一种掘进机主轴承碟簧组的设计方法技术

本发明专利技术提供了一种掘进机主轴承碟簧组的设计方法，属于轴承技术领域。掘进机主轴承碟簧组的设计方法包括：根据掘进机主轴承的工况参数和轴承结构参数计算副推力滚子的最大受力，将副推力滚子的最大受力视为碟簧组受到的力，然后根据副推力滚道的结构尺寸选定碟簧规格，根据选定规格的单片碟簧的负荷以及碟簧组受到的力设计碟簧数量和组合形式。由于力会通过滚动体传递到碟簧，因此本发明专利技术将副推力滚子的最大受力视为碟簧组受到的力，这样就给碟簧的具体选择提供了一个依据和前提，进而方便确定碟簧的规格、数量及组合形式，确保碟簧组的设计形式能够应对主轴承受到轴向载荷和倾覆力矩联合作用下产生的偏载荷，保证盾构机的正常工作。常工作。常工作。

【技术实现步骤摘要】
一种掘进机主轴承碟簧组的设计方法


[0001]本专利技术涉及一种掘进机主轴承碟簧组的设计方法，属于轴承


技术介绍

[0002]近年来，随着我国基础建设的迅速发展，盾构机作为一种先进的隧道施工机械广泛应用。它一般安装于大型设备的关键部位，一旦发生故障会严重影响生产、相应的维修更换工作周期长，导致较大经济损失。若保证在特殊环境中安全、高效的工作，必须具有高可靠性。而盾构主轴承作为盾构机的关键基础零部件，承担盾构刀盘系统与动力系统之间的回转支承任务，其结构和受载情况复杂，容易产生较大的应力和变形影响盾构机的施工安全。
[0003]目前国内、外对于盾构主轴承的力学性能分析还没有较系统的方法。由于盾构主轴承结构复杂，体积庞大，滚子数多，受载情况复杂，无法使用传统的轴承额定动、静载荷及疲劳寿命计算方法进行选型和设计。因工作过程中地层条件多，掘进机主轴承常受到由轴向载荷和倾覆力矩联合作用产生偏载荷，偏载荷作用下掘进机主轴承的安全性是设计和研究过程中必须考虑的问题。
[0004]对此，申请公布号为CN111734735A的中国专利技术专利申请公开了一种掘进机主轴承外圈及掘进机主轴承，外圈包括外圈本体和套圈滚道，外圈本体与套圈滚道配合的配合面设有凹槽，凹槽内嵌设有碟簧。还有一种类似的盾构机主轴承结构如图1所示，包括外圈、内齿圈7、滚动体、保持架等，外圈、保持架均为分体结构，外圈包括主推力外圈3，副推力外圈9、径向滚道外圈4，用螺栓联接固定在盾构机体上，主推力外圈3的内侧固定有主推力挡圈1。滚动体包括主推力滚子2、副推力滚子11、径向滚子8，主推力滚子2位于内齿圈7与主推力外圈3之间，外部设有主推力保持架5。径向滚子8位于内齿圈7与径向滚道外圈4之间，外部设有径向保持架6。副推力滚子11位于内齿圈7与浮圈12之间，外部设有副推力保持架10，浮圈12和副推力外圈9之间安装有碟簧13。
[0005]在进行掘进工作的过程中，当遇到软硬不均的地层时，通过碟簧13和浮圈12给副推力滚子11一个弹性支撑，从而对副推力滚子11的震动进行缓冲，防止内部受力过大而造成损坏，保证持续使用。当盾构机主轴承承受轴向力、径向力和倾覆力矩时，其中副推力滚子11同时承受中心轴向力F
a
和倾覆力矩M，在联合载荷作用等效偏载荷下，使用单片碟簧13时，变形量和载荷值往往不能满足要求，故常用若干碟簧13以不同型式组合，以满足盾构机的使用要求。
[0006]然而，目前现有技术中并没有掘进机主轴承碟簧组的设计方法，通常是粗略的估选，后期还需要多次试验验证，因此有必要创立掘进机主轴承中碟簧组的设计方法，方便确定碟簧的规格、数量及组合形式，确保碟簧组的设计形式能够应对主轴承受到轴向载荷和倾覆力矩联合作用下产生的偏载荷，保证盾构机的正常工作。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种能够方便确定碟簧的规格、数量及组合形式的掘进机主轴承碟簧组的设计方法。
[0008]为实现上述目的，本专利技术中的掘进机主轴承碟簧组的设计方法采用如下技术方案：
[0009]一种掘进机主轴承碟簧组的设计方法，根据掘进机主轴承的工况参数和轴承结构参数计算副推力滚子的最大受力，将副推力滚子的最大受力视为碟簧组受到的力，然后根据副推力滚道的结构尺寸选定碟簧规格，根据选定规格的单片碟簧的负荷以及碟簧组受到的力设计碟簧数量和组合形式。
[0010]上述技术方案的有益效果在于：本专利技术的设计方法首先根据掘进机主轴承的工况参数和轴承结构参数计算副推力滚子的最大受力，然后将副推力滚子的最大受力视为碟簧组受到的力，这样就给碟簧的具体选择提供了一个依据和前提；然后根据副推力滚道的结构尺寸选定碟簧规格，保证碟簧的直径与副推力滚道的结构尺寸匹配，而碟簧规格一旦确定，单片碟簧的负荷等参数即可确定，然后根据选定规格的单片碟簧的负荷以及碟簧组受到的力设计碟簧数量和组合形式，不同组合形式(包括叠合组合、对合组合、复合组合等)下的碟簧数量及变形位移是不同的，根据具体的受力考虑以及轴承套圈本身的结构尺寸，选择碟簧组合形式并计算设计碟簧数量。
[0011]因此，利用本专利技术的设计方法可以方便确定碟簧的规格、数量及组合形式，确保碟簧组的设计形式能够应对主轴承受到轴向载荷和倾覆力矩联合作用下产生的偏载荷，保证掘进机的正常工作。
[0012]进一步地，上述工况参数包括轴向载荷F
a
、径向载荷F
r
、倾覆力矩M。
[0013]上述技术方案的有益效果在于：方便计算副推力滚子的最大受力。
[0014]进一步地，上述轴承结构参数包括主推力滚子、副推力滚子及径向滚子的滚动体总数量、滚动体尺寸和分布圆直径。
[0015]上述技术方案的有益效果在于：方便计算副推力滚子的最大受力。
[0016]进一步地，在选定碟簧规格时，选择碟簧的直径小于或等于副推力滚道宽度的一半。
[0017]上述技术方案的有益效果在于：避免碟簧直径过大而导致安装槽尺寸过大，影响副推力外圈的结构强度，同时避免碟簧直径过大而影响与浮圈的配合。
[0018]进一步地，在选定碟簧规格时，首先选出至少两种规格的碟簧，然后根据每一种选定规格的单片碟簧的负荷和碟簧组受到的力确定出每一种规格的碟簧数量及组合方式，最后根据轴承套圈的结构尺寸，选取合适规格的碟簧。
[0019]上述技术方案的有益效果在于：首先选出至少两种规格的碟簧，扩大备选范围，最后可以根据轴承套圈的结构尺寸，选取合适规格的碟簧，提高选用效率。
[0020]进一步地，选出三种规格的碟簧，A系列、B系列和C系列各一种。
[0021]上述技术方案的有益效果在于：备选范围更大、选择余地更多。
[0022]进一步地，在副推力外圈的碟簧安装槽内设置垫片，垫片位于碟簧和浮圈之间，垫片凸出于安装槽的凸出量大于或等于单片碟簧的变形量f。
[0023]上述技术方案的有益效果在于：通过垫片与浮圈配合，使碟簧组能够更好地与浮
圈配合，且碟簧组的受力更均匀，同时垫片凸出于安装槽的凸出量大于或等于单片碟簧的变形量f，保证碟簧能够顺利变形。
[0024]进一步地，垫片凸出于安装槽的凸出量为1mm。
[0025]上述技术方案的有益效果在于：该凸出量的值可以满足大多数碟簧的变形需求，方便垫片尺寸的确定。
[0026]进一步地，选择碟簧组的组合形式为叠合组合，碟簧数量大于或等于碟簧组受到的力除以单片碟簧的负荷的值。
[0027]上述技术方案的有益效果在于：掘进机主轴承中的碟簧组主要是考虑受力效果，因此选用叠合组合，进而方便计算碟簧数量。
附图说明
[0028]图1为现有技术中盾构机主轴承结构的示意图；
[0029]图2为本专利技术中设计方法的流程图；
[0030]图3为本专利技术中设计方法的实施例1中碟簧选择的结果图。
[0031]图中：1、主推力挡圈；2、主推力滚子；3、主推力外圈；4、径向滚道外圈；5、主本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掘进机主轴承碟簧组的设计方法，其特征在于：根据掘进机主轴承的工况参数和轴承结构参数计算副推力滚子的最大受力，将副推力滚子的最大受力视为碟簧组受到的力，然后根据副推力滚道的结构尺寸选定碟簧规格，根据选定规格的单片碟簧的负荷以及碟簧组受到的力设计碟簧数量和组合形式。2.根据权利要求1所述的掘进机主轴承碟簧组的设计方法，其特征在于：上述工况参数包括轴向载荷F
a
、径向载荷F
r
、倾覆力矩M。3.根据权利要求1或2所述的掘进机主轴承碟簧组的设计方法，其特征在于：上述轴承结构参数包括主推力滚子、副推力滚子及径向滚子的滚动体总数量、滚动体尺寸和分布圆直径。4.根据权利要求1或2所述的掘进机主轴承碟簧组的设计方法，其特征在于：在选定碟簧规格时，选择碟簧的直径小于或等于副推力滚道宽度的一半。5.根据权利要求1或2所述的掘进机主轴承碟...

【专利技术属性】
技术研发人员：王高峰，邱明，牛青波，杨传猛，汤义博，漫恒源，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：