CN101575071B - 大型机械设备大梁或臂架俯仰铰支座橡胶间隙支承装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大型机械设备大梁或臂架俯仰铰支座橡胶间隙支承装置。该支承装置位于大梁或臂架根部和销轴支座之间，由橡胶弹簧、聚四氟乙烯滑层、关节球轴承、端盖、轴端压板、销轴、垫板和轴瓦组成，垫板套于销轴支座内外侧，销轴中部通过轴瓦固定于大梁或臂架根部上；关节球轴承为2个，分别套于销轴两端，关节球轴承的内、外环内侧与大梁或臂架根部通过橡胶弹簧连接，端盖位于关节球轴承的外环外侧与垫板外侧组成的平面上，用于定位关节球轴承；轴端压板固定于销轴端部，用于定位关节球轴承的内环外侧；橡胶弹簧与垫板和关节球轴承内环接触面上分别设有聚四氟乙烯滑层。本发明能大幅减小工作载荷或风载荷引起的横向振动振幅，避免大梁或臂架根部与销轴支座之间的碰撞和异响，减小铰支座的支反力和应力集中，从而能消除或者减轻横向振动对结构的安全性以及寿命造成的危害。

Description

大型机械设备大梁或臂架俯仰铰支座橡胶间隙支承装置

技术领域

本发明涉及大型机械设备大梁或臂架铰支座，特别涉及一种大型机械设备大梁或臂架俯仰铰支座橡胶间隙支承装置。

背景技术

近年来，随着海洋工程、海上运输等产业的兴起，大型船舶、跨海大桥及海洋平台的建造、大型工业设备的运输及安装、港口自动化等促使与之配套的大型工程机械设备和港口机械设备迅速发展。由于大型机械设备造价高、承受的工作载荷大、工况复杂，结构的安全性及寿命始终是最关心的问题之一。大梁或臂架作为重要的承载构件，其由工作载荷和风载荷引起的横向振动会对结构的安全性以及寿命产生十分严重的危害。

大型机械设备的大梁或臂架绝大多数是通过铰轴连接方式来实现在变幅平面内的俯仰功能。该连接方式的特点是，铰支座的销轴(光轴或阶梯轴)通过轴瓦装配在大梁或臂架根部的轴孔上。2个关节球轴承装配在销轴的两端。关节球轴承的外环由内侧的垫圈和外侧的端盖作压板进行定位，内环的外侧靠轴端压板压靠，内侧无定位。这种连接方式不可避免地会在大梁或臂架根部和销轴支座之间出现间隙。该间隙的存在对大梁或臂架水平面内的横向振动有明显影响，会使振幅和支座反力大幅增大，甚至有可能引起大梁或臂架根部和销轴支座的碰撞，造成应力集中。另外，由于关节球轴承的内环留有空隙，一旦轴端的压板在端部紧固螺栓的紧压下，2个关节球轴承的内环会相向地相内侧挤压，从而导致轴承内外环之间的游隙变小乃至为零，如果关节球轴承咬死，铰轴停转，而仅存的就只有铰接点耳板长腰孔与铰轴之间的相对滑动，从而使得俯仰过程中时常发出异响声。如何消除或者减轻横向振动对铰支座及结构的工作性能和安全性造成的危害已成为用户和制造尚急需解决的问题。

橡胶弹簧是利用橡胶的弹性变形实现弹簧作用的。橡胶弹簧因具有以下优点：(1)形状不受限制，各个方向的刚度可以根据设计要求自由选择，改变弹簧的结构形式可达到不同大小的刚度要求；(2)具有高弹性、良好的耐磨性和阻尼特性，对于冲击和高频振动的缓解和吸收具有良好的效果；(3)安装和拆卸方便，无需润滑，有利于维护和保养；近年来，在机械工程中的应用日益广泛。它的缺点是耐高低温性和耐油性比金属弹簧差。随着橡胶工业的迅速发展，橡胶弹簧的材料由普通橡胶向高强度、耐磨、耐油和耐老化的聚氨酯橡胶发展。聚氨酯橡胶是一种性能介于橡胶与塑料之间的弹性体，是一种高分子材料。与氯丁橡胶相比，它具有硬度范围大、耐磨性好、强度大、弹性高、耐油性能好、耐老化等良好性能，同时还具有理想的机加工性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大型机械设备大梁或臂架俯仰铰支座橡胶间隙支承装置。

本发明提出的大型设备大梁或臂架俯仰铰支座橡胶间隙支承装置，该支承装置位于大梁或臂架根部1和销轴支座9之间，由橡胶弹簧2、聚四氟乙烯滑层3、关节球轴承4、端盖5、轴端压板6、销轴7、垫板8和轴瓦10组成，其中，垫板8套于销轴支座9内外侧，销轴7的两端分别插入销轴支座9的轴孔内，中部插入大梁或臂架根部1的轴孔内，并通过轴瓦10固定于大梁或臂架根部1上；关节球轴承4为2个，分别套于销轴7两端，且位于销轴支座9的轴孔内，关节球轴承4的内环内侧、外环内侧分别与大梁或臂架根部1通过橡胶弹簧2连接，关节球轴承4的外环外侧与垫板8外侧位于同一平面，端盖5位于关节球轴承4的外环外侧与垫板8外侧组成的平面上，用于定位关节球轴承4；关节球轴承4的内环外侧与销轴7端部位于同一平面，轴端压板6的直径大于销轴7端部的直径，轴端压板6固定于销轴7端部，用于定位关节球轴承4的内环外侧；端盖5、垫板8与销轴支座9通过螺栓连接；橡胶弹簧2与垫板8和关节球轴承4内环接触面上分别设有聚四氟乙烯滑层3。

本发明中，销轴7采用圆轴或阶梯轴中任一种。

本发明中，所述橡胶弹簧采用聚氨酯橡胶。根据不同机械设备大梁或臂架的结构形式和几何参数(包括间隙的大小)的不同，所需的橡胶弹簧的刚度亦不同。聚氨酯橡胶弹簧的刚度主要由橡胶受压截面面积、弹簧长度(即间隙长度)和表观弹性模量决定。其中，表观弹性模量主要与橡胶硬度、橡胶截面形状和弹簧长度有关。因此，可通过改变橡胶弹簧的材料、形状和尺寸来满足弹簧刚度要求。研究橡胶弹簧参数改变对大梁或臂架横向振动固有频率、振幅和铰支座支反力的影响，可得到橡胶弹簧的最佳设计参数。

本发明中，所述聚四氟乙烯滑层，利用聚四氟乙烯与不锈钢摩擦系数非常小的特点，在橡胶弹簧与垫板(不锈钢材料)、关节球轴承内环的接触面上粘合聚四氟乙烯滑层，以减小接触面摩擦力对大梁或臂架的俯仰运动的影响。同时，橡胶弹簧和聚四氟乙烯滑层对关节球轴承的内环在内侧形成定位，可防止当轴端的压板在端部紧固螺栓的紧压下，2个关节球轴承的内环相内侧挤压，从而保证轴承内外环之间的游隙，能消除或减小俯仰过程中发出异响。

本发明安装在大梁或臂架根部和销轴支座之间，在不影响大梁或臂架的俯仰运动的前提下，能大幅减小工作载荷或风载荷引起的横向振动振幅，避免大梁或臂架根部与销轴支座之间的碰撞和异响，减小铰支座的支反力和应力集中，从而能消除或者减轻横向振动对结构的工作性能及安全性造成的危害。

本发明考虑了销轴支座与大梁或臂架根部之间间隙对大梁或臂架横向振动的影响，利用橡胶弹簧填充该间隙，并在橡胶弹簧与垫板、关节球轴承内环接触面上粘合聚四氟乙烯滑层，从而形成了所述的橡胶间隙支承装置。其实质是利用了减隔振原理，通过橡胶弹簧调节了大梁或臂架的横向振动固有频率，从而能减小工作载荷或风载荷引起的横向振动振幅；同时起到缓冲作用，避免大梁或臂架根部与销轴支座之间的碰撞，并能消除关节球轴承的内环内侧定位问题引起的俯仰过程中发出的异响。

附图说明

图1是本发明一种大型机械设备大梁或臂架俯仰铰支座的橡胶间隙支承装置的结构剖面示意图。

图中标号：1为大梁或臂架根部；2为橡胶弹簧；3为聚四氟乙烯滑层；4为关节球轴承；5为端盖；6为轴端压板；7为销轴；8为垫板；9为销轴支座；10为轴瓦。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。

实施例1：参看图1，本发明是一种大型机械设备大梁或臂架俯仰铰支座的橡胶间隙支承装置，安装在机械设备的大梁或臂架根部1和销轴支座9之间。本间隙支承装置主要包括橡胶弹簧2和聚四氟乙烯滑层3。铰支座的销轴7可为光轴或阶梯轴，图示中为光轴，通过轴瓦10装配在大梁或臂架根部1的轴孔上，2个关节球轴承4装配在销轴7的两端。关节球轴承4的内、外环内侧由橡胶弹簧2和聚四氟乙烯滑层3定位，外环外侧由端盖5作压板定位，内环外侧则靠轴端压板6定位。使用螺栓连接将端盖5、垫板8与销轴支座9连接。销轴7上打有润滑孔保证关节球轴承4的润滑。橡胶弹簧2可选择环形截面，与销轴支座9之间留有适当间隙以免接触，在橡胶弹簧2与垫板8、关节球轴承4内环接触面上粘合聚四氟乙烯滑层3，使间隙支承装置的安装不至影响大梁或臂架的俯仰运动。本橡胶间隙支承装置利用被动隔振技术，无需触发，橡胶弹簧受压即工作。

Claims (2)

1.一种大型机械设备大梁或臂架俯仰铰支座橡胶间隙支承装置，该支承装置位于大梁或臂架根部(1)和销轴支座(9)之间，由橡胶弹簧(2)、聚四氟乙烯滑层(3)、关节球轴承(4)、端盖(5)、轴端压板(6)、销轴(7)、垫板(8)和轴瓦(10)组成，其特征在于垫板(8)套于销轴支座(9)内外侧，销轴(7)的两端分别插入销轴支座(9)的轴孔内，中部插入大梁或臂架根部(1)的轴孔内，并通过轴瓦(10)固定于大梁或臂架根部(1)上；关节球轴承(4)为2个，分别套于销轴(7)两端，且位于销轴支座(9)的轴孔内，关节球轴承(4)的内环内侧、外环内侧分别与大梁或臂架根部(1)通过橡胶弹簧(2)连接，关节球轴承(4)的外环外侧与垫板(8)外侧位于同一平面，端盖(5)位于关节球轴承(4)的外环外侧与垫板(8)外侧组成的平面上，定位关节球轴承(4)；关节球轴承(4)的内环外侧与销轴(7)端部位于同一平面，轴端压板(6)的直径大于销轴(7)端部的直径，轴端压板(6)固定于销轴(7)端部，定位关节球轴承(4)的内环外侧；端盖(5)、垫板(8)与销轴支座(9)通过螺栓连接；橡胶弹簧(2)与垫板(8)和关节球轴承(4)内环接触面上分别设有聚四氟乙烯滑层(3)。

2.根据权利要求1所述的大型机械设备大梁或臂架俯仰铰支座橡胶间隙支承装置，其特征在于销轴(7)采用圆轴或阶梯轴中任一种。