軸線角位移智能回轉(zhuǎn)支承的研究與探討

李 眾

（馬鞍山方圓回轉(zhuǎn)支承股份公司，安徽 馬鞍山 243041）

軸線角位移智能回轉(zhuǎn)支承的研究與探討

李 眾

（馬鞍山方圓回轉(zhuǎn)支承股份公司，安徽 馬鞍山 243041）

從對(duì)目前回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)、功能分析，不能滿足特殊工況要求，提出軸線角位移智能回轉(zhuǎn)支承，并分析該回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)，闡明智能原理，拓寬了回轉(zhuǎn)支承的應(yīng)用領(lǐng)域，為設(shè)計(jì)提供參考。

回轉(zhuǎn)支承；軸線角位移；鼓形齒；側(cè)隙；球形面

一般回轉(zhuǎn)支承是將一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體安裝在回轉(zhuǎn)支承上；再把回轉(zhuǎn)支承和轉(zhuǎn)動(dòng)體安裝在固定體上。這種結(jié)構(gòu)形式回轉(zhuǎn)支承的使用，主要利用它來(lái)承載和轉(zhuǎn)動(dòng)的；裝配后回轉(zhuǎn)支承是不能位移的。有些大型工程機(jī)械對(duì)回轉(zhuǎn)支承的要求，不僅能夠回轉(zhuǎn)，支承載荷，還需要回轉(zhuǎn)支承在安裝和使用過(guò)程中軸線可以角位移擺動(dòng)。一般回轉(zhuǎn)支承不能滿足這種工況要求。

1 一般回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)

一般回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)如圖1所示，轉(zhuǎn)動(dòng)體通過(guò)螺釘與回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈聯(lián)結(jié)在一起；回轉(zhuǎn)支承外圈通過(guò)螺釘安裝在固定體上。這種回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)，回轉(zhuǎn)支承和轉(zhuǎn)動(dòng)體只能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)、承載，其軸線不能發(fā)生角位移，無(wú)法滿足特殊工況下大型工程機(jī)械對(duì)回轉(zhuǎn)支承的軸線可位移的要求。

圖1 一般回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)圖

2 軸線角位移智能回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)

軸線角位移智能回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)如圖2所示。

鼓形齒外球形中圈、滾動(dòng)體和隔離塊、內(nèi)圈和密封帶組成了鼓形齒外球形回轉(zhuǎn)支承（圖3）。

內(nèi)球形直齒下圈、內(nèi)球形上圈和內(nèi)六角螺釘、組成了內(nèi)球形直齒外圈（圖4）。

圖2 軸線角位移智能回轉(zhuǎn)支承

圖3 鼓形齒外球面回轉(zhuǎn)支承

圖4 內(nèi)球面直齒外圈

圖3鼓形齒外球形回轉(zhuǎn)支承的鼓形齒齒頂圓與內(nèi)球形直齒外圈圖4上的直齒齒根圓采用間隙配合聯(lián)結(jié)定心；齒腔由2條O型密封圈密封。這樣裝配成本篇所要探討和研究而提出的軸線角位移智能回轉(zhuǎn)支承圖。

3 工作原理分析

由鼓形齒外球形回轉(zhuǎn)支承和內(nèi)球形直齒外圈所組成軸線角位移智能回轉(zhuǎn)支承。其鼓形齒齒頂圓與內(nèi)球形直齒外圈上的直齒齒根圓采用間隙配合聯(lián)結(jié)定心，由于鼓形齒在直齒內(nèi)可以擺動(dòng)，其擺動(dòng)的角度Δa的大小，與齒側(cè)隙大小有關(guān)（圖5）。由此，鼓形齒外球形回轉(zhuǎn)支承的軸線隨鼓形齒擺動(dòng)而發(fā)生角位移；并且在360°范圍內(nèi)軸線可以實(shí)現(xiàn)角位移擺動(dòng)。這樣，本研究和探討的軸線角位移智能回轉(zhuǎn)支承，不僅可以實(shí)現(xiàn)一般回轉(zhuǎn)支承的轉(zhuǎn)動(dòng)、承載作用，還能夠在360°范圍內(nèi)發(fā)生角位移擺動(dòng)。

圖5 鼓形齒在直齒內(nèi)的角位移

在實(shí)際使用本篇所探討和研究的軸線角位移智能回轉(zhuǎn)支承，主要是滿足特殊工況下工程機(jī)械整個(gè)長(zhǎng)軸可以擺動(dòng)的要求。如盾構(gòu)和攪拌站中的螺旋輸送機(jī)，主轉(zhuǎn)動(dòng)軸安裝在內(nèi)圈上，動(dòng)力頭外客和螺旋桿外客分別安裝在鼓形齒外球形中圈的兩個(gè)端面上，內(nèi)球形直齒外圈安裝在固定的機(jī)架上，這樣，螺旋輸送機(jī)就可以在360°范圍內(nèi)，軸線可以實(shí)現(xiàn)角位移擺動(dòng)，遠(yuǎn)離支點(diǎn)的出料口就可以由單點(diǎn)給料變成多點(diǎn)給料。這樣不僅提高了工作效率，還拓展了螺旋輸送機(jī)的功能。

4 主要參數(shù)研究

1）側(cè)隙 鼓形齒與直齒之間的間隙。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)得出：擺動(dòng)的角度Δa大小與鼓形齒和直齒之間側(cè)隙的大小有關(guān)，它們成正比例關(guān)系。側(cè)隙通過(guò)齒變位來(lái)求得，一般用于螺旋輸送機(jī)的側(cè)隙在1.5～3mm之間。

2）球面間間隙 內(nèi)、外球面之間的間隙。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)得出，間隙一般在0.3～0.5mm范圍內(nèi),它是由內(nèi)球面半徑SR內(nèi)-外球面半徑SR外求出的。

3）鼓形齒齒頂圓與直齒齒根圓間配合種類的選擇 經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)得出，比較適合的間隙配合種類為H9/f7。

4）齒的模數(shù)選擇 主要根據(jù)所要安裝的整機(jī)質(zhì)量，算出載荷來(lái)確定模數(shù)的大小。對(duì)于攪拌站和盾構(gòu)機(jī)中的螺旋輸送機(jī)，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)得出，模數(shù)為6～8較合適，能達(dá)到承載和壽命的要求。

5）齒寬的確定 鼓形齒齒寬主要根據(jù)所要承載的載荷和壽命來(lái)確定，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)得出計(jì)算公式為B＝H/4-(0.1～0.18)H（鼓形齒齒圈高度），高度H值達(dá)到500mm以上，其值越大，系數(shù)就越大。

5 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)一般回轉(zhuǎn)支承和軸線角位移智能回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)對(duì)比分析，對(duì)軸線角位移智能回轉(zhuǎn)支承工作原理探討以及經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，得出軸線角位移智能回轉(zhuǎn)支承是能夠?qū)崿F(xiàn)軸線角位移擺動(dòng)的，是一種新型的智能回轉(zhuǎn)支承，拓展了回轉(zhuǎn)支承的使用范圍，也為特殊工況工程機(jī)械的設(shè)計(jì)提供了參考。

(編輯 于 洋）

Research and discussion on the axis angular displacement smart slewing bearing

LI Zhong

TH123

B

1001-1366(2015)09-0037-02

2015-07-29