RU2425193C2

RU2425193C2 - Slewing device of mine excavator

Info

Publication number: RU2425193C2
Application number: RU2008153053/03A
Authority: RU
Inventors: Петр Иохананович Немировский (RU); Петр Иохананович Немировский; Антон Владимирович Веденяпин (RU); Антон Владимирович Веденяпин; Николай Иванович Костюкович (BY); Николай Иванович Костюкович
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Из-Картэкс" (Ооо "Из-Картэкс")
Priority date: 2008-12-25
Filing date: 2008-12-25
Publication date: 2011-07-27
Also published as: RU2008153053A

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: slewing device of mine excavator includes movable carrier ring, fixed support ring, toothed rim with lower attachment flange to housing of excavator undercarriage and taper rollers installed between carrier and support rings on axes of separators with possibility of free rolling between carrier and support rings along conic annular tracks made on rings. At that, axes of separator are fixed in separator housing and inclined relative to rotation axis of movable carrier ring. Toothed rim is equipped with inner projection, and carrier ring is equipped with outer projection with annular tracks. Projection of toothed rim is located above projection of carrier ring, and between projections in the appropriate separator there installed are rolling bodies with possibility of free rolling along annular tracks of projections.

EFFECT: higher reliability of slewing device, without applying any special requirements to properties, quality and technology of materials.

4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к горным машинам, используемым при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом, а именно к опорно-поворотным устройствам карьерных экскаваторов, также может быть использовано в подъемниках и выемочно-погрузочных машинах, предназначенных для перемещения грузов, разработки и погрузки в транспортные средства или отвал полезных ископаемых.The invention relates to mining machines used in the development of mineral deposits in an open way, and in particular to slewing devices of mining excavators, can also be used in hoists and excavating machines designed to move goods, develop and load vehicles or dump mineral.

Известно опорно-поворотное устройство, содержащее поворотную роликовую опору. Ее нижняя неподвижная часть жестко закреплена на раме самоходного шасси, и снабжена по внутренней окружности зубчатым венцом, а на верхней подвижной части жестко установлена поворотная платформа, на которой смонтирован манипулятор, и механизм поворота платформы. Механизм поворота платформы снабжен манипулятором в горизонтальной плоскости относительно рамы самоходного шасси, включающим двигатель и редуктор, на выходном валу которого жестко установлена ведущая шестерня, находящаяся в зацеплении с зубчатым венцом неподвижной части, и устройство для устранения консоли вала ведущей шестерни (патент SU №2206492, кл. В66С 23/84, Публ. 20.06 2003 г.).Known rotary support device containing a rotary roller support. Its lower fixed part is rigidly fixed on the frame of the self-propelled chassis, and is equipped with a ring gear around the inner circumference, and a rotary platform on which the manipulator is mounted, and a platform rotation mechanism are rigidly mounted on the upper movable part. The platform’s rotation mechanism is equipped with a manipulator in a horizontal plane relative to the self-propelled chassis frame, which includes an engine and gearbox, on the output shaft of which the pinion gear is fixedly engaged with the gear ring of the fixed part, and a device for eliminating the pinion shaft console (patent SU No. 2206492, C. B66C 23/84, Publ. 20.06 2003).

Недостатком этого устройства является то, что оно имеет относительно сложную конструкцию, особенно технологически сложен монтаж тел вращения в нижней неподвижной части.The disadvantage of this device is that it has a relatively complex structure, especially the installation of rotation bodies in the lower stationary part is technologically difficult.

Известны кольцевые опоры (Авиационные артиллерийские установки. Конструкция и проектирование. Москва, Издательство МАИ, 1998 г., стр.151), представляющие собой развитую по диаметру плоскую цапфу. Такие опоры относятся к полным кольцевым опорам - все нагрузки на подвижную часть установки воспринимаются телами качения. Полная кольцевая опора фиксирует ось подвижной части в продольном и поперечном направлениях. При достаточной базе по диаметру она может служить надежной консольной заделкой подвижной части в неподвижной. Кольцевая опора состоит из подвижного и неподвижного колец и тел качения между ними, например роликов. Недостатком таких роликовых опор является высокая чувствительность к деформациям и перекосам элементов конструкции установок, на которые они крепятся.Known ring supports (aircraft artillery. Construction and design. Moscow, MAI Publishing House, 1998, p. 151), which are a flat axle developed in diameter. Such supports belong to full annular supports - all loads on the moving part of the installation are perceived by rolling bodies. The full annular support fixes the axis of the moving part in the longitudinal and transverse directions. With a sufficient diameter base, it can serve as a reliable cantilever termination of the movable part in the stationary one. An annular support consists of a movable and fixed rings and rolling elements between them, for example, rollers. The disadvantage of such roller bearings is high sensitivity to deformations and distortions of the structural elements of the installations on which they are mounted.

Однако в известных полных кольцевых опорах есть еще один существенный недостаток. Он заключается в том, что по аналогии с подшипниками качения в этих опорах отношение диаметра тел качения к диаметру круговых дорожек качения не превышает величины 0,025. Высокие контактные напряжения, возникающие по этой причине в поверхностях соприкасающихся элементов конструкции, требуют при изготовлении полных кольцевых опор применения высокопрочных сталей, обеспечения высокой твердости и точности обработки поверхностей качения.However, in the known full annular supports there is another significant drawback. It lies in the fact that, by analogy with rolling bearings in these bearings, the ratio of the diameter of the rolling bodies to the diameter of the circular raceways does not exceed the value of 0.025. High contact stresses arising for this reason in the surfaces of contacting structural elements require the use of high-strength steels in the manufacture of full ring supports, ensuring high hardness and precision machining of rolling surfaces.

Известно опорно-поворотное устройство карьерного экскаватора ЭКГ-1500Р (Инструкция по эксплуатации 11077.00.00 ИЭ, Санкт-Петербург, 2008 г.), содержащее центральную цапфу, неподвижный опорный рельс с зубчатым венцом и подвижный верхний, кованный рельс. Между рельсами установлены конусные ролики, закрепленные в обойме.Known support and rotary device of a career excavator EKG-1500R (Operating Instructions 11077.00.00 IE, St. Petersburg, 2008), containing a central pin, a stationary support rail with a gear ring and a movable upper, forged rail. Between the rails there are conical rollers fixed in a cage.

Равномерная нагрузка на ролики за счет закрепления их в обойме, а также то, что ролики и рельсы конусообразные, исключающие проскальзывание - преимущества этой конструкции.The uniform load on the rollers due to their fastening in the cage, as well as the fact that the rollers and rails are cone-shaped, eliminating slipping are the advantages of this design.

В качестве прототипа выбрано опорно-поворотное устройство карьерного экскаватора Р&Н 2800ХРВ (Руководство по эксплуатации Р&Н Mining Equipment, A Hamischfeger Industries Company, Box 310, Milwaukee, Wisconsin, 503201 USA). Опорно-поворотное устройство прототипа выполнено по схеме неполной кольцевой опоры, в ней сохранена центральная цапфа. Концентрично центральной цапфе расположены несущее кольцо с верхним рольгангом и опорное кольцо с нижним рольгангом, соединенные жестко соответственно с поворотной платформой и ходовой частью экскаватора. Между несущим и опорным кольцами расположены конические ролики, которые установлены в сепараторе, с возможностью прокатывания по рольгангам несущего и опорного колец. Причем оси конических роликов закреплены в сепараторе перпендикулярно оси вращения подвижного несущего кольца, и отношение диаметра конических роликов к диаметру кольцевых дорожек качения превышает величину 0,04. Кроме того, опорно-поворотное устройство прототипа содержит зубчатый венец механической передачи привода поворота, имеющий внутренний фланец для жесткого соединения с корпусом ходовой части экскаватора.As a prototype, the slewing gear of the P & H 2800XPB mining excavator was selected (P & H Mining Equipment Operation Manual, A Hamischfeger Industries Company, Box 310, Milwaukee, Wisconsin, 503201 USA). The rotary support device of the prototype is made according to the scheme of an incomplete annular support, the central axle is stored in it. The bearing ring with the upper roller table and the support ring with the lower roller table are connected concentrically to the central pin and are rigidly connected respectively to the turntable and the chassis of the excavator. Between the bearing and supporting rings are conical rollers that are installed in the separator, with the possibility of rolling on the roller tables of the bearing and supporting rings. Moreover, the axes of the conical rollers are fixed in the separator perpendicular to the axis of rotation of the movable bearing ring, and the ratio of the diameter of the conical rollers to the diameter of the annular raceways exceeds 0.04. In addition, the rotary support device of the prototype comprises a gear ring for a mechanical transmission of a rotation drive having an inner flange for rigid connection with the chassis of the excavator chassis.

Обусловленные указанным соотношением диаметров конических роликов и дорожек качения (рольгангов) низкие контактные напряжения позволяют применять в неполных кольцевых опорах менее качественные, чем применяемые в полных кольцевых опорах, конструкционные материалы и менее сложные технологии изготовления, что является достоинством конструкции прототипа.Due to the specified ratio of the diameters of the tapered rollers and raceways (roller tables), low contact stresses allow the use of less high quality incomplete ring supports than that used in full ring supports, structural materials and less complex manufacturing techniques, which is an advantage of the prototype design.

В то же время наличие в прототипе центральной цапфы, воспринимающей момент внешних сил на плече, равном радиусу кольцевых дорожек качения, приводит к обратному эффекту. А именно - максимальные нагрузки, приходящиеся на опорные ролики, поворотную платформу и корпус ходовой части у экскаватора с неполной кольцевой опорой, почти в 2 раза выше, чем у экскаватора с полной кольцевой опорой, что неизбежно приводит к увеличению массы металлоконструкций и является недостатком прототипа.At the same time, the presence of a central trunnion in the prototype that senses the moment of external forces on the shoulder equal to the radius of the annular raceways leads to the opposite effect. Namely, the maximum loads attributable to the support rollers, the turntable and the chassis of the chassis of an excavator with an incomplete ring support are almost 2 times higher than that of an excavator with a full ring support, which inevitably leads to an increase in the mass of metal structures and is a disadvantage of the prototype.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание надежного опорно-поворотного устройства карьерного экскаватора в виде полной кольцевой опоры с использованием материалов, к свойствам, качеству и технологии обработки которых не предъявляются специальные требования.The technical task of the invention is the creation of a reliable rotary support device of a career excavator in the form of a full ring support using materials for the properties, quality and processing technology of which there are no special requirements.

Поставленная задача решается тем, что карьерный экскаватор содержит подвижное несущее кольцо и неподвижное опорное кольцо, зубчатый венец с нижней полкой-фланцем крепления к корпусу ходовой части экскаватора, а также конические ролики. Конические ролики установлены между несущим и опорным кольцами на осях сепаратора с возможностью свободного прокатывания между несущим и опорным кольцами по коническим кольцевым дорожкам, выполненным на кольцах, причем оси сепаратора закреплены в корпусе сепаратора наклонно относительно оси вращения подвижного несущего кольца. Зубчатый венец снабжен внутренним, а несущее кольцо - наружным выступами с кольцевыми дорожками. Выступ зубчатого венца расположен над выступом несущего кольца, а между выступами в соответствующем сепараторе установлены тела качения с возможностью свободного прокатывания по кольцевым дорожкам выступов.The problem is solved in that the mining excavator contains a movable bearing ring and a fixed support ring, a gear ring with a lower shelf-flange for attachment to the chassis of the chassis of the excavator, as well as conical rollers. Tapered rollers are installed between the bearing and supporting rings on the axes of the separator with the possibility of free rolling between the bearing and supporting rings along the tapered annular tracks made on the rings, and the axis of the separator mounted in the separator housing obliquely relative to the axis of rotation of the moving bearing ring. The ring gear is provided with an internal, and the bearing ring - with external protrusions with ring tracks. The protrusion of the ring gear is located above the protrusion of the bearing ring, and rolling elements are installed between the protrusions in the respective separator with the possibility of rolling freely along the annular tracks of the protrusions.

Нижняя полка-фланец зубчатого венца выполнена в виде наружного выступа.The lower shelf-flange of the ring gear is made in the form of an external protrusion.

Неподвижное опорное кольцо выполнено за одно целое с зубчатым венцом.The fixed support ring is made in one piece with the ring gear.

Кольцевые дорожки качения внутреннего выступа зубчатого венца и наружного выступа подвижного несущего кольца выполнены плоскими, а тела качения выполнены цилиндрическими.The annular raceways of the inner protrusion of the ring gear and the outer protrusion of the movable bearing ring are flat and the rolling bodies are cylindrical.

Ориентация осей конических роликов наклонно относительно оси вращения несущего кольца позволяет стабилизировать относительное положение осей конических роликов, а самим роликам воспринимать не только осевую нагрузку, направленную вниз, но и радиальную нагрузку. Представленное опорно-поворотное устройство карьерного экскаватора, дополненное внутренним выступом на зубчатом венце, наружным выступом на подвижном несущем кольце и цилиндрическими телами вращения между ними, принимает вид полной кольцевой опоры и соответствует поставленной технической задаче.The orientation of the axes of the conical rollers obliquely relative to the axis of rotation of the bearing ring allows you to stabilize the relative position of the axes of the conical rollers, and the rollers themselves perceive not only the axial load directed downward, but also the radial load. The presented rotary support device of a career excavator, supplemented by an internal protrusion on the gear rim, an external protrusion on a movable bearing ring and cylindrical bodies of revolution between them, takes the form of a full ring support and corresponds to the task.

Размещение фланца зубчатого венца снаружи опорного кольца позволяет увеличить диаметр дорожки качения и, следовательно, уменьшить реакцию опоры.Placing the ring gear flange outside the support ring allows increasing the diameter of the raceway and, therefore, reducing the reaction of the support.

Объединение зубчатого венца и нижнего опорного кольца в единую деталь позволяет производить эту деталь в виде нескольких сегментов, что обеспечивает транспортабельность опорно-поворотного устройства и экскаватора в целом.The combination of the ring gear and the lower support ring into a single part allows this part to be produced in the form of several segments, which ensures the transportability of the slewing ring and the excavator as a whole.

На фиг.1 представлен общий вид карьерного экскаватора;Figure 1 presents a General view of a mining excavator;

фиг.2 - опорно-поворотное устройство в разрезе;figure 2 - reference rotary device in the context;

фиг.3 - опорно-поворотное устройство в разрезе, зубчатый венец и нижнее опорное кольцо выполнены в виде единой детали;figure 3 - reference rotary device in the context, the ring gear and the lower support ring are made in the form of a single part;

фиг.4 - общий вид опорно-поворотного устройства в аксонометрии.4 is a General view of the slewing device in a perspective view.

Опорно-поворотное устройство 1 соединяет опорно-ходовую часть экскаватора 2 с поворотной частью экскаватора 3 (фиг.1). Оно содержит (фиг.2) несущее кольцо 4, неподвижное опорное кольцо 5, зубчатый венец 6 с нижней полкой - фланцем 7. Зубчатый венец 6 жестко соединен с опорно-ходовой частью 2 посредством фланца 7. Несущее кольцо 4 жестко соединено с поворотной частью экскаватора 3. Между несущим кольцом 4 и опорным кольцом 5 размещены конические ролики 8 на осях 9 сепаратора 10. Конические ролики 8 прокатывают по коническим круговым дорожкам качения 11 и 12, размещенным на несущем кольце 4 и опорном кольце 5 соответственно. Причем отношение диаметров конических роликов 8 к диаметру дорожки качения 12 не менее 0,4 (как в прототипе). Зубчатый венец 6 снабжен внутренним выступом 13 с плоской кольцевой дорожкой качения 14. Несущее кольцо 4 снабжено наружным выступом 15 с плоской кольцевой дорожкой качения 16, противолежащей дорожке качения 14. Между выступами 13 и 15 расположены тела качения 17, например, в виде цилиндров, с возможностью прокатывания по дорожкам 14 и 16. Тела вращения 17 размещены в сепараторе 18. Зубчатый венец 6 и нижнее опорное кольцо 5 могут быть выполнены за одно целое с зубчатым венцом 19, фиг.3.The rotary support device 1 connects the running gear of the excavator 2 with the rotary part of the excavator 3 (Fig. 1). It contains (Fig. 2) a bearing ring 4, a fixed support ring 5, a ring gear 6 with a lower shelf — a flange 7. A ring gear 6 is rigidly connected to the supporting part 2 by means of a flange 7. The ring 4 is rigidly connected to a rotary part of the excavator 3. Between the bearing ring 4 and the support ring 5 are placed tapered rollers 8 on the axles 9 of the separator 10. The tapered rollers 8 are rolled along the conical circular raceways 11 and 12, placed on the bearing ring 4 and the supporting ring 5, respectively. Moreover, the ratio of the diameters of the conical rollers 8 to the diameter of the raceway 12 is not less than 0.4 (as in the prototype). The ring gear 6 is provided with an inner protrusion 13 with a flat annular raceway 14. The bearing ring 4 is provided with an outer protrusion 15 with a flat annular raceway 16, the opposite raceway 14. Between the protrusions 13 and 15 are rolling bodies 17, for example, in the form of cylinders, the possibility of rolling along tracks 14 and 16. The bodies of revolution 17 are placed in the separator 18. The ring gear 6 and the lower support ring 5 can be made integrally with the ring gear 19, Fig. 3.

Опорно-поворотное устройство работает следующим образом.The slewing device operates as follows.

Зубчатый венец 6 является частью зубчатой передачи механизма поворота, и в зацеплении с ним находятся шестерни привода поворота (не показано). При работающем приводе шестерни привода поворота, обкатываясь вокруг зубчатого венца 6, сообщают вращение поворотной части 3. Кольцо 4 катится по коническим роликам 8 и цилиндрическим роликам 17 относительно кольца 5.The ring gear 6 is part of the gear transmission of the rotation mechanism, and gears of the rotation drive (not shown) are engaged with it. When the drive drive gears of the rotation drive, rolling around the ring gear 6, the rotation of the rotary part 3 is reported. Ring 4 rolls along tapered rollers 8 and cylindrical rollers 17 relative to ring 5.

Установленные наклонно конические ролики 8 и цилиндрические ролики 17 воспринимают осевые и радиальные нагрузки, а также момент, действующий на подвижное несущее кольцо 4.Mounted inclined conical rollers 8 and cylindrical rollers 17 perceive axial and radial loads, as well as the moment acting on the movable bearing ring 4.

Таким образом, предлагаемое опорно-поворотное устройство совмещает в себе достоинства прототипа и аналогов, работает по схеме полной кольцевой опоры (без центральной цапфы), является надежным, при этом не требует использования высокопрочных материалов и сложных технологий.Thus, the proposed rotary support device combines the advantages of a prototype and analogues, works according to the full ring support scheme (without a central pin), is reliable, and does not require the use of high-strength materials and sophisticated technologies.

Claims

1. Опорно-поворотное устройство карьерного экскаватора, содержащее подвижное несущее кольцо, неподвижное опорное кольцо, зубчатый венец с нижней полкой-фланцем крепления к корпусу ходовой части экскаватора, и конические ролики, установленные между несущим и опорным кольцами на осях сепаратора с возможностью свободного прокатывания между несущим и опорным кольцами по коническим кольцевым дорожкам, выполненным на кольцах, отличающееся тем, что оси сепаратора закреплены в корпусе сепаратора наклонно относительно оси вращения подвижного несущего кольца, зубчатый венец и несущее кольцо снабжены соответственно внутренним и наружным выступами с кольцевыми дорожками, причем выступ зубчатого венца расположен над выступом несущего кольца, между выступами в соответствующем сепараторе установлены тела качения с возможностью свободного прокатывания по кольцевым дорожкам выступов.1. The rotary support device of a career excavator containing a movable bearing ring, a fixed support ring, a gear ring with a lower shelf-flange for attachment to the chassis of the chassis of the excavator, and tapered rollers installed between the bearing and support rings on the axes of the separator with the possibility of free rolling between bearing and supporting rings along tapered annular tracks made on rings, characterized in that the separator axes are fixed in the separator housing obliquely with respect to the axis of rotation of the movable the bearing ring, the ring gear and the bearing ring are respectively provided with inner and outer protrusions with annular tracks, the protrusion of the ring gear being located above the protrusion of the bearing ring, rolling elements are installed between the protrusions in the respective separator so that the protrusions can be freely rolled along the annular tracks.

2. Опорно-поворотное устройство карьерного экскаватора по п.1, отличающееся тем, что нижняя полка-фланец зубчатого венца выполнена в виде наружного выступа.2. The rotary support device of a career excavator according to claim 1, characterized in that the lower flange-flange of the ring gear is made in the form of an external protrusion.

3. Опорно-поворотное устройство карьерного экскаватора по п.1, отличающееся тем, что неподвижное опорное кольцо выполнено за одно целое с зубчатым венцом.3. The rotary support device of a career excavator according to claim 1, characterized in that the stationary support ring is made in one piece with the ring gear.

4. Опорно-поворотное устройство карьерного экскаватора по п.1, отличающееся тем, что кольцевые дорожки качения внутреннего выступа зубчатого венца и наружного выступа подвижного несущего кольца выполнены плоскими, а тела качения выполнены цилиндрическими. 4. The rotary support device of a career excavator according to claim 1, characterized in that the annular raceways of the inner protrusion of the ring gear and the outer protrusion of the movable bearing ring are made flat and the rolling bodies are cylindrical.