第3章 回转机构

第三章1.回转机构的传动形式2.回转支承的结构和特点3.回转支承的选型计算4.转台运动分析与最佳转速的计算目的回转机构§3-1回转机构的结构一.类型1.半回转机构回转角度：90°～270°①.双油缸驱动实例一.类型1.半回转机构回转角度：90°～270°§3-1回转机构的结构②.叶片马达驱动①.双油缸驱动实例2.全回转机构§3-1回转机构的结构回转角度:360°二.全回转机构的构造1.组成:回转支承和回转驱动装置。连接上车和下车；上车360°转动。2.作用:外圈内圈滚动体密封圈密封圈3.回转支承组成二.全回转机构的构造组成外圈密封圈内圈滚动体密封圈外圈内圈滚动体密封圈密封圈4.回转支承特点①相当于放大了的滚动轴承；②结构紧凑，承载大，寿命长；③刚度则靠转台和底架来保证；④滚动轴承式回转支承转速低，⑤承受轴向载荷、倾复力矩和径向载荷；⑥主要进行负荷能力计算。二.全回转机构的构造三.常用的回转支承结构1.单排滚球式2.双排滚球式3.交叉滚柱式4.组合滚子式滚道是圆弧形曲面，滚道断面半径R=0.52d。；滚道断面的中心偏离滚球中心，与滚球内切与A、B、C、D四点，接触应力高；接触角一般为45°三.常用的回转支承结构1.单排滚球式2.双排滚球式3.交叉滚柱式4.组合滚子式滚球分上下两排布置，由于上排滚球的载荷大于下排，因此可以将下排滚球减小。考虑通用性，二排滚球直径尽量相等。接触角可到90°，三.常用的回转支承结构1.单排滚球式2.双排滚球式3.交叉滚柱式4.组合滚子式滚动体呈圆柱形或圆锥形，相邻滚柱按轴线交叉排列；接触角通常为45°；滚道为平面，滚柱与滚道理论上是线接触；对连接构构件的刚性和安装精度的要求比滚球式高。三.常用的回转支承结构1.单排滚球式2.双排滚球式3.交叉滚柱式4.组合滚子式类似双排滚球式轴承。第三排滚柱垂直于上、下两排，主要传递径向载荷。四.回转支承的系列标准回转支承是标准件，专业厂生产；徐州回转支承厂，马鞍山回转支承厂；设计时，按要求能正确的选用。标准：JB2300-84，JJ36-86实例：不带齿(B)带外齿(W)带内齿(N)HJ系列HS系列例：HJN—1020§3-2回转支承的受力分析一.回转机构的受力分析4321GGGG，，，土，，，G，：计算静载荷：动载荷：惯性载荷:水平离心力起制动力矩回转齿轮啮合力：自然载荷：风载、坡载土GHPGPM§3-2回转支承的受力分析一.回转机构的受力分析1G2G4G1W2WKW土GG3）土GWWkGGyyiiP2141()(21rrPWWkH）土土rGrWRWkrGMiii2141(径向力：轴向力：倾覆力矩：Rr挖掘工况MHGPP,，：计算HPGPM回转工况二.单排球回转支承的受力分析1maxcos18.2ZHPPH10maxsin37.4DZMPM1sinZGPPG451取受载最大的滚动体对滚道的正压力①在垂直载荷GP的作用下：每个滚动体对滚道正压力：②在径向力HP的作用下：滚动体对滚道最大正压力：③在倾覆力矩M的作用下：滚动体对滚道最大正压力：M作用下,，H在GPP)(maxmaxmaxMHGPPPP二.单排球回转支承的受力分析代入1maxcos18.2ZHPPH10maxsin37.4DZMPM1sinZGPPG451取)(maxmaxmaxMHGPPPP受载最大的滚动体对滚道的正压力)18.237.4(sin101PPHDMGZ二.单排球回转支承的受力分析代入1maxcos18.2ZHPPH10maxsin37.4DZMPM1sinZGPPG451取)(maxmaxmaxMHGPPPP受载最大的滚动体对滚道的正压力)18.237.4(sin101PPHDMGZ由于间隙的存在，使受载的滚动体的数目减少，式中系数应增加。二.单排球回转支承的受力分析)(maxmaxmaxMHGPPPP受载最大的滚动体对滚道的正压力)18.237.4(sin101PPHDMGZ)5.25(sin101maxPPHDMGZP受载最大的滚动体对滚道正压力：修正)(sin1当量负荷dCZ由于间隙的存在，使受载的滚动体的数目减少，式中系数应增加。§3-3回转支承的选型计算确定工况计算最大Cd四点接触球式：交叉滚柱式：一.当量负荷PPdHDMGC5.25.40PPdHDMGC5.250二．计算工况的选择1.挖掘工况：铲斗(斗杆)挖掘→外载+自重（载荷大）2.满斗回转工况：自重+回转齿轮啮合力+惯性力（载荷小）3.经验计算位置：图3-124.计算机选择工况二.计算工况的选择斗杆垂直于地面，斗齿尖离地面以下0.5米，铲斗挖掘，使切向斗齿力垂直于地面。〖工况I〗经验计算位置：图3-12〖工况I〗二.计算工况的选择斗杆垂直于地面，斗齿尖离地面以下0.5米，铲斗挖掘，使切向斗齿力垂直于地面。在最大挖掘深度处,铲斗挖掘。〖工况I〗〖工况II〗经验计算位置：图3-12〖工况II〗二.计算工况的选择斗杆垂直于地面，斗齿尖离地面以下0.5米，铲斗挖掘，使切向斗齿力垂直于地面。在最大挖掘深度处,铲斗挖掘。在停机面最大挖掘半径处，铲斗挖掘。〖工况I〗〖工况II〗〖工况III〗经验计算位置：图3-12〖工况III〗开始输入原始数据I=0结束L1，L2，L3组合输出MAXMAX=CdI=I+1Cd＞MAX?铲斗挖掘P挖斗杆挖掘P挖循环结束？计算GP，HP，MW1=P挖W2=0.2W1IFI=1THENMAX=Cd交叉式？PPdHDMGC5.25.40PPdHDMGC5.250yyynnn计算机选择工况三.回转支承负荷能力计算回转支承的转速较低，一般进行静容量计算。回转支承在静负荷作用下滚动体和滚道接触处的永久变形量之和达到滚动体直径万分之一而不影响回转支承正常运转的负荷能力。静容量：回转支承回转100万次后不出现疲劳裂纹的负荷能力。动容量：四点接触球：交叉滚柱式：30010/sinzldfCxoa320010/sinzdfCoa‘1.静容量计算：三.回转支承负荷能力计算四点接触球：交叉滚柱式：30010/sinzldfCxoa320010/sinzdfCoa‘静容量计算：00,ff—分别为滚柱和滚球的静容量系数(N／mm2)式中：—滚动体直径(mm)0dxl—滚柱有效长度(mm)—滚动体与滚道的接触角，系列标准中—滚动体总数Z三.回转支承负荷能力计算2.安全系数：45.13.1doaaccf3.回转支承静容量：doacc)45.13.1(查：回转支承标准确定回转支承型号四、回转小齿轮参数的确定1.外啮合小齿轮—采用正移距角度变位小齿轮齿数1Z变位系数11～14+0.615～18+0.719～22+0.8≥23+1.0变位特点①小齿轮齿数：Z1≥11②变位系数：表3—4③变位系数来调整中心距①啮合角23°～25°，啮合点的接触应力降低15%，接触疲劳强度提高15%左右；②小齿轮弯曲强度提高20%左右；③小齿轮不发生干涉，使齿轮磨损寿命提高④小齿轮可减少到11个齿，采用标准设备和刀具加工。四、回转小齿轮参数的确定2.内啮合小齿轮—采用正移距高度变位①小齿轮齿数：Z≥12②变位系数均为：ξ=+0.35③可采用齿高系数，压力角的短齿，小齿轮的齿数Z≥10。①小齿轮弯曲强度提高25%左右；②小齿轮可减少到12个齿，齿顶厚加大，③标准中心距，便于计算；④啮合时不发生干涉，小齿轮不发生根切；⑤加工可以采用标准设备和刀具。变位特点§3-4回转机构传动方式及特点一.对回转机构的基本要求：①在角加速度和回转力矩不超过允许值的前提下，应尽可能缩短回转时间。②回转时工作装置的动载系数不应超过允许值。③回转能量损失最小。二.驱动方式传动方式定量泵分功率变量泵全功率变量泵液压制动液压+机械制动机械制动二.驱动方式传动方式定量泵分功率变量泵全功率变量泵液压制动液压+机械制动机械制动二.驱动方式传动方式定量泵分功率变量泵全功率变量泵液压制动液压+机械制动机械制动二.驱动方式传动方式定量泵分功率变量泵全功率变量泵液压制动液压+机械制动机械制动闭式油路系统，不仅可以减少起动、制动过程中的发热损失，还可以制动时回收能量。回转闭式油路系统三.回转传动装置1.高速方案：a)两级正齿轮传动，小型挖掘机常用b)一级正齿轮和一级行星齿轮传动；c)两级行星齿轮动；d)一级正齿轮和两级行星齿轮传动。高速轴上均装有机械制动器。2.低速方案：三.回转传动装置1.高速方案：a)两级正齿轮传动，小型挖掘机常用b)一级正齿轮和一级行星齿轮传动；c)两级行星齿轮动；d)一级正齿轮和两级行星齿轮传动。高速轴上均装有机械制动器。2.低速方案：三.回转传动装置1.高速方案：a)两级正齿轮传动，小型挖掘机常用；b)一级正齿轮和一级行星齿轮传动；c)两级行星齿轮动d)一级正齿轮和两级行星齿轮传动。高速轴上均装有机械制动器。2.低速方案：三.回转传动装置1.高速方案：a)两级正齿轮传动，小型挖掘机常用；b)一级正齿轮和一级行星齿轮传动；c)两级行星齿轮动；d)一级正齿轮和两级行星齿轮传动高速轴上均装有机械制动器。2.低速方案：现在应用少。EX200挖掘机传动机构制动补油阀液压马达第一级行星排轴承制动活塞制动片弹簧制动器第二级行星排壳体回转小齿轮太阳轮长安大学§3-5回转机构参数与阻力矩计算1.转台的转动惯量一.回转机构的参数—，，，BSMMJ35128GJ(kg·m2)3572GJ(kg·m2)式中:G—整机质量(t)总体设计时，各部分精确重量还没有确定，只能进行初步地估算，详细的计算只能在零部件设计完后进行。空斗回转：满斗回转：2.回转起动力矩和制动力矩转弯时，希望附着力矩小。挖掘时，要求有较大的地面附着力矩。一.回转机构的参数—，，，BSMMJ不超过地面的附着力矩受动载系数的限制——挖掘机在自重或自重与垂直外载荷态的作用下，通过履带接地部分附着在地面上，产生与地面的摩擦，形成了附着力矩。确定原则①附着力矩344910GM(Nm)经验公式：式中：G—整机质量(t)μ—附着系数平履带板取μ=0.3带筋履带板μ=0.52.回转起动力矩和制动力矩一.回转机构的参数—，，，BSMMJ机械制动时:MB=（0.8～0.9）液压制动时:MB=（0.5～0.7）液压+机械制动:MB=（0.6～0.8）液压制动：C=1～1.1机械制动：C=1.5～2②最大制动力矩最大起动力矩和最大制动力矩还要受动载系数的限制。动载系数不应超过1.2。动载系数：2.1SBMMC3.工作转角一.回转机构的参数—，，，BSMMJ中小型挖掘机工作转角：135~75120~90标准工作转角：二.回转阻力矩计算回转总阻力矩iawfswMMMMM(Nm)最大？swSMM保证：式中：Mf—回转摩擦阻力矩Mω—回转风阻力矩Ma—停机面倾斜的回转坡度阻力矩Mi—起动时的回转惯性阻力矩二.回转阻力矩计算回转总阻力矩(Nm)1.回转摩擦阻力矩计算（N·m）)(20HGMdfNNDM式中:μd—当量摩擦系数(表3—7)D0—回转支承滚道中心直径(m)∑NGM—GP和M在滚动体上产生法向压力绝对值的总和(N)∑H—HP在滚动体上产生的法向压力绝对值的总和(N)iawfswMMMMM二.回转阻力矩计算回转总阻力矩(Nm)2.回转风阻力矩（N·m）iiwlFpM式中：p—计算风压值，取p=150Pa，垂直于工作装置侧面Fi—回转部分的承风面积li—各回转部分承风面积的形心到回转中心的距离iawfswMMMMM二.回转阻力矩计算回转总阻力矩(Nm)3．