一种便装拆轴驱式回转支承结构、装配方法及其工作性能检测方法与流程

1.本发明涉及掘进机主轴承技术领域，特别是涉及一种便装拆轴驱式回转支承结构、装配方法及其工作性能检测方法。


背景技术：

2.掘进机主轴承是一种能够承受综合载荷的大型轴承，可以同时承受较大的轴向、径向负荷和倾覆力矩。现有技术中，掘进机主轴承的驱动方式多采用的内齿式或外齿式的齿轮驱动结构。在传统的齿轮驱动技术中，电机通过各种机械装置，如减速器、变速箱等装置驱动机械设备，以提升最终的驱动力矩。然而机械传动装置通常存在间隙，不可避免会引起定位偏差。此外，机械的磨损会带来能源损耗，有时还会产生巨大的噪音，并需要定期的维护。
3.而掘进机主轴承上的齿轮驱动系统，需在进行高承载的同时进行旋转。若掘进机主轴承上的齿轮驱动系统中的两齿轮的轴线不平行，极易产生打齿、断齿等现象；且在传动过程中，减速机是最薄弱的环节，减速机存在其速比越大、级数越多、结构越复杂、效率越低且价格越贵的缺点。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种便装拆轴驱式回转支承结构，包括回转支承主体结构和驱动结构；所述回转支撑主体结构包括第一外圈、第二外圈、内圈和滚子组件；所述第一外圈和第二外圈相互连接，形成外圈组件；所述外圈组件套设于内圈上，且外圈组件与内圈之间设有用于安装滚子组件的滚道结构；所述驱动结构设置为永磁驱动结构，且其包括转子永磁铁组件和定子线圈组件，所述转子永磁铁组件套设于定子线圈组件上，且转子永磁铁组件与内圈的内壁相连。
5.可选的，在所述转子永磁铁组件与内圈的内壁相接触的端面上设有沿圆周阵列设置的多个键槽；多个键槽内均安装有用于连接内圈的内壁与转子永磁铁组件的平键。
6.可选的，所述平键的一端与转子永磁铁组件远离第一外圈的端面采用对齐设置；且在转子永磁铁组件远离第一外圈的端面上还设有固定盖板，所述固定盖板的外壁与内圈的内壁对齐设置。
7.可选的，所述滚子组件包括主推滚子组件、辅推滚子组件和径向滚子组件；所述滚道结构包括用于安装主推滚子组件的主推滚道、用于安装辅推滚子组件的辅推滚道以及用于安装径向滚子组件的径向滚道，所述主推滚道设置于第一外圈与内圈之间，所述辅推滚道设置于第二外圈与内圈之间，所述径向滚道设置于第一外圈与内圈之间。
8.可选的，所述主推滚子组件包括主推保持架以及安装于主推保持架上的多个主推滚子，多个主推滚子的中心轴线与内圈的中心轴线相互垂直设置；所述辅推滚子组件包括辅推保持架以及安装于辅推保持架上的多个辅推滚子，多个辅推滚子的中心轴线与主推滚
子的中心轴线相互平行设置；所述径向滚子组件包括径向保持架以及设置于径向保持架上的多个径向滚子，多个径向滚子的中心轴线与内圈的中心轴线相互平行设置。
9.除上述结构外，该便装拆轴驱式回转支承结构还包括连接法兰，所述连接法兰与第一外圈、第二外圈通过第一连接螺栓依次连接，且连接法兰与定子线圈组件通过第二连接螺栓相互连接。
10.可选的，在第一外圈和第二外圈上设有相互配合设置的多个锥销孔，多个锥销孔采用圆周阵列的方式设置；第一外圈和第二外圈通过锥销相互连接。
11.本发明还提供了一种便装拆轴驱式回转支承结构的装配方法，用于对如上述所述的便装拆轴驱式回转支承结构进行组装；其具体包括以下步骤：
12.装配前准备：对各零部件的表面进行清理并涂抹防锈油脂；
13.安装连接法兰：将连接法兰用于与第一外圈相连的端面朝上设置，并保证连接法兰用于与第一外圈相连的端面的平面度要求；
14.安装第一外圈：将第一外圈运送至连接法兰的上方，再将连接法兰和第一外圈中相对应设置的用于安装第一连接螺栓的其中至少两个安装孔内分别插入校棒；再从未安装有校棒的安装孔开始依次安装第一连接螺栓；
15.安装主推滚子组件：将多个主推滚子依次安装于主推保持架上，以组成主推滚子组件；再将主推滚子组件安装于第一外圈用于形成主推滚道的端面位置处；
16.安装内圈：将内圈运送至其安装位置的上方，再将内圈与主推滚子组件相接触安装；
17.安装径向滚子组件：将多个径向滚子依次安装于径向保持架上，以形成径向滚子组件；将径向滚子组件安装于第一外圈与内圈之间所形成的径向滚道内，同时推动径向滚子组件进行圆周转动，以保证内圈与第一外圈处于同心状态；
18.安装辅推滚子组件：将多个辅推滚子依次安装于辅推保持架上，以形成辅推滚子组件；将辅推滚子组件安装于内圈用于形成辅推滚道的端面位置处；
19.安装第二外圈：将第二外圈运送至其安装位置的上方；使用锥销轴将第一外圈与第二外圈相互连接，以保证第一外圈与第二外圈的准确定位；将第一连接螺栓分别与设置于第二外圈上的安装位进行对齐并实现第一连接螺栓的锁紧固定，完成第一外圈、第二外圈与连接法兰之间的相对固定连接；
20.安装驱动结构：组装驱动结构，同时将驱动结构中的转子永磁铁组件通过平键与内圈的内壁相连，并安装固定盖板，以实现对转子永磁铁组件和平键的限位、固定安装；以及将驱动结构中的定子线圈组件通过第二连接螺栓与连接法兰相互连接，完成该便装拆轴驱式回转支承结构的装配。
21.本发明还提供了一种便装拆轴驱式回转支承结构的工作性能检测方法，用于对采用如上述所述的装配方法完成装配后的便装拆轴驱式回转支承结构的工作性能进行检测；其具体包括以下：
22.对该装拆轴驱式回转支承结构的内圈的端面跳动和圆周跳动进行检测：在内圈远离连接法兰的端面以及固定盖板的内壁分别设置跳动检测元件，启动驱动结构以使该便装拆轴驱式回转支承结构进行旋转，从而对内圈的端面跳动量及其圆周跳动量进行分别检测；
23.对该装拆轴驱式回转支承结构的振动进行检测：在外圈组件径向端面和轴向端面上分别设置至少一组振动检测元件，启动驱动结构以使该便装拆轴驱式回转支承结构进行旋转，从而对其径向振动量和轴向振动量进行检测；
24.对该装拆轴驱式回转支承结构的噪声进行检测：在外圈组件径向端面或轴向端面上设置至少一组噪声检测元件，启动驱动结构以使该便装拆轴驱式回转支承结构进行旋转，从而对其噪声量进行检测；
25.对该便装拆轴驱式回转支承结构在不施工载荷的情况下检测其额定转速下的启动力矩和平均力矩：通过安装于转子永磁铁组件内壁上的力矩检测元件对该便装拆轴驱式回转支承结构的旋转力矩进行检测，在检测过程中，通过记录该便装拆轴驱式回转支承结构从静止状态至旋转状态时的最大力矩作为启动力矩，该便装拆轴驱式回转支承结构旋转一周的力矩平均值作为平均力矩。
26.可选的，采用以下过程判断该便装拆轴驱式回转支承结构的工作性能是否满足其设计要求：
27.对该装拆轴驱式回转支承结构的内圈的端面跳动和圆周跳动进行判断：当内圈的端动跳动量位于0.5mm以内且其圆周跳动量位于0.8mm时，则判断该便装拆轴驱式回转支承结构中内圈的工作性能处于合格状态；反之则判断该便装拆轴驱式回转支承结构中内圈的工作性能处于不合格状态；
28.对该装拆轴驱式回转支承结构的振动进行判断：当该装拆轴驱式回转支承结构的径向振动量和轴向振动量均位于
±
0.5m/s2以内时，则判断该拆轴驱式回转支承结构在运行过程中的振动处于合格状态；反之则判断该便装拆轴驱式回转支承结构在运行过程中的振动处于不合格状态；
29.对该装拆轴驱式回转支承结构的噪声进行判断：当该装拆轴驱式回转支承结构的噪声量在80dba以内时，则判断该拆轴驱式回转支承结构在运行过程中的噪声处于合格状态；反之则判断该便装拆轴驱式回转支承结构在运行过程中的噪声处于不合格状态；
30.对该便装拆轴驱式回转支承结构在不施工载荷的情况下的额定转速下的启动力矩和平均力矩进行判断：当该便装拆轴驱式回转支承结构在不施工载荷的情况下其额定转速下的启动力矩不超过10000n.m且其平均力矩不超过8000n.m时，则判断该便装拆轴驱式回转支承结构在不施工载荷的情况下的力矩处于合格状态；反之则判断该便装拆轴驱式回转支承结构的力矩处于不合格状态。
31.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
32.(1)本发明提供的一种便装拆轴驱式回转支承结构，通过将掘进机主轴承设置为采用永磁驱动结构进行直接驱动的结构，不再需要复杂的机械传动部件和齿轮驱动，并通过采用永磁驱动结构与回转支承主体结构直接相连的结构，替代了减速机结构，以避免了断齿风险，简化了该便装拆轴驱式回转支承结构的整体机械设计，使其具有结构非常紧凑的特点。
33.(2)本发明提供的一种便装拆轴驱式回转支承结构的装配方法，该装配方法区分于常规回转支撑的装配方法，在装配时将法兰作为支撑和基准面，从原来的单个套圈部分支撑，变为法兰的整个平面支撑，有效的提高了装配精度。
34.(3)本发明提供的一种便装拆轴驱式回转支承结构的工作性能检测方法，通过在
对其进行装配完成后即进行工作性能的检测并判断是否满足其设计要求，且回转支承主体结构与驱动结构作为一个整体，在检测跳动、力矩、震动等一些项目时，不再需要通过额外的驱动装置带动回转支承主体进行旋转，其自身即可旋转，提高了轴承的检测效率。
35.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
36.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
37.图1是本发明实施例中一种便装拆轴驱式回转支承结构的主视剖面示意图；
38.图2是图1中内圈与转子永磁铁组连接位的局部剖面示意图。
39.其中：
40.1、连接法兰，2、第一外圈，3、第二外圈，4、第一连接螺栓，5、径向滚子组件，6、辅推滚子组件，7、主推滚子组件，8、内圈，9、平键，10、固定盖板，11、固定螺栓，12、转子永磁铁组件，13、定子线圈组件，14、第二连接螺栓。
具体实施方式
41.为使本发明的上述目的、特征和优点等能够更加明确易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精确比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本发明实施；本发明中所提及的若干，并非限于附图实例中具体数量；本发明中所提及的
‘
前
’‘
中
’‘
后
’‘
左
’‘
右
’‘
上
’‘
下
’‘
顶部
’‘
底部
’‘
中部’等指示的方位或位置关系，均基于本发明附图所示的方位或位置关系，而不指示或暗示所指的装置或零部件必须具有特定的方位，亦不能理解为对本发明的限制。
42.本实施例：
43.参见图1和图2所示，一种便装拆轴驱式回转支承结构，包括回转支承主体结构和驱动结构；
44.所述回转支撑主体结构包括第一外圈2、第二外圈3、内圈8和滚子组件；所述第一外圈2和第二外圈3相互连接，形成外圈组件；所述外圈组件套设于内圈8上，且外圈组件与内圈8之间设有用于安装滚子组件的滚道结构；
45.所述驱动结构设置为永磁驱动结构，且其包括转子永磁铁组件12和定子线圈组件13，所述转子永磁铁组件12套设于定子线圈组件13上，且转子永磁铁组件12与内圈8的内壁相连。此处优选：所述永磁驱动结构优选设置为包含了转子永磁铁组件12和定子线圈组件13的永磁同步电机，永磁同步电机的具体结构可参照现有技术。
46.可选的，为实现对转子永磁铁组件12与内圈8的相互连接，在所述转子永磁铁组件12与内圈8的内壁相接触的端面上设有沿圆周阵列设置的多个键槽；多个键槽内均安装有用于连接内圈8的内壁与转子永磁铁组件12的平键9。
47.可选的，为了防止该便装拆轴驱式回转支承结构在运行过程中平键9产生位移，所述平键9的一端与转子永磁铁组件12远离第一外圈2的端面采用对齐设置；且在转子永磁铁组件12远离第一外圈2的端面上还设有固定盖板10，所述固定盖板10通过固定螺栓11与转
子永磁铁组件12相连，并通过与平键9的接触连接，以实现对平键9的限位固定，从而防止平键9在该便装拆轴驱式回转支承结构运行过程中产生位移，并使转子永磁铁组件12与内圈8在进行相互连接的过程中即有效保证了连接刚性又实现了便于装卸的目的。此处优选：为更平稳的对平键9进行限位固定，所述固定盖板10的外壁采用与内圈8的内壁相互对齐设置，以将平键9与转子永磁铁组件12相互对齐的端面全面进行限位固定。
48.可选的，所述滚子组件包括主推滚子组件7、辅推滚子组件6和径向滚子组件5；所述滚道结构包括用于安装主推滚子组件7的主推滚道、用于安装辅推滚子组件6的辅推滚道以及用于安装径向滚子组件5的径向滚道，所述主推滚道设置于第一外圈2与内圈8之间，所述辅推滚道设置于第二外圈3与内圈8之间，所述径向滚道设置于第一外圈2与内圈8之间。
49.可选的，所述主推滚子组件7包括主推保持架以及安装于主推保持架上的多个主推滚子，多个主推滚子的中心轴线与内圈8的中心轴线相互垂直设置。
50.可选的，所述辅推滚子组件6包括辅推保持架以及安装于辅推保持架上的多个辅推滚子，多个辅推滚子的中心轴线与主推滚子的中心轴线相互平行设置。
51.可选的，所述径向滚子组件5包括径向保持架以及设置于径向保持架上的多个径向滚子，多个径向滚子的中心轴线与内圈8的中心轴线相互平行设置。
52.除上述结构外，为实现对定子线圈组件13的相对固定，还包括连接法兰1，所述连接法兰1与第一外圈2、第二外圈3通过第一连接螺栓4依次连接，且连接法兰1与定子线圈组件13通过第二连接螺栓14相互连接。
53.除上述结构外，为实现第一外圈2与第二外圈3的精准定位，在第一外圈2和第二外圈3上设有相互配合设置的多个锥销孔，多个锥销孔采用圆周阵列的方式设置，第一外圈2和第二外圈3通过锥销实现精准定位。
54.本发明还提供了一种便装拆轴驱式回转支承结构的装配方法，用于对上述所述的便装拆轴驱式回转支承结构进行组装，其具体包括以下步骤：
55.步骤一、对各零部件的表面进行清理，并保证各零部件表面的干燥；
56.步骤二、对各零部件进行涂抹防锈油脂，尤其保证滚道结构的表面均附有一层防锈油脂；
57.步骤三、安装连接法兰：利用支撑组件(具体的，所述支撑组件设置为包含多个采用圆周均匀分布的支承墎子，多个支承墎子优选设置为4个)对连接法兰进行支撑，同时使连接法兰用于与第一外圈相连的端面朝上设置，并保证连接法兰用于与第一外圈相连的端面的平面度要求；
58.步骤四、安装第一外圈：首先将第一外圈运送(具体的，运送的方式采用吊装等方式)至连接法兰的上方；然后将连接法兰中用于安装第一连接螺栓的其中三个安装孔内分别插入校棒，以及将第一外圈中与安装有三个校棒的三个用于安装第一连接螺栓的安装孔与校棒进行一一对应连接，以保证第一外圈与连接法兰的对齐；再从未安装有校棒的安装孔开始依次安装第一连接螺栓，以实现第一外圈与连接法兰之间的装配连接；
59.步骤五、安装主推滚子组件：将多个主推滚子依次安装于主推保持架上，以组成主推滚子组件；再将主推滚子组件安装于第一外圈用于形成主推滚道的端面位置处；
60.步骤六、安装内圈：将内圈运送至其安装位置的上方，再将内圈与主推滚子组件相接触安装；
61.步骤七、安装径向滚子组件：将多个径向滚子依次安装于径向保持架上，以形成径向滚子组件；将径向滚子组件安装于第一外圈与内圈之间所形成的径向滚道内，同时推动径向滚子组件进行圆周转动，直到径向滚子组件旋转灵活无阻碍时，则判断内圈与第一外圈处于同心状态，完成径向滚子组件的安装；
62.步骤八、安装辅推滚子组件：将多个辅推滚子依次安装于辅推保持架上，以形成辅推滚子组件；将辅推滚子组件安装于内圈用于形成辅推滚道的端面位置处；
63.步骤九、安装第二外圈：将第二外圈运送至其安装位置的上方；使用锥销轴将第一外圈与第二外圈相互连接，以保证第一外圈与第二外圈的准确定位；将第一连接螺栓分别与设置于第二外圈上的安装位进行对齐并实现第一连接螺栓的锁紧固定，完成第一外圈、第二外圈与连接法兰之间的相对固定连接；
64.步骤十、安装驱动结构：组装驱动结构，同时将驱动结构中的转子永磁铁组件通过平键(具体的，平键的安装过程具体为：将平键的表面涂抹润滑油后压装在设置于转子永磁铁组件外壁上的键槽内，并保证平键的底端面与键槽的底端面相互贴紧、平键的两个侧面与键槽的两个侧面之间采用过盈配合)与内圈的内壁相连，并安装固定盖板，以实现对转子永磁铁组件和平键的限位、固定安装；以及将驱动结构中的定子线圈组件通过第二连接螺栓与连接法兰相互连接，完成该便装拆轴驱式回转支承结构的装配。
65.本发明还提供了一种便装拆轴驱式回转支承结构的工作性能检测方法，用于对完成装配后的便装拆轴驱式回转支承结构的工作性能进行检测；其具体包括以下：
66.a、对该装拆轴驱式回转支承结构的内圈的端面跳动和圆周跳动进行检测并判断其是否符合设计要求：
①
设置两个百分表，并分别将该两个百分表的检测头与内圈远离连接法兰的端面以及固定盖板的内壁采用相接触设置；启动驱动结构，以驱动该装拆轴驱式回转支承结构进行旋动，从而实现对内圈的端面跳动量和内圈的圆周跳动量进行分别检测；
②
当内圈的端动跳动量位于0.5mm以内且其圆周跳动量位于0.8mm时，则判断该便装拆轴驱式回转支承结构中内圈的工作性能处于合格状态；反之则判断该便装拆轴驱式回转支承结构中内圈的工作性能处于不合格状态，则需对该便装拆轴驱式回转支承结构进行返修(具体的，返修的方式有：对内圈进行重新装配等)。
67.b、对该装拆轴驱式回转支承结构的振动和噪声进行检测并判断其是否符合设计要求：
①
设置至少一个振动传感器和噪声传感器，并分别将振动传感器和噪声传感器的检测头固定在该拆轴驱式回转支承结构中外圈组件的径向端面和轴向端面上(具体的，为保证检测的准确性，振动传感器和噪声传感器分别设有多组，多组振动传感器和噪声传感器分布于外圈组件的径向端面和轴向端面的不同位置上)；启动驱动结构，以驱动该装拆轴驱式回转支承结构进行旋动，以实现对该装拆轴驱式回转支承结构的径向振动量、轴向振动量和噪声量进行分别检测；
②
当该装拆轴驱式回转支承结构的径向振动量和轴向振动量均位于
±
0.5m/s2以内且噪声量在80dba以内时，则判断该拆轴驱式回转支承结构的振动量和噪声量均处于合格状态；反之则判断该便装拆轴驱式回转支承结构的振动量和噪声量处于不合格状态，则需对该便装拆轴驱式回转支承结构进行返修(具体的，返修的方式有：对装配部位添加润滑油等)。
68.c、对该便装拆轴驱式回转支承结构在不施工载荷的情况下检测其额定转速下的启动力矩和平均力矩并判断其是否符合设计要求：
①
通过安装于转子永磁铁组件内壁上的
力矩检测传感器对该便装拆轴驱式回转支承结构的旋转力矩进行检测，在检测过程中，通过记录该便装拆轴驱式回转支承结构从静止状态至旋转状态时的最大力矩作为启动力矩，该便装拆轴驱式回转支承结构旋转一周的力矩平均值作为平均力矩；
②
当该便装拆轴驱式回转支承结构在不施工载荷的情况下其额定转速下的启动力矩不超过10000n.m且其平均力矩不超过8000n.m时，则判断该便装拆轴驱式回转支承结构在不施工载荷的情况下的力矩处于合格状态；反之则判断该便装拆轴驱式回转支承结构的力矩处于不合格状态，则需要对该便装拆轴驱式回转支承结构进行返修(具体的，返修的方式有：对该便装拆轴驱式回转支承结构进行退磁、清洗、加润滑油等)。
69.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。