矿用挖掘机及其回转滚动支撑装置

《矿用挖掘机及其回转滚动支撑装置》涉及挖掘机技术领域，尤其涉及一种用于矿用挖掘机的回转滚动支撑装置及具有该回转滚动支撑装置的矿用挖掘机。

矿用挖掘机是一种重要的重型矿用机械，对于矿用挖掘机而言，如图1所示，矿用挖掘机主要包括上部的转动机构（简称为上部机构）、下部的支撑底架行走机构（简称下部机构）和连接上部机构和下部机构的回转滚动支撑装置。

如图1所示，矿用挖掘机包含挖掘物料的铲斗1、可前后移动的斗杆2、支撑用起重臂3、提升铲斗1的提升钢丝绳4、支撑起重臂3的绷绳5、操作司机室6、固定绷绳5的支架7、除尘通风装置8、用于放置提升机构及电气柜等设备的机房9、放置配重物的配重箱10、支撑所述上部机构的所有转动部件的回转主平台11、提供回转动力的回转机构12等，以上构成所述上部机构，所述上部机构全部固定在回转主平台11之上。

如图1所示，下部机构由为所述矿用挖掘机提供行走动力和接触地面以支撑所述矿用挖掘机的履带行走装置16、连接履带架和回转滚动支撑装置的底架梁装置15、为所述上部机构和下部机构提供中央定位的中心轴14等。

而回转滚动支承装置13，是设置于回转主平台11和底架梁装置15之间，为上部机构的转动提供支撑。

如图2所示，回转滚动支撑装置13包括辊子装置90、大齿圈96和限定辊子装置90的辊子滚动的上部辊道91、下部辊道94和侧向辊道95；上部辊道91固定连接于所述上部机构的回转主平台11底部，上部辊道91通常由前后两个半圆环组成；辊子装置19通过螺栓固定在内保持架93上；下部辊道94直接固定连接于底架梁装置15，大齿圈96的内侧；下部辊道94通常是做成一个整体辊道。大齿圈96与回转机构12的小齿轮24相啮合，以中心轴14为中心，驱动整个上部机构转动。大齿圈和小齿轮是本领域的贯常称呼，这里的大齿圈96的“大”是相对于小齿轮24尺寸的大，同时小齿轮24的“小”也是相对于大齿圈96尺寸的小。大齿圈96的截面呈L型，大齿圈96的底面通过定位钢套97和螺栓98连接于底架梁装置。

对于矿用挖掘机的性能的提升，回转滚动支撑装置起着非常重要的作用，回转滚动支撑装置将上部机构与下部机构分开，从而使矿用挖掘机的所述上部机构能够360°自由旋转。由于矿用挖掘机的工作现场为粉尘大、设备震动大的露天矿区，且矿用挖掘机自身体积大、承重大、传动间隙大，再加上材料和热处理技术现状的限制，导致回转滚动支撑装置的支承辊道内部的零部件失效较快，需要经常更换。

具体而言，截至2011年12月，有关技术的回转滚动支撑装置，主要存在以下缺陷：

a）如图3所示，图3中省略了除回转主平台11之外的其余上部机构，回转滚动支撑装置13的磨损件需要维修更换时，需将整个上部机构顶起到全部脱离中间的中心轴14。因此，对维修更换造成不便；

b）下部辊道94需要更换时，必须将大齿圈96全部卸下，而且需将下部辊道94整体更换；

c）更换上部辊道91时也需要整体更换，且上部辊道91的连接件也不具有起到定位作用的定位件，安装新的上部辊道91时需重新找正；

d）有关技术的侧向辊道95实质上是由大齿圈96内面形成，因此没有独立的侧向辊道；

e）上部辊道91的固定为焊接挡板式，例如挡板92用于固定上部辊道91，其焊接的连接方式不利于现场的磨损件更换操作；而下部辊道94是由大齿圈96下部内侧的止口压住，因此更换不方便。

f）侧向辊道95直接形成于大齿圈96内侧，侧向辊道95发生相对磨损后需更换大齿圈96；

g）大齿圈96采用普通的定位钢套97和螺栓98连接，不利于传递大的扭矩，影响大齿圈96的运行可靠性。

综上，显然有关技术的矿用挖掘机回转滚动支撑装置，对设备的维护保养非常不便，尤其是更换磨损件时费时费力，运行成本较高。

图1为矿用挖掘机结构示意图；

图2为有关技术回转滚动支撑装置的结构示意图，也即图1中的A部放大图；

图3为有关技术回转滚动支撑装置的更换滚动系统的示意图。

图4为《矿用挖掘机及其回转滚动支撑装置》实施例的回转滚动支撑装置的结构示意图；

图5为上部辊道安装示意图，也即图4中的B-B剖视图；

图6为下部辊道安装示意图，也即图4中的D-D剖视图；

图7为《矿用挖掘机及其回转滚动支撑装置》实施例中的辊子装置示意图；

图8为《矿用挖掘机及其回转滚动支撑装置》实施例的齿圈的固定示意图，也即图4中的F-F剖视图；

图9为图5中的C-C剖视图；

图10为图6中的E-E剖视图；

图11为图5中的G-G剖视图；

图12为图7中H-H剖视图；

图13为图12中I部放大图；

图14为图6中的另一种符号标注的E-E剖视图；

图15为《矿用挖掘机及其回转滚动支撑装置》实施例中的组合螺栓的示意图。

2021年6月24日，《矿用挖掘机及其回转滚动支撑装置》获得第二十二届中国专利优秀奖。

《矿用挖掘机及其回转滚动支撑装置》实施例的矿用挖掘机，具有该发明实施例的矿用挖掘机回转滚动支撑装置。

本说明书中的内与外，是以中心轴14的远近来区分的，离中心轴14近的一侧，称为内侧，反之为外侧。

《矿用挖掘机及其回转滚动支撑装置》实施例的回转滚动支撑装置，为一种重载易更换的回转滚动支撑装置，包括用螺栓固定的分段式上部辊道18、通过辊架固定的辊子装置19、通过底板部分220固定连接于底架梁装置15的齿圈22、设置于齿圈22的顶板部分221的顶面50之上螺栓连接的分段式下部辊道20和侧向辊道21。

一、上部辊道18

如图4和图9所示，所述上部机构的回转主平台11的下盖板110上焊接用于安装上部辊道18的安装钢板17，安装钢板17的截面呈L型，安装钢板17的下表面为定位面27，而下侧面为定位止口面28，定位面27上分别开设有螺栓孔29、30，用于安装并定位上部辊道18。安装钢板17可以焊接于下盖板110的下表面。

如图9所示，上部辊道18呈“环轨”形状，如图5所示，上部辊道18优选的为分段式，即由多个分段辊道组合而成，优选的，上部辊道18可由八个分段辊道组成，

上部辊道具有锥面32和安装孔33、34，以及定位面35和36，其中定位面35与定位止口面28配合，而定位面36与定位面27配合，安装孔33与安装孔29配合、安装孔34与安装孔30配合，通过紧固件25、26固定形成上部辊道18的定位。紧固件25、26例如为防松螺栓。

如图5和图11所示，每个分段的上部辊道18之间优选的通过接触面37结合，且接触面37为斜面，也即中心轴14的轴心所在直线与该斜面所在的平面平行，而不是经过该斜面所在的平面，该斜面结构可以使得两相邻的分段辊道之间有互相支撑，分担受力的作用。八个分段辊道分成两组，每四个分段辊道组成一个半圆环，两两个半圆环之间，如图11所示，在回转主平台11的下部留出间隙用于安装加强固定板31，以进一步固定上部辊道18。加强固定板31与分段辊道仅面靠死，无连接。如图11所示，加强固定板31与安装钢板17的定位面27焊接在一起，以固定防止加强固定板31轴向移动。

相比2011年12月前有关技术的上部辊道18固定方式，增加了定位止口面28，上部辊道18改为分段式，以保证加工、安装、更换方便快捷。将上部辊道18的固定方式由压板焊接方式改为螺栓固定方式，增加了用于周向限位的加强固定板31。同时，《矿用挖掘机及其回转滚动支撑装置》的上部辊道18可较有关技术的上部辊道91宽且薄，上部辊道18加宽的目的为加长上部辊道18与辊子44的接触表面，提高使用寿命。而对于上部辊道18的变薄可以提高其热处理质量，从而提高其强度及使用寿命，同时降低了重量，便于更换。因此便于定位上部辊道18的同时，当上部辊道18需要更换时，在原位置一次定位安装即可，不需重新找正。上部辊道18与辊子44接触的面为锥面32，其母线交点即锥面顶点在中心轴14的轴心所在直线上，保证辊子44与辊道18之间的相对运动只有滚动而无相对滑动，提高辊子44与辊道18的使用寿命。

二、辊子装置19

辊子装置19包括辊子44和辊架等，辊子44固定于辊架，辊架包括内保持架38和外保持架39，辊子44在辊子内保持架38和外保持架39的圆周上均匀排列，或者说在上部辊道18和下部辊道19的圆周上均匀排列。

如图13所示，所有辊子44均通过辊销41、作为紧固件的螺栓42、销套45和辊架连接在一起，辊子装置19绕其中心线.自转的同时，产生公转，以随回转主平台11转动并支撑整个上部机构的重量。辊销41除了固定辊子44之外，沿辊子44公转的方向转动，但本身不承受矿用挖掘机的上部机构的重量。辊销41和辊架、辊子44通过螺栓42连接，螺栓42中间有可向辊子44内部注油的通道。

辊子装置19如图7、图12和图13所示，辊子装置19的内保持架38和外保持架39也分为若干段，用连接板40通过紧固件连接，紧固件例如为螺栓。内保持架38和外保持架39与辊销41通过紧固件42连接，紧固件42内部有注油孔47，注油孔47与截交相贯孔48连通，共同构成注油通道，通过紧固件42端部的油嘴43向辊销41与套45之间注油，销套45过盈安装在每个辊子44的内部，辊销41的外周，以保护辊子44，并与辊销41之间有相对转动。

如图13所示，辊子44与上部辊道18和下部辊道20接触的面为锥面46，锥面46延长后相交在中心轴14的轴心所在直线上，如图12所示。与2011年12月前有关技术相比，辊子装置19中增加了注油嘴43，增加了外保持架39，可保障辊子44延辊道转动并定位的同时，可以方便的更换辊子，并可保证辊子44内部的润滑。同时，《矿用挖掘机及其回转滚动支撑装置》的下部辊道20可较有关技术的下部辊道94宽且薄，下部辊道20加宽的目的为加长与辊子44的接触表面，提高使用寿命。而对于上部辊道18的变薄可以提高其热处理质量，从而提高其强度及使用寿命，同时降低了重量，便于更换。

三、下部辊道20、侧向辊道21与齿圈22

如图10所示，齿圈22分为三部分，即顶板部分221、齿圈部分222和底板部分220。其中的齿圈部分222，与回转机构12的小齿轮24相啮合，以中心轴14为中心，驱动整个上部机构转动。

如图6、图10和图14所示，下部辊道20安装在齿圈22的顶板部分，下部辊道20分为若干段，优选的也分为八段。同样，每个分段的下部辊道20优选的通过接触面49结合，且接触面49也为斜面，其作用与上部辊道18相同，不再赘述。

下部辊道20有与辊子44配合的锥面57、与顶板部分221上侧面形成的止口定位面52相配合的定位面53、与顶板部分221的顶面50相配合的下表面54、与顶板部分221的另一上侧面形成的止口定位面51配合的侧面55、与侧向辊道21内侧面59配合的定位面58、与侧向辊道21下部面74配合的定位面73，下部辊道20开有固定孔69、71，通过紧固件61、62固定在顶板部分221，其中紧固件61、62优选的为防松螺栓，紧固件62依次穿过侧向辊道21、下部辊道20和顶板部分221。

与2011年12月前有关技术相比，下部辊道20设置在齿圈22的上部，可使辊子44外露，下部辊道20的固定全部采用止口定位和螺栓连接方式，可以快捷的更换下部辊道20和辊子44。

侧向辊道21为辊子44提供侧向支反力，保证辊子44的正常转动，侧向辊道21也分为若干段，如图6所示，侧向辊道21有与辊子44的轴端面配合的斜面60、与下部辊道20侧面58配合的定位面59、与下部辊道20的上平面73配合的定位面74、与止口定位面51配合的定位面56，侧向辊道21的上部开有固定孔72，通过紧固件62与下部辊道20一起固定在顶板部分221上。

侧向辊道21为辊子44沿上部辊道18和下部辊道20滚动提供保证。而有关技术中并无独立的侧向辊道21，磨损后只能更换大齿圈96，因此《矿用挖掘机及其回转滚动支撑装置》的回转滚动支撑装置，提供了另一种固定辊子44侧向移动的结构，有利于对设备的维护，节约成本。用于安装下部辊道20和侧向辊道21的上述各定位面和止口，以及相应的安装孔，都是为了保证下部辊道20及侧向辊道21的安装、更换方便快捷。

如图8、图10和图14所示，底架梁装置15的上盖板上有加工面75、止口定位面66、定位孔64。底板部分220的下部有与下部底架梁15上盖板上加工面75的定位面76、与止口定位面66配合的定位面67，并开有定位孔65，与定位孔64配合通过组合螺栓63连接起来。这里的组合螺栓，也可以称为“超级螺栓”，如图15所示，组合螺栓63包括顶部螺母81、垫设于顶部螺栓81与底板部分220的上表面的焊接固定垫圈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外周均匀分布的多个预紧螺钉843和垫设于底架梁装置15的下表面与预紧螺钉843之间的淬硬垫圈841。其中顶部螺母81例如为六角螺母。螺栓83应选用螺纹连接精度高、连接可靠性好的“精致”螺栓，精致螺栓为螺栓孔和螺栓外径精密配合的螺栓，配合公差符合中国国家标准H7/G6的螺栓，例如进口的M72型，相应的，需要配备与该精致螺栓相适应的“超级螺母”，超级螺母一般由中间的大螺母和大螺母外圈的一圈小螺钉组成，《矿用挖掘机及其回转滚动支撑装置》的底部螺母84就是一种“超级螺母”，大螺母也即主螺母842，小螺钉也即预紧螺钉843，紧固时，不需要完全紧固中间的主螺母842，通过将预紧螺钉843按照规定的力矩预紧后，即可预紧整个底部螺母84，。通过上述“精密螺栓”和“超级螺母”的使用，可以起到传递大扭矩和防松动的功能，使螺栓装置的预紧力均匀、误差小，预紧使用工具简单，操作简单、省力。《矿用挖掘机及其回转滚动支撑装置》的“精密螺栓”规格大但用量较小，预紧次数少，用小力矩扳手即可进行预紧，节省了购买专用预紧工具的支出。

顶板部分221的上部有与下部辊道20下表面54配合定位的顶面50、与下部辊道20内侧止口面53定位的面52、与下部辊道20外侧止口面55和侧向辊道外侧面56配合定位的定位面51，顶面50即顶板部分221的上表面，以保证辊子44外露，便于更换。顶板部分221上部开有螺纹孔68和70，通过紧固件61和62将上部辊道20和侧向辊道21固定。

与2011年12月前有关技术相比，《矿用挖掘机及其回转滚动支撑装置》的齿圈比原来的大齿圈96多了顶板部分221和底板部分220，使得齿圈22与底架梁装置15的连接更可靠，与底架梁装置15的连接定位方式也由定位套和螺栓改为组合螺栓63，提高了齿圈22周向的抗剪切能力。同时提高了下部辊道20和辊子44的位置，并减小了上部辊道18和下部辊道20的厚度，增加了宽度，因而加长了上部辊道18及下部辊道20与辊子44的接触表面，提高了使用寿命。在需要更换该发明回转滚动支撑装置中的磨损件时，不再需要将中心轴14与下部机构完全分离，局部分离即可。方便更换各辊道和辊子44，保护了齿圈部分222，也免去了对中心轴14的重新定位找正，因此《矿用挖掘机及其回转滚动支撑装置》提供了方便、快捷更换磨损件的方案，大大缩短了维修时间。

矿用挖掘机及其回转滚动支撑装置专利目的

《矿用挖掘机及其回转滚动支撑装置》的目的在于提供一种用于矿用挖掘机的重载易更换的回转滚动支撑装置，克服有关技术回转滚动支撑装置的维护保养非常不便，更换磨损件时费时费力，运行成本较高的技术问题。另一个目的在于提供一种具有该发明回转滚动支撑装置的矿用挖掘机。

矿用挖掘机及其回转滚动支撑装置技术方案

一种回转滚动支撑装置，用于矿用挖掘机的上部机构与下部机构之间的连接，所述回转滚动支撑装置包括辊子装置、齿圈和限定所述辊子装置的辊子滚动的上部辊道、下部辊道和侧向辊道；所述上部辊道固定连接于所述上部机构的回转主平台底部；所述下部辊道与所述侧向辊道设置于所述辊子装置下方的所述齿圈上，所述齿圈具有：顶板部分，所述下部辊道与侧向辊道设置于所述顶板部分的顶面；齿圈部分，设置于所述齿圈的侧面，所述顶板部分的相对外侧；底板部分，固定连接于所述下部机构的底架梁装置。

《矿用挖掘机及其回转滚动支撑装置》的矿用挖掘机，具有该发明的回转滚动支撑装置。

矿用挖掘机及其回转滚动支撑装置有益效果

1、由顶板部分、齿圈部分及底板部分组成的齿圈替代2011年12月前有关技术中的大齿圈，实现了可靠的大扭矩传递，保证了齿圈的安全性。

2、侧向辊道独立安装，对齿圈提供有效保护的同时，侧向辊道更换也方便。

3、所有辊道，包括上部辊道、下部辊道及侧向辊道均采用了或者均可采用分段式辊道结构，用螺栓连接方式固定，更换时操作方便。

4、所有辊道的定位均采用了止口的方式，更换时不需找基准，不需再重新找正。

5、提高了下部辊道的位置，现场更换辊子、辊道等磨损件操作方便，不需再将整个上部机构顶起到全部脱离中间的中心轴，省时省力，效率高，大大缩短维修周期。

6、提高了整个回转滚动支撑装置的使用寿命，大大提高了矿用挖掘机的生产效率。

1.一种回转滚动支撑装置，用于矿用挖掘机的上部机构与下部机构之间的连接，其特征在于，所述回转滚动支撑装置包括辊子装置、齿圈和限定所述辊子装置的辊子滚动的上部辊道、下部辊道和侧向辊道；所述上部辊道固定连接于所述上部机构的回转主平台底部；所述下部辊道与所述侧向辊道设置于所述齿圈，所述齿圈设置于所述辊子装置的下方，所述齿圈具有：顶板部分，所述下部辊道与侧向辊道设置于所述顶板部分的顶面；齿圈部分，设置于所述齿圈的侧面，所述顶板部分的相对外侧；底板部分，固定连接于所述下部机构的底架梁装置。

2.如权利要求1所述的回转滚动支撑装置，其特征在于，所述侧向辊道可拆卸的连接于所述顶板部分的所述顶面。

3.如权利要求2所述的回转滚动支撑装置，其特征在于，所述上部辊道、所述下部辊道和所述侧向辊道均为由多个分段辊道组合而成。

4.如权利要求3所述的回转滚动支撑装置，其特征在于，相邻所述分段辊道之间的接触面为斜面。

5.如权利要求2所述的回转滚动支撑装置，其特征在于，所述回转主平台的下盖板底部设置具有定位止口的连接钢板以连接所述上部辊道，所述顶板部分的顶面也具有用于定位所述下部辊道的定位止口。

6.如权利要求2所述的回转滚动支撑装置，其特征在于，所述辊子装置的辊架包括内保持架和外保持架。

7.如权利要求6所述的回转滚动支撑装置，其特征在于，所述辊子装置的辊销通过紧固件连接于所述内保持架和所述外保持架，所述紧固件内部形成有注油孔，所述辊销内部形成有与所述注油孔连通的截交相贯孔，所述辊销的外周面套设有销套，所述紧固件的外端部设置有油嘴，以通过所述油嘴，并经过所述注油孔及所述截交相贯孔向所述辊销与所述销套之间注油。

8.如权利要求3所述的回转滚动支撑装置，其特征在于，所述上部辊道与所述回转主平台的下盖板通过螺栓连接，所述下部辊道与所述齿圈的所述顶板部分的顶面通过螺栓连接，所述侧向辊道连同所述下部辊道与所述顶面之间通过螺栓连接，所述底板部分通过组合螺栓固定连接于所述底架梁装置，所述组合螺栓包括顶部螺母、垫设于所述顶部螺母与所述底板部分的上表面的焊接固定垫圈、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匀分布的多个预紧螺钉和垫设于所述底架梁装置的下表面与所述预紧螺钉之间的淬硬垫圈。

9.如权利要求8所述的回转滚动支撑装置，其特征在于，所述上部辊道与所述下部辊道均由八段分段辊道组成。

10.一种矿用挖掘机，其特征在于，所述矿用挖掘机具有权利要求1-9任一所述的回转滚动支撑装置。

采用带齿圈的滚动轴承的转盘式回转支承。

2012年6月5日，世界上首台规格最大、技术性能最先进、生产能力最高的WK—75型矿用挖掘机，在山西太重集团公司正式下线。

这台从设计到制造完全国产化的挖掘机，采用了世界先进的智能化控制技术，总长37.5米，宽17.3米，从履带到顶部高达23.5米，总重量近2000吨，其一个月的煤炭开采量可达到500万吨，相当于一座大型煤矿一年的产量。