Опорно-поворотное устройство Советский патент 1987 года по МПК E02F9/12 

,1 . 1

Изобретение относится к механизации поворота, а более конкретно к опорно-поворотным устройствам, и может быть использовано в кранах, землеройных И других машинах.

Цель изобретения - повышение долговечности и КПД поворотного круга.

На фиг.1 и 2 изображено опорно- поворотное устройство с различными типами катков, вид сбоку; на фиг.З - разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 - сечение Б-Б ни фиг.1; на фиг.З и 6 - расчетные схемы опорно-поворотного устройства.

Опорно-поворотное устройство содержит поворотный круг, состоящий из пары рельсов: верхнего 1 и нижнего 2j или из пары кольцевых ПОГОНОБ: верхнего 3 и нижнего 4.Между рельсами 1 и 2 расположены тела качения в виде конических 5 или цилиндрических 6 катков, .закрепленных в сепараторе 7 осями 8. Конические катки 5 связаны с центральной цапфой 9 тягами 10. Между кольцевыми пог онами 3 и 4 расположены тела качения в виде шаров 11 или роликов 12. Шары 11 закреплены в сепараторе 13. Ролики 12 установлены свободно, без сепаратора. На рельсах 1 и 2 и на кольцевых погонах 3 и 4 выполнены канавки 14, имеющие угловую ширину / и линейную глубину h. Минимальные величины размеров и h определяются расчетным или экспериментальным путем из условия полного освобождения тела качения от рабочей нагрузки при совмещении его оси с осью канавки путем обеспечения гарантированного зазора мбжду телом качения и верхним рельсом. Максимальная величина опрееляется по конструктивным соображениям, например из условия равномерного расположения канавок 14 на рельсе или погоне. Максимальная глубина канавок h для верхнего рельса (погона) ограничивается допустимой величиной его износа, т.е. h равна толщине допустимого изношенного слоя ельса (погона). На нижнем рельсе глубина канавок выполняется близкой минимальной, с целью уменьшения илы удара тел качения о кромки каавок 14 при прохождении иХ через анавки на скорости.

335652 - .2

Расчет конструктивных параметров . поворотного круга производится следующим образом.

Количество канавок 14 на рельсах или погонах определяется из соотношения

(1)

m ots

m n - n.

d kd,

(2) (3)

5

0

0

5

0

5

5

0

d

5

где P - расчетное количество канавок;

п - общее количество тел качения (определяется конструктивно) ;

Пр - минимально необходимое количество рабочих тел качения определяется расчетным путем (то количество тел, которое должно быть постоянно нагружено); m - количество ненагруженных

тел качения;

otj- угловой шаг тед качения; угловая ширина канавки; , угловое расстояние между внутренними кромками соседних канавок;

k - любое целое число от О и выше, выбираемое из условия целесообразного расположения канавок на рельсе (погоне) в соответствии с действующими на опорно-поворотное устройство нагрузками.

Расчетная зависимость (2) очевидна, зависимости (1) и (3) получают, экспериментально с помощью макета поворотного круга. Канавки 14 .могут быть выполнены либо на верхнем рельсе (погоне) поворотного круга, либо на нижнем, либо на верхнем и нижнем вместе. В последнем случае количество канавок-на каждом рельсе (погоне) должно быть уменьшено вдвое,кроме того, могут быть случаи одновременной, разгрузки двух соседних тел качения, что нецелесообразно особенно при больших угловых шагах тел качения.

Опорно-поворотное устройство работает следующим образом.

Верхний рельс 1 вращается относительно центральной цапфы 9 и пере10

15

20

- 31335652

дает вертикальную нагрузку через катки 5 (6) на нижний рельс 2. При качении катков 5 (6) в угловом секторе d накапливается разность пути между катком 5 (6) и сепаратором 7, в результате чего между втулкой катка и осью 8 сепаратора 7 возникает силовое взаимодействие. Это силовое взаимодействие невелико, так как угловое расстояние о/ мало, в несколько раз меньше всей длины рельса. При переходе катка S (6) через канавку 14 это небольшое силовое взаимодействие между катком и осью сепаратора снимается, так как снимается вызывающая его внешняя рабочая нагрузка на каток. Снятие внешней нагрузки с катка не вызывает отрицательных эффектов, например ударов, при -вращении поворотного круга, так как соседние катки пере- распределяют снятую внешнюю нагрузку между собой и не позволяют рельсам заметно деформироваться в пролете между ними (фиг.4).

В случае отсутствия в конструкции опорно поворотного устройства сепаратора, тела качения 5, 6, 11 и 12, под действием случайных факторов могут приходить в соприкосновение. При наличии канавок 14 на верхнем рельсе 1 или верхнем погоне 3 канавка сначала приближается к заднему из соприкасающихся тел качения, которое в пределах канавки замедляется и выходит из соприкосновения с передним телом качения, отстает от него. Далее канавка 14 проходит над передним телом качения, которое также д замедляется и может вновь войти в соприкосновение с задним телом ка- чения. Однако силовое взаимодействие этих двух тел незначительно, так как обусловлено лишь сопротивлением качению ненагруженного переднего тела качения. Поэтому взаимный износ соприкасающихся тел качения при нахождении одного .из них под канавкой незначителен. При сходе канавки с переднего тела качения последнее приобретает скорость, равную скорости заднего тела качения, и силовое взаимодействие между ними может возрастать под воздействием случайных факторов только на угловом расстоянии

d между соседними канавками 14. Это силовое взаимодействие не может быть большим, поскольку условия его

во не сн ка на 2 пр щи ег ст ли но в за ля с ра си ся т.

по

25 35 в

не ти во оп он

30

35

45

50

к л к к л (Т

зо

55

ма

0

5

0

д

возрастания могут существовать на небольшом отрезке пути, а затем вновь снимаются в период прохода этих тел качения под следующей канавкой. При наличии канавок 14 на нижнем рельсе 2 или погоне 4 к канавке сначала приближается передний из соприкасающихся тел качения. В период прохода его через канавку силовое взаимодействие между телами снижается до усилия сопротивления качению нен-агружен- ного переднего тела качения. Далее в период прохождения через канавку заднего тела качения последнее замедляется и выходит из соприкосновения с передним телом качения. Таким образом, канавки 14 не только снимают силовое нагружение с соприкасающихся тел качения, но и разделяют их, т.е. выполняют роль сепаратора.

Опорно-поворотное устройство выполняют следующим образом.

Поворотный круг экскаватора ЭВГ 25 35,65 М имеет средний радиус R 7500 мм. Общее количество катков в опорно-поворотном устройстве .

Минимальное количество катков, необходимое для обеспечения нормативных запасов прочности и выносливости опорно-поворотного устройства определяют по известной методике, оно равно Ир 98.

Согласно формуле (2) m п - п 6 шт.

0

35

2«

Угловой шаг катков

п

0,06041524 рад.

Суммарная упругая деформация катка, .рельса, платформы составляет доли миллиметра. Линейная ширина канавки принимается предварительно равной 75 мм, что обеспечивает зазор между катком и кромкой канавки по вертикали примерно 4 мм (по причерчиванию). Таким образом обеспечивается гаран- (Тированная полная разгрузка катков в

д

50

зоне канавки

р Z| 0,01

рад.

По формуле (1) определяют максимально допустимое количество канавок (шт.):

-2|i .36,25

36

Можно принимать количество канавок любое, но не более Р 36 шт. при 0,01 рад..

По формуле (3) определяют угловые расстояния внутренними кромками соседних канавок:

О

О

, 1 0,6041524 рад.

2 3

0,12083048 рад.

dc, 0,1812457 рад.

0,241661 рад. и т.д.

Полученных данных достаточно дл конструктивного размещения канавок на рельсах поворотного устройства экскаватора ЭВГ 35,65 М.

Скорость поворота экскаватора п равна Пд 1 об/мин. Это высокая скорость. Поэтому в данном случае целесообразно канавки выполнять на верхних рельсах. Допустимьгй износ , рельса по толщине составляет 15 мм поэтому глубина канавки может быть равной h 15 мм.

. Для экскаватора ЭВГ 35,65 М с учтом характера распределения н агруз- ки на катки приемлемым, например, является равномерное распределение кана:вок на рельсах. Углом между внутренними кромками соседних канавок в этом случае является угол

, 0,1812457 рад., а на рельсах разместятся 33 канавки. Таким образом, в период работы экскаватора в данном случае разгруженными будут 6 или 5 катков, равномерно расположенных по кругу.

Формула изобретения

1. Опорно-поворотное устройство, g включающее поворотный круг, содержащий верхние и нижние кольцевые рельсы с расположенными между ними телами качения, отличающееся тем, что, с целью повьтения 0 долговечности и КПД устройства пу- /тем периодического снятия нагрузки с тел качения, на кольцевых рельсах выполнены канавки, оси которьгх рас-, положены по радиусам поворотного 5 круга.

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что количество канавок и угловое расстояние между внутренними кромками смежных 0 канавок определяется из соотношения

Р - 1 J

- , с6- k oij , град ,

А

25

m п - п

Р

где Р - расчетное количество канавок;

п - общее количество тел ка чения;

Р - минимально необходимое количество рабочих тел кап

чения; m - количество ненагруженных

тел качения,; c/j- угловой шаг тел качения,

град;

(ь - угловая ширина канавки, град;

(/ - угловое расстояние между внутренними кромками соседних канавок, град ;

k - любое целое число.

Изобретение относится к механизмам поворота и м.б. испояьзова- но в кранах, землеройных и других машинах. Цель изобретения - повьше- ние долговечности и КПД поворотного круга. Устройство содержит поворотный круг, состоящий из кольцевых верхнего 1 и нижнего 2 рельсов, между которыми расположед1ы тела качения в виде конических 5 и цилиндрических 6 катков. На рельсах 1, 2 выполнены канавки (К) 14,имеющие угловую ширину и линейную глубину. Оси К 14 расположены по радиусам поворотного круга. Количество К 14 и угловое расстояние между внутренними кромками смежных К 14 определяются по расчетной формуле. К 14 снимают силовое нагружение с соприкасающихся тел качения и разделяют их, т.е. ВЫПОЛНЯЮТ роль сепаратора. 1 3.п. ф-лы, 6 ИЛ. ЬВ (Л 00 СО СЛ 05 СП N5 // /)((/// /// /7 //л/// /// //V //j /Л М и / 5 ЛЛ . 1 - 2 б

////// / /у/ /7/./// / /у/

/4 . п

Фаг. 2

.

Фаг. 2

(раг.З

ФагЛ

Фиг.б