一种榫卯结构特大型回转支承及其加工方法与流程

1.本发明涉及一种回转支承，更具体的说，本发明涉及一种特大型回转支承的结构设计及其加工方法。


背景技术：

2.大型回转支承又称为转盘轴承或特大型轴承。特大型回转支承是一种能够承受综合载荷的大型轴承，主要用于负荷较大的场合，它可以同时承受较大的径向载荷、轴向载荷和倾覆力矩，是一种集支承、旋转、传动、固定等多种功能于一身的特殊结构的大型轴承，通常用于大型风电设备、港口起重运输机械和船舶机械等负荷较大的工程机械,是大型工程机械回转机构的重要组成部分。
3.随着社会的发展，特大型风电设备、船舶机械、港口起重机械对特大载荷回转支承的需求与日俱增，要满足更大的承载力需求，需要回转支承的直径也随之相应增大。目前，一般常规尺寸的回转支承，为了保证加工精度和强度要求，内、外套圈大多采用整体锻造的加工方法。然而，对于特大直径(直径15米以上)的回转支承来说，如果同样采用整体锻造的加工方法，则存在以下难题：
4.(1)整体锻造有难度：超大重量的锻造件对加工厂及设备的要求极高，不仅要求具备锻造特大单个零件的能力，在材料的选择上需要使用高强度、高韧性、高耐磨性的材料，而且对于超大尺寸回转支承的热处理工艺，还需要能够保证均匀的硬度和深度，从而避免应力集中和裂纹现象的产生。
5.(2)加工制造有难度：大直径回转支承(以直径15米及以上的回转支承为例)的加工对加工厂是一个巨大挑战，其加工设备必须具有足够的刚度、精度、稳定性和效率，能够满足锻造、车削、铣削、钻孔、镗孔、磨削等各种工艺的加工要求。
6.(3)运输和安装有难度：超大尺寸回转支承的运输和安装也是一项挑战，需要考虑到运输路线、运输方式、运输设备、安装位置、安装方法等多方面因素，以保证大型回转支承在运输和安装过程中不受损伤，并能够与配套主机正确连接。
7.(4)结构验证有难度：超大尺寸回转支承的质量控制涉及到多个环节，如原材料检验、过程监控、成品检验等。由于超大尺寸回转支承重量大、结构复杂、形状不规则等特点，传统的检测方法难以适用。


技术实现要素：

8.本发明的目的就是针对以上现状提供一种可以分段制造和运输并可现场拼装的榫卯结构特大型回转支承及其加工方法，以解决行业内一直以来加工特大尺寸回转支承所遇到的诸多难题。
9.本发明的技术方案是：
10.一种榫卯结构特大型回转支承，包括内圈和外圈，所述的外圈由均匀分段的若干个两端分别设置有卯槽和榫头的外圈分段榫卯而成，并在外圈榫卯联结位处通过外圈连接
孔以螺栓固定，所述外圈靠近外缘的圆周上均布外圈安装孔；所述的内圈由均匀分段的若干个两端分别设置有卯槽和榫头的内圈分段榫卯而成，并在内圈榫卯联结位处通过内圈连接孔以螺栓固定，所述内圈靠近内缘的圆周上均布内圈安装孔；所述外圈的上端面与所述内圈上层之间的主滚柱保持架内设置有主水平滚柱，所述外圈的下端面与所述内圈下层之间的第二滚柱保持架内设置有第二水平滚柱，所述外圈的内径与所述内圈外径之间的第三滚柱保持架内设置有第三滚柱；所述外圈的下端还安装有其内径与所述内圈下层的外径相契合的外圈垫圈。
11.在以上设置中：
12.所述的内圈和外圈可以择一为齿圈；
13.所述外圈和内圈的分段数量根据其直径大小、加工难易度以及结构强度予以确定，并避免两个接口同时位于所述外圈或内圈的对称线位置。
14.上述榫卯结构特大型回转支承的加工方法，包括以下步骤：
15.(1)分段锻造所述外圈和内圈的毛坯料；
16.(2)对坯料的外圈分段和内圈分段进行粗加工，并在接口处精加工至可完成拼接和固定；
17.(3)以各分段拼接成所述外圈和内圈的整环，用夹具固定在旋转工作台进行车铣精加工，使整体环状的外圈和内圈的内外径及平整度在设计范围内；
18.(4)待车铣精加工的整体环状外圈和内圈的内外径达到预期尺寸后进行齿加工和安装孔的加工。
19.(5)对加工后的齿进行校准研磨，要求所有的精加工研磨都要在完成拼接的外圈整体上完成；
20.(6)全部加工完成后，对每一分段先进行编号再拆解，然后进行后续的淬火、防锈等工艺处理。
21.本发明的榫卯结构特大型回转支承，结构新颖，设计合理，其加工方法更可保证产品的精度与质量，相比于现有技术具有以下有益效果：
22.(1)便于生产与制造：分段加工使大型工件可以分割成小组件进行加工，生产过程更为灵活、高效，并且可以提高生产效率。
23.(2)更高的精度：通过特别设计的榫卯结构，便于各个分段的拼接固定，并可对拼接后的内圈和外圈通过更精细的加工工艺来提高精度和质量，同时减少加工难度，实现最终组装完成后更高的技术性能。
24.(3)便于运输：采用分段加工可以将大型工件分割成更小的组件进行运输，不仅运输方便、更省空间、降低了运输难度，还可以降低运输成本。
25.(4)便于安装：由于大型工件是分段加工，因此，安装和组装也变得更加容易，不但可以减少场地占用，而且适应于更多场合。
附图说明
26.图1是本发明的平面结构示意图；
27.图2是图1中a处内圈榫卯联结的放大示意图；
28.图3是图1中b处外圈榫卯联结的放大示意图；
29.图4是本发明的整体结构示意图；
30.图5是图4中的外圈结构示意图；
31.图6是图5中外圈分段及联结示意图；
32.图7是图4中内圈结构示意图；
33.图8是图7中内圈分段及联结示意图；
34.图9是图1的b-b剖面的结构示意图。
35.附图标记：1、外圈；11、外圈安装孔；12、外圈联结孔；13、外圈榫卯联结位；14、外圈分段；2、内圈；21、内圈安装孔；22、内圈联结孔；23，内圈榫卯联结位；24、内圈分段；27、内圈上层；18、内圈下层；3，螺栓；4、卯槽；5、榫头；6、外圈垫圈；7、主水平滚柱；71、主滚柱保持架；8、第二水平滚柱；81、第二滚柱保持架；9、第三滚柱；91、第三滚柱保持架。
具体实施方式
36.为了使本领域的技术人员能够更清楚、透彻的理解本发明的技术方案，下面以拟用于5000吨全回转起重机上的5段式榫卯结构特大型回转支承为实施例，对本发明做以详细介绍。
37.参照图1、图2至图9，本发明的榫卯结构特大型回转支承，包括外圈1和内圈2，所述的外圈1由5个均匀分段且两端分别设置有卯槽4和榫头5的外圈分段14榫卯而成，并在外圈榫卯联结位13处通过外圈连接孔12以螺栓3固定；所述的内圈2则由5个均匀分段且两端分别设置有卯槽4和榫头5的内圈分段24榫卯而成，并在内圈榫卯联结位23处通过内圈连接孔22以螺栓3固定；所述外圈1靠近外缘的圆周上均布用于连接起重机的外圈安装孔11，所述内圈2靠近内缘的圆周上均布用于连接底座的内圈安装孔21；所述外圈1的上端面与所述内圈上层27之间的主滚柱保持架71内设置有主水平滚柱7，所述外圈1的下端面与所述内圈下层28之间的第二滚柱保持架81内设置有第二水平滚柱8，所述外圈1的内径与所述内圈2外径之间的第三滚柱保持架91内设置有第三滚柱9，所述外圈1的下端还安装有其内径与所述内圈下层28的外径相契合的外圈垫圈6。这样的设置，可使本发明的榫卯结构特大型回转支承在使用过程的轴向力和倾覆力矩由上排的主水平滚柱7和下排的第二水平滚柱8承担，而径向力则由垂直布置的第三滚柱9承担。
38.由于大型回转支承的转动由外置电机输出端的齿轮驱动，故所述的外圈1和内圈2可根据实际需要择一设置为齿圈参与传动链的构成，即：若所述的外圈1无齿，则所述的内圈2有齿；若所述的外圈1有齿，则所述的内圈2无齿。在本实施例中，所述的外圈1为齿圈。
39.所述外圈1和内圈2的分段可以根据其直径的大小及加工的难易度并考量结构的强度进行合理设置，原则上以奇数段为佳，也可以是能被360整除的整数。总之，所述外圈1和内圈2的直径越大，对应的分段数越多。
40.本发明榫卯结构特大型回转支承的加工方法包括分段锻造毛坯、拼装整圆精加工以及分段包装与运输等工序，具体工作步骤如下：
41.(1)分段锻造所述外圈1和内圈2的毛坯料；
42.(2)对坯料的分段外圈1和内圈2进行粗加工，并在接口处精加工至可完成拼接和固定；
43.(3)以各分段拼接成所述外圈1和内圈2的整环，用夹具固定在旋转工作台进行车、
铣精加工，使整体环状外圈1和内圈2的内外径及平整度在设计范围内；
44.(4)待车、铣精加工的整体环状外圈1和内圈2的内外径达到预期尺寸后，进行齿加工和安装孔的加工。
45.(5)对加工后的齿进行校准研磨，为确保精度，所有的精加工研磨都要在已拼接的外圈1整体上完成；
46.(6)完成全部加工后，先对每一分段进行编号，然后拆解，再进行后续的淬火、防锈等工艺处理。
47.以上参照附图和实施例对本发明的技术方案进行了示意性描述，该描述没有限制性。本领域的普通技术人员应能理解，在实际应用中，本发明中各个部件的结构设置、布置方式以及加工工艺均可能发生某些改变，而其他人员在其启示下也可能做出相似设计。特别需要指出的是，只要不脱离本发明的设计宗旨，所有显而易见的改变均包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种榫卯结构特大型回转支承，包括内圈和外圈，其特征在于：所述的外圈由均匀分段的若干个两端分别设置有卯槽和榫头的外圈分段榫卯而成，并在外圈榫卯联结位处通过外圈连接孔以螺栓固定，所述外圈靠近外缘的圆周上均布外圈安装孔；所述的内圈由均匀分段的若干个两端分别设置有卯槽和榫头的内圈分段榫卯而成，并在内圈榫卯联结位处通过内圈连接孔以螺栓固定，所述内圈靠近内缘的圆周上均布内圈安装孔；所述外圈的上端面与所述内圈上层之间的主滚柱保持架内设置有主水平滚柱，所述外圈的下端面与所述内圈下层之间的第二滚柱保持架内设置有第二水平滚柱，所述外圈的内径与所述内圈外径之间的第三滚柱保持架内设置有第三滚柱；所述外圈的下端还安装有其内径与所述内圈下层的外径相契合的外圈垫圈。2.根据权利要求1所述的榫卯结构特大型回转支承，其特征在于：所述的内圈和外圈择一为齿圈。3.根据权利要求1所述的榫卯结构特大型回转支承，其特征在于：所述外圈和内圈的分段数量根据其直径大小、加工难易度以及结构强度予以确定，并避免两个接口同时位于所述外圈或内圈的对称线位置。4.一种如权利要求1所述的榫卯结构特大型回转支承，其特征在于：它的加工方法包括以下步骤：(1)分段锻造所述外圈和内圈的毛坯料；(2)对坯料的外圈分段和内圈分段进行粗加工，并在接口处精加工至可完成拼接和固定；(3)以各分段拼接成所述外圈和内圈的整环，用夹具固定在旋转工作台进行车铣精加工，使整体环状的外圈和内圈的内外径及平整度在设计范围内；(4)待车铣精加工的整体环状外圈和内圈的内外径达到预期尺寸后进行齿加工和安装孔的加工；(5)对加工后的齿进行校准研磨，要求所有的精加工研磨都要在完成拼接的外圈整体上完成(6)全部加工完成后，对每一分段先进行编号再拆解，然后进行后续的淬火、防锈等工艺处理。

技术总结
本发明公开了一种榫卯结构特大型回转支承及其加工方法，所述的支承包括外圈和内圈，所述的外圈和内圈分别由若干个均匀分段且两端设置有卯槽和榫头的外圈分段和内圈分段构成，外圈的上端面与内圈上层之间的主滚柱保持架内设置主水平滚柱，外圈的下端面与内圈下层之间的第二滚柱保持架内设置第二水平滚柱，外圈的内径与内圈外径之间的第三滚柱保持架内设置第三滚柱，外圈的下端还安装有其内径与内圈下层的外径相契合的外圈垫圈；其加工方法包括包括分段锻造毛坯、拼装整圆精加工以及分段包装与运输等工序。本发明的优点是：分段加工便于灵活、高效的生产制造与运输安装，榫卯结构的设计便于拼接及之后的精细加工，从而实现加工工艺的高精度和最终成品的高质量。加工工艺的高精度和最终成品的高质量。加工工艺的高精度和最终成品的高质量。


技术研发人员：单红建 单连勇
受保护的技术使用者：天津加减科技有限公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/8/9