[发明专利]一种掘进机主轴承碟簧组的设计方法

说明书

本发明提供了一种掘进机主轴承碟簧组的设计方法，属于轴承技术领域。掘进机主轴承碟簧组的设计方法包括：根据掘进机主轴承的工况参数和轴承结构参数计算副推力滚子的最大受力，将副推力滚子的最大受力视为碟簧组受到的力，然后根据副推力滚道的结构尺寸选定碟簧规格，根据选定规格的单片碟簧的负荷以及碟簧组受到的力设计碟簧数量和组合形式。由于力会通过滚动体传递到碟簧，因此本发明将副推力滚子的最大受力视为碟簧组受到的力，这样就给碟簧的具体选择提供了一个依据和前提，进而方便确定碟簧的规格、数量及组合形式，确保碟簧组的设计形式能够应对主轴承受到轴向载荷和倾覆力矩联合作用下产生的偏载荷，保证盾构机的正常工作。

技术领域

本发明涉及一种掘进机主轴承碟簧组的设计方法，属于轴承技术领域。

背景技术

近年来，随着我国基础建设的迅速发展，盾构机作为一种先进的隧道施工机械广泛应用。它一般安装于大型设备的关键部位，一旦发生故障会严重影响生产、相应的维修更换工作周期长，导致较大经济损失。若保证在特殊环境中安全、高效的工作，必须具有高可靠性。而盾构主轴承作为盾构机的关键基础零部件，承担盾构刀盘系统与动力系统之间的回转支承任务，其结构和受载情况复杂，容易产生较大的应力和变形影响盾构机的施工安全。

目前国内、外对于盾构主轴承的力学性能分析还没有较系统的方法。由于盾构主轴承结构复杂，体积庞大，滚子数多，受载情况复杂，无法使用传统的轴承额定动、静载荷及疲劳寿命计算方法进行选型和设计。因工作过程中地层条件多，掘进机主轴承常受到由轴向载荷和倾覆力矩联合作用产生偏载荷，偏载荷作用下掘进机主轴承的安全性是设计和研究过程中必须考虑的问题。

对此，申请公布号为CN111734735A的中国发明专利申请公开了一种掘进机主轴承外圈及掘进机主轴承，外圈包括外圈本体和套圈滚道，外圈本体与套圈滚道配合的配合面设有凹槽，凹槽内嵌设有碟簧。还有一种类似的盾构机主轴承结构如图1所示，包括外圈、内齿圈7、滚动体、保持架等，外圈、保持架均为分体结构，外圈包括主推力外圈3，副推力外圈9、径向滚道外圈4，用螺栓联接固定在盾构机体上，主推力外圈3的内侧固定有主推力挡圈1。滚动体包括主推力滚子2、副推力滚子11、径向滚子8，主推力滚子2位于内齿圈7与主推力外圈3之间，外部设有主推力保持架5。径向滚子8位于内齿圈7与径向滚道外圈4之间，外部设有径向保持架6。副推力滚子11位于内齿圈7与浮圈12之间，外部设有副推力保持架10，浮圈12和副推力外圈9之间安装有碟簧13。

在进行掘进工作的过程中，当遇到软硬不均的地层时，通过碟簧13和浮圈12给副推力滚子11一个弹性支撑，从而对副推力滚子11的震动进行缓冲，防止内部受力过大而造成损坏，保证持续使用。当盾构机主轴承承受轴向力、径向力和倾覆力矩时，其中副推力滚子11同时承受中心轴向力F_a和倾覆力矩M，在联合载荷作用等效偏载荷下，使用单片碟簧13时，变形量和载荷值往往不能满足要求，故常用若干碟簧13以不同型式组合，以满足盾构机的使用要求。

然而，目前现有技术中并没有掘进机主轴承碟簧组的设计方法，通常是粗略的估选，后期还需要多次试验验证，因此有必要创立掘进机主轴承中碟簧组的设计方法，方便确定碟簧的规格、数量及组合形式，确保碟簧组的设计形式能够应对主轴承受到轴向载荷和倾覆力矩联合作用下产生的偏载荷，保证盾构机的正常工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够方便确定碟簧的规格、数量及组合形式的掘进机主轴承碟簧组的设计方法。

为实现上述目的，本发明中的掘进机主轴承碟簧组的设计方法采用如下技术方案：

一种掘进机主轴承碟簧组的设计方法，根据掘进机主轴承的工况参数和轴承结构参数计算副推力滚子的最大受力，将副推力滚子的最大受力视为碟簧组受到的力，然后根据副推力滚道的结构尺寸选定碟簧规格，根据选定规格的单片碟簧的负荷以及碟簧组受到的力设计碟簧数量和组合形式。