单排球式回转支承动态力学性能研究
单排球式回转支承的承载能力分析
单排球式回转支承的承载能力分析I I I I I I J先进制 造技术杜 睿 吴志军 （ 清华大学 精密仪器与机械学系，北京 !"""#$ ）!"#$%&’& () $(#* +#,#+’-% ’" # &’".$/ 0 1(2 &$/2’". 3/#1’".%& ’()* +& ,-) . /(0 1 %234567206 89 :52;)<)80 =0<65(7206 40> ?2;-40)<7* @<)0A -(4 &0)B25<)6C* D 2)/)0A !"""#$* E -)04 FEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE E F【摘要】回转支承是工程机械行业的重要基础件。
通过运用赫兹的弹性接触理论对单排球式回转支承内部的接触问题进行计算，推导出了该类型回转支承承载能力的理论计算公式，进而分析了 回转支承的结构及工艺参数对其承载能力的影响，并给出了提高回转支承承载能力的方法，以供工 艺人员参考。
关键词J 回转支承；承载能力；影响因素【!"#$%&’$】!"#$%&’ (#)*%&’+ )*# ()+%, ,-./-&#&0+ $%1#"2 3+#1 %& ,-&+0*3,0%-& .),4%&#*2 %&13+0*25 64# "-)1 %& 04# *-""%&’ #"#.#&0+ -7 ) +%&’"# 8 *-$ +"#$%&’ (#)*%&’ $)+ ,)",3")0#1 (2 3+%&’ ^25K 9 + ,-&0),0 04#-*2: )&1 ) 04#-*#0%,)" 7-*.3") $)+ /*#+#&0#1 7-* 04# "-)1 ,)/),%02 -7 04%+ +"#$%&’ (#)*%&’5 !#;#*)" +0*3,03*)" )&1 0#,4&%,)" 7),0-*+ $#*# 7-3&1 0- +%’&%7%,)&0"2 )77#,0 04# "-)1 ,)/),%02 -7 04# +"#$%&’ (#)*%&’ +031%#15 <#04-1+ 0- %&,*#)+# "-)1 ,)/),%02 -7 +"#$%&’ (#)*%&’+ )*# /*-;%1#1 7-* 0#,4&-"-’%+0+5()* +,%-#. /0)+123 ")&%1234 5,&- ’&6&’1$*4 72809)2’123 8&’$,%中图分类号：@^!W ! 引言文献标识码：M车吊以及各类起重机配套外，还广泛应用于轻工机械、冶金机械、医疗机械、工业机器人、隧道掘进机、堆取料机、导弹发射架、雷达天线座、旋转舞台等。
椭圆形滚道回转支承力学性能分析
１ 分析计算过程
１ １ 有 限元模型 的建 立 ．
利用三 维 Ｃ ＡＤ软 件 ，严格 按 照 图纸 尺 寸 和机 械行业 标 准 Ｊ ／ ３ ０ １９ Ｂ Ｔ ２ ０ － ９ ９分 别 建 立 了型 号 为
ｎ 、短轴 ｂ 数 可 以根 据 钢球 曲率 半 径 ｒ 参 、滚 道 与 钢球 接触点 的 曲率半 径 ｒ 和接触 角 计 算 出。
［ 摘要 ］ 建立 了椭 圆形滚 道及 圆形滚 道 回转 支承 的整 体 有 限元模 型 ，利用 ＡＮ Ｙ 软 件 对这 两种 滚 道 ＳＳ 形状 的回转支承进行 了力学性 能 的分 析计算 。计算 结 果表 明 ，在 同种工 况 下椭 圆形 滚道 回转支 承 的承 载能
力 较 圆形 滚道 回转支 承有 明显 的提 高 ，提高 的幅度 在 ２ 左右 。 ８
ＨＯＵ ｎ ， Ｘ Ｌ — ｕ ，Ｗ ＡＮＧ Ｍｉ ， ＱＩ ａ － ，Ｆ ＮＧ Ｊａ —ｏ ，ＴＯＮ Ｊｎ ｙ ，Ｐ Ｎｉｇ Ｕ ｉ ａ ｈ ｎ ｏｌ Ｘｉ ｉ Ｅ ｉｎ ｙ ｕ Ｇ ｉ— ｕ ＡＮ ａ －ｈ ｎ Ｔｉｎｃ ｅ ｇ
为 了提 高 回转 支 承 的 承载 能 力 ，适 应 市 场 需 求 ，马鞍 山统力 回转支承有 限公 司成功研 制 出了椭
分 。为使 计算 结果更 加可靠 并考 虑到计算 规模对 计
算机的要求，对网格做如下处理［ ：将钢球分成内 ２ ］
图 １ 椭 圆形 滚 道 回 转支 承 简 图
外 两部分 ，与 滚道 接 触 的部 分 采用 六 面 体 网格 划 分 ，球体 内部采用 四面体 网格 划分 ，并对 内外 圈与
滚动体 接触 部位 网格划分 进行人 工 干预 ，采 用手动 网格划 分技术 进行 了 网格 细化程 序处理 ，保证 接触 区域 的网格密 度能 够满足 计算精 度 的要 求 。有 限元 模 型如 图 ３所 示 ，定 义 弹性 模 量 为 ２ １×１ ” ａ ． ０ Ｐ，
回转支承承载能力
影响回转支承承载能力的四个参数回转支承的失效形式有两种，一是滚道损坏，二是断齿，而滚道损坏占的比例达98%以上，因此我们说，滚道质量是回转支承质量的核心问题，影响回转支承滚道质量的因素较多，其中滚道淬火硬度、淬硬层深度、滚道曲率半径和接触角无疑是最重要的四个影响因素，它们以不同的方式影响着滚道质量，并决定了回转支承的承载能力和使用寿命。
•滚道硬度回转支承滚道淬火硬度对其额定静容量影响较大，如以HRC55时额定静容量为标准1，则滚道硬度与额定静容量有下列对应关系：标准规定的最低硬度为HRC55，通常实际平均淬火硬度在HRC57左右，因此绝大多数回转支承实际承载能力均高于按HRC55计算的理论值。
从上表也可看出当硬度低于HRC53时，即使留有1.2的安全系数，使用也不安全了，特别当硬度只有HRC50时，1.7倍的安全系数也形同虚设，非常危险。
硬度不够极易造成回转支承失效，从滚道表面点蚀开始到坍塌结束。
•滚道淬硬层深度滚道淬硬层深度目前尚无无损检测的方法，主要靠工艺和装备来保证，必要的淬硬层深度是回转支承滚道不产生剥落的保证。
当回转支承受外负荷作用时，钢球与滚道的点接触就变成了面接触，是一个长半轴为a，短半轴为b的椭圆面，滚道除受压应力外，还受到剪切应力作用，最大剪切应力发生在表面下0.47a深处，因此滚道淬硬层深度须大于0.47a（一般取0.6a），这也是标准中根据钢球直径大小，而不是根据回转支承直径大小来规定淬硬层深度的原因，同时给出了具体最小保证值。
深度不够又会对回转支承的承载能力产生什么样的影响呢？它定量化的描述是：额定静容量CO与淬硬层深度H0.908成正比，由此可计算出，将要求为4mm的淬硬层深度只淬到2.5mm，那么CO将由1降至0.65，由此而产生的回转支承失效形式为滚道剥落，即使采取焊补措施也无济于事。
•滚道曲率半径这里的滚道曲率半径是指滚道在垂直剖面内的曲率半径，它与钢球半径的比值t（一般为1.04~1.08）的大小也显著影响着回转支承的额定静容量和动容量（寿命Lh），设t=1.04时为额定静容量和寿命均为1，则有下列对比关系：从表中可看出半径比越大额定静容量越低，使用寿命越短，即使滚道热处理硬度和淬硬层深度都符合标准要求，而不能有效控制该半径比，回转支承的承载能力和使用寿命仍达不到标准值，而这一点往往被忽视，但它却是影响回转支承性能的重要参数。
TC6012起重机回转机构设计
毕业设计(论文)题目：塔式起重机回转机构设计系（部）：电气工程系专业：xxxxxx班级：xxxxxxx学生：学号：指导教师：2010年06月TC6012起重机回转机构设计摘要塔式起重机在现代建筑中起着越来越重要的作用。
作为塔式起重机的重要部分——回转机构，对塔机的性能起着至关重要的作用。
所以对回转机构性能的合理化设计，有利于其长周期工作。
现把塔机的最大工作幅度从55m增加到60m,使得塔机的结构变化小，便于通用，便于加工，便于运输。
塔式起重机在现代社会中起着越来越重要的作用，普遍使用在核电站建设，水电站建设，港口码头货物的起装，发挥着重要的作用。
随着社会的进步，科技发展人类的居住空间越来越小，人们的房子越建越高，塔机在高层建筑建筑施工中发挥着越来越重要的作用，作为塔式起重机的重要部分——回转机构，对塔机的性能起着至关重要的作用。
把塔机的最大工作幅度从55m，增加到60m,使得塔机的结构变化小，便于通用，便于加工，便于运输。
尤其是回转机构对塔机的性能的合理化设计，有利于其长周期工作。
通过对塔机回转机构的风载计算，惯性载荷计算，最后转化成回转载荷，拟定回转机构的传动方案，最后，经过比较得到合理的传动方案。
通过设计和计算得到了合理的传动方案，使得回转机构满足塔机的长期使用，并且使塔机的上半部分相对塔身坐360°的自由旋转，以便完成各种起重作业要求。
在设计中使用到了液力耦合器，并根据要求设计了行星齿轮减速器，最后设计了合理的回转机构。
关键词：塔式起重机；回转机构；行星齿轮减速器TC6012 Rotary Tower Crane DesignAbstractTower crane is playing an increasingly important role in modern architecture. As a vital component of the tower crane—slewing mechanism, which is quite essential to the rationalization of the tower crane. The design of slewing mechanism is good to its long-period of work. The increase of the maximum working range of the tower crane from 55m to 60m, enables its structure to change less, which is easy to ventilate, process and transport.Tower crane in modern society are playing an increasingly important role in widespread use in nuclear power plant construction, construction of hydropower stations, port cargo loaded from playing an important role. Along with social progress, scientific and technological development of human living space smaller and smaller, the more people build houses higher, tower crane in high-rise building construction in the building playing an increasingly important role as an important part of the tower crane - - slewing mechanism, the performance of the tower plays a vital role.Particularly slewing tower crane performance on the rationalization of design, beneficial to its long cycle of work.By calculating the wind load and inertial load of the tower crane's slewing mechanism and last rotary load which are turned into, transmission schemes are worked out, and then the reasonable transmission plan are obtained after comparison at the end.Reasonable transmission schemes that are gotten from calculation makes slewing mechanism meet the tower crane's demand to be applied for long and makes the upper-half part of the tower crane rotate 360° freely relative to its body in order to finish various demands of the lifting operation. In the meantime, use hydraulic coupler and design the planetary gear reducer reasonable rotation schemes are designed.Key Words: tower crane;slewing mechanism;hydrauliv coupler目录主要符号表1 绪论 (1)1.1前言 (1)1.2塔式起重机在国内外相关研究情况 (1)1.3课题的研究意义 (2)1.4课题的研究内容 (3)1.5方案设计和比较 (3)2 回转支撑装置的受力计算 (6)2.1滚动轴承式回转支撑的受力计算 (6)2.2回转驱动装置的计算 (7)2.2.1 回转驱动力的计算 (7)2.2.2 驱动电机功率的计算 (10)2.3液力耦合器的选用： (11)2.3.1 选用条件和原则 (11)2.3.2选用方法 (11)2.4制动器 (11)3 行星减速器设计 (13)3.1已知条件 (13)3.2设计计算 (13)3.2.1 选取行星齿轮传动的传动类型和传动简图 (13)3.2.2配齿计算 (14)3.3初步计算齿轮的主要参数 (14)3.3.1 啮合参数计算 (15)3.3.2确定各齿轮的变位系数× (16)3.4几何尺寸计算 (17)3.5装配条件的验算 (19)3.6传动效率的计算 (20)3.7结构设计 (21)3.8齿轮强度验算 (22)4 校核计算 (27)4.1传动比校核计算 (27)4.2开式齿轮副强度校核 (27)4.3制动器校核 (30)4.4塔式起重机主要机构校核计算结论 (31)5 结论 (32)参考文献 (33)致谢 (35)毕业设计（论文）知识产权声明 (36)毕业设计（论文）独创性声明 (37)主要符号表V 垂直力H 水平力M 力矩T 回转阻力矩n 塔式起重机的回转速度Tm 摩擦阻力矩Te 回转机构等效静阻力矩Tpe 等效坡度阻力矩Twe 等效风阻力矩z 齿轮齿数m 模数i 传动比a 中心距b 齿宽d 分度圆直径η传动效率1 绪论1绪论1.1 前言塔式起重机是建筑机械的重要设备。
旋转支撑系统设计要求解析
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊4.4 滚动轴承式回转支承4.4.1 构造、类型和特点滚动轴承式回转支承由内外座圈、滚动体、隔离体、密封装置、润滑装置和连接螺栓等组成。
它是在普通滚动轴承基础上发展起来的，但又有其特点。
普通轴承主要起支承作用而它还要传递运动；普通轴承内外座圈的宽度与径向尺寸之比远大于回转支承，其刚度靠轴承座装配来保证，而回转支承则靠支承它的转台与底架来保证，设计时必须注意转台与底架的刚度；普通轴承转速高，滚动体与滚道接触的变化次数也多，失效形式主要是疲劳点蚀，回转支承转速低，载荷大，失效形式主要是塑性变形，故一般进行静容量计算即可。
回转支承按滚动体型式有滚球和滚柱；按滚动体排数有单排、双排和多排；按滚道型式有圆弧曲面、平面和钢丝滚道等。
常用的有单排滚球式、双排滚球式、单排交叉滚柱式和组合滚柱式等四种。
4.4.2 回转支承的确定结合设计题目，采用单排四点接触球式回转支承便可以满足设计要求，具体的内部结构形式如图4-7所示。
查表4-4确定型号为013，014型0安装型孔（图4-8），初步设计选用013.25.400型号尺寸，具体的参数如表4-5所示。
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊图4-7 单排球内齿式回转支承1-连接螺栓 2-外座圈 3-密封装置 4-滚动体 5-内座圈 6-润滑装置 7-隔离体 8-插销 9堵塞表4-4 单排球式回转轴承┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊图4-8 013，014，0型安装孔表4-5 回转支承基本参数4.4.3 回转支承的受力分析研究滚动轴承式回转支承的受力状态在于找出受力最大的滚动体上的负荷，验算滚动体与滚道的接触强度。
回转支承的座圈是一个以滚动体为支点的多支点环形梁，承受着轴向载荷PG、倾覆力矩M和径向力PH。
设内座圈与转台固定，外座圈与底架固定，力的传递路线是转台经内座圈、滚动体、外座圈到底架，如图4-9所示。
单排球式回转支承 (01系列)
011.45.1800 013.45.1800
14 2013.2 141 1573.6 113
31 010.45.1800
1940 1660 110 1887 1713 45 26 M24 48 5 100 10 90 +0.5
012.45.1800 014.45.1800
16 2012.8 123 1574.4 99
12 1185.6 96 820.8 69
011.30.1000 013.30.1000
10 1188 116 824 83
22 010.30.1000
1122 878 100 1078 922 36 22 M20 40 6 90 10 80 +0.5
012.30.1000 014.30.1000
12 1185.6 96 820.8 69
5 010.25.315 011.25.315 013.25.315 408 222 70 372 258 20 18 M16 32 2 60 10 50 0 5 435 85 190 40
6 010.25.355 011.25.355 013.25.355 448 262 70 412 298 20 18 M16 32 2 60 10 50 0 5 475 93 235 49
011.40.2000 013.40.2000
16 2268.8 139 1734.4 109
34 010.40.2000
2178 1825 144 2110 1891 48 33 M30 60 8 132 12 120 +0.5
7 010.25.400 011.25.400 013.25.400 493 307 70 457 343 24 18 M16 32 2 60 10 50 0 6 528 86 276 48
浅谈回转支承的合理使用
浅谈回转支承的合理使用摘要：回转支承是工程机械的关键部件，工作中承受着各种复杂的载荷，因而合理使用就是确保主机正常运转重要问题。
关键词：回转支承工程机械关键部件固定螺栓安装面回转支承装置近乎特大型的滚动轴承。
图1-1 为单排球式回转支承的结构简图。
按其结构型式可分为4点接触球轴承、双排角接触推力球轴承、交叉圆柱滚子轴承、交叉圆锥滚子轴承和3排圆柱滚子组合轴承等.回转支承可同时承受轴向力、径向力、倾翻力矩，多有安装孔和润滑及密封装置，能使主机设计结构紧凑，引导旋转方便，便于制造、安装与保养，因此近年来得到广泛应用回转支承的应用范围很广，主要用于起重机械（汽车起重机、塔式起重机等）、工程机械（挖掘机、装载机等）、运输机械、材料加工机械、冶金机械、食品加工机械，以及军事装备（坦克、高炮、雷达、火箭发射台等）、医疗机械、科研设备等。
如图1-1为最简单的回转支承结构图：回转支承和普通轴承一样，都有滚动体和带滚道的滚圈。
但是，它与普通滚动轴承相比，又有很多差异，主要的有以下几点：1.回转支承的尺寸都大，其直径通常在0.4～10 米，有的竟达40 米。
2.回转支承一般都要承受几个方面的负荷，不仅要承受轴向力、径向力，还要承受较大的倾翻力矩。
因此，一套回转支承往往起几套普通滚动轴承的作用。
3.回转支承的运转速度很低，通常在10 转/ 分以下。
此外，在多数场合下，回转支承不作连续回转，而仅仅在一定角度内往返旋转，相当于所谓的“摆动轴承”。
4.在制造工艺、材料及热处理等方面，回转支承与滚动轴承有很大差别。
5.通常，回转支承上带有旋转驱动用的齿圈以及防尘用的密封装置。
6.回转支承的尺寸很大，不像普通轴承那样套在心轴上并装在轴承箱内，而是采用螺栓将其紧固在上、下支座上。
回转支承在塔机上的应用如图1-2：回转支承系统是由上支承座、回转支承和下支承座三部分组成。
它下面连接塔身，上部支承塔头、吊臂等部件，可使塔式起重机（简称塔机）上部相对于塔身作360度自由回转，以完成各种起重作业要求，是塔机的重要结构系统。
大型回转支承套圈结构应力特性研究
大型回转支承套圈结构应力特性研究田湘龙; 尚振龙; 廖建敏; 陆洁; 蔡帅【期刊名称】《《机械与电子》》【年(卷),期】2019(037)009【总页数】6页(P28-32,37)【关键词】回转支承; 套圈; 压应力; 裂纹扩展【作者】田湘龙; 尚振龙; 廖建敏; 陆洁; 蔡帅【作者单位】湘电风能有限公司湖南湘潭411101; 海上风力发电技术及检测国家重点实验室湖南湘潭411102【正文语种】中文【中图分类】TH1330 引言目前，风能在可再生能源装机占比逐渐增大，风力发电机组是将风能能量转化为电能的直接转化设备。
由于风速以及风向的不确定性，为了提高风电机组发电量，降低部件载荷，提升机组运行安全性，需要通过机组传动系统改变机组迎风受力状态。
风电机组传动系统主要由驱动电机、驱动齿轮箱和回转支承等部件组成。
其中，回转支承作为连接机组传动核心部件，存在更换维护复杂、维护吊装费用高、支承轴承套圈和滚珠对载荷变化敏感等问题。
通过分析回转支承套圈及螺栓载荷应力特性，为风电机组传动系统设计选项提供理论依据。
风电机组回转支承与其他行业应用轴承有较大区别，主要体现：回转支承承受载荷幅值及波动大，载荷工况复杂，滚动体运行区域范围集中，微动磨损现象严重(属于极低速摆动)。
受国内风电行业发展限制，风电轴承相关技术的研究与国外有一定差距，国内在回转支承的研究，更多侧重于对轴承应用方面，针对回转支承研究主要集中于轴承载荷分布、套圈变形和应力以及轴承断裂失效[1-8]。
目前，风电行业回转支承批量损坏已经属于行业共性问题，对于轴承应用厂家而言，提出合理的轴承设计参数和布局是选型的关键。
在此，将从数值计算方法，基于轴承已有改进方案，对比性分析轴承套圈及螺栓应力状态，提出轴承结构优化设计方法，降低行业应用事故风险。
1 回转支承结构分析1.1 结构分析大型回转支承属于滚动体传动，轴承滚动体安装并非为常规的压装式或热套式安装，而是通过在套圈环面开设填球孔方式进行安装。
探讨回转支承承载性能分析方法
探讨回转支承承载性能分析方法回转支承结构是重要的机械组成部件，利用滚动体结构和内外圈滚动接触进行力和运动的传递，并且能同时承受径向载荷作用、轴向载荷作用以及倾覆力矩的作用，也就是说，要研究回转支承承载性能就要对其接触问题进行直观研究，确保对高度非线性问题进行深入探讨。
1 回转支承承载性能的理论研究1.1 回转支承结构的特点由于回转支承结构是为满足不同工作需求的基础部件，整体构型结构比较多样化，但是主要为两大基本类型：一种是滚动球点接触；另一种是滚动柱线接触，研究人员要针对不同的类型进行优势和缺陷的综合分析。
主要特征是：第一，点接触式滚球运动灵活，回转支承回转阻力小；第二，点接触式对精度、刚性以及安装间隙要求低；第三，滚柱线接触面大于滚球点接触面积；第四，点接触滚道结构为曲面，难度要远超线接触加工措施。
其中比较典型的点接触式回转支承见图1所示：1.2 回转支承荷载分布在计算回转支承结构滚动体和滚道之间的接触应力以及变形情况时，研究人员要针对其荷载分布模型进行仿真分析，从而计算出有效数值，其中针对具体的计算方式，国内外提出了三种比较主流的研究假设：第一，若回转支承结构的内外圈均为刚体结构，则滚动体和滚道接触处会发生负载变形；第二，若是在加工过程中没有出现明显的误差，滚动体和滚道之间接触性较好，则不会出现轴向以及径向的间隙；第三，由于回转支承在实际运转过程中转速较低，所以在性能分析计算时无需考虑离心力。
2 回转支承承载性能研究方法在对回转支承承载性能进行研究的过程中，主要分为两种模式：一种是基于Hertz接触理论的解析算法；另一种是有限元数值算法。
两种算法需要研究人员进行研究机制的分析，并且针对不同算法的应用领域进行深入剖析。
2.1 基于Hertz接触理论的解析算法对于分析荷载分布以及工程中接触问题的研究人员来说，Hertz接触理论并不陌生，Hertz接触理论主要是针对物体在外载荷作用下的相互接触，对其产生的应力以及应力分布结构的一种科学理论。
回转支承的选型设计(回转支承的选型计算)
回转支承的选型计算A.1 外载荷的确定单排球式回转支承上的外载荷是组合后的总载荷,包括:a) 总倾翻力矩M, 单位为N•mm;b) 总轴向力P, 单位为N;c) 总倾翻力矩M 作用平面的总径向力Hr, 单位为 N。
在计算M、P、Hr 过程中,应根据主机的工作类型,考虑其工作条件,按实际计算工况,最不利载荷组合机型计算。
A.2 单排球式回转支承的当量静容量按公式 (A.1)计算C o=f0×d02×z×sinα…………………………………………(A.1) 式中:C o---当量静容量,单位为N;f o---静容量系数,按表A.1 选取,单位为N/mm2 ;d o---钢球公称直径,单位为mm;α---公称接触角,单位为(°);对一般建筑机械,可取α=50°,当2M/PD0≥10 时, 可取α=45°,对于特殊受力的情况,应根据外力的大小,作用方向另行计算:z---钢球个数,按公式(A.2)计算z=(πD0-0.5d0)/(d0 + b)………………………………………(A.2)z取较小的圆整值;式中:D o ---滚道中心直径,单位为mm;b---隔离块隔离宽度,单位为mm, 按表7选取。
表A.1 静容量系数f0 Static Capacity FactorA.3 选型计算根据组合后的外荷载M、P、Hr ,按公式(A.3)计算当量轴向载荷: JB/T 10839-2008C P =P+4.37M/D0 +3.44Hr …………………………………(A.3)式中:C P ---当量轴向载荷,单位为N.单排球式回转支承选型应满足下式要求:C0/C P≥f S式中:f S---单排式回转支承安全系数, 按表A.2 选取当径向力小于轴向力10% 时,可以根据组合的外载荷M、P 各乘以安全系数fS 后直接在单排球式回转支承性能曲线图上比较安全性。
单排球式回转支承性能曲线图见附录BA.4 齿轮传动参数的确定与外齿式和内齿式单排球式回转支承啮合的小齿轮应采用GB/T 1356 规定的基准齿形。
单点系泊系统的回转支承力学性能分析
第17卷 第8期 中 国 水 运 Vol.17 No.8 2017年 8月 China Water Transport August 2017收稿日期：2017-05-15作者简介：何春勇（1985-），男，硕士，中国船级社广州分社工程师，研究方向为船舶推进系统性能优化研究。
基金项目：国家自然科学基金（51379168）。
单点系泊系统的回转支承力学性能分析何春勇1，闫方才2（1.中国船级社 广州分社，广东 广州 510235；2.武汉理工大学 能源与动力工程学院，湖北 武汉 430063）摘 要：单点系泊系统的回转支承（三列滚子）在轴向载荷、倾复力矩和径向载荷的耦合作用下，极易产生较大的应力和变形，严重地影响单点系泊系统的安全性、可靠性，因此须对回转支承进行力学性能分析，但目前尚不能直接使用通用的滚动轴承计算方法。
现根据回转支承的结构和受载特点，应用经典理论方法及有限元方法，分别建立1/2回转支承和1/4受载最大滚子的有限元模型，研究回转支承在极限工况下的接触力、变形、接触应力分布状况及接触强度安全系数。
结果表明，有限元计算结果与理论计算结果误差小于15%，吻合良好，验证了有限元模型的合理性及仿真计算结果的可靠性。
各列滚子的接触强度安全系数均大于选用安全系数2.5，满足回转支承要求。
关键词：单点系泊系统；回转支承；三列滚子轴承；接触应力；变形；安全系数中图分类号：U674.38 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2017）08-0326-05随着海洋平台、超大型油轮等装备的快速发展，海上单点系泊系统（Single Point Mooring）的需求急剧增加。
单点系泊允许平台、船舶随着盛行风和海况的变化围绕单个系泊点自由回转，使系泊船舶处于风、浪、流耦合阻力最小位置及相对安全环境。
该系统实现自由回转的关键部件是大型回转支承，可视为含支承结构的组合式滚动轴承，见图1所示。
1-轴；2-回转支承；3-轴承座；4-刚臂 图1 单点系泊系统上的回转支承该支承尺寸大、作业环境恶劣（低速重载、海水腐蚀等）、设计使用寿命长（20~25年），对安全性、可靠性及维修性要求高。
回转支承承载能力
影响回转支承承载能力的四个参数回转支承的失效形式有两种，一是滚道损坏，二是断齿，而滚道损坏占的比例达98%以上，因此我们说，滚道质量是回转支承质量的核心问题，影响回转支承滚道质量的因素较多，其中滚道淬火硬度、淬硬层深度、滚道曲率半径和接触角无疑是最重要的四个影响因素，它们以不同的方式影响着滚道质量，并决定了回转支承的承载能力和使用寿命。
•滚道硬度回转支承滚道淬火硬度对其额定静容量影响较大，如以HRC55时额定静容量为标准1，则滚道硬度与额定静容量有下列对应关系：标准规定的最低硬度为HRC55，通常实际平均淬火硬度在HRC57左右，因此绝大多数回转支承实际承载能力均高于按HRC55计算的理论值。
从上表也可看出当硬度低于HRC53时，即使留有1.2的安全系数，使用也不安全了，特别当硬度只有HRC50时，1.7倍的安全系数也形同虚设，非常危险。
硬度不够极易造成回转支承失效，从滚道表面点蚀开始到坍塌结束。
•滚道淬硬层深度滚道淬硬层深度目前尚无无损检测的方法，主要靠工艺和装备来保证，必要的淬硬层深度是回转支承滚道不产生剥落的保证。
当回转支承受外负荷作用时，钢球与滚道的点接触就变成了面接触，是一个长半轴为a，短半轴为b的椭圆面，滚道除受压应力外，还受到剪切应力作用，最大剪切应力发生在表面下0.47a深处，因此滚道淬硬层深度须大于0.47a（一般取0.6a），这也是标准中根据钢球直径大小，而不是根据回转支承直径大小来规定淬硬层深度的原因，同时给出了具体最小保证值。
深度不够又会对回转支承的承载能力产生什么样的影响呢？它定量化的描述是：额定静容量CO与淬硬层深度H0.908成正比，由此可计算出，将要求为4mm的淬硬层深度只淬到2.5mm，那么CO将由1降至0.65，由此而产生的回转支承失效形式为滚道剥落，即使采取焊补措施也无济于事。
•滚道曲率半径这里的滚道曲率半径是指滚道在垂直剖面内的曲率半径，它与钢球半径的比值t（一般为1.04~1.08）的大小也显著影响着回转支承的额定静容量和动容量（寿命Lh），设t=1.04时为额定静容量和寿命均为1，则有下列对比关系：从表中可看出半径比越大额定静容量越低，使用寿命越短，即使滚道热处理硬度和淬硬层深度都符合标准要求，而不能有效控制该半径比，回转支承的承载能力和使用寿命仍达不到标准值，而这一点往往被忽视，但它却是影响回转支承性能的重要参数。
【精品】随车起重机下车部分设计
图书分类号：密级：【关键字】精品摘要随着现代科学技术的迅速发展，起重机在现代化生产过程中应用越来越广。
本文首先介绍了随车起重机的结构和特点，重点对随车起重机下车的各部分进行了设计；回转机构采用液压马达驱动回转支承实现，回转机构的液压控制系统设置了缓冲阀，可以实现自由滑转和平稳微动；支腿机构通过水平液压缸和笔直液压缸实现各支腿的收缩动作，采用并联控制系统实现各支腿的同时动作。
具体内容主要包括：1．支腿的选型与跨距的确定,稳定性的校核与验算。
2．回转机构的设计,支承装置的选型与计算.3．液压系统的设计以及液压元件的选择。
本设计的主要特点是：机构简单,节省投资，控制方便。
对确定中、小随车起重机设计具有一定的参考价值。
关键词：随车起重机；回转机构；支腿；液压系统AbstractWith the rapid development of the science and technology, the truck crane is widely used in the modernization production process.In the article, the structure of the truck crane is briefly introduced, The second part is designed:The pump is used to drive the rotation structure and the dead value is used in the hydraulic system in order to rotate steadily;The level and vertical hydraulic cylinder are used to drive the support legs.This design main content includes:1. The design of the type and span of the legs and the checkout of the stability;2. The design of rotation structure and its type;3. The design of hydraulic system and the choice of the hydraulicunits.The advantage of the design is simple structure and operation. It can help to design truck crane.Keywords：truck crane ; rotation fulcrum arrangement ; Leg；Hydraulic system目录1 绪论 ........................................................................................................................... 错误!未定义书签。
4台液压马达驱动的海洋钻井支撑转盘研制
摘
要： 针 对机 械 驱 动转 盘 和 电驱 动 转 盘 存 在传 动链 长 、 整机 质 量 大 ， 扭矩小 、 钻 井效 率低 等 问题 。研 制 开 发 了液 压 驱
动 支撑 转 盘 。液 压 马 达 安 装 在 转 盘机 座 内， 配备 Ｐ Ｌ Ｃ远 程 控 制 系统 ， 可 对 驱 动 转 盘 的 液 压 马 达 进 行 同 步控 制 ， 还 可与 液 压卡 瓦 配套 使 用 ， 保 证 卡 瓦传 递 较 大扭 矩 时的 稳 定 性 。该 转 盘 体 积 小 ， 质量轻 ， 易 于 实现 过 载 保 护 ， 能 更 好 的 满 足 海 洋 钻 井 工 艺 的 实 际要 求 。 关键 词 ： 液 压 驱 动 支撑 转 盘 ；结 构特 点 ； 工作原理 ； 回转 支承
盘 。经过 大量 的调研 和论 证 ， 确定此 种产 品具有 广泛
２ １ Ｍ Ｐ ａ （ ３ ０ ０ ０ Ｐ ｓ ｉ ） ； 最高转速 ： ７ ８ ４ ｒ ／ ｍｉ ｎ ； 安 装 型式 ：
四孔 法兰 。
４ 结 构 特 点 及 工作 原 理
液压 驱动 支撑转 盘 （ 见附图） ， 主 要 由机 座 、 转 台
实现 钻杆 的旋 转工 作 。为提 高大 齿 圈的承 载能力 ， 采
用模 数较 大 的渐 开线 圆柱 直 齿 齿 轮 。齿 轮及 轴 承 均
采用 脂 润滑润 滑 （ 管线接 入 ， 集 中润滑 ） 。
回转支 承是 一种 能够 同时承受 较 大 的轴 向负 荷 、 径 向负荷和 倾覆力 矩 等 综 合 载荷 的大 型 特殊 结 构 轴 承 。通 常 ， 自身带 有安 装孑 Ｌ ， 润滑 油孔 和密封装 置 ， 可 以满 足各 种 不 同工 况 条 件 下 各 类 主 机 的不 同需 求 。 转 盘轴 承本 身具 有结 构 紧凑 、 引 导 旋 转方 便 、 安 装 简 便 和维 护容 易等 特点 。
摩擦因数对回转支承动态特性的影响
摩擦因数对回转支承动态特性的影响何培瑜;洪荣晶;王华【摘要】基于ABAQUS建立回转支承局部三维有限元模型,将有限元计算的滚动体滚动速度与理论计算对比,检验出仿真的合理性,同时对回转支承进行动态分析,研究摩擦因数对回转支承应力应变和疲劳寿命的影响.仿真的结果和赫兹理论对比表明:摩擦力的作用使后接触区的应力大于前接触区的应力,应力中心不完全关于接触点对称分布,随着摩擦因数增大,次表层的最大应力有向滚道表面移动趋势.反映出回转支承的滚道的疲劳损伤萌生随着润滑效果的变差而变浅,为进一步分析回转支承的疲劳失效原因和动态优化设计提供理论依据.【期刊名称】《南京工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(040)004【总页数】7页(P45-51)【关键词】回转支承;动态分析;摩擦因数【作者】何培瑜;洪荣晶;王华【作者单位】南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京 211800;南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京 211800;南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京 211800【正文语种】中文【中图分类】TH117.1回转支承是近几十年快速发展起来的机械关键零部件,可实现两结构相对回转和传递载荷的功能。
与一般滚动轴承相比,其可承受轴向载荷、径向载荷和倾覆力矩,而且结构尺寸小、中间空间大,工作时具有回转阻力小、转动灵活、结构简单紧凑、安装和维护方便等优点。
因此回转支承应用十分广泛,从最早的挖掘机和起重机,逐渐发展到其他领域。
主要应用在起重机械(港口起重机、汽车起重机、塔式起重机)、工程机械(挖掘机)、化工机械、医疗设备、军事装备(雷达、坦克等)、风力发电设备和娱乐设施等领域[1]。
国内外学者对动态分析做了很多研究。
李华帅[2]采用ADAMS软件,对滚子夹套式回转支承进行刚柔耦合动态仿真分析,得到滚子轮压和分布规律,为回转支承轮压计算提供一种可行方案。
宗海勇等[3]应用ABAQUS建立回转支承局部损伤模型,对工作时进行数值模拟,验证显式动态有限元仿真模型的合理性,对滚道损伤监测具有重要指导意义。
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摘 要 ：应用 Ａ Ｓ ＳＬ — Ｙ Ａ软件建立回转支承的多体动力接触有限元模型， ＮＹ／Ｓ Ｄ Ｎ 采用显式动力学有限元算法 ， 综
合考虑载荷和转速对 回转支承 的影响 ， 对回转支承的运转过程进行数值 模拟 ， 得出 了单排 球式 回转 支承在运转过 程中滚
动体 的动态 响应 、 力分布及 滚道的米塞斯应力分布 。并 将计算结果 与赫兹理论 计算结果进行 比较 ， 应 验证 了动态仿 真 的 合理性 ， 回转支承的设 计提供可靠的理论依据 。 为 关键 词 ：回转支承 ； 动态接触 ； 显式动力学算法 ； 有限元 ； 动态 响应
振
第３ １卷 第 １ ４期
动
与
冲 击
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＲＡ ＯＮ ＡＮＤ ＨＯＣ Ｂ ＴＩ Ｓ Ｋ
单 排球 式 回转支 承 动态 力学性 能研 究
李 芄 ，汪 敏 ，戚 晓利 ，冯建有 ，魏志 刚 ，刘 晓辉
２ ３０ ） ４ ０ ２
（ 安徽工业 大学 机械工程学 院， 马鞍山
回转支 承 是 工 程机 械 行 业 重 要 的基 础 件 ， 要 应 主 用 于起 重机 械 、 程机 械 、 工 冶金 机 械 、 口机 械 、 工 机 港 化 械 及 医疗机 械 、 事 装 备 、 军 科研 设 备 等 领 域 ＩＪ 回转 ２。 支 承作 为重 要 的运 动构 件 ， 由于 其受 力 的复 杂性 ， 们 人 对 于这 种结 构 的运 动 与 动 力 特性 认 识 不 够 深 人 ， 因此 对 回转 支承 运 转 过 程 进行 仿 真 ， 了解 回转 支 承 内部 滚 动 体 的动态 响 应 、 触 应 力 分 布 和 内外 滚 道 米 塞 斯 应 接 力 分 布 的情 况具 有重 要 的意义 。 早 期对 回转 支承 的分 析采 用 近 似 的经 验 方 法或 者 简 单 的解析 法 。侯 宁 ＿ 提 出 了滚 道 硬 度 、 道 淬 硬 层 ３ 滚
（ ｃｏｌ ｆ ｃａｉａ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ Ａ ｈ ｉ ｎｖｒｉ ｆ ｅｈｏｏｙ Ｍａｎｈ ｎ２３ ０ Ｃ ｉａ Ｓｈｏ ｏ Ｍｅｈｎｃｌ ｎ ｉ ｅ ｎ ， ｎ ｕ Ｕ ｉｅ ｔ ｏ ｃｎｌｇ ， ａ ｓａ ４ ０２， ｈｎ ） ｎ ｉ ｓｙ Ｔ
Ａｂ ｔ ａ ｔ： Ｃｏ ｓｄｅ ｉ ｈ ｆｅ ｔ ｆａ ｉｌｌ ａ ｎ ｏａ ｉｎ ｌｓ ｅ ｄ ｏ ｌｗｉ ｅ ｒｎ ｓｒ ｃ ｎ ｉ ｒｎｇ ｔ ｅ ｅｆ ｃｓ ｏ ｘ ａ ｏ ｄ ａ ｄ ｒ ｔｔｏ ａ ｐ ｅ ｆｓｅ ｎｇ ｂ ａ ｉ ｇ，ａ ｆｎｔ ｌ ｍｅ ｔｍｏ ｅ ｏ ｉ ｉ ｅｅ ｎ ｄ Байду номын сангаасｆｒ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｏ ｔｃ ｒ ｂｌｍ ｆａ ｓｅ ｎ ａ ｎ ｓ ｅ ｔｂｌ ｈ ｄ ｂ ｈｅ ｓ ｆｗａ ｅ ＡＮＳ ／ＬＳ ＤＹＮＡ．Ａ ｕ ｒｃ ｌｓｍｕ ａｉｎ ｙ ａ ｃ ｃ ｎ ａ ｔｐ ｏ ｅ ｏ ｌｗｉ ｇ ｂｅ ｒ ｇ ｗａ ｓａ ｉ ｅ ｙ ｔ ｏｔ ｒ ｉ ｓ ＹＳ — ｎ ｍｅ ａ ｉ ｌｔｏ ｉ ｗａ ｎｅｆ ｒ ｔ ｅ ｗｈ ｌ ｐ ｒ ｔ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｈ ｓｅ ｎ ｅ ｒｎ ｓｄｏ ｈ ｏｅ ｏ ｅ ａｉ ｒ ｃ ｓ ｆｔ ｅ ｌ ｗｉ ｇ ｂ ａ ｉ ｇ， ａ ｄ ｔ ｅ ｙ ａ ｃ ｒ ｓ ｎ ｅ ｆ ｔ ｅ ｒｎｇ，ｔ ｅ ｓｒ ｓ ｏ ｎ ｎ ｈ ｄ ｎ ｍｉ ｅ ｐｏ ｓ ｏ ｈｅ ｂ ａ ｉ ｈ ｔｅ ｓ ｄ ｓｒｂ ｔｏ ｎ ｔｅ ｒ ｌｉ ｇ ｅ ｅ ｎ ｓ ａ ｄ ｔ ｓ ｓ ｓｒ ｓ ｆｇ ｏ ｖ ｕｒｎ ｕｎ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓｗｅ ｅ ｏ ｔ ｉ ｅ ｉｔ ｕ ｉｎ ｏ ｈ ｏｌｎ ｌｍｅ ｔ ｎ ｈｅ Ｍｉｅ ｔｅ ｓ ｏ ｒ ｏ ｅ ｄ ｉ ｇ ｒ ｎ ｎ ｒ ｃ ｓ ｒ ｂ ａ ｎ ｄ．Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｉ ｅ ｒ ｓ ｌｓｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｄ ｎ ｍｉ ｓｍｕ ａ ｉｎ ｓ ｅ ｓ ｎ ｌ ｃ ｍｐ ｒｎ ｗｉ ｔ ｅ ａｃ ｌｔｏ ｒ ｓ ｌ ｙ ｈ ｔ ｔ ｅ ｙ ａ ｃ ｉ ｌ ｔ ｉ ｒ ａ ｏ ａ ｅ， ｏ ａ ｇ ｏ ｂ ｉ ｔ ｈ ｃ ｌ ｕ ａｉ ｎ ｅ ｕｔ ｈ ｂ Ｈｅ ｔ’ ｔ ｅ ｒ ａ ｄ ｒ ｖ ｄ ｓ ｒｚＳ ｈ ｏ ｙ ｎ ｐ ｏ ｉ ｅ ａ ｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌ ｅ ｉｂ ｅ ｒ ｆｒ ｎ ｅ ｔ ｓｇ ｆｓｅ ｎ ａ ｉ ｇ ． ｈ ｏ ｅ ｉａｌ ｒｌａ ｌ ｅ ｅ ｅ ｃ ｏ ｄｅ ｉｎ ｏ ｌｗｉ ｇ ｂｅ ｒｎ ｓ ｙ
中 图 分 类 号 ：Ｔ ３ Ｈ１３ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｄｙ ａ ｉ ｃ ａ ｃ ｌｐ ｏ ｒ ｉ ｓ ｏ ｉ ｌ － ｏ ｓｅ ｎｇ ｂ ａ ｉ ｓ ｎ ｍ ｃ ｍｅ ｈ ｎｉａ ｒ ｐｅ ｔｅ ｆ ｓｎｇ ｅ ｒ ｗ ｌ ｗｉ ｅ ｒｎｇ
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