论文总字数：22923字

摘 要

回转支承承受轴向力、径向力和倾翻力矩，是一个重要传动部件，其故障形式与承载能力直接关联。分析了回转支承故障形式和机理，提出在不同的受载情况的预防措施。论文主要工作如下：

(l)从回转支承结构、工作原理和载荷状况，分析了回转支承滚道故障类型和故障机理，齿轮失效形式和故障原因，联接螺栓故障机理，以及回转支承故障预防措施。

1. 液压挖掘机回转支承承载分析，挖掘机工作载荷特点，回转支承转台计算工况确认，推导挖掘机回转支承外载荷计算公式。
2. 单排球回转支承强度计算与校核，滚子和滚道载荷及Hertz接触应力计算，齿轮轮齿弯曲强度和接触强度计算，联接螺栓应力计算与强度校核。

关键词：回转支承；承载性能；结构特点；故障机理；预防措施

Abstract

Slewing bearing is an important driving part and the failure forms directly associated with carrying capacity under axial force and radial force and overturning moment.Slewing bearing failure form and mechanism are analyzed, and put forward prevention measures in different loading situation.Paper main work is as follows:
(l) From the slewing bearing structure, working principle and load conditions, analysis of the slewing bearing raceway failure type and failure mechanism of the gear failure modes and failure causes, the connecting bolt failure mechanism, and the slewing bearing failure prevention measures.
(2) Hydraulic excavator slewing bearing load analysis, characteristics of excavator working load, slewing bearing turntable calculated confirmed, excavator slewing bearing load calculation formula is derived.
(3) Single volleyball slewing bearing strength calculation and checking, roller and raceway load and the Hertz contact stress calculation, the gear tooth bending strength and contact strength calculation, the connecting bolt stress calculation and strength check.

Key words: slewing bearing;Bearing performance;Structure characteristics;Fault mechanism;Preventive measures

目录

第一章 绪论 1

1.1 研究的背景和意义 1

1.2 回转支承承载与故障研究现状 2

1.2.1 国外研究现状 2

1.2.2 国内研究现状 3

1.3本文研究内容 4

第二章 回转支承故障分析 5

2.1 回转支承分类与结构特点 5

2.2 滚子与滚道故障机理 6

2.2.1点蚀和剥落 7

2.2.2 磨粒磨损 9

2.3 齿轮故障机理 10

2.3.1、轮齿折断 11

2.5.2轮齿预防措施 11

2.4 高强螺栓故障机理 12

2.5 本章小结 14

第三章 液压挖掘机回转支承承载分析 15

3.1液压挖掘机回转支承简介 15

3.2回转支承转台计算工况 16

3.3液压挖掘机的回转支承外载荷计算 16

3.4 本章小结 18

第四章 单排球式回转支承强度计算 19

4.1滚子与滚道受力分析 19

4.2回转支承齿轮受力分析 25

4.2.1齿根弯曲应力计算 26

4.2.2齿面接触应力计算 27

4.3高强螺栓计算 28

4.4本章小结 31

第五章 总结与展望 32

5.1全文总结 32

5.2展望 32

参考文献 33

第一章 绪论

1.1 研究的背景和意义

回转支承是近几十年时间发展起来的，能实现相对回转运动的新型机械部件^[1]。回转支承零部件，可以承受轴向载荷、径向载荷和倾覆力矩^[2]，满足机械回转机构对不同工况的要求，有润滑孔和密封装置，结构紧凑、安装与维护简单，在现实工业中应用很广泛，被人们称为：“机器的关节”，其主要应用在被广泛应用于：汽车起重机、铁路起重机、港口起重机、船用起重机、冶金起重机、集装箱起重机、挖掘机、灌装机、以及CT机驻波治疗仪、航海仪、雷达天线座、导弹发射架、坦克、机器人以及旋转餐厅等等方面。上世纪六十年代以后，我国开始在挖掘机等产品生产尝试使用回转支承用于^[3]。随着国家建设规模的发展，在九十年代工程机械和建筑机械产品的热销促使回转支承生产企业大量涌现^[4]。2001 年我国加入世贸组织以后，国际间经济交流加快，港口的吞吐量也快速增长，使大直径的回转支承在港口及船舶等行业需求越来越大^[5]。国家在“十二五”期间，国家加大基础设施，都为回转支承行业提供了巨大的发展空间。同时，用户市场对回转支承的使用寿命以及安全可靠性提出了更高的要求，如何提高回转支承质量和降低生产成本，减少故障发生，成为回转支承生产企业急需回转支承解决的问题。目前国内生产的回转支承种类很多，但科技含量高的产品却不多，质量也不是很高^[4]。国内的回转支承制造技术主要依据国外，国产回转支承的材质和热处理技术远远落后，每年制造浪费都在数亿元以上，也造成资源极大的浪费。现有的普通回转支承不符合市场轻量化、高性能的要求，需要技术升级来开发出高承载性能的产品。国外对回转支承研发较早，研究成果比较成熟^[1]，基本实现了回转支承的精度高、承载强、寿命长、重量轻，而我国在这方面起步晚，还没有深入和系统的研究。“十二五”期间，国家将对工程机械行业大力扶持，鼓励核心技术的自主研发，解决高端产品长期受限于国外的状况^[6]。

基于以上原因，以回转支承为研究对象，展开回转支承材料及力学性能研究。

1.2 回转支承承载与故障研究现状

1.2.1 国外研究现状

对于回转支承的故障分析与诊断，无论是在国内还是国外，无论制造者还是使用者都很关注这一问题。虽然研究的出发点不一样，制造商主要关心如何从设计与制造的途径来提高回转支承的工作寿命，真正做到终身寿命设计与使用。使用者更关心回转支承的工作状态和运行趋势，希望其所产生的故障对生产过程的影响降到最低限度。但由于回转支承结构受力复杂，运行状态特殊，未见有系统的研究文献报导。

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