CN114473413A - 一种用于掘进机主轴承上的油缸定压预紧装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种用于掘进机主轴承上的油缸定压预紧装置及方法，所述装置包括浮动环、油缸、控制器、比例电磁阀和油缸监测系统；所述浮动环设置在主轴承的第二外圈和内圈之间，且位于辅推滚子和第二外圈滚道面之间，在第二外圈的滚道面上设有用于安装油缸的凹槽，所述油缸用于向浮动环提供轴向预紧力，所述油缸包括连通油路的有杆腔和无杆腔，所述比例电磁阀设置在油路上，所述油缸监测系统包括信号处理模块以及设置在有杆腔和无杆腔内的压力传感器，所述压力传感器反馈的数据信号经信号处理模块处理后传输到控制器，并由控制器调控比例电磁阀的开启量。本申请采用主动预紧方式，能够基于实时数据进行调整，确保输出的预紧力大小合适且稳定。
Description
技术领域
本发明涉及掘进机轴承技术领域，具体地，涉及一种用于掘进机主轴承上的油缸定压预紧装置及方法。
背景技术
全断面掘进机的主轴承是指用于其刀盘驱动系统上的低速重载轴承，通常采用三排滚子轴承形式。掘进机主轴承的寿命和可靠性直接影响到掘进机机械的施工安全，同时也是制约掘进机服役期限的重要因素。在掘进过程中，由于滚动体与内外圈之间存在活动空隙，主轴承因受到地层反作用力及倾覆力矩而长时间处于震动状态，容易导致滚子和滚道面产生疲劳损伤失效或磨损失效，而受损的主轴承需要从掘进机上方开挖竖井以便吊出取出进行更换，该过程施工难度较大，将给工程项目带来不可估量的损失。
为了延长掘进机主轴承的使用寿命，通常采用对主轴承施加恰当预紧力的方式，消除轴承内部滚动体与内外圈的间隙，并形成一定的初始压力和弹性变形，防止轴承长时间处于震动状态而导致滚子对滚道面的损伤。预紧处理可减小工作负荷下轴承的实际变形量，从而改善轴承支承刚度，提高旋转精度，延长轴承的使用寿命。
定压预紧是轴承预紧方式的一种，通常在轴承内部设置由上、下垫片和碟形弹簧组合的预紧装置。由于弹簧的刚性远小于轴承的刚性，因此，预紧装置的位置在轴承使用过程中会随其转速及外载的变化而有所改变，预紧力大小也会发生变化，这会导致转动机构工作状态不稳定。
为了解决上述问题，业内需要一种新的定压预紧技术方案，为轴承提供稳定的预紧力。
发明内容
本申请的目的在于提供一种用于掘进机主轴承上的油缸定压预紧装置及方法，实现对轴承预紧力的主动调节。本申请的技术方案如下：
一种用于掘进机主轴承上的油缸定压预紧装置，包括浮动环和油缸；所述浮动环环向设置在主轴承的第二外圈和内圈之间，所述浮动环位于辅推滚子靠近作业面的一侧且与辅推滚子表面、第二外圈上的滚道面接触，在第二外圈的滚道面上设有用于安装油缸的凹槽，所述油缸的动力输出件与浮动环连接，用于为浮动环提供轴向预紧力。
在一些具体的实施例中，还包括预紧控制系统，所述预紧控制系统包括控制器、比例电磁阀和油缸监测系统，所述油缸包括均与油路连通的有杆腔和无杆腔，所述比例电磁阀设置在油路上，所述油缸监测系统包括显示模块、信号处理模块以及设置在有杆腔和无杆腔内的压力传感器，所述压力传感器连接显示模块和信号处理模块的输入端，所述信号处理模块的输出端连接控制器的输入端，所述控制器的输出端连接比例电磁阀，所述控制器根据处理后的油压信号调控比例电磁阀的开启量。
在一些具体的实施例中，所述油缸的数量为多个且沿浮动环间隔均匀分布。
在一些具体的实施例中，所述浮动环与内圈之间预留用于油润滑的间隙。
在一些具体的实施例中，所述浮动环与内圈之间的间隙和所述第二外圈与内圈之间的间隙等宽。
一种掘进机主轴承，包括如上述的油缸定压预紧装置。
一种基于上述油缸定压预紧装置的掘进机主轴承定压预紧方法，将油缸和浮动环依次安装在主轴承内部，启动油缸进入工作状态，浮动环在油缸作用下向辅推滚子施加轴向压力，压力传感器采集油腔内的压力数据，经过信号处理后反馈给控制器，控制器通过调整比例电磁阀的开启量来控制预紧力大小。
本申请提供的技术方案至少具有如下有益效果：
本申请将油缸作为预载件、浮动环和辅推滚子作为受力件，既起到了消除主推滚子、辅推滚子与内外圈滚道面间间隙的作用，可有效避免轴承震动造成的滚子与滚道面损坏，提高轴承使用寿命，还省去碟形弹簧等零散部件，简化结构，易于安装和拆卸；且相比于现有技术中弹簧的被动调节形式(即受力多少，就反馈多少预紧力)，本申请中的油缸可以主动提供不同大小的预紧力，既满足了不同工况下轴承的定压预紧需求，还确保预紧力可以持续稳定地输出，不会因外载条件变化而变化。
本申请中的油缸定压预紧装置通过预紧控制系统实时调节预紧力大小，具有操作方便、加载精度高、力学稳定性好等优点，降低了预紧成本，延长了预紧装置及主轴承的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例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简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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为本申请实施例1中油缸定压预紧装置应用于掘进机主轴承上的结构示意图；
图2为图1中油缸定压预紧装置的结构示意图；
图3为本申请实施例1中调控预紧力的方法框图；
图中：1、第一外圈，2、第二外圈，3、内圈，4、主推滚子，5、辅推滚子，6径向滚子，7、浮动环，8、油缸，8.1、有杆腔，8.2、无杆腔。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将结合说明书附图和较佳的实施例对本申请中的技术方案作更全面、细致地描述，但本申请的保护范围并不限于以下具体的实施例，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，均属于本申请保护的范围。
需要特别说明的是，当某一元件被描述为与另一元件存在“固定、固接、连接或连通”关系时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本申请的保护范围。
实施例
参见图1～图3，一种用于掘进机主轴承上的油缸定压预紧装置，包括浮动环7和油缸8。
所述掘进机主轴承为经典三排滚子轴承形式，包括内圈3和外圈，所述外圈沿轴向分为第一外圈1和第二外圈2，且第二外圈2相比于第一外圈1更靠近作业面(例如刀盘)设置，在第二外圈2与内圈3之间设置辅推滚子5，在第一外圈1与内圈3之间设置主推滚子4，且辅推滚子5和主推滚子4的滚动轴均与整个轴承的中心轴线垂直，在外圈与内圈3之间还设置径向滚子6，所述径向滚子6位于辅推滚子5和主推滚子4之间且其滚动轴与整个轴承的中心轴线平行。上述各滚子均为圆柱体形，各滚子在内外圈间形成的空间内转动形成滚道，内外圈上与滚子接触的面为滚道面。
所述浮动环7环向设置在主轴承的第二外圈2和内圈3之间，所述浮动环7位于辅推滚子5靠近作业面的一侧且与辅推滚子表面、第二外圈2上的滚道面接触，所述浮动环7承载辅推滚子5。在第二外圈2的滚道面上设有用于安装油缸8的凹槽，所述油缸8的数量为多个且沿滚道面间隔均匀分布，所述油缸8设置在对应的凹槽内且动力输出端与浮动环7连接，用于为浮动环7提供轴向预紧力。
所述油缸定压预紧装置还包括预紧控制系统，所述预紧控制系统包括控制器、比例电磁阀和油缸监测系统，所述油缸8包括均与油路连通的有杆腔81和无杆腔82，所述比例电磁阀设置在油路上，所述油缸监测系统包括显示模块、信号处理模块以及设置在有杆腔81和无杆腔82内的压力传感器。所述压力传感器连接显示模块和信号处理模块的输入端，所述信号处理模块的输出端连接控制器的输入端，所述控制器的输出端连接比例电磁阀，所述控制器根据处理后的油压信号调控比例电磁阀的开启量。
在本实施例中，所述浮动环7与内圈3之间留有间隙，该间隙不会影响到预紧效果，可配合润滑油起到润滑效果。所述浮动环7与内圈3间的间隙宽度与第二外圈2和内圈3间的间隙宽度相等。
基于上述装置对掘进机主轴承进行定压预紧的过程如下：
将油缸8和浮动环7依次安装在主轴承内部，启动油缸8进入工作状态，浮动环7在油缸8作用下向辅推滚子2施加轴向压力，通过设置在油缸7内的压力传感器采集油腔内的油压信号，由显示模块显示，同时油压信号经过信号处理后反馈给控制器，控制器根据反馈的信号控制比例电磁阀以调整其开启量，从而达到控制油缸预紧力大小的作用。
与油缸8联动的浮动环7和辅推滚子2受预紧力影响，可实现消除主轴承的辅推滚子与滚道面之间的间隙。与现有的技术相比，将传统的上、下垫片和碟形弹簧的组合结构改为油缸控制及实时监测，将被动预紧改为主动预紧，能够更有效地缓冲冲击并减小对主轴承状态的影响，输出的预紧力也更加适合，大大减轻滚子与滚道面间产生的磨损。
以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的专利保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。在本申请的精神和原则之内，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的任何改进或等同替换，直接或间接运用在其它相关的技术领域，均应包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种用于掘进机主轴承上的油缸定压预紧装置，其特征在于，包括浮动环(7)和油缸(8)；所述浮动环(7)环向设置在主轴承的第二外圈(2)和内圈(3)之间，所述浮动环(7)位于辅推滚子(5)靠近作业面的一侧且与辅推滚子表面、第二外圈(2)上的滚道面接触，在第二外圈(2)的滚道面上设有用于安装油缸(8)的凹槽，所述油缸(8)的动力输出件与浮动环(7)连接，用于为浮动环(7)提供轴向预紧力。
2.根据权利要求1所述的用于掘进机主轴承上的油缸定压预紧装置，其特征在于，还包括预紧控制系统，所述预紧控制系统包括控制器、比例电磁阀和油缸监测系统，所述油缸(8)包括均与油路连通的有杆腔(81)和无杆腔(82)，所述比例电磁阀设置在油路上，所述油缸监测系统包括显示模块、信号处理模块以及设置在有杆腔(81)和无杆腔(82)内的压力传感器，所述压力传感器连接显示模块和信号处理模块的输入端，所述信号处理模块的输出端连接控制器的输入端，所述控制器的输出端连接比例电磁阀，所述控制器根据处理后的油压信号调控比例电磁阀的开启量。
3.根据权利要求2所述的用于掘进机主轴承上的油缸定压预紧装置，其特征在于，所述油缸(8)的数量为多个且沿浮动环(7)间隔均匀分布。
4.根据权利要求3所述的用于掘进机主轴承上的油缸定压预紧装置，其特征在于，所述浮动环(7)与内圈(3)之间预留用于油润滑的间隙。
5.根据权利要求4所述的用于掘进机主轴承上的油缸定压预紧装置，其特征在于，所述浮动环(7)与内圈(3)之间的间隙和所述第二外圈(2)与内圈(3)之间的间隙等宽。
6.一种掘进机主轴承，其特征在于，包括如权利要求1～5中任意一项所述的油缸定压预紧装置。
7.一种基于权利要求2～5中任意一项所述油缸定压预紧装置的掘进机主轴承定压预紧方法，其特征在于，将油缸(8)和浮动环(7)依次安装在主轴承内部，启动油缸(8)进入工作状态，浮动环(7)在油缸(8)作用下向辅推滚子(2)施加轴向压力，压力传感器采集油腔内的压力数据，经过信号处理后反馈给控制器，控制器通过调整比例电磁阀的开启量来控制预紧力大小。
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