CN113323964A - 回转支承结构、回转台及作业机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种回转支承结构、回转台及作业机械，回转支承结构包括壳体、回转轴组件、径向轴承及轴向轴承；回转轴组件沿着壳体的竖直方向设于壳体内；径向轴承设于壳体内，径向轴承同轴套设于回转轴组件的主轴外部，并对主轴施加沿径向的第一作用力，以使得回转轴组件与径向轴承具有相同的轴心；轴向轴承设于壳体内，轴向轴承同轴套设于主轴的外部，并与回转轴组件的推力盘呈轴向相对设置；轴向轴承对推力盘施加沿轴向向上的第二作用力，以使得回转轴组件沿轴向保持悬浮状态。本发明可避免转支承结构的动静部件之间产生接触摩擦，减少摩擦阻力矩，降低了回转支撑结构的功耗和回转噪音，提高了回转支承结构的寿命与免维护性。

Description

回转支承结构、回转台及作业机械

技术领域

本发明涉及作业机械技术领域，尤其涉及一种回转支承结构、回转台及作业机械。

背景技术

对于需要回转作业的作业机械而言，在作业机械上设有回转台与臂架，回转台设于作业机械的车体上，臂架的首端与回转台连接。在回转台启动回转时，可带动臂架的末端到达不同作业位置。

回转支承是回转台的重要组成部分。现有的回转支承通常包括内圈、外圈及滚动体，在内圈与外圈的相对端面之间形成有滚道，滚动体设于滚道中。在此，通过旋转驱动机构向内圈或外圈施加周向的回转力矩，在滚动体的滚动支撑下，内圈与外圈之间发生相对转动，从而实现回转支承的回转功能。

然而，在实际作业中，尤其是作业机械在重载回转工况下作业时，回转支承的滚动体与滚道之间存在较大的接触摩擦力，导致滚动体与滚道出现不可避免的出现磨损、变形甚至开裂，并在回转产生较大的噪音。由于回转支承的滚动体与滚道之间的硬接触，在回转支承的回转中需克服较大的摩擦阻力矩，还需对回转支承进行定期润滑保养，否则，回转支承的作业工况会急剧恶化，使用寿命受到严重的影响。

发明内容

本发明提供一种回转支承结构、回转台及作业机械，用以解决现有的回转支承存在回转功耗大、回转噪音大、易损坏及难以维护的问题。

本发明提供一种回转支承结构，包括：壳体、回转轴组件、径向轴承及轴向轴承；回转轴组件沿着壳体的竖直方向设于壳体内；回转轴组件包括主轴与推力盘，推力盘同轴设于所述主轴上；径向轴承设于壳体内，径向轴承同轴套设于主轴的外部；径向轴承用于对主轴施加沿径向的第一作用力，以使得回转轴组件与径向轴承具有相同的轴心；轴向轴承设于壳体内，轴向轴承同轴套设于主轴的外部，并与推力盘呈轴向相对设置；轴向轴承用于对推力盘施加沿轴向向上的第二作用力，以使得回转轴组件沿轴向保持悬浮状态。

根据本发明提供的一种回转支承结构，还包括：第一位移传感器、第二位移传感器及控制装置；所述第一位移传感器的检测端用于沿径向伸向所述主轴的侧面，以用于检测所述回转轴组件产生的径向偏移量；所述第一位移传感器与所述控制装置通讯连接，所述控制装置与所述径向轴承通讯连接；所述第二位移传感器的检测端用于沿轴向伸向所述推力盘，以用于检测所述回转轴组件产生的轴向偏移量；所述第二位移传感器与所述控制装置通讯连接，所述控制装置与所述轴向轴承通讯连接。

根据本发明提供的一种回转支承结构，所述径向轴承与所述轴向轴承当中的至少一者为电磁轴承；在所述径向轴承为电磁轴承的情况下，所述径向轴承用于对所述主轴施加沿径向指向外的第一作用力。

根据本发明提供的一种回转支承结构，在所述径向轴承为电磁轴承的情况下，所述主轴的侧面形成有导磁环；所述导磁环的外侧面与所述径向轴承的内侧面呈径向相对设置。

根据本发明提供的一种回转支承结构，还包括：径向保护轴套；所述径向保护轴套同轴套设于所述主轴上；所述径向保护轴套与所述壳体连接；所述径向保护轴套的内侧面与所述主轴的外侧面之间形成第一径向间隙；所述径向轴承的内侧面与所述导磁环的外侧面之间形成第二径向间隙；所述第二径向间隙的宽度大于所述第一径向间隙的宽度。

根据本发明提供的一种回转支承结构，所述径向轴承设有两个，两个所述径向轴承分设于靠近所述壳体的上端口与下端口所在的位置；所述径向保护轴套设有两个，其中一个所述径向保护轴套设于所述壳体的上端口，另一个所述径向保护轴套设于所述壳体的下端口。

根据本发明提供的一种回转支承结构，所述轴向轴承设有两个；所述推力盘设于两个所述轴向轴承之间。

根据本发明提供的一种回转支承结构，还包括：轴向保护轴套；所述轴向保护轴套同轴套设于所述主轴的外部；所述轴向保护轴套与所述壳体的下端口连接；所述主轴的侧面形成有止挡台阶，所述止挡台阶与所述轴向保护轴套的相对端面之间形成第一轴向间隙；所述轴向轴承与所述推力盘的相对端面之间形成第二轴向间隙，所述第二轴向间隙的宽度大于所述第一轴向间隙的宽度。

本发明还提供一种回转台，包括：回转座、回转驱动机构及如上所述的回转支承结构；所述回转轴组件的上端与所述回转座连接；所述回转轴组件的下端与所述回转驱动机构连接。

本发明还提供一种作业机械，包括如上所述的回转支承结构，或者如上所述的回转台。

本发明提供的一种回转支承结构、回转台及作业机械，通过设置壳体、回转轴组件、径向轴承及轴向轴承，基于径向轴承套沿径向对回转轴组件的主轴施加的第一作用力及轴向轴承沿轴向对回转轴组件的推力盘施加的第二作用力，在第一作用力与第二作用力的综合作用下，可使得回转轴组件在壳体内处于悬浮状态，并在回转时与回转支承结构的静子部件处于非接触状态，这不仅能够避免转支承结构的动静部件之间产生接触摩擦，减少摩擦阻力矩，降低了回转支撑结构的功耗和回转噪音，提高了回转支承结构的寿命，而且回转支承结构在运行时不必使用润滑油脂，提高了免维护性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的回转支承结构在作业机械上的安装结构示意图；

图2是本发明提供的径向轴承在回转轴组件上的安装结构示意图；

图3是本发明提供的图1的俯视结构示意图；

图4是本发明提供的回转轴组件的结构示意图；

附图标记：

1：壳体； 2：回转轴组件； 3：径向轴承；

4：轴向轴承； 5：径向保护轴套； 6：轴向保护轴套；

7：车架； 8：回转驱动机构； 9：回转座；

10：容纳腔； 21：主轴； 22：推力盘；

23：导磁环； 31：轴承套； 32：绕组线圈；

310：凸起； 11：第一位移传感器； 12：第二位移传感器；

13：控制装置； 81：回转电机； 82：齿轮传动机构。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1-图4描述本发明的一种回转支承结构、回转台及作业机械。

如图1至图4所示，本实施例提供一种回转支承结构，包括壳体1、回转轴组件2、径向轴承3及轴向轴承4；回转轴组件2沿着壳体1的竖直方向设于壳体1内；回转轴组件2包括主轴21与推力盘22，推力盘22同轴套设于主轴21上；径向轴承3设于壳体1内，并且径向轴承3同轴套设于主轴21的外部；径向轴承3用于对主轴21施加沿径向的的第一作用力，以使得回转轴组件2与径向轴承3具有相同的轴心；轴向轴承4设于壳体1内，轴向轴承4同轴套设于主轴21的外部，并与推力盘22呈轴向相对设置；轴向轴承4用于对推力盘22施加沿轴向向上的第二作用力，以使得回转轴组件2沿轴向保持悬浮状态。

具体地，本实施例通过设置壳体1、回转轴组件2、径向轴承3及轴向轴承4，基于径向轴承3套沿径向对回转轴组件2的主轴21施加的第一作用力及轴向轴承4沿轴向对回转轴组件2的推力盘22施加的第二作用力，在第一作用力与第二作用力的综合作用下，可使得回转轴组件2在壳体1内处于悬浮状态，并在回转时与回转支承结构的静子部件处于非接触状态，这不仅能够避免转支承结构的动静部件之间产生接触摩擦，减少摩擦阻力矩，降低了回转支撑结构的功耗和回转噪音，提高了回转支承结构的寿命，而且回转支承结构在运行时不必使用润滑油脂，提高了免维护性。

在此应指出的是，本实施例所示的壳体1可设计为筒状，在壳体1的上端形成有上端口，在壳体1的下端形成有下端口，且壳体1分别与径向轴承3及轴向轴承4同轴设置。其中，壳体1的形状优选为圆筒状。

与此同时，本实施例所示的径向轴承3与轴向轴承4既可以为电磁轴承，也可以为气动轴套，还可以将径向轴承3与轴向轴承4当中的一者设为电磁轴承，将径向轴承3与轴向轴承4当中的另一者设为气动轴套，在此不做具体限定。

其中，在径向轴承3与轴向轴承4为电磁轴承的情况下，径向轴承3在通电的情况下用于对主轴21施加沿径向指向外的第一作用力，轴向轴承4同于在通电的情况下用于对推力盘22施加沿轴向向上的第二作用力。在此，第一作用力与第二作用力均为电磁吸力。

相应地，在径向轴承3与轴向轴承4为气动轴套的情况下，径向轴承3在通气的情况下用于对主轴21施加沿径向指向内的第一作用力，轴向轴承4同于在通气的情况下用于对推力盘22施加沿轴向向上的第二作用力。在此，第一作用力与第二作用力均为气动推力。

由于电磁轴承结构简单、控制便捷，本实施例所示的径向轴承3与轴向轴承4优选为电磁轴承。本实施例的下述方案均是以电磁轴承为例，对回转支承结构进行具体说明。

在径向轴承3为电磁轴承的情况下，由于径向轴承3套设于主轴21的外侧，则径向轴承3对主轴21施加的第一作用力包括多个，多个第一作用力沿主轴21的周向呈圆周分布，每个第一作用力均沿着主轴21的径向分布。如图2所示，本实施例所示的径向轴承3包括轴承套31与绕组线圈32，在轴承套31的内侧面沿周向设有多个凸起310，每个凸起310上均设有绕组线圈32。由于回转轴组件2通常为钢制转轴，回转轴组件2在径向轴承3所产生的磁场的作用下会被磁化，从而第一作用力具体为沿径向从主轴21至径向轴承3分布的电磁吸力。

因此，在本实施例所示的回转支承结构应用于作业机械的情况下，通过调节径向轴承3上的各个绕组线圈的电流，可以对沿周向分布的各个第一作用力的大小分别进行控制，以平衡作业机械上的回转台、臂架以及重物所产生的倾覆力矩，确保回转轴组件2与壳体1保持同轴分布。

由于轴向轴承4与径向轴承3的结构相似，在此对轴向轴承4的具体结构不做一一赘述。显然，本实施例所示的轴向轴承4用于平衡作业机械上的回转台、臂架以及重物所产生的重力。由此，在径向轴承3对回转轴组件2产生的第一作用力及轴向轴承4的对回转轴组件2产生的第二作用力的综合作用下，可使得回转轴组件2在壳体1内处于悬浮状态，并在回转时与回转支承结构的静子部件处于非接触状态。

在此应指出的是，为了进一步确保回转轴组件2在壳体1内悬浮的稳定性，本实施例所示的回转支承结构同时可设置多个径向轴承3与轴向轴承4。

进一步地，为了对回转轴组件2的悬浮状态进行精确地控制，本实施例还设有第一位移传感器11、第二位移传感器12及控制装置13；第一位移传感器11的检测端用于沿径向伸向主轴21的侧面，以用于检测回转轴组件2产生的径向偏移量；第一位移传感器11与控制装置13通讯连接，控制装置13与径向轴承3上的各个绕组线圈电性连接；第二位移传感器12的检测端用于沿轴向伸向推力盘22，以用于检测回转轴组件2产生的轴向偏移量；第二位移传感器12与控制装置13通讯连接，控制装置13与轴向轴承4上的各个绕组线圈电性连接。

具体地，本实施例通过第一位移传感器11在检测到回转轴组件2产生径向偏移时，可将回转轴组件2产生的径向偏移量实时反馈至控制装置13，控制装置13通过对第一位移传感器11反馈的信息进行分析与处理，可对径向轴承3内的各个绕组线圈的供电信号(电压或电流)进行调整，从而改变径向轴承3内的磁场分布，进而改变主轴21的受力大小和方向，以平衡回转轴组件2在回转时所受的倾覆力矩。

相应地，本实施例通过第二位移传感器12在检测到回转轴组件2产生轴向偏移时，可将回转轴组件2产生的轴向偏移量实时反馈至控制装置13，控制装置13通过对第二位移传感器12反馈的信息进行分析与处理，可对轴向轴承4内的各个绕组线圈的供电信号(电压或电流)进行调整，从而改变轴向轴承4内的磁场分布，进而改变推力盘22的受力大小和方向，以平衡回转轴组件2在回转时所受的来自回转台、臂架以及重物所产生的重力。

在此应指出的是，为了实现对回转轴组件2的悬浮状态的精确控制，本实施例所示的第一位移传感器11、第二位移传感器12均设有多个，多个第一位移传感器11及多个第二位移传感器12均相对于回转轴组件2呈圆周分布。

与此同时，本实施例所示的控制装置13设有控制模块，该控制模块可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的控制模块可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。控制模块也可以是任何常规的处理器等，在此不做具体限定。

另外，在径向轴承3与轴向轴承4为气动轴套的情况下，本实施例所示的控制装置13可根据第一位移传感器11、第二位移传感器12反馈的数据信息，对径向轴承3与轴向轴承4的通气状态进行控制，以使得回转轴组件2在壳体1内沿轴向保持悬浮状态。

如图1与图4所示，在径向轴承3为电磁轴承的情况下，为了便于径向轴承3沿径向对主轴21施加径向作用力，本实施例所示的主轴21的侧面形成有导磁环23；导磁环23的外侧面与径向轴承3的内侧面呈径向相对设置。其中，本实施例所示的导磁环23可采用导磁性良好的材料制成，优选为铁环或钢环。

进一步地，本实施例还设有径向保护轴套5；径向保护轴套5同轴套设于主轴21上；径向保护轴套5与壳体1连接；径向保护轴套5的内侧面与主轴21的外侧面之间形成第一径向间隙；径向轴承3的内侧面与导磁环23的外侧面之间形成第二径向间隙；第二径向间隙的宽度大于第一径向间隙的宽度。

具体地，由于在倾覆力矩的作用下，本实施例所示的回转轴组件2在回转的过程中会不可避免地产生径向偏移，本实施例设置第二径向间隙，既对回转轴组件2的径向偏移提供活动裕量，又可对径向轴承3提供较好地保护。

与此同时，本实施例通过设置第二径向间隙的宽度大于第一径向间隙的宽度，可在回转支承结构不工作时，通过径向保护轴套5来限制回转轴组件2的径向偏移。

如图1所示，为了较好地控制回转轴组件2的径向偏移，并确保回转支承结构整体结构的稳定性，本实施例所示的径向轴承3设有两个，两个径向轴承3位于壳体1内，并分设于靠近壳体1的上端口与下端口的位置；径向保护轴套5设有两个，其中一个径向保护轴套5设于壳体1的上端口，另一个径向保护轴套5设于壳体1的下端口。

如图1所示，为了较好地控制回转轴组件2的轴向偏移，本实施例所示的轴向轴承4设有两个；推力盘22设于两个轴向轴承4之间。

具体地，在实际工作中，本实施例可通过设于推力盘22上侧的轴向轴承4对推力盘22施加竖直朝上的电磁吸力，并通过设于推力盘22下侧的轴向轴承4对推力盘22施加竖直朝下的电磁吸力，推力盘22可在两个轴向轴承4施加的电磁吸力、推力盘22的重力及推力盘22所受到的外在载荷力的作用下达到平衡状态。其中，本实施例所示的多个电磁吸力的矢量和形成上述实施例所示的第二作用力。

如图1所示，本实施例还设有轴向保护轴套6；轴向保护轴套6同轴套设于主轴21上；轴向保护轴套6与壳体1的下端口连接；主轴21的侧面形成有止挡台阶，止挡台阶与轴向保护轴套6的相对端面之间形成第一轴向间隙；轴向轴承4与推力盘22的相对端面之间形成第二轴向间隙，第二轴向间隙的宽度大于第一轴向间隙的宽度。

具体地，由于在外在的载荷力的作用下，本实施例所示的回转轴组件2在回转的过程中会不可避免地产生轴向偏移，本实施例设置第二轴向间隙，既对回转轴组件2的轴向偏移提供活动裕量，又可对轴向轴承4提供较好地保护。

与此同时，本实施例通过设置第二轴向间隙的宽度大于第一轴向间隙的宽度，可在回转支承结构不工作时，通过轴向保护轴套6来限制回转轴组件2的轴向偏移。

另外，本实施例通过将轴向保护轴套6与壳体1的下端口连接，可使得本实施例所示的轴向保护轴套6还具备转接座的功能。在实际应用中，本实施例可设置轴向保护轴套6的直径大于壳体1，并将轴向保护轴套6与作业机械相连接。

如图1所示，本实施例所示的回转轴组件2的上端从壳体1的上端口伸出，并用于与回转座9连接；壳体1用于设于作业机械上；回转轴组件2的下端从壳体1的下端口伸出，并用于与回转驱动机构8连接。

具体地，本实施例可将回转轴组件2的上端与过渡盘同轴连接，并将过渡盘与回转座9连接。本实施例可将壳体1的下端口与轴向保护轴套6连接，并将轴向保护轴套6与作业机械的车架7连接。

与此同时，本实施例还可在作业机械的车架7上设置容纳腔10，将回转驱动机构8设于容纳腔10内。其中，本实施例所示的回转驱动机构8包括回转电机81与齿轮传动机构82，齿轮传动机构82包括相啮合的第一齿轮与第二齿轮，回转电机81的输出轴与第一齿轮同轴连接，第二齿轮与回转轴组件2的下端同轴连接。

优选地，本实施例还提供一种回转台，包括：回转座9、回转驱动机构8及如上所述的回转支承结构；回转轴组件2的上端与回转座9连接；回转轴组件2的下端与回转驱动机构8连接。

具体地，由于本实施例所示的回转台包含了上述实施例所示的回转支承结构，回转支承结构的具体结构可参照上述实施例，则本实施例所示的回转台采用了上述全部技术方案，因此，至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

优选地，本实施例还提供一种作业机械，包括如上所述的回转支承结构，或者如上所述的回转台。

具体地，本实施例所示的作业机械还包括臂架，臂架的一端与回转台连接。本实施例所示的作业机械可以为本领域所公知的起重机、泵车、消防车等，在此不做具体限定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种回转支承结构，其特征在于，包括：

壳体；

回转轴组件，所述回转轴组件沿着所述壳体的竖直方向设于所述壳体内；所述回转轴组件包括主轴与推力盘，所述推力盘同轴设于所述主轴上；

径向轴承，所述径向轴承设于所述壳体内，并且所述径向轴承同轴套设于所述主轴的外部；所述径向轴承用于对所述主轴施加沿径向的第一作用力，以使得所述回转轴组件与所述径向轴承具有相同的轴心；

轴向轴承，所述轴向轴承设于所述壳体内，所述轴向轴承同轴套设于所述主轴的外部，并与所述推力盘呈轴向相对设置；所述轴向轴承用于对所述推力盘施加沿轴向向上的第二作用力，以使得所述回转轴组件沿轴向保持悬浮状态。

2.根据权利要求1所述的回转支承结构，其特征在于，

还包括：第一位移传感器、第二位移传感器及控制装置；

所述第一位移传感器的检测端用于沿径向伸向所述主轴的侧面，以检测所述回转轴组件产生的径向偏移量；所述第一位移传感器与所述控制装置通讯连接，所述控制装置与所述径向轴承通讯连接；

所述第二位移传感器的检测端用于沿轴向伸向所述推力盘，以检测所述回转轴组件产生的轴向偏移量；所述第二位移传感器与所述控制装置通讯连接，所述控制装置与所述轴向轴承通讯连接。

3.根据权利要求1所述的回转支承结构，其特征在于，

所述径向轴承与所述轴向轴承当中的至少一者为电磁轴承；在所述径向轴承为电磁轴承的情况下，所述径向轴承用于对所述主轴施加沿径向指向外的第一作用力。

4.根据权利要求3所述的回转支承结构，其特征在于，

在所述径向轴承为电磁轴承的情况下，所述主轴的侧面形成有导磁环；所述导磁环的外侧面与所述径向轴承的内侧面呈径向相对设置。

5.根据权利要求4所述的回转支承结构，其特征在于，

还包括：径向保护轴套；

所述径向保护轴套同轴套设于所述主轴的外部；所述径向保护轴套与所述壳体连接；所述径向保护轴套的内侧面与所述主轴的外侧面之间形成第一径向间隙；

所述径向轴承的内侧面与所述导磁环的外侧面之间形成第二径向间隙；所述第二径向间隙的宽度大于所述第一径向间隙的宽度。

6.根据权利要求5所述的回转支承结构，其特征在于，

所述径向轴承设有两个，两个所述径向轴承分设于靠近所述壳体的上端口与下端口所在的位置；

所述径向保护轴套设有两个，其中一个所述径向保护轴套设于所述壳体的上端口，另一个所述径向保护轴套设于所述壳体的下端口。

7.根据权利要求1所述的回转支承结构，其特征在于，

所述轴向轴承设有两个；所述推力盘设于两个所述轴向轴承之间。

8.根据权利要求7所述的回转支承结构，其特征在于，

还包括：轴向保护轴套；

所述轴向保护轴套同轴套设于所述主轴的外部；所述轴向保护轴套与所述壳体的下端口连接；所述主轴的侧面形成有止挡台阶，所述止挡台阶与所述轴向保护轴套的相对端面之间形成第一轴向间隙；

所述轴向轴承与所述推力盘的相对端面之间形成第二轴向间隙，所述第二轴向间隙的宽度大于所述第一轴向间隙的宽度。

9.一种回转台，包括：回转座与回转驱动机构，其特征在于，还包括如权利要求1至8任一所述的回转支承结构；所述回转轴组件的上端与所述回转座连接；所述回转轴组件的下端与所述回转驱动机构连接。

10.一种作业机械，其特征在于，包括如权利要求1至8任一所述的回转支承结构，或者如权利要求9所述的回转台。

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