螺钉孔29开有螺钉孔36，以通过螺钉11与轴承座23固定连接，该部分属于静密封，密封级别容易保证。

在法兰盘的右端续接出一段管套37，管套37管内空间即图5所示的过孔34，过孔用于轮轴7从轴承室24中引出，由于轮轴7在摆转臂上固定设置，而滚轮需要转动，轮轴7基于圆锥滚子轴承8与滚轮间的连接属于动连接，随动于滚轮的油封盖13，其管套37与轮轴7之间必然是动连接，需要为其配置动密封结构。图1中的动密封结构相对复杂，不过密封效果极佳，在一些实施例中，可以直接在管套37内设置骨架油封，以实现动密封。

另，关于轴承室24，其是一个相对密封的结构，具体是轴承座23、端盖6和油封盖13所确定出的轴承室24需要可靠地密封，在于例如圆锥滚子轴承8需要润滑，而例如竖井，其工况比较恶劣，需要避免或者减少灰尘、水气进入轴承室24。

图5中，油封盖5法兰盘的内端面设有定位凸台35，定位凸台35是一个圆锥台，以保证油封盖5与轴承座23间具有比较高的同轴度。

在图1所示的结构中，还存在一个副盖17，如图6所示，副盖17大致是一个桶深相对较浅的圆桶结构，该圆桶结构的桶底38开有中心孔39，其中中心孔39与轮轴7过盈配合。在机械领域，过盈配合可用于静连接，因此又被称为过盈连接，过盈连接具有比较好的静密封能力，因此，副盖17的桶底38对油封盖13的管套37与轮轴7间的间隙右端实现封接。

进而，圆桶结构的桶身41内径大于管套37外径，桶口端与法兰盘间留有避运动干涉间隙。

相应地，提供一密封组件，设置在桶身41与管套37间所确定密封腔内。

进而，在图1所示的结构中，所述密封组件具有一对双唇密封圈18，以及一隔套16。

其中，如图7所示，隔套16具有一套管44和成型在套管44中部的隔环42，套管44内孔与管套37过盈配合，管套37外廓为隔环42所分成的两个部分，以此在隔套16外形迷宫结构，迷宫格内设有前述的双唇密封圈18，具体是为隔环42所分两个部分与两双唇密封圈18一一配合，双唇密封圈18的外圈与副盖17桶身41内壁接合。

对于相对封闭的轴承室24，如前所述，关于注油，在优选的实施例中需要配置放气孔26，对于注油结构，在一些实现中将注油口开在端盖6的中心，端盖6匹配注油口需要向内延伸出一个注油管，在轮轴7上对位于注油管设置一个轴向油道，注油管部分地探入轴向油道，由于注油管随滚轮转动，而轮轴7则是相对固定的部件，注油管与轴向油道间存在较大的间隙，尽管在轴头46的中间开有与轴向油道连通的径向油道，以有利于润滑剂均匀的分散在轴承室24中，但由于注油管与轴向油道间间隙的存在，润滑剂的注入相对不够均匀。

将注油口设置在端盖6时所需构造油道相对较短，相对容易为本领域的技术人员所采用。然而，发明人认为，设置注油口的根本目的在于能够将润滑剂相对均匀的充入待润滑界面。在图1和图8所示的实施例中，在轮轴7的右端，也就是轮轴7的固定端，在轮轴7的右端端面开有具备油塞的进油孔，对应有图8所示的进油口50。

进而在轴头46侧面开有出油孔，对应图8中所示的出油口47，出油口47介于两个圆锥滚子轴承8之间。

图8中可见，油道49包含两个部分，即图中所示的轴向部分和径向部分，以用于进油孔和出油孔间的连通。

另外，关于轮毂材质，主要是铸铝或者锻铝合金材质，密度较小，轮毂自重较小。