上旋轉(zhuǎn)橋式起重機(jī)的兩種典型回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

高立程

（太原重工技術(shù)中心， 山西 太原 030024）

隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，自動(dòng)化程度逐步提高，起重機(jī)作為物料搬運(yùn)的重要工具，已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的基礎(chǔ)設(shè)備，需求量越來(lái)越大?，F(xiàn)代工業(yè)全方位發(fā)展及用戶需求的多樣化，使得通用起重機(jī)各項(xiàng)性能難以滿足特有的多樣性功能需求，從而使適合特定場(chǎng)合使用、滿足特殊功能要求的專用起重機(jī)械得到快速發(fā)展。為了提高生產(chǎn)效率，有些生產(chǎn)過(guò)程要求所吊物品在起重機(jī)吊運(yùn)過(guò)程中完成方向的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)橋式起重機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。

1 旋轉(zhuǎn)橋式起重機(jī)

本文所討論的旋轉(zhuǎn)橋式起重機(jī)是指可以實(shí)現(xiàn)讓所吊物品在吊運(yùn)過(guò)程中水平方向上自動(dòng)旋轉(zhuǎn)一定角度的橋式起重機(jī)。旋轉(zhuǎn)橋式起重機(jī)按旋轉(zhuǎn)的形式可以分為上旋轉(zhuǎn)橋式起重機(jī)和下旋轉(zhuǎn)橋式起重機(jī)。

下旋轉(zhuǎn)橋式起重機(jī)是在吊具上增加一套回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，通過(guò)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)吊具旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)所吊物品的旋轉(zhuǎn)。這種結(jié)構(gòu)體積較小，成本較低，具有一定的優(yōu)勢(shì)，但回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)一般布置在吊具上方，增加了吊具的高度，從而使吊具的上極限增大。

上旋轉(zhuǎn)橋式起重機(jī)一般是將小車設(shè)計(jì)成上下兩層結(jié)構(gòu)：下部小車上布置有小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)小車在軌道上的直線運(yùn)動(dòng)；上部小車通過(guò)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與下部小車相連接，可以相對(duì)于下部小車在水平方向上做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，起升機(jī)構(gòu)布置在上部小車上，吊具跟隨上部小車一起回轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)所吊物品的旋轉(zhuǎn)。

上旋轉(zhuǎn)橋式起重機(jī)的小車回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)一般有兩種，一種是通過(guò)環(huán)軌實(shí)現(xiàn)，一種是通過(guò)回轉(zhuǎn)支承實(shí)現(xiàn)，下面就詳細(xì)分析一下這兩種典型的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。

2 環(huán)軌式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

采用環(huán)軌式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的小車如圖1所示，下部小車架主要由兩根端梁和兩根主梁組成整體矩形框架結(jié)構(gòu)，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)安裝于下部小車架上，環(huán)形軌道則固定在下部小車架上平面，上部小車架的主體框架為環(huán)狀箱形梁，起升機(jī)構(gòu)安裝于上部小車架上方，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)則安裝于環(huán)形梁的下方。

圖1 采用環(huán)軌式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的小車圖

回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由三合一減速電機(jī)、主動(dòng)車輪、從動(dòng)車輪、水平輪等部件組成，如下頁(yè)圖2所示。一個(gè)主動(dòng)車輪、兩個(gè)從動(dòng)車輪以及三個(gè)水平輪均勻分布，通過(guò)底座安裝于上部小車架環(huán)形梁的下部，三合一減速電機(jī)與主動(dòng)車輪相連接，通過(guò)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)乃至整個(gè)上部小車在環(huán)軌上做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)小車的實(shí)際布置情況，三合一減速電機(jī)可以布置在環(huán)形梁的內(nèi)側(cè)，也可以布置在環(huán)形梁的外側(cè)。如果空間允許，三合一減速電機(jī)也可以由常規(guī)的電機(jī)、減速器、制動(dòng)器及聯(lián)軸器所組成的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)代替。

常規(guī)車輪的踏面一般為圓柱形，如果回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)也采用圓柱形踏面的車輪，由于軌道為環(huán)軌，踏面內(nèi)外側(cè)各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡長(zhǎng)度各不相同，車輪踏面與環(huán)軌之間就會(huì)產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，進(jìn)而引起附加回轉(zhuǎn)阻力，加快了車輪與環(huán)軌的磨損。為了避免這種情況的發(fā)生，將回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的車輪踏面設(shè)計(jì)成圓錐形，如圖3所示，直徑大的一側(cè)不設(shè)輪緣，置于環(huán)軌外側(cè)，直徑小的一側(cè)有輪緣，置于環(huán)軌內(nèi)側(cè)，以防止車輪脫軌，環(huán)軌上表面也相應(yīng)設(shè)計(jì)成與車輪踏面錐度相一致的錐面，車輪踏面各點(diǎn)所在的垂直于車輪軸的截面圓直徑與這些圓在環(huán)軌上運(yùn)動(dòng)的軌跡圓直徑成正比。這種設(shè)計(jì)極大地減少了車輪踏面與環(huán)軌之間的相對(duì)滑動(dòng)，車輪踏面寬度也得以保證[1]。

圖2 環(huán)軌式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)圖

圖3 環(huán)軌式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)局部詳圖

在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)三個(gè)車輪之間設(shè)置三個(gè)水平輪，水平輪可沿環(huán)軌外側(cè)面滾動(dòng)，通過(guò)水平輪的偏心軸調(diào)節(jié)水平輪與環(huán)軌外側(cè)面的間隙，從而更好地防止回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)車輪啃軌甚至脫軌的發(fā)生。

3 回轉(zhuǎn)支承式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

采用回轉(zhuǎn)支承式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的小車與采用環(huán)軌式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的小車基本相同，如圖4所示，不同之處主要就是回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的不同。

圖4 采用回轉(zhuǎn)支承式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的小車圖

回轉(zhuǎn)支承式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由三合一減速電機(jī)、回轉(zhuǎn)支承、小齒輪等零部件組成，如圖5所示。

圖5 回轉(zhuǎn)支承式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

這里所提到的回轉(zhuǎn)支承是指滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承，是一種大型的滾動(dòng)軸承，是可以同時(shí)承受軸向力、傾覆力矩、徑向力且需兩部分相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的專用傳力基礎(chǔ)元件?；剞D(zhuǎn)支承的外圈為外齒圈結(jié)構(gòu)，用螺栓固定到上部小車架環(huán)狀箱形梁的下方，回轉(zhuǎn)支承的內(nèi)圈則用螺栓固定到下部小車架上，三合一減速電機(jī)也安裝到下部小車架上，并將小齒輪固定到電機(jī)的輸出軸上，小齒輪與回轉(zhuǎn)支承的外齒圈相嚙合。三合一減速電機(jī)通過(guò)小齒輪將動(dòng)力傳輸?shù)交剞D(zhuǎn)支承的外齒圈上，內(nèi)圈固定不動(dòng)，外齒圈便相對(duì)于內(nèi)圈做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)整個(gè)上部小車旋轉(zhuǎn)[2]。

4 兩種機(jī)構(gòu)的對(duì)比

1）兩種上旋轉(zhuǎn)小車均為上下兩層結(jié)構(gòu)，兩層之間通過(guò)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相連接，小車的整體高度比一般的單層小車要高出許多，從而使整車高度大大增加，進(jìn)而增加了廠房的建造成本。在同樣的條件下兩種回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相比較，回轉(zhuǎn)支承式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)比環(huán)軌式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)高度要低一些，在要求采用上旋轉(zhuǎn)小車且廠房高度限制嚴(yán)格的情況下可優(yōu)先選用回轉(zhuǎn)支承式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。

2）與環(huán)軌式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相比，回轉(zhuǎn)支承式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)更為緊湊，工作更為平穩(wěn)，但對(duì)小車架的剛度要求更高，小車架上的安裝平面要有足夠的平面度和剛度。在剛度不足的情況下，小車架的變形會(huì)引起回轉(zhuǎn)支承內(nèi)外圈的變形，從而擠壓滾動(dòng)體與內(nèi)外圈之間的間隙，造成回轉(zhuǎn)支承轉(zhuǎn)動(dòng)異響或不靈活甚至無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，影響起重機(jī)的使用和回轉(zhuǎn)支承的壽命。

3）回轉(zhuǎn)支承和小齒輪對(duì)于材料的性能和加工工藝的要求都非常高，一般為專業(yè)廠家設(shè)計(jì)制造，對(duì)于起重機(jī)生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)為外購(gòu)件，成本要比環(huán)軌式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)高出三四倍，所以，從節(jié)約起重機(jī)成本考慮，優(yōu)先選用環(huán)軌式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。

5 結(jié)語(yǔ)

上旋轉(zhuǎn)橋式起重機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛，小車可采用環(huán)軌式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)或回轉(zhuǎn)支承式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，兩種機(jī)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)，可綜合考慮多方面因素進(jìn)行選擇。