CN104214207B - 特大型立式组合轴承装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及特大型立式组合轴承装置。包括外径为2米的直立的钢管柱和组合轴承，钢管柱的中部同轴设有台阶管状的轴承座，钢管柱的下部设有环状的支承平台；组合轴承包括立向布置的中心轴承和平面轴承；中心轴承包括内圈、中间复合层和外圈，且套设在轴承座的中部；所述外圈上套设连接着管轴状的连接座，中心轴承的轴向上部和连接座之间设有环状的上密封压板，下部和连接座之间设有环状的下密封压板；连接座上固定套设有管状的支臂连接座；钢管柱下部的支承平台上设有平面轴承；本装置能承受800t的径向荷载和300t的轴向荷载，是目前国内最大的承载能力最高的组合轴承，也是国内唯一一个由立向轴承和平面轴承构成的复合轴承装置。

Description

特大型立式组合轴承装置

技术领域

本发明属于水利水电工程中的闸门技术领域，涉及用于闸门的特大型轴承装置。

背景技术

支铰轴承是闸门的重要承载部件，其特点是能够承受较大的径向荷载和一定的轴向荷载，多应用于弧形闸门支铰，轴承水平布置，而且一般位于水面以上。近年来，底轴驱动式翻板闸门应用越来越广泛，因此轴承水下布置也越来越普遍。在本轴承装置出现以前，国内最大的关节轴承应用在上海苏州河河口闸上，轴承内径2000mm，水平布置。根据力学分析，该关节轴承径向荷载490t，理论上讲基本不承受轴向荷载。

但是如果实际工程需要关节轴承立向布置(与水平布置垂直)时，会带来普通关节轴承不需考虑的问题：承受很大的轴向荷载。因此当关节轴承立向布置时，除了考虑其能承受巨大的径向荷载外，还要能承受很大的轴向荷载，一般关节轴承无法满足上述要求。

发明内容

为解决普通关节轴承直立布置无法同时承受很大的径向荷载和轴向荷载的问题，本发明提供了一种特大型立式组合轴承装置。

特大型立式组合轴承装置包括直立的钢管柱和组合轴承；所述钢管柱的中部同轴设有台阶管状的轴承座，所述钢管柱的下部设有环状的支承平台；

所述组合轴承包括直立布置的中心轴承和平面轴承；

所述直立布置的中心轴承包括内圈和外圈，且套设在轴承座的中部；所述外圈上套设连接着管轴状的连接座，所述内圈的轴向上部和连接座之间设有环状的上密封压板，内圈的轴向下部和连接座之间设有环状的下密封压板；所述连接座上固定套设有管状的支臂连接座；

所述钢管柱下部的支承平台上设有板状的平面轴承块；所述支臂连接座的底部和平面轴承块对应形成平面轴承。

所述内圈和外圈相对应的结合面为弧面，且二者之间设有中间复合层。内圈和外圈材料为不锈钢，中间复合层为自润滑合金材料；所述中间复合层的厚度为10-20mm。

所述内圈和外圈相对应的弧面为圆弧面，圆弧面的半径大于1000mm。

所述轴承座的外圆柱面上分别设有上台阶、中台阶和下台阶，构成三级台阶管；在下台阶处套设有环状的轴承压板；所述内圈套设在轴承座的中台阶处，内圈的轴向底面位于轴承座的下台阶上，内圈的轴向顶面位于上台阶处，所述上台阶处的轴承座上套设有管状的轴承压盖，所述轴承压盖的轴向底面的外边缘对应位于内圈的轴向顶面；所述外圈的轴向底部位于轴承压板的顶面；所述上密封压板的外圆周固定连接着连接座，上密封压板的内圆周的端面和轴承座上部上台阶的外圆柱面接触；所述下密封压板的外圆周固定连接着连接座，下密封压板的内圆周的端面和轴承座的下部的下台阶的外圆柱面接触。

所述上密封压板的内圆周的端面上设有二道上密封圈，所述下密封压板的内圆周端面上部和下部分别设有二道下密封圈。

所述支臂连接座的管壁由内壁和外壁组成的双层夹壁，所述内壁的轴向底部连接着环状的支承板，所述支承板的底面设有不锈钢板，所述不锈钢板与所述平面轴承块对应形成平面轴承，且二者之间的间隙小于5mm。

支臂连接座的内壁和外壁之间通过筋板连接，支臂连接座的内壁通过剪切螺栓固定连接着连接座。

本发明的有益技术效果体现在以下方面：

1)本装置中的中心轴承直立布置，而普通关节轴承水平布置；本装置中直立布置的中心轴承由内圈、中间复合层和外圈三部分组成，而普通轴承只有内圈和外圈两部分；中心轴承内圈和外圈材料为不锈钢，中间复合层为自润滑合金材料，这样的结构组合能大大提高轴承的轴向承载能力，而普通轴承的内圈为自润滑材料，外圈材料为轴承钢，主要考虑径向荷载，轴向荷载不是主要考虑因素；

2)目前，国内最大的水平布置的关节轴承内径2000mm，承受的径向荷载为490t，基本上没有轴向荷载；而本装置中的中心轴承内径为2120mm，是目前国内尺寸最大的立向布置的轴承，同时它除了能承受800t的径向荷载外，还能承受300t的轴向荷载，普通轴承无法承受这样的组合荷载，也是国内唯一一个由立向轴承和平面轴承构成的复合轴承装置；

3)本装置中心轴承的正下方设置了平面轴承，平面轴承与上方中心轴承的连接件的间隙为3-5mm，该间隙一方面便于中心轴承进行一定程度的自身调节，同时也限制了中心轴承受到巨大的轴向荷载后的位移，从而分担中心轴承的轴向荷载，进而提高整个轴承装置的轴向荷载承载能力；

4)本装置设计了抗剪结构，轴承连接座与闸门支臂连接座通过多排抗剪螺栓连接，同时在轴承连接座的上方设置了12个抗剪块，可以削弱空间变位引起的轴向荷载，可进一步提高轴承装置的轴向荷载承载能力；

5)考虑到轴承长期处于水下，检修困难，因此轴承上下均设置有多道密封结构，能保证中心轴承不受水流和砂石的侵蚀，不需要日常的检修与维护，水下寿命超过50年。

附图说明

图1为本装置的结构剖面图。

图2为本装置的俯视图。

图3为图1中的A—A视图。

图4为图1中的B放大图。

图5为中心轴承的结构放大图。

图6为图1中的C放大图。

图中序号说明：混凝土基础1、钢管柱2、内圈3、中间复合层4、外圈5、轴承座6、轴承连接座7、轴承压盖8、轴承压板9、上密封压板10、上密封圈11、下密封压板12、下密封圈13、抗剪块14、抗剪螺栓15、支臂连接座16、支承板17、不锈钢板18、平面轴承块19、支承平台20、盖板21。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。

实施例

参见图1和图2，特大型立式组合轴承装置包括外径为2米的直立的钢管柱2和组合轴承。钢管柱2的中部同轴焊接安装有台阶管状的轴承座6，轴承座6的外圆柱面上分别设有上台阶、中台阶和下台阶，构成三级台阶管；在下台阶处固定套装有环状的轴承压板9；钢管柱2的下部焊接安装有环状的支承平台20，钢管柱2的下端固定安装在混凝土基础1中。

组合轴承包括中心轴承和平面轴承。

参见图4，中心轴承包括内圈3、中间复合层4和外圈5，中心轴承内径为2120mm，套装在轴承座6的中部。具体的细部结构是：内圈3和外圈5相对应的结合面为圆弧面，圆弧面的半径为1150mm，中间复合层4位于二者之间，中间复合层的厚度为15mm，见图5；内圈3和外圈5材料为不锈钢，中间复合层4材料为自润滑合金材料。

参见图4，内圈3套装在轴承座6的中台阶处，内圈3的轴向底面位于轴承座6的下台阶上，内圈3的轴向顶面位于上台阶处；上台阶处的轴承座6上套装有管状的轴承压盖8，轴承压盖8的轴向底面的外边缘对应位于内圈3的轴向顶面；外圈5的轴向底部位于轴承压板9的顶面。外圈5上套装连接着管轴状的连接座7，具体的细部结构是连接座7的中部管内设凸环，凸环处和外圈5配合，且凸环的底部通过螺钉固定连接着轴承压板9，见图4。上密封压板10的外圆周通过螺钉固定连接着连接座7的凸环轴向上端，其内圆周的端面和轴承座6上部的上台阶的圆柱面接触；下密封压板12的外圆周通过螺栓固定连接着连接座7的凸环轴向下端，其内圆周的端面和轴承座6下部的下台阶的圆柱面接触。上密封压板10的内圆周的端面上初有二道上密封圈11，下密封压板12的内圆周端面上部和下部分别安装有二道下密封圈13；二道上密封圈11和二道下密封圈13的作用在于有效阻止水流和砂石进入中心轴承，从而保证中心轴承的工作环境，延长其使用寿命，最大程度减少维护。

连接座7上固定套装有管状的支臂连接座16；支臂连接座16的管壁由同轴的内壁和外壁通过筋板连接组成，支臂连接座16的内壁通过剪切螺栓15固定连接着连接座7；支臂连接座16的内壁的轴向底部连接着环状的支承板17，支承板17的底面连接着不锈钢板18。

连接座7的外圆柱面上均布焊接安装12块抗剪块14，抗剪块14沿径向呈放射线状分布；抗剪块14和抗剪螺栓15一起可以有效抵抗中心轴承结构的空间位移，从而削弱空间变位引起的轴向荷载，提高轴承装置的抗剪能力，进一步提高轴承装置的轴向承载能力。

参见图3和图6，钢管柱2下部的支承平台20上安装有板状的平面轴承块19，且在支承平台20的圆周上呈圆环状均布；支臂连接座16的轴向下端的不锈钢板18与支承平台20上的平面轴承块19对应形成平面轴承，且二者之间的间隙小于5mm；该间隙一方面便于中心轴承进行一定程度的自身调节，同时也限制了与中心轴承连接的闸门支臂连接座16受到巨大的轴向荷载后产生的位移，从而分担中心轴承的轴向荷载，进而提高整个轴承装置的轴向荷载承载能力。

支臂连接座16的轴向上端安装有盖板21，盖板21也可以有效阻止污物和生活垃圾进入结构内部，防止杂质等在轴承连接座与钢管柱之间形成淤积，避免污物慢慢侵蚀中心轴承。

本发明的安装操作过程如下：

首先，将轴承座6焊接在钢管柱2上。接着将轴承压板9安装到轴承座6的下台阶处，再套装上中心轴承（含内圈3、中间复合层4和外圈5）。压装上轴承压盖8,然后安装轴承连接座7，轴承压板9通过螺栓固定在轴承连接座7上，从而将中心轴承固定在轴承座6和轴承连接座7之间。其次分别安装上密封圈11、上密封压板10和下密封圈13、下密封压板12。安装下密封压板前，其内层密封应先安装好。安装完成后中心轴承各转动面间应转动灵活，无卡阻现象。

支臂连接座16分两半制作，出厂前，先将支承板17和不锈钢板18焊接在支臂连接座的轴向底部，以保证支承板17和不锈钢板18的平面度。支臂连接座16通过抗剪螺栓15固定在连接座7上，最后安装抗剪块14。而平面轴承19固定在支承平台20上，将支承平台20焊接在钢管柱2的预定位置，盖上盖板21，至此完成特大型立式组合轴承装置的全部安装工作。最后在钢管柱2内浇注自密实混凝土，增强钢管柱的刚度和承载能力。

Claims (8)

1.特大型立式组合轴承装置，包括直立的钢管柱和组合轴承，其特征在于：所述钢管柱的中部同轴设有台阶管状的轴承座，所述钢管柱的下部设有环状的支承平台；所述组合轴承包括直立布置的中心轴承和平面轴承；所述直立布置的中心轴承包括内圈和外圈，且内圈和外圈套设在轴承座的中部；所述外圈上套设连接着管轴状的连接座，所述内圈的轴向上部和连接座之间设有环状的上密封压板，内圈的轴向下部和连接座之间设有环状的下密封压板；所述连接座上固定套设有管状的支臂连接座；所述钢管柱下部的支承平台上设有板状的平面轴承块；所述支臂连接座的底部和平面轴承块对应形成平面轴承。

2.根据权利要求1所述的特大型立式组合轴承装置，其特征在于：所述内圈和外圈相对应的结合面为弧面，且二者之间设有中间复合层；内圈的材料和外圈的材料均为不锈钢，中间复合层的材料为自润滑合金材料。

3.根据权利要求2所述的特大型立式组合轴承装置，其特征在于：所述中间复合层的厚度为10-20mm。

4.根据权利要求2所述的特大型立式组合轴承装置，其特征在于：所述内圈和外圈相对应的弧面为圆弧面，圆弧面的半径大于1000mm。

5.根据权利要求1所述的特大型立式组合轴承装置，其特征在于：所述轴承座的外圆柱面上分别设有上台阶、中台阶和下台阶，构成三级台阶管；在下台阶处套设有环状的轴承压板；所述内圈套设在轴承座的中台阶处，内圈的轴向底面位于轴承座的下台阶上，内圈的轴向顶面位于上台阶处，所述上台阶处的轴承座上套设有管状的轴承压盖，所述轴承压盖的轴向底面的外边缘对应位于内圈的轴向顶面；所述外圈的轴向底部位于轴承压板的顶面；所述上密封压板的外圆周固定连接着连接座，上密封压板的内圆周的端面和轴承座上部上台阶的外圆柱面接触；所述下密封压板的外圆周固定连接着连接座，下密封压板的内圆周的端面和轴承座的下部的下台阶的外圆柱面接触。

6.根据权利要求5所述的特大型立式组合轴承装置，其特征在于：所述上密封压板的内圆周的端面上设有二道上密封圈，所述下密封压板的内圆周端面上部设有一道下密封圈，所述下密封压板的内圆周端面下部设有一道下密封圈。

7.根据权利要求1所述的特大型立式组合轴承装置，其特征在于：所述支臂连接座的管壁由内壁和外壁组成的双层夹壁，所述内壁的轴向底部连接着环状的支承板，所述支承板的底面设有不锈钢板，所述不锈钢板与所述平面轴承块对应形成平面轴承，且二者之间的间隙小于5mm。

8.根据权利要求1所述的特大型立式组合轴承装置，其特征在于：支臂连接座的内壁和外壁之间通过筋板连接，支臂连接座的内壁通过剪切螺栓固定连接着连接座。