專利名稱：環(huán)行吊車的環(huán)形軌道轉(zhuǎn)輪副的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吊車裝卸設(shè)備，特別是一種廠房環(huán)行吊車的環(huán)形軌道轉(zhuǎn)輪副。
背景技術(shù)：
以核反應(yīng)堆廠房為例，環(huán)行吊車是核電廠核反應(yīng)堆的主要裝卸設(shè)備之一， 它包括環(huán)形軌堪和轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪為具有一定寬度的圓柱體，環(huán)形軌道用具有--定 寬度的鋼軌布置成圓周所形成。通過轉(zhuǎn)輪在環(huán)形軌道上滾動，實現(xiàn)運送操作。一種引進的具有世界先進水平的環(huán)行吊車的環(huán)形軌道及其轉(zhuǎn)輪，經(jīng)在核電 站廠房投入使用后不久，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)引進的環(huán)形軌道及其轉(zhuǎn)輪表層金屬很快出 現(xiàn)脫落現(xiàn)象，說明環(huán)形軌道及其轉(zhuǎn)輪存在非正常疲勞損壞及振動等問題。發(fā)明 人經(jīng)從原環(huán)形軌道與轉(zhuǎn)輪相對運動關(guān)系出發(fā)研究后，發(fā)現(xiàn)其存在設(shè)計缺陷。圖1是說明已有技術(shù)的環(huán)形軌道及其轉(zhuǎn)輪副的結(jié)構(gòu)及相對位置的示意圖， 圖1所示的環(huán)形軌道與轉(zhuǎn)輪具有如下的相對運動關(guān)系轉(zhuǎn)輪由電機和減速器驅(qū)動，繞自身的水平軸自轉(zhuǎn)，同時沿環(huán)形軌道的平面 作圓弧軌跡滾動；轉(zhuǎn)輪的中間截面以半徑繞環(huán)形軌道中心回轉(zhuǎn)。直觀地看，圓柱形轉(zhuǎn)輪在繞自身的水平軸自轉(zhuǎn)時，其圓柱表面上的內(nèi)外側(cè) 各點的線速度在數(shù)值上是相同的。另一方面，轉(zhuǎn)輪在沿環(huán)形軌道滾動時，由于 轉(zhuǎn)輪的輪寬因素的影響，軌道表面與轉(zhuǎn)輪相接觸的輪寬的內(nèi)外側(cè)各點相對環(huán)形 軌道中心的回轉(zhuǎn)半徑不同，因而使環(huán)形軌道內(nèi)外側(cè)接觸點的相對線速不相同。 于是若以轉(zhuǎn)輪的中間截面為基準，在環(huán)形軌道與轉(zhuǎn)輪的接觸線上，經(jīng)過速度合 成后，便可發(fā)現(xiàn)存在以下兩種情況第一，在轉(zhuǎn)輪的內(nèi)側(cè)段，其合成線速度或稱剩余線速度從中點為零到內(nèi)側(cè)邊緣為最大，呈三角形分布，方向與滾動方向是相反的；第二，在轉(zhuǎn)輪的外側(cè)段，其合成線速度或稱剩余線速度從中點為零到內(nèi)側(cè) 邊緣為最大，也呈三角形分布，方向與滾動方向是相同的。以上兩種情況都會在環(huán)形軌道與轉(zhuǎn)輪之間產(chǎn)生附加的摩擦和磨損。也就是 說，己有技術(shù)原有的環(huán)形軌道與轉(zhuǎn)輪的相對運動并不滿足設(shè)計的"純滾動"關(guān) 系。這里所謂"純滾動"是指轉(zhuǎn)輪在環(huán)形軌道上做滾動時，轉(zhuǎn)輪與環(huán)形軌道之 間無相對滑動。其運動學(xué)的意義，就是在環(huán)形軌道與轉(zhuǎn)輪的接觸線上，轉(zhuǎn)輪上 各個點的合成線速度均為零。在帶負荷運行的情況下，其附加的摩擦和磨損將更趨激烈，機械振動加劇， 令環(huán)形軌道與轉(zhuǎn)輪的負荷條件和運動條件更加惡化。由此導(dǎo)致了環(huán)形軌道與轉(zhuǎn) 輪的非正常磨損和疲勞破壞，以致大量出現(xiàn)環(huán)形軌道與轉(zhuǎn)輪表層金屬的異常剝 落現(xiàn)象。綜上分析，我們可以得到現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)形軌道轉(zhuǎn)輪副存在以下設(shè)計缺陷 圓柱形轉(zhuǎn)輪在環(huán)形軌道平面上作弧線軌跡的滾動，由于其不是"純滾動"，而 是滑動加滾動，因此造成軌道和轉(zhuǎn)輪表面出現(xiàn)嚴重的磨損和疲勞剝落問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在克服上述缺陷，提供一種新式的環(huán)行吊車的環(huán)形軌道轉(zhuǎn)輪副， 它的設(shè)計符合"純滾動"原理和設(shè)計原則，本發(fā)明的環(huán)形軌道與轉(zhuǎn)輪不會出 現(xiàn)非正常疲勞磨損問題，能夠使環(huán)形軌道與轉(zhuǎn)輪的相對運動正常化，使其運動 和動力性能獲得極大改善。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種環(huán)行吊車的環(huán)形軌 道轉(zhuǎn)輪副，包括環(huán)形軌道，以及由電機和減速器驅(qū)動自轉(zhuǎn)、從而在所述環(huán)形軌 道上滾動的轉(zhuǎn)輪，其中，所述轉(zhuǎn)輪是錐形輪，其軸線與所述環(huán)形軌道的中心軸 線垂直或相交。在本發(fā)明祈述的環(huán)行吊車的環(huán)形軌道轉(zhuǎn)輪副中，所述環(huán)形軌道處于第一極 限位置，其表面是水平的，所述轉(zhuǎn)輪的軸線傾斜，其傾角大小與所述錐形輪的 半錐角相同。在本發(fā)明所述的環(huán)行吊車的環(huán)形軌道轉(zhuǎn)輪副中，所述環(huán)形軌道處于第二極 限位置，其表面呈外錐形，所述轉(zhuǎn)輪的軸線水平。在本發(fā)明所述的環(huán)行吊車的環(huán)形軌道轉(zhuǎn)輪副中，所述環(huán)形軌道處于第一極 限位置與第二極限位置之間，且所述轉(zhuǎn)輪與所述環(huán)形軌道相配合。在本發(fā)明所述的環(huán)行吊車的環(huán)形軌道轉(zhuǎn)輪副中，所述轉(zhuǎn)輪的數(shù)量為多個， 其轉(zhuǎn)輪軸線交匯在環(huán)形軌道軸線的同一點上。實施本發(fā)明的環(huán)行吊車的環(huán)形軌道轉(zhuǎn)輪副，具有以下有益效果本發(fā)明按 環(huán)行軌道與轉(zhuǎn)輪之間無相對滑動的設(shè)計原則來計算這對空間作用體的參數(shù)，通 過至少外是空間錐體的環(huán)行軌道與轉(zhuǎn)輪之間的相對滾動，來實現(xiàn)了環(huán)行軌道 與轉(zhuǎn)輪之間的純滾動式相對運動，解決了原有引進的環(huán)行軌道與轉(zhuǎn)輪的非正常 疲勞磨損導(dǎo)致大量出現(xiàn)環(huán)形軌道與轉(zhuǎn)輪表層金屬的異常疲勞剝落及損壞的問 題，環(huán)境污染小，社會效益和經(jīng)濟效益顯著。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)形軌道轉(zhuǎn)輪副的徑向剖視圖；圖2是本發(fā)明的環(huán)形軌道轉(zhuǎn)輪副的實施例的俯視圖；圖3是本發(fā)明的環(huán)形軌道轉(zhuǎn)輪副的實施例的徑向剖視圖；圖4是本發(fā)明的環(huán)形軌道轉(zhuǎn)輪副的另 一實施例的徑向剖視圖。
具體實施方式
下面，以核電廠核反應(yīng)堆廠房的環(huán)行吊車的環(huán)形軌道和轉(zhuǎn)輪為例，結(jié)合附 圖說明本發(fā)明的具體實施例。如圖2和圖3所示，環(huán)行軌道1的面寬是340mm，轉(zhuǎn)輪2采用小端直徑 為894.15mm、高230mm的圓錐體，轉(zhuǎn)輪由電機和減速器驅(qū)動，繞自身的軸 自轉(zhuǎn)，同時沿環(huán)形軌道1做圓弧軌跡的滾動，轉(zhuǎn)輪2的內(nèi)側(cè)端面以r-17585mm 的半徑繞環(huán)行軌道1中心回轉(zhuǎn)。所述的轉(zhuǎn)輪2的滾動面為圓錐錐面，并且轉(zhuǎn)輪2外側(cè)端面圓直徑D應(yīng)大于其內(nèi)側(cè)端面圃直徑d，
其結(jié)構(gòu)參數(shù)符合如下公式 d/r = D/(r + H)
其中d—轉(zhuǎn)輪2內(nèi)側(cè)端面直徑，即小端直徑； D —轉(zhuǎn)輪2外側(cè)端面直徑，即大端直徑-，
r一轉(zhuǎn)輪2內(nèi)側(cè)端面至環(huán)形軌道1軸心的距離或轉(zhuǎn)輪2內(nèi)截面圓在 環(huán)形軌道1上滾動的軌跡圓的半徑；
H—轉(zhuǎn)輪內(nèi)側(cè)端面與外側(cè)端面之間的距離。 根據(jù)已知條件得到公式中有關(guān)參數(shù)為轉(zhuǎn)輪2內(nèi)側(cè)端面直徑d為 894.15mm;轉(zhuǎn)輪2內(nèi)側(cè)端面與外側(cè)端面之間的距離H取230mm，轉(zhuǎn)輪2內(nèi)側(cè) 端面至環(huán)形軌道1軸心的距離r為17585mm。
將己知參數(shù)代入上述公式中求得轉(zhuǎn)輪2大端直徑D: D 二 d*(r + H)/r
=894.15X (17585+230) /17585=905.84腿。
由此，本發(fā)明的環(huán)行吊車的環(huán)形軌道轉(zhuǎn)輪副，通過轉(zhuǎn)輪2上的錐面與環(huán)形 軌道1的相對運動，實現(xiàn)以純滾動的方式完成的運送操作。
以上僅是符合"純滾動"設(shè)計原則的一組結(jié)構(gòu)參數(shù)，在實際設(shè)計時，可按 照本發(fā)明給出的教導(dǎo)，根據(jù)場地、空間、載荷、速度等要求設(shè)定r、 H、 d后， 用公式求出D。
在環(huán)形軌道1的滾動面為平面的情況下，轉(zhuǎn)輪2的軸線交于環(huán)形軌道的滾 動平面的圓心，即轉(zhuǎn)輪的軸不處于水平狀態(tài)，這是環(huán)形軌道1的第一極限位置。 如果根據(jù)設(shè)計要求需要改變這種狀態(tài)，則需將環(huán)形軌道的滾動面做成圓錐形表面。
圖4是本發(fā)明的環(huán)行吊車的環(huán)形軌道轉(zhuǎn)輪副的另一具體實施方式
，所述的 轉(zhuǎn)輪具有圓錐形滾動表面，所述的環(huán)形軌道也具有圓錐形滾動表面。
如圖4所示，為了清楚起見，下面具體說明發(fā)明人采用的環(huán)行軌道的完整
空間截錐體幾何輪廓計算方法的詳細的幾何繪圖和計算歩驟
圖4按比例繪出轉(zhuǎn)輪直徑900mm的豎直線AB， O為中點；繪出環(huán)行軌道R-17700mni的半徑水平直線OP;然后自環(huán)行軌道1的中心P引出直線PA， PB，即得一個空間錐體；自直線AB兩側(cè)距115mm處分別作豎直線，得截錐 體CDFE，即為轉(zhuǎn)輪錐體的幾何輪廓；沿DF線向兩側(cè)分別截取170mm，得 GH兩點，即為環(huán)行軌道l的理論輪廓；接著，以P為圓心，以PG、 PH分別 作圓，可得環(huán)行軌道的完整空間截錐體GJKH。圖4中，PJ為PG之對稱線。
根據(jù)上述所繪幾何圖形，經(jīng)簡單的三角函數(shù)公式計算出轉(zhuǎn)輪錐體的半錐角 a和環(huán)行軌道錐體的半錐角b等參數(shù)
Tga = CD/2* (17700+115) =EF/2* (17700-115) =,2* 17700
經(jīng)過計算可得
轉(zhuǎn)輪錐體的大端直徑為CD=905.847mm 轉(zhuǎn)輪錐體的小端直徑為EF=894.153mm 轉(zhuǎn)輪錐體的半錐角a = 1度4564 環(huán)行軌道錐體的半錐角b = 88度5436
計算出轉(zhuǎn)輪錐體的半錐角a和環(huán)行軌道錐體的半錐角b等參數(shù)后，我們按 環(huán)行軌道1與轉(zhuǎn)輪2的實際尺寸來計算這對空間錐體的參數(shù)。即該對空間 圓錐體的基本設(shè)計公式為Tga = D/2H
其中，a為滾動輪錐體的半錐角，也是環(huán)軌的外向傾斜角；環(huán)軌錐體的半 錐角為90。-a，當(dāng)滾輪軸線PO與水平線夾角為(f時，環(huán)軌錐體半錐角為a，當(dāng) 環(huán)軌軌道面與水平線夾角為0°時，滾輪軸線與水平線夾角為a。
在這一實施例中，環(huán)形軌道處于第二極限位置，此時轉(zhuǎn)輪2的軸線水平， 環(huán)形軌道1具有圓錐形的滾動表面，其半錐角與轉(zhuǎn)輪2的半錐角互余。環(huán)形軌 道l也可處于上述的第一極限位置與第二極限位置之間，相應(yīng)地，轉(zhuǎn)輪2與環(huán) 形軌道l相配合，位置隨其變化。
可根據(jù)需要確定轉(zhuǎn)輪2的數(shù)量，但是不論轉(zhuǎn)輪2的數(shù)量是多少個，轉(zhuǎn)輪的 軸線總是交匯在環(huán)形軌道軸線的同 一 點上。
由此，所述的具有圓錐形滾動表面的轉(zhuǎn)輪，其圓錐形滾動表面所構(gòu)成的空間錐體的中心軸與轉(zhuǎn)輪中心軸共軸，所述的具有圓錐形滾動表面的環(huán)形軌道， 其環(huán)形為圓周形，其圓錐形滾動表面所構(gòu)成的空間錐體的中心軸與環(huán)形圓周的 中心軸共軸，所述的轉(zhuǎn)輪錐面所構(gòu)成的空間錐體必須與所述的環(huán)形軌道錐面所 構(gòu)成的空間錐體共頂點。通過轉(zhuǎn)輪的圓錐形滾動表面在環(huán)形軌道的圓錐形滾動 表面上的滾動，使轉(zhuǎn)輪作繞環(huán)形軌道的中心軸旋轉(zhuǎn)的弧線滾動，實現(xiàn)"純滾動"。
權(quán)利要求
1. 一種環(huán)行吊車的環(huán)形軌道轉(zhuǎn)輪副，包括環(huán)形軌道，以及由電機和減速器驅(qū)動自轉(zhuǎn)、從而在所述環(huán)形軌道上滾動的轉(zhuǎn)輪，其特征在于，所述轉(zhuǎn)輪是錐形輪，其軸線與所述環(huán)形軌道的中心軸線垂直或相交。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)行吊車的環(huán)形軌道轉(zhuǎn)輪副，其特征在于，所 述環(huán)形軌道處于第一極限位置，其表面是水平的，所述轉(zhuǎn)輪的軸線傾斜，其傾 角大小與所述錐形輪的半錐角相同。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)行吊車的環(huán)形軌道轉(zhuǎn)輪副，其特征在于，所 述環(huán)形軌道處于第二極限位置，其表面呈外錐形，所述轉(zhuǎn)輪的軸線水平。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2-3中任意一項所述的環(huán)行吊車的環(huán)形軌道轉(zhuǎn)輪副，其 特征在于，所述環(huán)形軌道處于第一極限位置與第二極限位置之間，且所述轉(zhuǎn)輪 與所述環(huán)形軌道相配合。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)行吊車的環(huán)形軌道轉(zhuǎn)輪副，其特征在于，所 述轉(zhuǎn)輪的數(shù)量為多個，其轉(zhuǎn)輪軸線交匯在環(huán)形軌道軸線的同一點上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種環(huán)形吊車的環(huán)形軌道轉(zhuǎn)輪副，包括環(huán)形軌道，以及由電機和減速器驅(qū)動自轉(zhuǎn)、從而在所述環(huán)形軌道上滾動的圓錐形轉(zhuǎn)輪。在本發(fā)明的環(huán)形吊車的環(huán)形軌道轉(zhuǎn)輪副中，通過轉(zhuǎn)輪的在環(huán)形軌道的平面上滾動，使轉(zhuǎn)輪繞環(huán)形軌道的中心軸旋轉(zhuǎn)，并且實現(xiàn)純滾動，克服了傳統(tǒng)的環(huán)形軌道轉(zhuǎn)輪副的圓柱形轉(zhuǎn)輪內(nèi)側(cè)線速度過大、外側(cè)線速度過小、摩擦打滑的缺點，改善了轉(zhuǎn)輪副的運動和動力特性，避免了轉(zhuǎn)輪副的不合理的疲勞磨損和附加的振動，使得轉(zhuǎn)輪副運動平穩(wěn)，并且延長了環(huán)形軌道轉(zhuǎn)輪副的使用壽命。
文檔編號B66C7/08GK101229900SQ20071007311
公開日2008年7月30日 申請日期2007年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月26日
發(fā)明者陳光志 申請人:中廣核工程有限公司