一种分体式旋转接头及安装方法
1.技术领域
2.本发明涉及旋挖钻机用旋转连接接头技术领域，尤其涉及一种分体式旋转接头及安装方法。
3.
背景技术：4.旋转接头是很多工作场景中广泛使用的机械结构部件，尤其作为工程机械旋挖钻机的提引器、水平定向钻机的分动器等重要的功能部件。首先普遍使用的旋转接头共同特点为主轴连接连接部的一端为整体材料加工成型，主轴与连接部连接的另一端通过止动大螺母固定主轴上的轴承，连接主轴一端连接部部分较粗主轴细长，毛坯一般不宜锻造，铸钢或铸铁强度不够，一方面造成原材料的大量浪费、加工难度加大、装配精度降低导致产品性能下降、热处理的成本较高、同等载荷时体积较大，造成资源浪费等；第二因结构局限的原因不宜功能拓展，比如有效阻止泥沙进入结构内部，导致旋转接头内部轴承和密封圈加速磨损老化，还需频繁补充润滑脂而造成环境污染；第三不能优化各种轴承的选型和安装位置导致旋转接头性能不能最大发挥等。
5.第一种是目前市面上较常见的一种旋转接头，如图1所示，中心轴与连接部11一体成型，下连接部17与中间接部15螺纹连接，中心轴位于提引腔内，中心轴位于提引腔内的一端安装有螺母16，中心轴上位于螺母16于连接部底座之间的位置套装有若干个角接触球轴承14，中间接部15的上端于中间轴之间设置有内骨架油封12，下连接部17内具有于提引腔连通的储油腔13。该结构有如下缺点：1、采用多个角接触球轴承串联使用，拉力叠加单个承载太小，一个损坏将导致整个无法正常使用，使用寿命很难保证； 2、轴承串的太多，储油空间太小不利于轴承润滑，需经常补加油脂； 3、该部件使用工况以轴向受力为主，多个角接触球轴承串联致使轴向受力刚性不够。
6.第二种是申请号为201910285488x的一种免加油旋转连接头，如图2所示，包括连接部31、中间接部37、下连接部311、中间接部37内具有提引腔，下连接部311与中间接部37连接，具体实施时，通过螺纹连接，连接部31包括连接底座314与中心轴313，中心轴313位于所述提引腔内，中心轴313上套装有轴承组，中间接部37上端内壁与中心轴313之间装设有内骨架油封33，中间接部37上端外壁与所述连接底座314之间装设有外骨架油封34，连接底座314对应所述中间接部37顶端的位置设置有上储油室32。轴承组从下往上依次为推力调心滚子轴承38、若干深沟球轴承36、角接触球轴承35。推力调心滚子轴承38承受所有拉力，深沟球轴承36用于稳定推力调心滚子轴承38，防止推力调心滚子轴承38摆动，角接触球轴承35起到定位作用。所述下连接部311上端设有下储油室39，所述下储油室39与所述提引腔连通。设计了两个储油室，下储油室39保证轴承组润滑，能够留出工作时温度升高的润滑油脂的膨胀空间，可以加注粘度低的润滑油脂以减少轴承组工作时的阻力；上储油室32加注
粘度相对大的润滑油脂，上储油室32润滑油脂在工作时高于外骨架油封34和内骨架油封33的位置，靠油脂的自重作用形成压差对内外骨架油封34进行充分润滑，润滑外骨架油封34，增长使用寿命，减少泄露，润滑内骨架油封33，避免了下储油室39油位低不能润滑内骨架油封33，增长了使用寿命。因为上储油室34有一定的容量，出厂时把符合要求的润滑油脂加满，在一定的工作期间内就不需要加注润滑油脂，达到了免加注润滑油脂的功能和效果。具体实施时，与上储油室连通的注油孔可设置与连接底座内，与下储油室连通的注油孔可设置与下连接部内。该结构有如下缺点：1、中心轴313与连接底座314一体承受所有工作中的径向力和轴向力，中心轴313由下往上依次为安装螺母310、推力调心滚子轴承38、深沟球轴承36、角接触球轴承35作用在中间接部37上，会形成同轴度累计误差，安装螺母310与中心轴313螺纹连接导致更大同轴度误差，其中推力调心滚子轴承38承载轴向力和部分径向力导致摩擦阻力增大并伴随该部件温升过快，特别在南方高温天气中不能排除有卡滞和抖动现象，导致使用稳定性差和润滑脂容易失效，使用寿命没有保障，导致故障率较高；2、该结构有中间接部37和两个储油室32和39，采用两种润滑脂导致结构复杂，不便于生产和维修，导致成本高；3、中心轴313由下往上依次为安装螺母310、推力调心滚子轴承38、深沟球轴承36、角接触球轴承35，另外两个储油室32、39占用空间导致中心轴过长回转接头整体刚性不足还浪费原材料。
7.针对现有技术存在的如前述两者旋转接头，具有刚性差、使用稳定性差、结构复杂不便于维修等问题，发明人于2020年11月10日提出的名称为一种装配式旋转接头、申请号为202011246548.6的发明专利申请，解决了现有技术存在的上述问题，并且采用高强度螺栓装配式的腔体结构，当润滑脂、轴承、密封圈达到使用寿命时，该结构拆装方便，缩短了返厂维修或更换的时间，回转轴管和下连接座的空腔中设有三点稳定支撑的轴承组，在辅助回转轴管旋转的同时，保证了接头工作的稳定性。
8.发明人在实际的使用过程中，发现发明人的在先发明存在安装不便的不足，以及密封性有待提高的技术问题，本发明为针对现实使用过程中发现的问题进行的进一步的持续改进申请。
9.
技术实现要素：10.本发明的目的是提供一种分开加工、分部装配的分体式旋转接头以及安装方法。
11.为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种分体式旋转接头，包括自上而下依次同轴设置的连接部、中心轴以及接头，所述的中心轴上端设有螺纹，连接部中心设有与中心轴上端连接的螺纹孔，螺纹孔端面与连接部外壁之间有容纳骨架油封和骨架水封的容纳腔；中心轴下端面有两个预留中心轴装配用工艺孔，靠近中心轴装配用工艺孔一端有轴肩，轴肩靠近预留中心轴装配用工艺孔轴颈位置安装深沟球轴承，轴肩另一端面轴颈上安装推力轴承；推力轴承上设置有连接法兰，连接法兰与接头内腔螺纹连接，连接法兰下端面与推力轴承上端面配合，连接法兰外缘下端面与接头上端面紧密配合，连接法兰上端内孔安装角接触轴承与中心轴配合，轴承紧定螺母螺纹连接到连接法兰上端内孔与安装的角接触轴承外圈上端面配合；
接头下端面对应中心轴的两个预留中心轴装配用工艺孔处，开设有定位工艺孔，定位工艺孔安装有油堵；连接法兰的上端面向上延伸进入连接部的容纳腔内，连接法兰外壁靠近接头的上端面处、与接头上端面内壁之间配合开设有孔，用于装入固定连接法兰与接头的法兰紧定螺栓或定位销。
12.优选的，所述的连接部上端面设有螺栓孔，中心轴紧定螺栓进入连接部上端面的螺栓孔并旋入中心轴上端面，实现连接部与中心轴的紧固连接。
13.优选的，所述的连接部的外壁端面与接头的上端面之间设有硬密封调整环以及调整紧定螺栓；硬密封调整环锥面与连接法兰上部外圆底部的锥面配合，调整硬密封调整环与锥面间隙用于阻止泥水进入内腔。
14.优选的，所述的连接部内腔安装的骨架油封和骨架水封分别与连接法兰上部分外圆配合防止润滑油脂溢出和泥水进入内腔。
15.优选的，所述的接头的下部设有注油孔。
16.本发明还提供了所述的分体式旋转接头的安装方法，包括以下步骤：步骤s1，接头总成组装；步骤s10，中心轴下端轴颈位置安装深沟球轴承，轴肩另一端面轴颈上安装推力轴承；步骤s11，将中心轴有两个预留中心轴装配用工艺孔的一端装入接头内腔，中心轴装配用工艺孔与接头底部下端面的定位工艺孔对准；步骤s12，将连接法兰与接头内腔螺纹连接，连接法兰下端面与推力轴承上端面配合，连接法兰外缘下端面与接头上端面紧密配合，连接法兰上端内孔安装角接触轴承与中心轴配合，再将轴承紧定螺母螺纹连接到连接法兰上端内孔与安装的角接触轴承外圈上端面配合；步骤s13，然后连接法兰外壁与接头上端面接合处进行配钻钻孔，再装入法兰紧定螺栓或定位销进行固定，完成接头总成的组装；步骤s2，连接部总成组装；连接部中心有螺纹孔，连接部内的容纳腔安装骨架油封和骨架水封，靠近端面螺纹连接硬密封调整环，由调整环紧定螺栓定位，完成连接部总成装配；步骤s3，总体组装；步骤s31，将装配完成的连接部总成s200的连接部的螺纹孔与接头总成s100中心轴上端螺纹连接，将两只装配用工艺销穿过接头的定位工艺孔，插入中心轴装配用工艺孔，固定中心轴，拧紧连接部；步骤s32，自连接部顶部向下现场配钻两个螺纹孔，用两只中心轴紧定螺栓锁紧防止中心轴在连接部内孔松动；步骤s33，退出两只装配用工艺销，装上工艺孔油堵，调整硬密封调整环到合适位置，用调整环紧定螺栓固定，注入润滑油脂后用注油油堵堵住。
17.优选的，还包括步骤s4，调整；连接部内腔安装的骨架油封和骨架水封与连接法兰上部分外圆配合，靠近端面的硬密封调整环锥面与连接法兰上部外圆底部的锥面配合，调整硬密封调整环与锥面间隙，
连接部内孔端面与安装在连接法兰上端内孔角接触轴承内圈上端面配合。
18.本发明的有益效果是：1、原中心轴与连接部整体结构经工艺创新改为中心轴与连接部分开加工、分部装配，其原材料毛坯成本较以前可减少约35%，同规格旋转接头整体长度还可缩短约10%，原材料毛坯总共节约32%左右；2、旋转接头轴向动态载荷从几吨到几十吨甚至数百吨，静态载荷一般在数百吨，之前性能受到结构局限载荷较低，经装配工艺改进后可以灵活搭配各种轴承和其他结构，载荷有效提升30%以上；3、工艺结构改进后连接部端面安装可调整密封环与连接法兰配合间隙可调整到0.1毫米以内，阻止泥水中颗粒超过0.1毫米以上泥沙进入连接部内腔骨架水封和油封，工作过程中基本不用补充润滑油脂，除大幅提高工作效率、使用寿命外，还可避免因频繁补充油脂导致环境污染，进一步降低使用成本。
19.附图说明
20.图1为现有技术中的一种旋转接头的结构示意图；图2为现有技术中的另一种旋转接头的结构示意图；图3为本发明装配示意图；图4为接头总成s100的装配示意图；图5为连接部总成s200的装配示意图。
21.具体实施方式
22.下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
23.图3为本发明的总体结构装配示意图，如图3所示，本发明的一种分体式旋转接头，包括自上而下依次同轴设置的连接部601、中心轴611以及接头615，所述的中心轴611上端设有螺纹，连接部601中心设有与中心轴611上端连接的螺纹孔6010（图5中示出），螺纹孔6010端面与连接部601外壁之间有容纳骨架油封603和骨架水封603’的容纳腔6011（图5中示出）；中心轴611下端面有两个预留中心轴装配用工艺孔614，靠近中心轴装配用工艺孔614一端有轴肩，轴肩靠近预留中心轴装配用工艺孔614轴颈位置安装深沟球轴承613，轴肩另一端面轴颈上安装推力轴承610；推力轴承610上设置有连接法兰609，连接法兰609与接头615内腔螺纹连接，连接法兰609下端面与推力轴承610上端面配合，连接法兰609外缘下端面与接头615上端面紧密配合，连接法兰609上端内孔安装角接触轴承607与中心轴611配合，轴承紧定螺母604螺纹连接到连接法兰609上端内孔与安装的角接触轴承607外圈上端面配合；接头615下端面对应中心轴的两个预留中心轴装配用工艺孔614处，开设有定位工艺孔，定位工艺孔安装有油堵616；连接法兰609的上端面向上延伸进入连接部的容纳腔6011内，连接法兰609外壁靠
近接头615的上端面处、与接头上端面内壁之间配合开设有孔，用于装入固定连接法兰609与接头615的法兰紧定螺栓608或定位销608
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（图4中示出）。
24.连接部601的上端面设有螺栓孔，中心轴紧定螺栓602进入连接部601上端面的螺栓孔并旋入中心轴611上端面，实现连接部601与中心轴611的紧固连接。
25.连接部601的外壁端面与接头615的上端面之间设有硬密封调整环606以及调整紧定螺栓605；硬密封调整环606锥面与连接法兰609上部外圆底部的锥面配合，调整硬密封调整环606与锥面间隙用于阻止泥水进入内腔。调整硬密封调整环606与锥面间隙可调整到0.1毫米以内，阻止泥水中超过0.1毫米以上颗粒进入旋转接头内部，有效阻止泥水中的泥沙进入骨架油封603和骨架水封603’；所述的连接部601内腔安装的骨架油封603和骨架水封603’分别与连接法兰609上部分外圆配合防止润滑油脂溢出和泥水进入内腔。
26.所述的接头615的下部设有注油孔，注入润滑油脂后用注油油堵612堵住。
27.本发明所述的分体式旋转接头的安装方法，包括以下步骤：步骤s1，接头总成s100组装；步骤s10，中心轴611下端轴颈位置安装深沟球轴承613，轴肩另一端面轴颈上安装推力轴承610；步骤s11，将中心轴611有两个预留中心轴装配用工艺孔614的一端装入接头615内腔，中心轴装配用工艺孔614与接头615底部下端面的定位工艺孔对准；步骤s12，将连接法兰609与接头615内腔螺纹连接，连接法兰609下端面与推力轴承610上端面配合，连接法兰609外缘下端面与接头615上端面紧密配合，连接法兰609上端内孔安装角接触轴承607与中心轴611配合，再将轴承紧定螺母螺纹604连接到连接法兰609上端内孔与安装的角接触轴承607外圈上端面配合；步骤s13，然后连接法兰609外壁与接头615上端面接合处进行配钻钻孔，再装入法兰紧定螺栓608或定位销608’进行固定，完成接头总成s100的组装；接头一端安装连接法兰，接头与连接法兰除了螺纹连接外还有法兰紧定螺栓连接及定位销定位，内孔上端和下端有台阶配合，同轴度和平面度精度得到保障。
28.连接法兰与推力轴承有较好的平面度，与接头有较好的同轴度，保障装配精度。
29.轴承紧定螺母固定连接法兰上端内孔的角接触轴承外圈端面，同时可以安装一个或多个角接触轴承，提高轴向拉力。
30.接头总成除了推力轴承的轴向拉力外还可获得角接触轴承的轴向拉力和很好的定位精度，角接触轴承与深沟球轴承径向支撑，中心轴在接头内旋转。
31.步骤s2，连接部总成s200组装；连接部601中心有螺纹孔6010，连接部601内的容纳腔6011安装骨架油封603和骨架水封603’，靠近端面螺纹连接硬密封调整环606，由调整环紧定螺栓605定位，完成连接部总成装配；步骤s3，总体组装；步骤s31，将装配完成的连接部总成s200的连接部601的螺纹孔6010与接头总成s100中心轴611上端螺纹连接，将两只装配用工艺销穿过接头的定位工艺孔，插入中心轴装配用工艺孔614，固定中心轴611，拧紧连接部601；
步骤s32，自连接部601顶部向下现场配钻两个螺纹孔，用两只中心轴紧定螺栓602锁紧防止中心轴在连接部601内孔松动；步骤s33，退出两只装配用工艺销，装上工艺孔油堵616，调整硬密封调整环606到合适位置，用调整环紧定螺栓605固定，注入润滑油脂后用注油油堵612堵住。
32.两只装配用工艺销解决中心轴与连接部整体结构改变成中心轴和连接部两部分装配的干涉问题；连接部配钻两个螺纹孔用两只中心轴紧定螺栓锁紧完美解决中心轴和连接部螺纹连接导致的刚性不足；步骤s4，调整；连接部601内腔安装的骨架油封603和骨架水封603’分别与连接法兰609上部分外圆配合，靠近端面的硬密封调整环606锥面与连接法兰609上部外圆底部的锥面配合，调整硬密封调整环606与锥面间隙，连接部601内孔端面与安装在连接法兰609上端内孔角接触轴承607内圈上端面配合。
33.骨架油封有效防止润滑油脂外溢，骨架水封防止泥水进入内腔；调整硬密封调整环与锥面间隙可调整到0.1毫米以内，阻止泥水中超过0.1毫米以上颗粒进入旋转接头内部，有效阻止泥水中的泥沙进入骨架油封和骨架水封；角接触轴承内圈端面与连接部内孔端面配合，角接触轴承外圈端面与连接法兰安装的轴承紧固螺母配合均强化内部安装结构更加紧凑，刚性得到较大提升。
34.本发明的中心轴、连接部分部加工精度显著提高，工作中温度得到有效控制，选择较利于性能发挥的各种轴承组合，提高动态和静态载荷，利于安装各种标准螺栓，强化结构刚性，减少中心轴部分毛坯的重量约65%，在各项性能最大化保障时整体长度缩短约10%，毛坯总重量减少约32%。
35.所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
技术特征：1.一种分体式旋转接头，包括自上而下依次同轴设置的连接部、中心轴以及接头，其特征在于，所述的中心轴上端设有螺纹，连接部中心设有与中心轴上端连接的螺纹孔，螺纹孔端面与连接部外壁之间有容纳骨架油封和骨架水封的容纳腔；中心轴下端面有两个预留中心轴装配用工艺孔，靠近中心轴装配用工艺孔一端有轴肩，轴肩靠近预留中心轴装配用工艺孔轴颈位置安装深沟球轴承，轴肩另一端面轴颈上安装推力轴承；推力轴承上设置有连接法兰，连接法兰与接头内腔螺纹连接，连接法兰下端面与推力轴承上端面配合，连接法兰外缘下端面与接头上端面紧密配合，连接法兰上端内孔安装角接触轴承与中心轴配合，轴承紧定螺母螺纹连接到连接法兰上端内孔与安装的角接触轴承外圈上端面配合；接头下端面对应中心轴的两个预留中心轴装配用工艺孔处，开设有定位工艺孔，定位工艺孔安装有油堵；连接法兰的上端面向上延伸进入连接部的容纳腔内，连接法兰外壁靠近接头的上端面处、与接头上端面内壁之间配合开设有孔，用于装入固定连接法兰与接头的法兰紧定螺栓或定位销。2.根据权利要求1所述的一种分体式旋转接头，其特征在于，所述的连接部上端面设有螺栓孔，中心轴紧定螺栓进入连接部上端面的螺栓孔并旋入中心轴上端面，实现连接部与中心轴的紧固连接。3.根据权利要求1所述的一种分体式旋转接头，其特征在于，所述的连接部的外壁端面与接头的上端面之间设有硬密封调整环以及调整紧定螺栓；硬密封调整环锥面与连接法兰上部外圆底部的锥面配合，调整硬密封调整环与锥面间隙用于阻止泥水进入内腔。4.根据权利要求1所述的一种分体式旋转接头，其特征在于，所述的连接部内腔安装的骨架油封和骨架水封分别与连接法兰上部分外圆配合防止润滑油脂溢出和泥水进入内腔。5.根据权利要求1所述的一种分体式旋转接头，其特征在于，所述的接头的下部设有注油孔。6.一种如权利要求1-5中任一权利要求所述的分体式旋转接头的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1，接头总成组装；步骤s10，中心轴下端轴颈位置安装深沟球轴承，轴肩另一端面轴颈上安装推力轴承；步骤s11，将中心轴有两个预留中心轴装配用工艺孔的一端装入接头内腔，中心轴装配用工艺孔与接头底部下端面的定位工艺孔对准；步骤s12，将连接法兰与接头内腔螺纹连接，连接法兰下端面与推力轴承上端面配合，连接法兰外缘下端面与接头上端面紧密配合，连接法兰上端内孔安装角接触轴承与中心轴配合，再将轴承紧定螺母螺纹连接到连接法兰上端内孔与安装的角接触轴承外圈上端面配合；步骤s13，然后连接法兰外壁与接头上端面接合处进行配钻钻孔，再装入法兰紧定螺栓或定位销进行固定，完成接头总成的组装；步骤s2，连接部总成组装；连接部中心有螺纹孔，连接部内的容纳腔安装骨架油封和骨架水封，靠近端面螺纹连接硬密封调整环，由调整环紧定螺栓定位，完成连接部总成装配；
步骤s3，总体组装；步骤s31，将装配完成的连接部总成s200的连接部的螺纹孔与接头总成s100中心轴上端螺纹连接，将两只装配用工艺销穿过接头的定位工艺孔，插入中心轴装配用工艺孔，固定中心轴，拧紧连接部；步骤s32，自连接部顶部向下现场配钻两个螺纹孔，用两只中心轴紧定螺栓锁紧防止中心轴在连接部内孔松动；步骤s33，退出两只装配用工艺销，装上工艺孔油堵，调整硬密封调整环到合适位置，用调整环紧定螺栓固定，注入润滑油脂后用注油油堵堵住。7.根据权利要求6所述的分体式旋转接头的安装方法，其特征在于，还包括：步骤s4，调整；连接部内腔安装的骨架油封和骨架水封与连接法兰上部分外圆配合，靠近端面的硬密封调整环锥面与连接法兰上部外圆底部的锥面配合，调整硬密封调整环与锥面间隙，连接部内孔端面与安装在连接法兰上端内孔角接触轴承内圈上端面配合。
技术总结本发明公开了一种分体式旋转接头，以及分体式旋转接头的安装方法，本发明原中心轴与连接部整体结构经工艺创新改为中心轴与连接部分开加工、分部装配，其原材料毛坯成本较以前可减少约35%，同规格旋转接头整体长度还可缩短约10%，原材料毛坯总共节约32%左右；旋转接头轴向动态载荷从几吨到几十吨甚至数百吨，静态载荷一般在数百吨，之前性能受到结构局限载荷较低，经装配工艺改进后可以灵活搭配各种轴承和其他结构，载荷有效提升30%以上；工艺结构改进后连接部端面安装可调整密封环与连接法兰配合间隙可调整到0.1毫米以内，阻止泥水中颗粒超过0.1毫米以上泥沙进入连接部内腔骨架水封和油封。水封和油封。水封和油封。
技术研发人员：潘茂森
受保护的技术使用者：潘茂森
技术研发日：2022.07.22
技术公布日：2022/11/1
