轴线角位移智能回转支承的研究与探讨

李 众

（马鞍山方圆回转支承股份公司，安徽 马鞍山 243041）

轴线角位移智能回转支承的研究与探讨

李 众

（马鞍山方圆回转支承股份公司，安徽 马鞍山 243041）

从对目前回转支承结构、功能分析，不能满足特殊工况要求，提出轴线角位移智能回转支承，并分析该回转支承结构，阐明智能原理，拓宽了回转支承的应用领域，为设计提供参考。

回转支承；轴线角位移；鼓形齿；侧隙；球形面

一般回转支承是将一个转动体安装在回转支承上；再把回转支承和转动体安装在固定体上。这种结构形式回转支承的使用，主要利用它来承载和转动的；装配后回转支承是不能位移的。有些大型工程机械对回转支承的要求，不仅能够回转，支承载荷，还需要回转支承在安装和使用过程中轴线可以角位移摆动。一般回转支承不能满足这种工况要求。

1 一般回转支承结构

一般回转支承结构如图1所示，转动体通过螺钉与回转支承内圈联结在一起；回转支承外圈通过螺钉安装在固定体上。这种回转支承结构，回转支承和转动体只能实现转动、承载，其轴线不能发生角位移，无法满足特殊工况下大型工程机械对回转支承的轴线可位移的要求。

图1 一般回转支承结构图

2 轴线角位移智能回转支承结构

轴线角位移智能回转支承结构如图2所示。

鼓形齿外球形中圈、滚动体和隔离块、内圈和密封带组成了鼓形齿外球形回转支承（图3）。

内球形直齿下圈、内球形上圈和内六角螺钉、组成了内球形直齿外圈（图4）。

图2 轴线角位移智能回转支承

图3 鼓形齿外球面回转支承

图4 内球面直齿外圈

图3鼓形齿外球形回转支承的鼓形齿齿顶圆与内球形直齿外圈图4上的直齿齿根圆采用间隙配合联结定心；齿腔由2条O型密封圈密封。这样装配成本篇所要探讨和研究而提出的轴线角位移智能回转支承图。

3 工作原理分析

由鼓形齿外球形回转支承和内球形直齿外圈所组成轴线角位移智能回转支承。其鼓形齿齿顶圆与内球形直齿外圈上的直齿齿根圆采用间隙配合联结定心，由于鼓形齿在直齿内可以摆动，其摆动的角度Δa的大小，与齿侧隙大小有关（图5）。由此，鼓形齿外球形回转支承的轴线随鼓形齿摆动而发生角位移；并且在360°范围内轴线可以实现角位移摆动。这样，本研究和探讨的轴线角位移智能回转支承，不仅可以实现一般回转支承的转动、承载作用，还能够在360°范围内发生角位移摆动。

图5 鼓形齿在直齿内的角位移

在实际使用本篇所探讨和研究的轴线角位移智能回转支承，主要是满足特殊工况下工程机械整个长轴可以摆动的要求。如盾构和搅拌站中的螺旋输送机，主转动轴安装在内圈上，动力头外客和螺旋杆外客分别安装在鼓形齿外球形中圈的两个端面上，内球形直齿外圈安装在固定的机架上，这样，螺旋输送机就可以在360°范围内，轴线可以实现角位移摆动，远离支点的出料口就可以由单点给料变成多点给料。这样不仅提高了工作效率，还拓展了螺旋输送机的功能。

4 主要参数研究

1）侧隙 鼓形齿与直齿之间的间隙。经过实验得出：摆动的角度Δa大小与鼓形齿和直齿之间侧隙的大小有关，它们成正比例关系。侧隙通过齿变位来求得，一般用于螺旋输送机的侧隙在1.5～3mm之间。

2）球面间间隙 内、外球面之间的间隙。经过多次试验得出，间隙一般在0.3～0.5mm范围内,它是由内球面半径SR内-外球面半径SR外求出的。

3）鼓形齿齿顶圆与直齿齿根圆间配合种类的选择 经过多次试验得出，比较适合的间隙配合种类为H9/f7。

4）齿的模数选择 主要根据所要安装的整机质量，算出载荷来确定模数的大小。对于搅拌站和盾构机中的螺旋输送机，经过多次试验得出，模数为6～8较合适，能达到承载和寿命的要求。

5）齿宽的确定 鼓形齿齿宽主要根据所要承载的载荷和寿命来确定，经过多次试验得出计算公式为B＝H/4-(0.1～0.18)H（鼓形齿齿圈高度），高度H值达到500mm以上，其值越大，系数就越大。

5 结 论

通过对一般回转支承和轴线角位移智能回转支承结构对比分析，对轴线角位移智能回转支承工作原理探讨以及经过多次试验，得出轴线角位移智能回转支承是能够实现轴线角位移摆动的，是一种新型的智能回转支承，拓展了回转支承的使用范围，也为特殊工况工程机械的设计提供了参考。

(编辑 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