特大型立式組合軸承裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及特大型立式組合軸承裝置。包括外徑為2米的直立的鋼管柱和組合軸承，鋼管柱的中部同軸設有臺階管狀的軸承座，鋼管柱的下部設有環狀的支承平臺；組合軸承包括立向布置的中心軸承和平面軸承；中心軸承包括內圈、中間復合層和外圈，且套設在軸承座的中部；所述外圈上套設連接著管軸狀的連接座，中心軸承的軸向上部和連接座之間設有環狀的上密封壓板，下部和連接座之間設有環狀的下密封壓板；連接座上固定套設有管狀的支臂連接座；鋼管柱下部的支承平臺上設有平面軸承；本裝置能承受800t的徑向荷載和300t的軸向荷載，是目iu國內最大的承載能力最高的組合軸承，也是國內唯—個由立向軸承和平面軸承構成的復合軸承裝置。
【專利說明】特大型立式組合軸承裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于水利水電工程中的閘門【技術領域】，涉及用于閘門的特大型軸承裝置。
【背景技術】
[0002]支鉸軸承是閘門的重要承載部件，其特點是能夠承受較大的徑向荷載和一定的軸向荷載，多應用于弧形閘門支鉸，軸承水平布置，而且一般位于水面以上。近年來，底軸驅動式翻板閘門應用越來越廣泛，因此軸承水下布置也越來越普遍。在本軸承裝置出現以前，國內最大的關節軸承應用在上海蘇州河河口閘上，軸承內徑2000mm，水平布置。根據力學分析，該關節軸承徑向荷載490t，理論上講基本不承受軸向荷載。
[0003]但是如果實際工程需要關節軸承立向布置(與水平布置垂直)時，會帶來普通關節軸承不需考慮的問題:承受很大的軸向荷載。因此當關節軸承立向布置時，除了考慮其能承受巨大的徑向荷載外，還要能承受很大的軸向荷載，一般關節軸承無法滿足上述要求。
【發明內容】
[0004]為解決普通關節軸承直立布置無法同時承受很大的徑向荷載和軸向荷載的問題，本發明提供了一種特大型立式組合軸承裝置。
[0005]特大型立式組合軸承裝置包括直立的鋼管柱和組合軸承；所述鋼管柱的中部同軸設有臺階管狀的軸承座，所述鋼管柱的下部設有環狀的支承平臺；
所述組合軸承包括直立布置的中心軸承和平面軸承；
所述直立布置的中心軸承包括內圈和外圈，且套設在軸承座的中部；所述外圈上套設連接著管軸狀的連接座，所述內圈的軸向上部和連接座之間設有環狀的上密封壓板，內圈的軸向下部和連接座之間設有環狀的下密封壓板；所述連接座上固定套設有管狀的支臂連接座；
所述鋼管柱下部的支承平臺上設有板狀的平面軸承塊；所述支臂連接座的底部和平面軸承塊對應形成平面軸承。
[0006]所述內圈和外圈相對應的結合面為弧面，且二者之間設有中間復合層。內圈和外圈材料為不銹鋼，中間復合層為自潤滑合金材料；所述中間復合層的厚度為10-20_。
[0007]所述內圈和外圈相對應的弧面為圓弧面，圓弧面的半徑大于1000mm。
[0008]所述軸承座的外圓柱面上分別設有上臺階、中臺階和下臺階，構成三級臺階管；在下臺階處套設有環狀的軸承壓板；所述內圈套設在軸承座的中臺階處，內圈的軸向底面位于軸承座的下臺階上，內圈的軸向頂面位于上臺階處，所述上臺階處的軸承座上套設有管狀的軸承壓蓋，所述軸承壓蓋的軸向底面的外邊緣對應位于內圈的軸向頂面；所述外圈的軸向底部位于軸承壓板的頂面；所述上密封壓板的外圓周固定連接著連接座，上密封壓板的內圓周的端面和軸承座上部上臺階的外圓柱面接觸；所述下密封壓板的外圓周固定連接著連接座，下密封壓板的內圓周的端面和軸承座的下部的下臺階的外圓柱面接觸。
[0009]所述上密封壓板的內圓周的端面上設有二道上密封圈，所述下密封壓板的內圓周端面上部和下部分別設有二道下密封圈。
[0010]所述支臂連接座的管壁由內壁和外壁組成的雙層夾壁，所述內壁的軸向底部連接著環狀的支承板，所述支承板的底面設有不銹鋼板，所述不銹鋼板與所述平面軸承塊對應形成平面軸承，且二者之間的間隙小于5mm。
[0011]支臂連接座的內壁和外壁之間通過筋板連接，支臂連接座的內壁通過剪切螺栓固定連接著連接座。
[0012]本發明的有益技術效果體現在以下方面:
1)本裝置中的中心軸承直立布置，而普通關節軸承水平布置；本裝置中直立布置的中心軸承由內圈、中間復合層和外圈三部分組成，而普通軸承只有內圈和外圈兩部分；中心軸承內圈和外圈材料為不銹鋼，中間復合層為自潤滑合金材料，這樣的結構組合能大大提高軸承的軸向承載能力，而普通軸承的內圈為自潤滑材料，外圈材料為軸承鋼，主要考慮徑向荷載，軸向荷載不是主要考慮因素；
2)目前，國內最大的水平布置的關節軸承內徑2000mm，承受的徑向荷載為490t，基本上沒有軸向荷載；而本裝置中的中心軸承內徑為2120mm，是目前國內尺寸最大的立向布置的軸承，同時它除了能承受800t的徑向荷載外，還能承受300t的軸向荷載，普通軸承無法承受這樣的組合荷載，也是國內唯一一個由立向軸承和平面軸承構成的復合軸承裝置；
3)本裝置中心軸承的正下方設置了平面軸承，平面軸承與上方中心軸承的連接件的間隙為3-5mm，該間隙一方面便于中心軸承進行一定程度的自身調節，同時也限制了中心軸承受到巨大的軸向荷載后的位移，從而分擔中心軸承的軸向荷載，進而提高整個軸承裝置的軸向荷載承載能力；
4)本裝置設計了抗剪結構，軸承連接座與閘門支臂連接座通過多排抗剪螺栓連接，同時在軸承連接座的上方設置了 12個抗剪塊，可以削弱空間變位引起的軸向荷載，可進一步提聞軸承裝置的軸向荷載承載能力；
5)考慮到軸承長期處于水下，檢修困難，因此軸承上下均設置有多道密封結構，能保證中心軸承不受水流和砂石的侵蝕，不需要日常的檢修與維護，水下壽命超過50年。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本裝置的結構剖面圖。
[0014]圖2為本裝置的俯視圖。
[0015]圖3為圖1中的A— A視圖。
[0016]圖4為圖1中的B放大圖。
[0017]圖5為中心軸承的結構放大圖。
[0018]圖6為圖1中的C放大圖。
[0019]圖中序號說明:混凝土基礎1、鋼管柱2、內圈3、中間復合層4、外圈5、軸承座6、軸承連接座7、軸承壓蓋8、軸承壓板9、上密封壓板10、上密封圈11、下密封壓板12、下密封圈
13、抗剪塊14、抗剪螺栓15、支臂連接座16、支承板17、不銹鋼板18、平面軸承塊19、支承平臺20、蓋板21。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖，通過實施例對本發明作進一步地說明。
實施例
[0021]參見圖1和圖2，特大型立式組合軸承裝置包括外徑為2米的直立的鋼管柱2和組合軸承。鋼管柱2的中部同軸焊接安裝有臺階管狀的軸承座6，軸承座6的外圓柱面上分別設有上臺階、中臺階和下臺階，構成三級臺階管；在下臺階處固定套裝有環狀的軸承壓板9 ;鋼管柱2的下部焊接安裝有環狀的支承平臺20，鋼管柱2的下端固定安裝在混凝土基礎I中。
[0022]組合軸承包括中心軸承和平面軸承。
[0023]參見圖4，中心軸承包括內圈3、中間復合層4和外圈5，中心軸承內徑為2120mm，套裝在軸承座6的中部。具體的細部結構是:內圈3和外圈5相對應的結合面為圓弧面，圓弧面的半徑為1150mm，中間復合層4位于二者之間，中間復合層的厚度為15mm，見圖5 ;內圈3和外圈5材料為不銹鋼，中間復合層4材料為自潤滑合金材料。
[0024]參見圖4，內圈3套裝在軸承座6的中臺階處，內圈3的軸向底面位于軸承座6的下臺階上，內圈3的軸向頂面位于上臺階處；上臺階處的軸承座6上套裝有管狀的軸承壓蓋8，軸承壓蓋8的軸向底面的外邊緣對應位于內圈3的軸向頂面；外圈5的軸向底部位于軸承壓板9的頂面。外圈5上套裝連接著管軸狀的連接座7，具體的細部結構是連接座7的中部管內設凸環，凸環處和外圈5配合，且凸環的底部通過螺釘固定連接著軸承壓板9，見圖
4。上密封壓板10的外圓周通過螺釘固定連接著連接座7的凸環軸向上端，其內圓周的端面和軸承座6上部的上臺階的圓柱面接觸；下密封壓板12的外圓周通過螺栓固定連接著連接座7的凸環軸向下端，其內圓周的端面和軸承座6下部的下臺階的圓柱面接觸。上密封壓板10的內圓周的端面上初有二道上密封圈11，下密封壓板12的內圓周端面上部和下部分別安裝有二道下密封圈13 ;二道上密封圈11和二道下密封圈13的作用在于有效阻止水流和砂石進入中心軸承，從而保證中心軸承的工作環境，延長其使用壽命，最大程度減少維護。
[0025]連接座7上固定套裝有管狀的支臂連接座16 ;支臂連接座16的管壁由同軸的內壁和外壁通過筋板連接組成，支臂連接座16的內壁通過剪切螺栓15固定連接著連接座7 ；支臂連接座16的內壁的軸向底部連接著環狀的支承板17，支承板17的底面連接著不銹鋼板18。
[0026]連接座7的外圓柱面上均布焊接安裝12塊抗剪塊14，抗剪塊14沿徑向呈放射線狀分布；抗剪塊14和抗剪螺栓15 —起可以有效抵抗中心軸承結構的空間位移，從而削弱空間變位引起的軸向荷載，提高軸承裝置的抗剪能力，進一步提高軸承裝置的軸向承載能力。
[0027]參見圖3和圖6，鋼管柱2下部的支承平臺20上安裝有板狀的平面軸承塊19，且在支承平臺20的圓周上呈圓環狀均布；支臂連接座16的軸向下端的不銹鋼板18與支承平臺20上的平面軸承塊19對應形成平面軸承，且二者之間的間隙小于5mm ;該間隙一方面便于中心軸承進行一定程度的自身調節，同時也限制了與中心軸承連接的閘門支臂連接座16受到巨大的軸向荷載后產生的位移，從而分擔中心軸承的軸向荷載，進而提高整個軸承裝置的軸向荷載承載能力。
[0028]支臂連接座16的軸向上端安裝有蓋板21，蓋板21也可以有效阻止污物和生活垃圾進入結構內部，防止雜質等在軸承連接座與鋼管柱之間形成淤積，避免污物慢慢侵蝕中心軸承。
[0029]本發明的安裝操作過程如下:
首先，將軸承座6焊接在鋼管柱2上。接著將軸承壓板9安裝到軸承座6的下臺階處，再套裝上中心軸承(含內圈3、中間復合層4和外圈5)。壓裝上軸承壓蓋8，然后安裝軸承連接座7，軸承壓板9通過螺栓固定在軸承連接座7上，從而將中心軸承固定在軸承座6和軸承連接座7之間。其次分別安裝上密封圈11、上密封壓板10和下密封圈13、下密封壓板12。安裝下密封壓板前，其內層密封應先安裝好。安裝完成后中心軸承各轉動面間應轉動靈活，無卡阻現象。
[0030]支臂連接座16分兩半制作，出廠前，先將支承板17和不銹鋼板18焊接在支臂連接座的軸向底部，以保證支承板17和不銹鋼板18的平面度。支臂連接座16通過抗剪螺栓15固定在連接座7上，最后安裝抗剪塊14。而平面軸承19固定在支承平臺20上，將支承平臺20焊接在鋼管柱2的預定位置，蓋上蓋板21，至此完成特大型立式組合軸承裝置的全部安裝工作。最后在鋼管柱2內澆注自密實混凝土，增強鋼管柱的剛度和承載能力。
【權利要求】
1.特大型立式組合軸承裝置，包括直立的鋼管柱和組合軸承，其特征在于:所述鋼管柱的中部同軸設有臺階管狀的軸承座，所述鋼管柱的下部設有環狀的支承平臺；所述組合軸承包括直立布置的中心軸承和平面軸承；所述直立布置的中心軸承包括內圈和外圈，且套設在軸承座的中部；所述外圈上套設連接著管軸狀的連接座，所述內圈的軸向上部和連接座之間設有環狀的上密封壓板，內圈的軸向下部和連接座之間設有環狀的下密封壓板；所述連接座上固定套設有管狀的支臂連接座；所述鋼管柱下部的支承平臺上設有板狀的平面軸承塊；所述支臂連接座的底部和平面軸承塊對應形成平面軸承。
2.根據權利要求1所述的特大型立式組合軸承裝置，其特征在于:所述內圈和外圈相對應的結合面為弧面，且二者之間設有中間復合層；內圈的材料和外圈的材料均為不銹鋼，中間復合層的材料為自潤滑合金材料。
3.根據權利要求2所述的特大型立式組合軸承裝置，其特征在于:所述中間復合層的厚度為10-20mm。
4.根據權利要求2所述的特大型立式組合軸承裝置，其特征在于:所述內圈和外圈相對應的弧面為圓弧面，圓弧面的半徑大于1000mm。
5.根據權利要求1所述的特大型立式組合軸承裝置，其特征在于:所述軸承座的外圓柱面上分別設有上臺階、中臺階和下臺階，構成三級臺階管；在下臺階處套設有環狀的軸承壓板；所述內圈套設在軸承座的中臺階處，內圈的軸向底面位于軸承座的下臺階上，內圈的軸向頂面位于上臺階處，所述上臺階處的軸承座上套設有管狀的軸承壓蓋，所述軸承壓蓋的軸向底面的外邊緣對應位于內圈的軸向頂面；所述外圈的軸向底部位于軸承壓板的頂面；所述上密封壓板的外圓周固定連接著連接座，上密封壓板的內圓周的端面和軸承座上部上臺階的外圓柱面接觸；所述下密封壓板的外圓周固定連接著連接座，下密封壓板的內圓周的端面和軸承座的下部的下臺階的外圓柱面接觸。
6.根據權利要求5所述的特大型立式組合軸承裝置，其特征在于:所述上密封壓板的內圓周的端面上設有二道上密封圈，所述下密封壓板的內圓周端面上部和下部分別設有二道下密封圈。
7.根據權利要求1所述的特大型立式組合軸承裝置，其特征在于:所述支臂連接座的管壁由內壁和外壁組成的雙層夾壁，所述內壁的軸向底部連接著環狀的支承板，所述支承板的底面設有不銹鋼板，所述不銹鋼板與所述平面軸承塊對應形成平面軸承，且二者之間的間隙小于5mm。
8.根據權利要求1所述的特大型立式組合軸承裝置，其特征在于:支臂連接座的內壁和外壁之間通過筋板連接，支臂連接座的內壁通過剪切螺栓固定連接著連接座。
【文檔編號】F16C17/12GK104214207SQ201410438195
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月1日 優先權日:2014年9月1日
【發明者】黃有琴, 陳仁連, 黃麗玲, 管華明, 范萬里 申請人:安徽省水利水電勘測設計院