Опорно-поворотное устройство

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к конструкциям опорно-поворотных устройств, воспринимающих воздействие крутящих, изгибающих (опрокидывающих) моментов, а также осевых нагрузок. Конструкция данного опорно-поворотного устройства может использоваться, например, в шлагбаумах, воротах и т.п.
Из уровня техники известно поворотное устройство несущей стойки гидроманипулятора (Патент RU №2091292, МПК: В66С 23/86, опубликовано 27.09.1997), содержащее основание, смонтированную на нем с возможностью вращения в горизонтальной плоскости вертикальную несущую стойку для крепления грузоподъемных стрел с навесными рабочими органами, снабженную жестко скрепленной с ней зубчатой шестерней, неподвижно закрепленный на корпусе основания гидроцилиндр поворота стойки двустороннего действия с зубчатой рейкой, кинематически связанной с шестерней стойки, и взаимодействующий с тыльной поверхностью рейки поджимной опорный подшипник. Тыльная поверхность зубчатой рейки выполнена плоской, а опорный подшипник в виде уплотнителя цилиндрической формы со съемной плоской накладкой из антифрикционного материала, устанавливаемого во внутреннюю полость корпуса основания с ориентацией антифрикционной накладки в направлении к тыльной поверхности рейки с внешней стороны корпуса через проходное отверстие в его стенке одинакового с уплотнителем диаметра, поджимаемого к рейке контрящимся винтовым упором с закругленным наконечником.
Данное устройство выполнено на основе одинарной реечной цилиндрической зубчатой передачи, в которой поступательное движение перемещаемой гидроцилиндром зубчатой рейки преобразуется во вращательное движение кинематически сцепленного с ней зубчатого колеса. При этом конструктивно зубчатую рейку с гидроцилиндром обычно жестко закрепляют на основании, а зубчатое колесо - на поворачиваемой стойке и герметизируют их при помощи совмещаемого с корпусом основания специального картера, наполняемого до необходимого уровня смазочной жидкостью, что существенно затрудняет доступ, например, для осмотра к звеньям реечной цилиндрической зубчатой передачи. При необходимости для этого требуется полная разборка устройства. Кроме этого существенным недостатком таких механизмов является ограниченный соответствующей длиной зубчатой рейки угол поворота стойки.
В качестве прототипа для заявляемой полезной модели выбрана поворотная конструкция калитки (Патент RU №2404351, МПК: Е06В 11/00, опубликовано 20.11.2010), содержащей неподвижную стойку с подшипниковыми узлами (в верхней и нижней частях), поворотную трубу со створкой, установленную с возможностью вращения в подшипниковых узлах, механизм возврата и позиционирования створки, датчик угла поворота, блок электронного управления, световую индикацию и пульт дистанционного управления. При этом механизм возврата и позиционирования створки выполнен с демпфированием в виде кулачка с двумя винтовыми пазами, установленного внутри поворотной трубы калитки жестко и соосно с ней, а также в виде расположенной внутри стойки калитки каретки с двумя подшипниковыми узлами, входящими в зацепление одновременно со стойкой калитки и с кулачком. Причем каретка выполнена с возможностью свободного перемещения вдоль оси стойки и соединена одним концом с возвратной пружиной, а другим - с демпфером.
Техническая проблема, решаемая созданием данной полезной модели, заключается в том, что указанные выше устройства имеют низкие эксплуатационные качества, сложную конструкцию, а также невысокую ремонтопригодность.
Технический результат заявляемой полезной модели направлен на создание простого по конструкции опорно-поворотного устройства с высокими эксплуатационными качествами и высокой ремонтопригодностью.
Технический результат достигается тем, что опорно-поворотное устройство включает в себя неподвижную стойку с подшипниковым узлом в нижней части и поворотную трубу, установленную с возможностью вращения в подшипниковом узле. При этом оно отличается от прототипа тем, что подшипниковый узел содержит подшипник качения и упорный подшипник, причем поворотная труба расположена внутри неподвижной стойки и зафиксирована в подшипниковом узле с помощью жестко закрепленной в центре ее основания цапфы, взаимодействующей с внутренним вращающимся кольцом подшипника качения и верхним вращающимся кольцом упорного подшипника. В верхней части неподвижной стойки размещены внешняя и внутренняя роликовые обоймы, образующие кольцевой паз, в котором установлены контактирующие с его стенками ролики. Внешняя роликовая обойма жестко закреплена на неподвижной стойке и имеет установленную сверху защитную крышку, а внутренняя роликовая обойма плотно контактирует с поворотной трубой и выполнена с возможностью совместного с ней вращения. Для организации подачи смазочного материала по специальному каналу к подшипниковому узлу в нижнюю часть неподвижной стойки вмонтирована колпачковая пресс-масленка.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом, на котором представлена конструкция опорно-поворотного устройства.
Опорно-поворотное устройство включает в себя неподвижную стойку 1 в виде трубы с основанием 2, в котором закреплен подшипниковый узел 3. Подшипниковый узел 3 содержит подшипник качения 4, например, радиальный шариковый сферический двухрядный подшипник по ГОСТ 28428-90, а также специальный упорный подшипник 5, например, шариковый однорядный подшипник по ГОСТ 7872-89 со свободными самоустанавливающимися и подкладными кольцами серии 8000. Такая конструкция подшипникового узла 3, расположенного в нижней части неподвижной стойки 1, позволяет компенсировать возникающие при работе опорно-поворотного устройства перекосы, вызываемые действующим на него опрокидывающим моментом. Внутри неподвижной стойки 1 в подшипниковом узле 3 установлена поворотная труба 6, которая зафиксирована в нем с помощью жестко закрепленной в центре ее основания специальной цапфы 7, взаимодействующей с внутренним вращающимся кольцом подшипника качения 4 и верхним вращающимся кольцом упорного подшипника 5. При этом верхняя выступающая из неподвижной стойки 1 часть поворотной трубы 6 выполнена с возможностью закрепления на ней поворачиваемых элементов. Кроме этого устройство снабжено внешней 8 и внутренней 9 роликовыми обоймами, установленными в верхней части неподвижной стойки 1 с образованием кольцевого паза 10 под ролики 11, контактирующие с его стенками. Причем внешняя роликовая обойма 8 жестко закреплена на неподвижной стойке 1 с помощью болтов 12, а внутренняя роликовая обойма 9 плотно контактирует с поворотной трубой 6 и выполнена с возможностью вращения совместно с ней, обеспечивая ее фиксацию в вертикальном положении для исключения перекоса при воздействии внешних силовых факторов. Для защиты роликов 11 от атмосферного воздействия на верхней части внешней роликовой обоймы 8 установлена и прикручена винтами 13 защитная крышка 14, которая может быть выполнена в виде кольца, совмещенного с внешней роликовой обоймой 8.
Для организации подачи смазочного материала по специальному каналу 15 к местам установки подшипников 4, 5 используется колпачковая пресс-масленка 16, вмонтированная в нижнюю часть неподвижной стойки 1. При этом обеспечивается своевременная смазка механизма подшипникового узла 3, что существенно повышает срок его службы.
Принцип работы устройства заключается в том, что при установившемся движении поворотная труба 6 вращается в подшипниковом узле 3 с помощью подшипника качения 4, при этом также происходит вращение верхнего кольца упорного подшипника 5 и с помощью роликов 11 внутренней роликовой обоймы 9, которая вращается вместе с поворотной трубой 6 относительно неподвижной стойки 1.
Сборка опорно-поворотного устройства осуществляется следующим образом. В подшипниковом узле 3 с установленными в нем подшипником качения 4 и упорным подшипником 5 размещают цапфу 7 поворотной трубы 6. Затем подшипниковый узел 3 с установленной в нем поворотной трубой 6 размещают внутри неподвижной стойки 1 и фиксируют его в основании 2. После этого на верхней части неподвижной стойки 1 закрепляют болтами 12 внешнюю роликовую обойму 8, устанавливают внутреннюю роликовую обойму 9, ролики 11, и закрывают защитной крышкой 14. В нижней части неподвижной стойки 1 устанавливают колпачковую пресс-масленку 16. Для того чтобы заправить колпачковую пресс-масленку 16 используют специальные шприцы с наконечником особой формы. Под давлением густая смазка через канал 15 попадает в подшипниковый узел 3. Для повышения антикоррозийных свойств на поверхность колпачковой пресс-масленки 16 наносят кадмиевое или цинковое покрытие. Минимальный ресурс колпачковой пресс-масленки составляет как минимум 20 тысяч циклов заправки.
Ремонт опорно-поворотного устройства упрощается за счет того, что поворотная труба 6 демонтируется вместе с подшипниковым узлом 3 для размещения в удобном для ремонта месте. При этом подшипниковый узел 3 выполнен отделяемым от основания 2 неподвижной стойки 1. При необходимости цапфа 7 поворотной трубы 6 демонтируется из подшипникового узла 3 для доступа к установленным в нем подшипникам.
Неподвижная стойка 1 устройства может иметь косынки 17 для его надежной фиксации на месте установки (при использовании в барьерах, шлагбаумах и т.д.), например, для размещения и закрепления на бетонном основании.
В зависимости от способа и места установки опорно-поворотное устройство способно обеспечить поворот на угол до 360 градусов. Поворот в ту или иную сторону осуществляется при помощи ручного привода или при необходимости любым другим способом, например, при помощи приводного двигателя, в качестве которого может использоваться электродвигатель или гидромотор. Кроме этого также может использоваться привод с червячной передачей (при необходимости).
Таким образом, предложенное техническое решение позволило создать опорно-поворотное устройство с простой конструкцией, обеспечивающей высокие эксплуатационные качества и высокую ремонтопригодность.