《礦用挖掘機及其迴轉滾動支撐裝置》是太原重工股份有限公司於2011年12月26日申請的發明專利，該專利申請號為2011104426048，公布號為CN102605825A，公布日為2012年7月25日，發明人是張永明、王曉明、毛瑞、李洪。
《礦用挖掘機及其迴轉滾動支撐裝置》公開了一種礦用挖掘機及其迴轉滾動支撐裝置，該迴轉滾動支撐裝置，用於礦用挖掘機的上部機構與下部機構之間的連線，所述迴轉滾動支撐裝置包括輥子裝置、齒圈和供所述輥子裝置的輥子滾動的上部輥道、下部輥道和側向輥道；所述上部輥道固定連線於所述上部機構的迴轉主平台底部；所述下部輥道與所述側向輥道設定於所述輥子裝置下方的所述齒圈，所述齒圈具有：頂板部分，所述下部輥道與側向輥道設定於所述頂板部分的頂面；齒圈部分，設定於所述齒圈的側面，所述頂板部分的相對外側；底板部分，固定連線於所述下部機構的底架梁裝置。該發明的迴轉滾動支撐裝置可延長使用壽命的同時便於更換磨損件。
2021年6月24日，《礦用挖掘機及其迴轉滾動支撐裝置》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《礦用挖掘機及其迴轉滾動支撐裝置》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：礦用挖掘機及其迴轉滾動支撐裝置
- 申請人：太原重工股份有限公司
- 發明人：張永明、王曉明、毛瑞、李洪
- 申請號：2011104426048
- 申請日：2011年12月26日
- 公布號：CN102605825A
- 公布日：2012年7月25日
- 地址：山西省太原市萬柏林區玉河街53號
- 代理機構：隆天國際智慧財產權代理有限公司
- 代理人：趙根喜、馮志雲
- Int. Cl.：E02F9/08
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,專利榮譽,
專利背景
礦用挖掘機是一種重要的重型礦用機械，對於礦用挖掘機而言，如圖1所示，礦用挖掘機主要包括上部的轉動機構（簡稱為上部機構）、下部的支撐底架行走機構（簡稱下部機構）和連線上部機構和下部機構的迴轉滾動支撐裝置。
如圖1所示，礦用挖掘機包含挖掘物料的鏟斗1、可前後移動的斗桿2、支撐用起重臂3、提升鏟斗1的提升鋼絲繩4、支撐起重臂3的繃繩5、操作司機室6、固定繃繩5的支架7、除塵通風裝置8、用於放置提升機構及電氣櫃等設備的機房9、放置配重物的配重箱10、支撐所述上部機構的所有轉動部件的迴轉主平台11、提供迴轉動力的迴轉機構12等，以上構成所述上部機構，所述上部機構全部固定在迴轉主平台11之上。
如圖1所示，下部機構由為所述礦用挖掘機提供行走動力和接觸地面以支撐所述礦用挖掘機的履帶行走裝置16、連線履帶架和迴轉滾動支撐裝置的底架梁裝置15、為所述上部機構和下部機構提供中央定位的中心軸14等。
而迴轉滾動支承裝置13，是設定於迴轉主平台11和底架梁裝置15之間，為上部機構的轉動提供支撐。
如圖2所示，迴轉滾動支撐裝置13包括輥子裝置90、大齒圈96和限定輥子裝置90的輥子滾動的上部輥道91、下部輥道94和側向輥道95；上部輥道91固定連線於所述上部機構的迴轉主平台11底部，上部輥道91通常由前後兩個半圓環組成；輥子裝置19通過螺栓固定在內保持架93上；下部輥道94直接固定連線於底架梁裝置15，大齒圈96的內側；下部輥道94通常是做成一個整體輥道。大齒圈96與迴轉機構12的小齒輪24相嚙合，以中心軸14為中心，驅動整個上部機構轉動。大齒圈和小齒輪是本領域的貫常稱呼，這裡的大齒圈96的“大”是相對於小齒輪24尺寸的大，同時小齒輪24的“小”也是相對於大齒圈96尺寸的小。大齒圈96的截面呈L型，大齒圈96的底面通過定位鋼套97和螺栓98連線於底架梁裝置。
對於礦用挖掘機的性能的提升，迴轉滾動支撐裝置起著非常重要的作用，迴轉滾動支撐裝置將上部機構與下部機構分開，從而使礦用挖掘機的所述上部機構能夠360°自由旋轉。由於礦用挖掘機的工作現場為粉塵大、設備震動大的露天礦區，且礦用挖掘機自身體積大、承重大、傳動間隙大，再加上材料和熱處理技術現狀的限制，導致迴轉滾動支撐裝置的支承輥道內部的零部件失效較快，需要經常更換。
具體而言，截至2011年12月，有關技術的迴轉滾動支撐裝置，主要存在以下缺陷：
a）如圖3所示，圖3中省略了除迴轉主平台11之外的其餘上部機構，迴轉滾動支撐裝置13的磨損件需要維修更換時，需將整個上部機構頂起到全部脫離中間的中心軸14。因此，對維修更換造成不便；
b）下部輥道94需要更換時，必須將大齒圈96全部卸下，而且需將下部輥道94整體更換；
c）更換上部輥道91時也需要整體更換，且上部輥道91的連線件也不具有起到定位作用的定位件，安裝新的上部輥道91時需重新找正；
d）有關技術的側向輥道95實質上是由大齒圈96內面形成，因此沒有獨立的側向輥道；
e）上部輥道91的固定為焊接擋板式，例如擋板92用於固定上部輥道91，其焊接的連線方式不利於現場的磨損件更換操作；而下部輥道94是由大齒圈96下部內側的止口壓住，因此更換不方便。
f）側向輥道95直接形成於大齒圈96內側，側向輥道95發生相對磨損後需更換大齒圈96；
g）大齒圈96採用普通的定位鋼套97和螺栓98連線，不利於傳遞大的扭矩，影響大齒圈96的運行可靠性。
綜上，顯然有關技術的礦用挖掘機迴轉滾動支撐裝置，對設備的維護保養非常不便，尤其是更換磨損件時費時費力，運行成本較高。
發明內容
專利目的
《礦用挖掘機及其迴轉滾動支撐裝置》的目的在於提供一種用於礦用挖掘機的重載易更換的迴轉滾動支撐裝置，克服有關技術迴轉滾動支撐裝置的維護保養非常不便，更換磨損件時費時費力，運行成本較高的技術問題。另一個目的在於提供一種具有該發明迴轉滾動支撐裝置的礦用挖掘機。
技術方案
一種迴轉滾動支撐裝置，用於礦用挖掘機的上部機構與下部機構之間的連線，所述迴轉滾動支撐裝置包括輥子裝置、齒圈和限定所述輥子裝置的輥子滾動的上部輥道、下部輥道和側向輥道；所述上部輥道固定連線於所述上部機構的迴轉主平台底部；所述下部輥道與所述側向輥道設定於所述輥子裝置下方的所述齒圈上，所述齒圈具有：頂板部分，所述下部輥道與側向輥道設定於所述頂板部分的頂面；齒圈部分，設定於所述齒圈的側面，所述頂板部分的相對外側；底板部分，固定連線於所述下部機構的底架梁裝置。
《礦用挖掘機及其迴轉滾動支撐裝置》的礦用挖掘機，具有該發明的迴轉滾動支撐裝置。
有益效果
1、由頂板部分、齒圈部分及底板部分組成的齒圈替代2011年12月前有關技術中的大齒圈，實現了可靠的大扭矩傳遞，保證了齒圈的安全性。
2、側向輥道獨立安裝，對齒圈提供有效保護的同時，側向輥道更換也方便。
3、所有輥道，包括上部輥道、下部輥道及側向輥道均採用了或者均可採用分段式輥道結構，用螺栓連線方式固定，更換時操作方便。
4、所有輥道的定位均採用了止口的方式，更換時不需找基準，不需再重新找正。
5、提高了下部輥道的位置，現場更換輥子、輥道等磨損件操作方便，不需再將整個上部機構頂起到全部脫離中間的中心軸，省時省力，效率高，大大縮短維修周期。
6、提高了整個迴轉滾動支撐裝置的使用壽命，大大提高了礦用挖掘機的生產效率。
附圖說明
圖1為礦用挖掘機結構示意圖；
圖2為有關技術迴轉滾動支撐裝置的結構示意圖，也即圖1中的A部放大圖；
圖3為有關技術迴轉滾動支撐裝置的更換滾動系統的示意圖。
圖4為《礦用挖掘機及其迴轉滾動支撐裝置》實施例的迴轉滾動支撐裝置的結構示意圖；
圖5為上部輥道安裝示意圖，也即圖4中的B-B剖視圖；
圖6為下部輥道安裝示意圖，也即圖4中的D-D剖視圖；
圖7為《礦用挖掘機及其迴轉滾動支撐裝置》實施例中的輥子裝置示意圖；
圖8為《礦用挖掘機及其迴轉滾動支撐裝置》實施例的齒圈的固定示意圖，也即圖4中的F-F剖視圖；
圖9為圖5中的C-C剖視圖；
圖10為圖6中的E-E剖視圖；
圖11為圖5中的G-G剖視圖；
圖12為圖7中H-H剖視圖；
圖13為圖12中I部放大圖；
圖14為圖6中的另一種符號標註的E-E剖視圖；
圖15為《礦用挖掘機及其迴轉滾動支撐裝置》實施例中的組合螺栓的示意圖。
技術領域
《礦用挖掘機及其迴轉滾動支撐裝置》涉及挖掘機技術領域，尤其涉及一種用於礦用挖掘機的迴轉滾動支撐裝置及具有該迴轉滾動支撐裝置的礦用挖掘機。
權利要求
1.一種迴轉滾動支撐裝置，用於礦用挖掘機的上部機構與下部機構之間的連線，其特徵在於，所述迴轉滾動支撐裝置包括輥子裝置、齒圈和限定所述輥子裝置的輥子滾動的上部輥道、下部輥道和側向輥道；所述上部輥道固定連線於所述上部機構的迴轉主平台底部；所述下部輥道與所述側向輥道設定於所述齒圈，所述齒圈設定於所述輥子裝置的下方，所述齒圈具有：頂板部分，所述下部輥道與側向輥道設定於所述頂板部分的頂面；齒圈部分，設定於所述齒圈的側面，所述頂板部分的相對外側；底板部分，固定連線於所述下部機構的底架梁裝置。
2.如權利要求1所述的迴轉滾動支撐裝置，其特徵在於，所述側向輥道可拆卸的連線於所述頂板部分的所述頂面。
3.如權利要求2所述的迴轉滾動支撐裝置，其特徵在於，所述上部輥道、所述下部輥道和所述側向輥道均為由多個分段輥道組合而成。
4.如權利要求3所述的迴轉滾動支撐裝置，其特徵在於，相鄰所述分段輥道之間的接觸面為斜面。
5.如權利要求2所述的迴轉滾動支撐裝置，其特徵在於，所述迴轉主平台的下蓋板底部設定具有定位止口的連線鋼板以連線所述上部輥道，所述頂板部分的頂面也具有用於定位所述下部輥道的定位止口。
6.如權利要求2所述的迴轉滾動支撐裝置，其特徵在於，所述輥子裝置的輥架包括內保持架和外保持架。
7.如權利要求6所述的迴轉滾動支撐裝置，其特徵在於，所述輥子裝置的輥銷通過緊固件連線於所述內保持架和所述外保持架，所述緊固件內部形成有注油孔，所述輥銷內部形成有與所述注油孔連通的截交相貫孔，所述輥銷的外周面套設有銷套，所述緊固件的外端部設定有油嘴，以通過所述油嘴，並經過所述注油孔及所述截交相貫孔向所述輥銷與所述銷套之間注油。
8.如權利要求3所述的迴轉滾動支撐裝置，其特徵在於，所述上部輥道與所述迴轉主平台的下蓋板通過螺栓連線，所述下部輥道與所述齒圈的所述頂板部分的頂面通過螺栓連線，所述側向輥道連同所述下部輥道與所述頂面之間通過螺栓連線，所述底板部分通過組合螺栓固定連線於所述底架梁裝置，所述組合螺栓包括頂部螺母、墊設於所述頂部螺母與所述底板部分的上表面的焊接固定墊圈、螺栓和底部螺母，所述底部螺母包括主螺母、在所述主螺母外周均勻分布的多個預緊螺釘和墊設於所述底架梁裝置的下表面與所述預緊螺釘之間的淬硬墊圈。
9.如權利要求8所述的迴轉滾動支撐裝置，其特徵在於，所述上部輥道與所述下部輥道均由八段分段輥道組成。
10.一種礦用挖掘機，其特徵在於，所述礦用挖掘機具有權利要求1-9任一所述的迴轉滾動支撐裝置。
實施方式
《礦用挖掘機及其迴轉滾動支撐裝置》實施例的礦用挖掘機，具有該發明實施例的礦用挖掘機迴轉滾動支撐裝置。
本說明書中的內與外，是以中心軸14的遠近來區分的，離中心軸14近的一側，稱為內側，反之為外側。
《礦用挖掘機及其迴轉滾動支撐裝置》實施例的迴轉滾動支撐裝置，為一種重載易更換的迴轉滾動支撐裝置，包括用螺栓固定的分段式上部輥道18、通過輥架固定的輥子裝置19、通過底板部分220固定連線於底架梁裝置15的齒圈22、設定於齒圈22的頂板部分221的頂面50之上螺栓連線的分段式下部輥道20和側向輥道21。
一、上部輥道18
如圖4和圖9所示，所述上部機構的迴轉主平台11的下蓋板110上焊接用於安裝上部輥道18的安裝鋼板17，安裝鋼板17的截面呈L型，安裝鋼板17的下表面為定位面27，而下側面為定位止口面28，定位面27上分別開設有螺栓孔29、30，用於安裝並定位上部輥道18。安裝鋼板17可以焊接於下蓋板110的下表面。
如圖9所示，上部輥道18呈“環軌”形狀，如圖5所示，上部輥道18優選的為分段式，即由多個分段輥道組合而成，優選的，上部輥道18可由八個分段輥道組成，
上部輥道具有錐面32和安裝孔33、34，以及定位面35和36，其中定位面35與定位止口面28配合，而定位面36與定位面27配合，安裝孔33與安裝孔29配合、安裝孔34與安裝孔30配合，通過緊固件25、26固定形成上部輥道18的定位。緊固件25、26例如為防松螺栓。
如圖5和圖11所示，每個分段的上部輥道18之間優選的通過接觸面37結合，且接觸面37為斜面，也即中心軸14的軸心所在直線與該斜面所在的平面平行，而不是經過該斜面所在的平面，該斜面結構可以使得兩相鄰的分段輥道之間有互相支撐，分擔受力的作用。八個分段輥道分成兩組，每四個分段輥道組成一個半圓環，兩兩個半圓環之間，如圖11所示，在迴轉主平台11的下部留出間隙用於安裝加強固定板31，以進一步固定上部輥道18。加強固定板31與分段輥道僅面靠死，無連線。如圖11所示，加強固定板31與安裝鋼板17的定位面27焊接在一起，以固定防止加強固定板31軸向移動。
相比2011年12月前有關技術的上部輥道18固定方式，增加了定位止口面28，上部輥道18改為分段式，以保證加工、安裝、更換方便快捷。將上部輥道18的固定方式由壓板焊接方式改為螺栓固定方式，增加了用於周向限位的加強固定板31。同時，《礦用挖掘機及其迴轉滾動支撐裝置》的上部輥道18可較有關技術的上部輥道91寬且薄，上部輥道18加寬的目的為加長上部輥道18與輥子44的接觸表面，提高使用壽命。而對於上部輥道18的變薄可以提高其熱處理質量，從而提高其強度及使用壽命，同時降低了重量，便於更換。因此便於定位上部輥道18的同時，當上部輥道18需要更換時，在原位置一次定位安裝即可，不需重新找正。上部輥道18與輥子44接觸的面為錐面32，其母線交點即錐面頂點在中心軸14的軸心所在直線上，保證輥子44與輥道18之間的相對運動只有滾動而無相對滑動，提高輥子44與輥道18的使用壽命。
二、輥子裝置19
輥子裝置19包括輥子44和輥架等，輥子44固定於輥架，輥架包括內保持架38和外保持架39，輥子44在輥子內保持架38和外保持架39的圓周上均勻排列，或者說在上部輥道18和下部輥道19的圓周上均勻排列。
如圖13所示，所有輥子44均通過輥銷41、作為緊固件的螺栓42、銷套45和輥架連線在一起，輥子裝置19繞其中心線.自轉的同時，產生公轉，以隨迴轉主平台11轉動並支撐整個上部機構的重量。輥銷41除了固定輥子44之外，沿輥子44公轉的方向轉動，但本身不承受礦用挖掘機的上部機構的重量。輥銷41和輥架、輥子44通過螺栓42連線，螺栓42中間有可向輥子44內部注油的通道。
輥子裝置19如圖7、圖12和圖13所示，輥子裝置19的內保持架38和外保持架39也分為若干段，用連線板40通過緊固件連線，緊固件例如為螺栓。內保持架38和外保持架39與輥銷41通過緊固件42連線，緊固件42內部有注油孔47，注油孔47與截交相貫孔48連通，共同構成注油通道，通過緊固件42端部的油嘴43向輥銷41與套45之間注油，銷套45過盈安裝在每個輥子44的內部，輥銷41的外周，以保護輥子44，並與輥銷41之間有相對轉動。
如圖13所示，輥子44與上部輥道18和下部輥道20接觸的面為錐面46，錐面46延長後相交在中心軸14的軸心所在直線上，如圖12所示。與2011年12月前有關技術相比，輥子裝置19中增加了注油嘴43，增加了外保持架39，可保障輥子44延輥道轉動並定位的同時，可以方便的更換輥子，並可保證輥子44內部的潤滑。同時，《礦用挖掘機及其迴轉滾動支撐裝置》的下部輥道20可較有關技術的下部輥道94寬且薄，下部輥道20加寬的目的為加長與輥子44的接觸表面，提高使用壽命。而對於上部輥道18的變薄可以提高其熱處理質量，從而提高其強度及使用壽命，同時降低了重量，便於更換。
三、下部輥道20、側向輥道21與齒圈22
如圖10所示，齒圈22分為三部分，即頂板部分221、齒圈部分222和底板部分220。其中的齒圈部分222，與迴轉機構12的小齒輪24相嚙合，以中心軸14為中心，驅動整個上部機構轉動。
如圖6、圖10和圖14所示，下部輥道20安裝在齒圈22的頂板部分，下部輥道20分為若干段，優選的也分為八段。同樣，每個分段的下部輥道20優選的通過接觸面49結合，且接觸面49也為斜面，其作用與上部輥道18相同，不再贅述。
下部輥道20有與輥子44配合的錐面57、與頂板部分221上側面形成的止口定位面52相配合的定位面53、與頂板部分221的頂面50相配合的下表面54、與頂板部分221的另一上側面形成的止口定位面51配合的側面55、與側向輥道21內側面59配合的定位面58、與側向輥道21下部面74配合的定位面73，下部輥道20開有固定孔69、71，通過緊固件61、62固定在頂板部分221，其中緊固件61、62優選的為防松螺栓，緊固件62依次穿過側向輥道21、下部輥道20和頂板部分221。
與2011年12月前有關技術相比，下部輥道20設定在齒圈22的上部，可使輥子44外露，下部輥道20的固定全部採用止口定位和螺栓連線方式，可以快捷的更換下部輥道20和輥子44。
側向輥道21為輥子44提供側向支反力，保證輥子44的正常轉動，側向輥道21也分為若干段，如圖6所示，側向輥道21有與輥子44的軸端面配合的斜面60、與下部輥道20側面58配合的定位面59、與下部輥道20的上平面73配合的定位面74、與止口定位面51配合的定位面56，側向輥道21的上部開有固定孔72，通過緊固件62與下部輥道20一起固定在頂板部分221上。
側向輥道21為輥子44沿上部輥道18和下部輥道20滾動提供保證。而有關技術中並無獨立的側向輥道21，磨損後只能更換大齒圈96，因此《礦用挖掘機及其迴轉滾動支撐裝置》的迴轉滾動支撐裝置，提供了另一種固定輥子44側向移動的結構，有利於對設備的維護，節約成本。用於安裝下部輥道20和側向輥道21的上述各定位面和止口，以及相應的安裝孔，都是為了保證下部輥道20及側向輥道21的安裝、更換方便快捷。
如圖8、圖10和圖14所示，底架梁裝置15的上蓋板上有加工面75、止口定位面66、定位孔64。底板部分220的下部有與下部底架梁15上蓋板上加工面75的定位面76、與止口定位面66配合的定位面67，並開有定位孔65，與定位孔64配合通過組合螺栓63連線起來。這裡的組合螺栓，也可以稱為“超級螺栓”，如圖15所示，組合螺栓63包括頂部螺母81、墊設於頂部螺栓81與底板部分220的上表面的焊接固定墊圈82、螺栓83和底部螺母84，底部螺母84包括主螺母842、在主螺母842外周均勻分布的多個預緊螺釘843和墊設於底架梁裝置15的下表面與預緊螺釘843之間的淬硬墊圈841。其中頂部螺母81例如為六角螺母。螺栓83應選用螺紋連線精度高、連線可靠性好的“精緻”螺栓，精緻螺栓為螺栓孔和螺栓外徑精密配合的螺栓，配合公差符合中國國家標準H7/G6的螺栓，例如進口的M72型，相應的，需要配備與該精緻螺栓相適應的“超級螺母”，超級螺母一般由中間的大螺母和大螺母外圈的一圈小螺釘組成，《礦用挖掘機及其迴轉滾動支撐裝置》的底部螺母84就是一種“超級螺母”，大螺母也即主螺母842，小螺釘也即預緊螺釘843，緊固時，不需要完全緊固中間的主螺母842，通過將預緊螺釘843按照規定的力矩預緊後，即可預緊整個底部螺母84，。通過上述“精密螺栓”和“超級螺母”的使用，可以起到傳遞大扭矩和防鬆動的功能，使螺栓裝置的預緊力均勻、誤差小，預緊使用工具簡單，操作簡單、省力。《礦用挖掘機及其迴轉滾動支撐裝置》的“精密螺栓”規格大但用量較小，預緊次數少，用小力矩扳手即可進行預緊，節省了購買專用預緊工具的支出。
頂板部分221的上部有與下部輥道20下表面54配合定位的頂面50、與下部輥道20內側止口面53定位的面52、與下部輥道20外側止口面55和側向輥道外側面56配合定位的定位面51，頂面50即頂板部分221的上表面，以保證輥子44外露，便於更換。頂板部分221上部開有螺紋孔68和70，通過緊固件61和62將上部輥道20和側向輥道21固定。
與2011年12月前有關技術相比，《礦用挖掘機及其迴轉滾動支撐裝置》的齒圈比原來的大齒圈96多了頂板部分221和底板部分220，使得齒圈22與底架梁裝置15的連線更可靠，與底架梁裝置15的連線定位方式也由定位套和螺栓改為組合螺栓63，提高了齒圈22周向的抗剪下能力。同時提高了下部輥道20和輥子44的位置，並減小了上部輥道18和下部輥道20的厚度，增加了寬度，因而加長了上部輥道18及下部輥道20與輥子44的接觸表面，提高了使用壽命。在需要更換該發明迴轉滾動支撐裝置中的磨損件時，不再需要將中心軸14與下部機構完全分離，局部分離即可。方便更換各輥道和輥子44，保護了齒圈部分222，也免去了對中心軸14的重新定位找正，因此《礦用挖掘機及其迴轉滾動支撐裝置》提供了方便、快捷更換磨損件的方案，大大縮短了維修時間。
專利榮譽
2021年6月24日，《礦用挖掘機及其迴轉滾動支撐裝置》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
