CN113312716B - 一种转盘轴承的校核方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转盘轴承的校核方法，校核方法包括以下步骤：1)计算由倾覆力矩所引起的单个销轴的最大受力F₁，以该受力最大的销轴作为校核对象，计算由轴向力所引起的该销轴的受力F₂，其中，F₁和F₂方向相同，则该销轴承受的合力为F_max＝F₁+F₂；2)用该合力校核该销轴所承受的剪切应力τ_max、弯曲应力δ_max是否小于对应的许用应力，同时校核该销轴处座圈承受的压应力δ_f、支撑圈所承受的压应力δ_r是否小于对应的许用应力。本发明的转盘轴承选用承力最大的销轴作为校核对象，校核结果更加准确。

Description

一种转盘轴承的校核方法

技术领域

本发明涉及一种转盘轴承的校核方法。

背景技术

随着国内大功率风力发电机、大型石化装备、核电装备的安装需求不断增多，对千吨级履带起重机的需求也越来越旺盛。由于千吨级履带起重机体积、重量均较大，千吨级履带起重机整机转场运输困难。相对于传统转盘轴承通过螺栓与起重机进行连接固定的方式，将多排圆柱滚子转盘轴承设计为快拆卸结构，实现大型起重机拆解后分体转场运输，已变成一种新的技术方向。

现有技术中已有的转盘轴承的结构如授权公告号为CN212744706U的中国实用新型专利以及附图1所示，转盘轴承包括中圈1以及通过主推力滚子保持架13和主推力滚子3安装在中圈1上的座圈2，中圈1的外侧通过副推力滚子保持架10和副推力滚子9安装有外齿圈4，中圈1的内侧通过副推力滚子保持架10和副推力滚子9安装有第一内圈5和第二内圈6，外齿圈4与座圈2之间通过螺栓8相连，第一内圈5、第二内圈6与座圈2之间通过螺栓8相连。而第一内圈5、第二内圈6以及中圈1之间还安装有径向滚子11和隔离块12。在座圈2上安装有支撑圈14，支撑圈14用来与底部的机械相连。其中，座圈2和支撑圈14通过沿转盘轴承径向延伸的销轴7进行相连，销轴7沿转盘轴承的周向均布有多个。需要拆装时将销轴7取消，就可以实现上下分体。其中，座圈2、支撑圈14以及各销轴7一起形成快拆卸结构。

在千吨级履带起重机工作时，转盘轴承滚道以及其中的快拆卸结构承受较大的轴向力和倾覆力矩，目前国内对转盘轴承滚道的校核计算已比较成熟，但是尚未有对快拆卸结构进行校核的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转盘轴承的校核方法，以对转盘轴承中的快拆卸结构进行校核计算。

为实现上述目的，本发明所提供的一种转盘轴承的校核方法的技术方案是：一种转盘轴承的校核方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)计算由倾覆力矩所引起的单个销轴的最大受力F1，以该受力最大的销轴作为校核对象，计算由轴向力所引起的该销轴的受力F₂，其中，F₁和F₂方向相同，则该销轴承受的合力为F_max＝F₁+F₂；

2)用该合力校核该销轴所承受的剪切应力τ_max、弯曲应力δ_max是否小于对应的许用应力，同时校核该销轴处座圈承受的压应力δ_f、支撑圈所承受的压应力δ_r是否小于对应的许用应力。

有益效果：当转盘轴承承受倾覆力矩时，各销轴所承受的由倾覆力矩引起的作用力不同，本发明中首先计算出单个销轴所受的最大力，然后将该最大力所对应的销轴作为校核对象，并叠加上同向的由轴向力引起的作用力，只要该销轴的各项参数满足设计要求，则其他的销轴均满足设计要求。本发明的转盘轴承选用承力最大的销轴作为校核对象，校核结果更加准确。通过对快拆卸结构中主要的销轴、座圈和支撑圈进行校核，能够判断快拆卸结是否能够满足使用要求。

优选地，步骤1)中，

式中：M表示销轴承受的弯矩；

W表示截面抗弯模量，

其中，F_Z为对转盘轴承施加的轴向力，M_Z为对转盘轴承施加的倾覆力矩，n为销轴数量，d为销轴有效面积。

优选地，转盘轴承的所述座圈以及所述支撑圈均包括两个连接环，支撑圈的两个连接环插入座圈两连接环之间，各连接环中均设有销轴穿孔，销轴穿孔供所述销轴适配穿入；

其中，销轴承受的弯矩

座圈承受的压应力/>

支撑圈承

受的压应力

其中，T_f为座圈的连接环的沿转盘轴承径向的厚度，T_r为支撑圈的连接环的沿转盘轴承径向的厚度。

优选地，根据剪切应力τ_max、弯曲应力δ_max、座圈的压应力δ_f、支撑圈的压应力δ_r计算安全系数；

其中，销轴抗剪切安全系数为

销轴抗弯安全系数/>

座圈抗压溃安全系数/>

支撑圈抗压溃安全系数/>

将计算所得的安全系数与设计所需安全系数进行对比判断，即可得到最终校核结果。计算得到安全系数之后，不仅可以用来判断快拆卸结构设计是否合理，还能反映出快拆卸结构的安全裕度。

附图说明

图1为现有技术中转盘轴承的结构示意图；

图2为本发明所提供的转盘轴承的校核方法实施例中显示快拆卸结构处的主要参数的示意图；

附图标记说明：

1、中圈；2、座圈；3、主推力滚子；4、外齿圈；5、第一内圈；6、第二内圈；7、销轴；8、螺栓；9、副推力滚子；10、副推力滚子保持架；11、径向滚子；12、隔离块；13、主推力滚子保持架；14、支撑圈。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明所提供的转盘轴承的校核方法的具体实施例：

如图2所示，转盘轴承的校核方法用来对快拆卸结构中的销轴7、座圈2和支撑圈14进行校核，具体的校核指标为销轴7的弯曲应力、剪切应力，以及座圈2和支撑圈14的压应力。本实施例中，座圈2和支撑圈14均包括两个连接环，支撑圈14的两个连接环插入到座圈2的两个连接环中，四个连接环上均开设有销轴穿孔，销轴7由四个销轴穿孔中适配贯穿，将座圈2和支撑圈14装配在一起。

转盘轴承的校核方法包括以下步骤：

步骤1：确定校核计算所需参数。对转盘轴承施加的轴向力F_z＝30000kN，倾覆力矩M_z＝50000kN；销轴7的数量n＝30，销轴7的有效直径d＝110mm，其中有效直径指的是销轴7与支撑圈14、座圈2配合处的直径。座圈2的内径D＝2600mm，座圈2中连接环的厚度T_f＝50mm，支撑圈14中连接环的厚度T_r＝50mm，销轴7的材质为42CrMo，销轴7的许用剪切应力[τ]＝450MPa、销轴7的许用弯曲应力[δ]＝500MPa，支撑圈14的材质为42CrMo，支撑圈14的许用应力[δ_r]＝650MPa、座圈2的材质为42CrMo，支撑圈14的许用应力[δ_f]＝650MPa。

步骤2：计算由倾覆力矩M_Z引起的单个销轴的最大受力

步骤3：计算由轴向力F_z引起的单个销轴的受力

步骤4：计算受力最大的销轴所承受的最大合力F_max＝F₁+F₂＝3564kN；

步骤5：计算受力最大的销轴7所受的剪切应力

式中A表示销轴7的截面面积；

步骤6：计算受力最大的销轴7所受的最大弯曲应力

式中M表示销轴7承受的弯矩，/>

W表示截面抗弯模量，

步骤7：计算座圈2所受的压应力

步骤8：计算支撑圈14所受的压应力

步骤9.计算安全系数。销轴抗剪切安全系数为

销轴抗弯安全系数

座圈抗压溃安全系数/>

支撑圈抗压溃安全系数

通过以上计算可知，安全系数大于1，快拆卸结构参数满足设计要求。

本实施例的校核方法计算得出的安全系数不仅可以用来判断快拆卸结构设计是否合理，还能反映出快拆卸结构的安全裕度。

以上仅为其中一组数据，在实际校核时，根据已知的参数依据上述的步骤就可以校核出快拆卸结构的参数是否能够满足设计要求。

本实施例中，座圈和支撑圈均包括两个连接环，支撑圈的两个连接环插入到座圈的两个连接环中。其他实施例中，座圈包括两个连接环，而支撑圈中不再设置两个连接环，支撑圈中设置有完整的环形凸起，环形凸起中开设有销轴穿孔，此时销轴承受的弯矩以及座圈承受的压应力和支撑圈承受的压应力计算公式需要随之进行改变。

本实施例中，通过计算得出各安全系数，既可以判断设计是否合理，又能够看出安全裕度。其他实施例中，可以不再计算安全系数，仅对比各计算得出的应力与许用应力之间的大小关系即可。

最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种转盘轴承的校核方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)计算由倾覆力矩所引起的单个销轴(7)的最大受力F₁，以该受力最大的销轴(7)作为校核对象，计算由轴向力所引起的该销轴(7)的受力F₂，其中，F₁和F₂方向相同，则该销轴(7)承受的合力为F_max＝F₁+F₂；

2)用该合力校核该销轴(7)所承受的剪切应力τ_max、弯曲应力δ_max是否小于对应的许用应力，同时校核该销轴(7)处座圈(2)承受的压应力δ_f、支撑圈(14)所承受的压应力δ_r是否小于对应的许用应力；

步骤1)中，

式中：M表示销轴(7)承受的弯矩；

W表示截面抗弯模量，

其中，F_Z为对转盘轴承施加的轴向力，M_Z为对转盘轴承施加的倾覆力矩，n为销轴(7)数量，d为销轴(7)有效面积，D为座圈(2)的内径，A表示销轴(7)的截面面积；转盘轴承的所述座圈(2)以及所述支撑圈(14)均包括两个连接环，支撑圈(14)的两个连接环插入座圈(2)两连接环之间，各连接环中均设有销轴穿孔，销轴穿孔供所述销轴(7)适配穿入；

其中，销轴(7)承受的弯矩

座圈(2)承受的压应力/>

支撑圈(14)承受的压应力/>

其中，T_f为座圈(2)的连接环的沿转盘轴承径向的厚度，T_r为支撑圈(14)的连接环的沿转盘轴承径向的厚度。

2.根据权利要求1所述的转盘轴承的校核方法，其特征在于：根据剪切应力τ_max、弯曲应力δ_max、座圈(2)的压应力δ_f、支撑圈(14)的压应力δ_r计算安全系数；

其中，销轴(7)抗剪切安全系数为

销轴(7)抗弯安全系数/>

座圈(2)抗压溃安全系数/>

支撑圈(14)抗压溃安全系数/>

将计算所得的安全系数与设计所需安全系数进行对比判断，即可得到最终校核结果。

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