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    高空作业车回转机构设计

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  • 发布时间:2013-11-20 10:15:13
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按照专业标砖ZBT 530001-86对高空作业车技术条件的要求,回转机构应能进行正、反两个方向的360°回转,其最大回转速度不大于2t/min。且回转机构在作回转运动时,起动、回转、制动应平稳、准确、无抖动、晃动现象,微动性能良好。

        目前应用较多的回转机构是交叉圆柱滚子转盘支承装置,参见图5-36所示。滚子的接触角一般为45°,相邻的滚子轴线交叉排列,即相邻的两圆柱滚子轴线程90°交叉。这不但使回转装置能承受轴向和径向载荷,而且还能承受翻倾力矩。此外,和滚球转盘相比,这种滚道是平面,加工工艺比较假单,容易达到加工要求。

        1.圆柱滚子最大载荷的计算

        在作业过程中,圆柱滚子要受到三种载荷作用,如图5-54所示。第一种为轴向力Q,即垂直力,该力由转台及举升机构质量。载质量和惯性载荷等组成;第二种为径向力H,即水平力,该力由回转离心力,风载荷及举升载荷的分力等组成;第三种为翻倾力矩,它可由轴向力和径向力的作用而引起。

       将方向交叉的两组圆柱滚子,用I组和II组表示,并假定每组的圆柱滚子数目各占一半,并作一对一的间隔排列,则I组圆柱滚子在A点(见图5-54)受有最大载荷,其中任意圆柱滚子的最大法向载荷为:

        (5-49)

式中    ——由轴向力Q引起的I组任一圆柱滚子上最大法向载荷(N);

            ——由径向力H引起的I组任一圆柱滚子上最大法向载荷(N);

            ——由翻倾力矩引起的I组任一圆柱滚子上最大法向载荷(N)。

        如图5-55所示,取转盘为脱离体进行受力分析,由力系平衡条件可以求得

        为了求得,可近似地把作圈看成直径为D的圆圈,如图5-56所示,高空作业车并假定圆柱滚子对座圈的压力在座圈上连续分布,按圆柱滚子接触压力沿圆周弧长的比压,列出平衡方程,即可求得值。

        对于II组圆柱滚子处于图5-54中B位置时,受到的载荷最大,此时滚子不承受由水平力传来的载荷,且由于轴向力Q引起的法向载荷与倾翻力矩引起的法向载荷方向相反,因此,II组重任一圆柱滚子的最大法向载荷为:

        (5-50)

        2,圆柱滚子允许载荷的计算

        根据赫兹公式,滚道与圆柱滚子的线接触应力为:

        (5-51)

式中    F——圆柱滚子在接触线上的法向载荷(N);

            E——材料的弹性模量,一般滚道材料采用碳素钢或低碳合金钢,圆柱滚子材料采用轴承钢;

            L——圆柱滚子与滚道的有效接触长度,一般情况可取L=0.85d(m);

            ——圆柱滚子与滚道接触表面的主曲率之和;

            d——圆柱滚子直径(m)。

        用优质碳素钢或低碳合金钢轧制或锻造成的座圈,其滚道表面的热处理硬度为HRC59~60.在一般工作条件下,可取用接触应力值为1800Pa。

        依据所选用的许用应力值,由式(5-51)便可求得圆柱滚子的允许载荷[F]。

        3.转盘直径和接触角的确定

        转盘直径D和接触角应根据以下条件确定。

        (1)转盘中任一圆柱滚子的最大载荷均不得超过允许载荷[F],即:

        (5-32)

        (2)为了充分利用两组圆柱滚子和两对滚道的最大承载能力,达到应力均衡的理想状态,应使I组圆柱滚子可能出现的最大载荷尽量与II组圆柱滚子可能出现的最大载荷相等,即:

        (5-53)

        有上述两个条件,可以确定合理的D和α值。当转盘直径D值按结构需要确定后,合理的接触角α应为:

        (5-54)

        D与d的比值越小,则圆柱滚子相对于滚道的滑移越大,而且对安装精度的要求也越高。因此,一般要求D≥35d,在结构允许的条件下可取D=37d。

       4.滚动体总数目的计算

        设滚动体的总数目为,则有:

        (5-55)

式中    D——滚盘的中心直径(m);

            d——滚动体的直径(mm);

            b——隔离套厚度(mm)。

        滚动体之间可以设隔离套,也可不设,在无隔离套的交叉滚柱式支承装置中,滚柱数应为偶数,其最后间隙可用调隙隔离套填充。隔离套常用粉末冶金或尼龙制成,厚度为2~3mm。

        交叉滚柱式回转支承装置,其滚子的间隙排列可以设计成一对一,二对一、三对一或三对二等多重交叉形式,这些结构现已得到广泛使用。

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