Опорно-поворотное устройство Российский патент 2019 года по МПК B66C23/84 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к опорно-поворотному устройству и может быть использовано в опорно-поворотных устройствах для платформы экскаваторов, кранов и подобных машин с возможностью передачи нагрузки от поворотной части платформы на неповоротную часть, например, крана и обеспечения вращения поворотной платформы с рабочим оборудованием.

Уровень техники

Известно опорно-поворотное устройство (ОПУ) для платформы экскаваторов, кранов и подобных машин, включающее наружную обойму, кольца и ролики, при этом с целью увеличения воспринимаемых устройством нагрузок, ролики одного ряда установлены со смещением в вертикальной плоскости относительно других роликов этого же ряда (см. а.с. SU №265001, МПК E02F 9/12, опубл. 03.03.1970 г., бюл. №9).

Недостатками данного опорно-поворотного устройства является невысокий срок эксплуатации, так как ролики ОПУ, проработавшие 3-5 лет имеют износ в виде кольцевой канавки по поверхности, по которой и происходит разрушение.

Известен опорно-поворотный круг, включающий верхний и нижний рельсовые круги с опорными поверхностями и вкладыши, при этом круг снабжен дополнительными вкладышами, выполненными с двумя вогнутыми цилиндрическими опорными поверхностями, оси симметрии которых взаимно перпендикулярны и расположены в параллельных плоскостях, при этом дополнительные вкладыши установлены с возможностью взаимодействия с основными вкладышами, которые на одном из рельсовых кругов закреплены радиально (см. пат. RU №2015264, МПК E02F 9/12, опубл. 30.06.1994 г.,).

Недостатками данного опорно-поворотного круга является появление деформаций, возникающих на верхнем и нижнем рельсовых кругах, а, следовательно, невысокая производительность и высокие энергетические затраты.

Известно опорно-поворотное устройство, содержащее кольца с плоскими дорожками качения и тела вращения в виде роликов, при этом ролики выполнены со сферической боковой поверхностью радиусом, определяемым по следующей зависимости: r(l²+h²) 8h, где r - радиус сферической поверхности; l-длина ролика без учета высот фасок; h - величина, равная половине разности наибольшего и наименьшего диаметров ролика и его максимальной величине деформации (см. пат. RU №2036338, МПК F16C 19/34, В66С 23/84, опубл. 27.05.1995 г.).

Недостатками данного ОПУ является его невысокая несущая способность и долговечность элементов машины.

Известен опорно-поворотный круг, состоящий из неподвижного и подвижных верхнего и нижнего колец, скрепленных между собой болтами, и тел качения, установленных между ними, при этом нижнее подвижное кольцо соединено с прокладкой из высокопрочного материала, установленной на его нижней стороне, причем прокладка может быть секционной с расположением стыков в ненагруженных зонах, крепиться винтами или клеящим материалом (см. пат. RU №2280611, МПК В66С 23/84, E02F 9/12, опубл. 27.07.2006 г., бюл. №21).

Недостатком данного опорно-поворотного круга является невысокая долговечность и надежность.

Известно опорно-поворотное устройство карьерного экскаватора, содержащее подвижное несущее кольцо, неподвижное опорное кольцо, зубчатый венец с нижней полкой - фланцем крепления к корпусу ходовой части экскаватора и конические ролики, установленные между несущим и опорным кольцами на осях сепараторов с возможностью свободного прокатывания между несущим и опорным кольцами по коническим кольцевым дорожкам, выполненным на кольцах, причем оси сепараторов закреплены в корпусе сепаратора наклонно относительно оси вращения подвижного несущего кольца, зубчатый венец снабжен внутренним, а несущее кольцо наружным выступами с кольцевыми дорожками, выступ зубчатого венца расположен над выступом несущего кольца, а между выступами в соответствующем сепараторе установлены тела качения с возможностью свободного прокатывания по кольцевым дорожкам выступов (см. пат. RU №2425193, МПК E02F 9/12, В66С 23/84, опубл. 27.07.2011 г., бюл. №21).

Недостатком данного опорно-поворотного круга является невысокая долговечность и надежность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятое авторами за прототип является опорно-поворотное устройство, содержащее неподвижный зубчатый венец и подвижные верхние и нижние кольца, скрепленных между собой болтами, с беговыми дорожками, тела качения расположенные между ними, регулировочную плоскую прокладку, (см. М.Д. Полосин «Устройство и эксплуатация подъемно-транспортных и строительных машин». Учебник. ACADEMA ИРПО, Москва. 1999 г., с. 132-135).

Недостатками данного ОПУ является его невысокая несущая способность и долговечность конструктивных элементов машины.

Раскрытие изобретения Задачей предлагаемого изобретения является разработка опорно-поворотного устройства, обладающего повышением долговечности и надежности за счет исключения смещения колец относительно друг друга.

Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемого изобретения, сводится к повышению долговечности и надежности.

Технический результат достигается с помощью опорно-поворотного устройства, содержащего неподвижный зубчатый венец и подвижные верхние и нижние кольца, скрепленных между собой болтами, с беговыми дорожками, роликовые тела качения расположенные между ними, регулировочную плоскую прокладку, при этом подвижные верхние и нижние кольца и регулировочная плоская прокладка выполнены с конусными поверхностями с возможностью исключения смещения относительно друг друга при горизонтальном и вертикальном воздействии нагрузок, причем подвижные верхние и нижние кольца выполнены под скрепление колец с конусными отверстиями высотою конуса не менее чем максимально допустимый зазор равный 0,4 мм, а регулировочные плоские прокладки выполнены с конусными, соответственно, выступающими на высоту 0,4 мм профилями на плоской поверхности по диаметру скрепления в разных направлениях под углом 180°, с возможностью плотного расположения в конусных отверстиях, подвижных верхних и нижних колец и исключения перемещения кольцам относительно друг друга.

В опорно-поворотном устройстве, конусные поверхности регулировочных плоских прокладок выполнены по диаметру скрепления в разных направлениях под углом 180° с возможностью взаимодействия одновременно с обеими конусными поверхностями подвижного верхнего и нижнего кольца в разных направлениях.

Таким образом, в процессе работы контакт роликовых тел качения между собой происходит по кольцевой линии, вся же остальная их поверхность оказывается вне зоны контакта, а контакт с беговыми дорожками происходит по линии, поэтому в большинстве случаев роликовые тела качения ОПУ, проработавшие 3-5 лет имеют износ в виде кольцевой канавки по поверхности, по которой и происходит их разрушение, одновременно образуются кольцевые выступы на поверхности беговых дорожек, что в совокупности приводит к выходу из строя ОПУ, а при использовании в ОПУ шариковых тел качения происходит точечный контакт между телами качения и с дорожками качения (на фиг. не показано), отчего поверхность шарика (на фиг. не показан) имеет износ в виде выемок от отслоившегося металла, а по периметру дорожек качения образуются сферические кольцевые канавки, что провоцирует также износ ОПУ, при этом предлагаемое ОПУ значительно исключает эти недостатки, повышая долговечность и надежность работы машин, и тем самым достигается технический результат за счет выполнения подвижных верхних и нижних колец и регулировочной плоской прокладки с конусными поверхностями с возможностью исключения смещения относительно друг друга при горизонтальном и вертикальном воздействии нагрузок, при этом подвижные верхние и нижние кольца выполнены под скрепление колец с конусными отверстиями высотою конуса не менее чем максимально допустимый зазор равный 0,4 мм, а регулировочные плоские прокладки выполнены с конусными соответственно выступающими на высоту 0,4 мм профилями на плоской поверхности по диаметру скрепления в разных направлениях под углом 180°, с возможностью плотного расположения в конусных отверстиях подвижных верхних и нижних колец и исключения перемещения кольцам относительно друг друга,

Краткое описание чертежей и иных материалов

На фиг. 1 дано опорно-поворотное устройство в грузоподъемной машине, общий вид;

На фиг. 2, тоже, сечение опорно-поворотного устройства;

На фиг. 3, тоже, фрагмент сечения опорно-поворотного устройства в наиболее нагруженных местах;

На фиг. 4, тоже, конусные поверхности регулировочных плоских прокладок выполненных по диаметру скрепления в разных направлениях под углом 180°.

Осуществление изобретения Опорно-поворотное устройство содержит опорно-поворотный круг (на фиг. не обозначен), состоящий из подвижных верхнего и нижнего колец 1 и 2, соответственно, неподвижного зубчатого венца 3, регулировочной плоской прокладки 4, болта 5, скрепляющего верхние и нижние полуобоймы подвижных колец 1 и 2, болта 6, поворотной части 7, болта 8 крепления неподвижного зубчатого венца 3 круга к неповоротной части 9 машины (на фиг. не обозначена) и роликовых тел 10 качения, при этом подвижные верхние и нижние кольца 1 и 2, соответственно, и регулировочная плоская прокладка 4 выполнены с конусными поверхностями с возможностью исключения смещения относительно друг друга при горизонтальном и вертикальном воздействии нагрузок, причем подвижные верхние и нижние кольца 1 и 2, соответственно, выполнены под скрепление колец 1 и 2 с конусными отверстиями, высотою конуса не менее чем максимально допустимый зазор равный 0,4 мм, а регулировочные плоские прокладки 4 выполнены с конусными, соответственно, выступающими на высоту, не менее чем максимально допустимый зазор 0,4 мм, профилями на плоской поверхности по диаметру скрепления в разных направлениях под углом 180°, которые плотно располагаются в конусных отверстиях подвижных верхних и нижних колец 1 и 2, не давая, тем самым, возможности перемещаться кольцам 1 и 2 относительно друг друга, таким образом, исключая возможность их смещения и выдавливания, при этом передача нагрузки Q происходит от поворотной части 7 через нижнее кольцо 2 на роликовое тело 10 качения и далее на неподвижный зубчатый венец 3 и неповоротную часть 9 машины, причем, так как в опорно-поворотном устройстве, конусные поверхности регулировочных плоских прокладок 4 выполнены по диаметру скрепления в разных направлениях под углом 180°, то они взаимодействуют одновременно с обеими конусными поверхностями подвижного верхнего и нижнего колец 1 и 2, соответственно, в разных направлениях.

Опорно-поворотное устройство эксплуатируют следующим образом.

В грузоподъемной машине (см. фиг. 1, 2, 3, 4) в сечениях А и Б опорно-поворотного круга показаны наиболее нагруженные места. Опорно-поворотный круг устройства передает нагрузки Q от поворотной части 7 через подвижное нижнее кольцо 2 на роликовое тело 10 качения и далее на неподвижный зубчатый венец 3, закрепленный с помощью болта 8 к неповоротной части 9 машины, и обеспечивает вращение поворотной части 7, закрепленной с помощью болта 6 с рабочим оборудованием и нагрузкой Q относительно неповоротной части 9. Передача нагрузок от рабочего оборудования и от поднимаемой нагрузки Q происходит через скрепленные подвижные верхнее и нижнее кольца 1 и 2 с помощью болта 5, причем 50% конструктивных элементов опорно-поворотного круга машины воспринимают нагрузки в вертикальном направлении вверх, а 50% - в обратном направлении вниз, при этом, так как подвижные верхние и нижние кольца 1 и 2, соответственно, выполнены под скрепление колец 1 и 2 с конусными отверстиями, высотою конуса не менее чем максимально допустимый зазор равный 0,4 мм, а регулировочные плоские прокладки 4 выполнены с конусными соответственно выступающими на высоту, не менее чем максимально допустимый зазор 0,4 мм, профилями на плоской поверхности по диаметру скрепления в разных направлениях под углом 180°, то они плотно располагаются в конусных отверстиях подвижных верхних и нижних колец 1 и 2, соответственно, не давая, тем самым возможности перемещаться кольцам 1 и 2 относительно друг друга, таким образом, исключая возможность их смещения и выдавливания, при этом при установке регулировочной плоской прокладки 4 с конусными профилями, горизонтальные нагрузки Q_г воспринимаются конусными поверхностями А, Б, В регулировочных плоских прокладок 4 и подвижных верхних и нижних колец 1 и 2, тем самым устраняя смещение колец 1 и 2 опорно-поворотного круга и исключая выдавливание регулировочной плоской прокладки 4. На фиг. 3 дана схема расположения и сечение другой пары роликовых тел 10 качения с диаметрально расположенными телами 10 качения, где нагрузка Q от поворотной части 7 машины через подвижное верхнее кольцо 1 передается на роликовое тело 10 качения и далее на неподвижный зубчатый венец 3 и неподвижную часть 9 машины. Воздействие нагрузок Q на подвижные верхние и нижние кольца 1 и 2, роликовые тела 10 качения и неподвижный зубчатый венец 3 в зоне контакта происходит в двух направлениях: в горизонтальном Q_г и вертикальном Q_в. Составляющие нагрузки Q_г в горизонтальной плоскости выдавливают регулировочную плоскую прокладку 4, а составляющие нагрузки Q_в в вертикальной плоскости раскрывают опорно-поворотный круг, причем наибольшими значениями знакопеременных нагрузок Р_в и Р_н (на фиг. 1).

Таким образом, опорно-поворотное устройство (ОПУ) является одной из важнейших сборочных единиц машин, передающих нагрузки от поворотной части 7 на неповоротную (ходовую) часть 9 машины, которое используют, например, в машинах сельскохозяйственного назначения, автомобильной промышленности, грузоподъемной и военной технике. Для определения степени износа конструктивных элементов ОПУ, обнаружения вышеотмеченных недостатков, установления их расположения проводят его полную разборку, при незначительном износе проводят восстановительный ремонт подвижных верхних и нижних колец 1 и 2, соответственно, в соответствии с требованиями ОСТ 22-750-73, стандартов и технических условий по ремонтным чертежам, утвержденным в установленном порядке, при этом прочность подвижного нижнего кольца 2 по сечению различна: поверхность кольца 2 под роликовыми телами 10 качения термообработана и имеет твердость HRC до 60 единиц на глубину до 5 мм, а нижняя поверхность его имеет твердость до 35 единиц, поэтому при максимальной нагрузке происходит разрушение подвижного нижнего кольца 2, начиная с нижней поверхности, что приводит к разрушению опорно-поворотного круга, к снижению его долговечности, поэтому при ремонте ОПУ для увеличения его долговечности следует улучшить подвижное нижнее кольцо 2, за счет изменения прочности и конструкции и выполнения подвижных верхних и нижних колец 1 и 2, соответственно, под скрепление колец 1 и 2 с конусными отверстиями, высотою конуса не менее чем максимально допустимый зазор 0,4 мм, а регулировочные плоские прокладки 4 выполняют с конусными соответственно выступающими на высоту, не менее чем максимально допустимый зазор 0,4 мм, профилями на плоской поверхности по диаметру скрепления в разных направлениях под углом 180°, что позволяет достигнуть технический результат.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- исключение перемещения подвижных верхних и нижних колец и регулировочной плоской прокладки опорно-поворотного круга между собой;

- исключение выдавливания регулировочной плоской прокладки;

- повышение долговечности и надежности опорно-поворотного круга.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к опорно-поворотному устройству. Опорно-поворотное устройство содержит опорно-поворотный круг, состоящий из подвижных верхнего и нижнего колец, неподвижного зубчатого венца, регулировочной плоской прокладки, болта, скрепляющего верхние и нижние полуобоймы подвижных колец, болта поворотной части, болта крепления неподвижного зубчатого венца круга к неповоротной части машины и роликовых тел качения. Подвижные верхние и нижние кольца и регулировочная плоская прокладка выполнены с конусными поверхностями с возможностью исключения смещения относительно друг друга при горизонтальном и вертикальном воздействии нагрузок. Подвижные верхние и нижние кольца выполнены под скрепление колец с конусными отверстиями высотой конуса не менее чем максимально допустимый зазор равный 0,4 мм, а регулировочные плоские прокладки выполнены с конусными, соответственно, выступающими на высоту не менее чем максимально допустимый зазор 0,4 мм, профилями на плоской поверхности по диаметру скрепления в разных направлениях под углом 180°, которые плотно располагаются в конусных отверстиях подвижных верхних и нижних колец, не давая, тем самым возможности перемещаться кольцам относительно друг друга. Достигается повышение долговечности и надежности. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Опорно-поворотное устройство, содержащее неподвижный зубчатый венец и подвижные верхние и нижние кольца, скрепленные между собой болтами с беговыми дорожками, роликовые тела качения расположенные между ними, регулировочную плоскую прокладку, отличающееся тем, что подвижные верхние и нижние кольца и регулировочная плоская прокладка выполнены с конусными поверхностями с возможностью исключения смещения относительно друг друга при горизонтальном и вертикальном воздействии нагрузок, при этом подвижные верхние и нижние кольца выполнены под скрепление колец с конусными отверстиями высотой конуса не менее чем максимально допустимый зазор равный 0,4 мм, а регулировочные плоские прокладки выполнены с конусными, соответственно, выступающими на высоту 0,4 мм, профилями на плоской поверхности по диаметру скрепления в разных направлениях под углом 180° с возможностью плотного расположения в конусных отверстиях подвижных верхних и нижних колец и исключения перемещения колец относительно друг друга.

2. Опорно-поворотное устройство по п. 1, отличающееся тем, что конусные поверхности регулировочных плоских прокладок выполнены по диаметру скрепления в разных направлениях под углом 180° с возможностью взаимодействия одновременно с обеими конусными поверхностями подвижного верхнего и нижнего колец в разных направлениях.