起重机械讲座（24）---旋转支承装置的连接计算

 　 滚动轴承转盘式旋转支承装置的内、外座圈各有一圈螺栓分别与回转部分或车架支承部分相连。回转部分上的全部载荷通过螺栓传至支承装置座圈，经滚动体传到另一座圈上，再经螺栓传至车架。因此，连接螺栓的可靠性是回转支承装置正常工作的保证。 作用在旋转机构上的水平力H由内外座圈与转台和底架的圆柱定位面承受，垂直力V和倾翻力矩wr是由连接螺栓承受。螺栓在安装时有一定的预紧力，其作用是提高螺栓的疲劳强度，防止连接构件的结合面产生间隙在受载时造成冲击。连接螺栓在脉动载荷下，不应松动，并保持回转支承装置与回转平台或车架的整体性。
1.载荷在连接螺栓上的分配规律
　 设在每一座圈上有n个连接螺栓，垂直力V对连接螺栓起压和作用，压应力均匀分布在螺栓上（见图8－10）。倾翻力矩M使转台以O-O为轴线，一侧螺栓受力为压力，另一侧的为拉力。计算螺栓受到的最大外力要考虑垂直力V和倾翻力矩M共同作用的效果。由于连接螺栓数量较多，可将载荷视为沿螺栓中心圈周方向的分布载荷，即单位长度载荷，螺栓受载与中心螺栓到轴线O-O距离成正比。 

图8-10 连接螺栓受力图

　 （1）在倾翻力矩M作用下，单位长度载荷： 
　 根据力的平衡原理，有：

 
　 作用在螺栓上M引起的最大载荷： 
式中:PM--螺栓中心分布的圆周上单位长度上的载荷；
　 　--相邻螺栓在分布圆周上的中心角；
　 　Z--螺栓的数量；
　 　D--螺栓中心分布圆直径；
　 　t--螺栓间距。
　 （2）在垂直力V的作用下，V均匀分布在螺栓上的载荷： 
　 （3）在垂直力V与倾翻力矩M共同作用下，螺栓受到的载荷： 
　 （4）考虑螺栓受力变形后的载荷。随着臂架的圆周运动，每一个连接螺栓都经过轴向受压到受拉的交变力作用。螺栓与被连接构件受力与变形见图8-11，在图8-11b中，曲线Ⅰ为螺栓弹性，曲线Ⅱ为被连接构件弹性。 

图8－11螺栓载荷与变形分析

　 当工作载荷P＝0时，螺栓所受载荷为预紧力P0(A点)，变形伸长量为λ0，被连接件变形压缩量δ0；
　 当工作载荷P≠0时，螺栓受拉力增加，实际受拉力为P1＝P0+△P1(A点)，变形量为λ0＋λ1；被连接件变形量为δ0－λ1，残余锁紧力为P2＝P0-△P2。此时螺栓受到的总拉力为外力与被连接件的残余锁紧力之和，即 
　 所以





　 螺栓的最大拉力： 
式中:X--与螺栓和被连接件刚度有关的载荷系数；
　 　CI--被连接件刚度系数；
　 　CⅡ--螺栓的刚度系数；
　 　P0--螺栓预紧力。
　 螺栓连接是保证旋转支承装置安全工作的重要部分，螺栓的破坏将导致起重机旋转部分倾覆的事故。螺栓连接计算，主要是根据螺栓所受的最大静拉力进行抗拉强度计算，然后校核其疲劳强度。螺栓常见的破坏形式是螺杆产生裂纹，甚至被拉断。就破坏性质来说，大部分是因材料的疲劳所致。