一种异形回转支承及巨型观览车座舱 |
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| 申请号 | CN201710240700.1 | 申请日 | 2017-04-13 | 公开(公告)号 | CN106931033A | 公开(公告)日 | 2017-07-07 |
| 申请人 | 上海游艺机工程有限公司; | 发明人 | 林明; 楼惠一; 崔文斌; 吕俊; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种异形回转支承及巨型观览车座舱，该异形回转支承中的 内圈 与内圈安装 基座 一体成型，而 外圈 与外圈安装基座一体成型。该观览车座舱中的观览舱上配备一套异形回转支承。本发明提供的方案能够大大降低整个大型观览车座舱的结构复杂度，提高整个系统的机械效率，同时大幅降低制作成本。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种异形回转支承，包括内圈、外圈、内圈安装基座、外圈安装基座，其特征在于，所述内圈与内圈安装基座一体成型，所述外圈与外圈安装基座一体成型。 |
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| 说明书全文 | 一种异形回转支承及巨型观览车座舱技术领域[0001] 本发明涉及娱乐设施，具体涉及观览车。 背景技术[0002] 现代巨型观览车越来越需要装备更大一些的座舱,以便满足一些观光景点上的大客流观光需要。 [0003] 观览车座舱,安装在观览车(见图1)转轮的外轮缘上,随着转轮一起绕观览车主轴旋转，即“公转”。与此同时，为保持座舱地面的水平状态，座舱还需环绕自身的旋转中心“自转”，对大型观览车座舱而言，它的“旋转中心”，就是支撑座舱舱体的大型轴承“回转支承”。 [0007] 盾构掘进机的大刀盘与后面基座之间的连接； [0008] 坦克车及军舰的炮塔与底座间的连接等等。 [0009] 分析回转支承在上述几种场合的应用实例，可发现一个明显的特点：每台主机上一般仅使用一套回转支承。所以，尽管回转支承的造价很高，动辄几十万甚至超百万元，但对整台设备总成本的影响并不敏感。 [0010] 而在现有观览车大型座舱的案例中，每个座舱均使用了二套直径达3.2米左右的、带内啮合齿圈的回转支承。这样，二套回转支承的采购价就达数十万元人民币。实际应用中，为固定二套回转支承，还需要制作二个焊接结构的基座。基座要全面满足二套回转支承的安装精度,刚度的要求，焊接成型后，要经过退火处理，机加工等工序后，方能装配使用。所以，这二个基座的成本也相当高。 [0011] 再看座舱外形的制作，以“伦敦眼”为例，其座舱的外形取橄榄球状，外表的玻璃都是双曲面造型，英国人采用钢化玻璃制作。由于双曲面形状钢化玻璃制作过程中成品率很低，故而成本极高。再加上固定玻璃的钢架，也需要制成双曲面的形状，其弯曲焊接的过程也需耗费大量人力。所以，一套观览舱的售价高达55万欧元，这个价格，在上个世纪末，折合人民币550万元。一台转轮直径为100多米的观览车上至少需配备30几个这样的座舱，仅观览舱的造价就折合人民币2亿多元，价格非常的高。 [0012] 由此可见，如何在保证观览车座舱安全运行的前提下，大幅度降低大型观览车座舱的制造难度，和大幅度降低制造成本，是本领域亟需解决的技术问题。 发明内容[0013] 针对现有大型观览车座舱存在结构复杂，制造成本高的问题，需要一种新的大型观览车座舱方案。 [0014] 为此，本发明所要解决的技术问题是提供一种异形回转支承及巨型观览车座舱，以降低观览车座舱的制作难度和成本。 [0016] 在本回转支承方案中，所述内圈与内圈安装基座一体浇铸而成。 [0017] 在本回转支承方案中，所述外圈与外圈安装基座一体浇铸而成。 [0019] 为了解决上述技术问题，本发明提供的巨型观览车座舱，所述观览车座舱中的观览舱上配备一套回转支承，该回转支承采用上述的异形回转支承。 [0020] 在本观览车座舱方案中，所述回转支承位于观览舱的中部。 [0021] 在本观览车座舱方案中，所述观览舱包括第一透明罩壳和第二透明罩壳，所述第一透明罩壳和第二透明罩壳固定在内圈安装基座两侧构成观览舱。 [0022] 在本观览车座舱方案中，所述透明罩壳由工程塑料整体浇铸而成。 [0024] 以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。 [0025] 图1为巨型观览车结构示意图； [0026] 图2为观览车截面结构尺寸示意图； [0027] 图3为40乘客对回转支承最不利位置示意图； [0028] 图4为本发明实例中全透明罩壳的巨型观览车座舱的结构示意图； [0029] 图5为本发明实例中回转支承截面示意图。 具体实施方式[0030] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。 [0031] 本申请人通过对现有大型观览车座舱实际工况进行大量的研究,发现观览车座舱的几个特有工况： [0032] A.承载能力冗余度过大； [0033] 观览车座舱上所用回转支承的直径超过3米，之所以采用这么大的尺寸，是因为观览舱要容纳20多个游客站在舱内漫步观光。如图2所示,为游客留2米净高空间，再加上要在座舱圆截面的上、下部截割出一定宽度的地面和天花板所需的高度,这二项尺寸相加观览舱座舱的回转支承的直径已达3.2米。 [0034] 经过研究发现:直径3米以上的回转支承的抗倾覆荷载能力在千吨米附近。反观在观览舱座舱的使用场合,即便按每舱载客40人(每人70公斤)计，对一个总长度为8米的座舱而言，40人站在最不利的位置上(见图3)，对安装在座舱中部的回转支承的弯矩为:40人*70公斤*3米＝8400公斤.米＝8.4吨米。 [0035] 与前面提及的回转支承的千吨米级承载能力相比，这项荷载小了二个数量级。显然，在这种场合使用的回转支承，实际的工作应力是非常小的。若在这种场合仍旧采用合金钢锻件来制造回转支承的内外圈，制造成本就太高了。 [0036] 特别需要指出的是：现有款观览车座舱上都是配置了二套尺寸相同的回转支承，对承载能力而言。一套回转支承已绰绰有余，使用二套回转支承更是让人觉得轴承承载能力的冗余度过大,造成了很大的浪费。 [0037] B.回转支承安装基座制造成本高； [0038] 已经建成的几台巨型观览车上的大型观览舱中还有二个为固定回转支承而量身定做的内外圈安装基座。由于基座一般都是焊接刚结构,由于结构尺寸大,加工精度高,故制造成本也很高。事实上,由于回转支承的受力很小,固定它们内外圈的基座的实际应力也处于很低的水平。 [0039] 鉴于上述的技术研究，本实例摈弃现有经典的设计方案，提出了一种新型的巨型观览舱结构，该巨型观览舱的结构相对于现有大型观览舱大大简化，制造难度也大幅度降低，观览舱工作的可靠性也有所提高。 [0040] 参见图4，其所示为本实例提供的巨型观览车座舱的结构示意图。由图可知，该巨型观览车座舱100主要由一套回转支承110和一观览舱120配合构成。 [0041] 该回转支承110设置于观览舱120的中部，对观览舱120形成回转支撑。 [0042] 在具体实现时，本回转支承110具体采用异形回转支承，如图5所示，该异形回转支承110，包括内圈及安装基座130、外圈及安装基座131等。该异形回转支承110中内圈与内圈安装基座一体成型，同时外圈与外圈安装基座也一体成型。 [0043] 这里，内圈与内圈安装基座一体浇铸而成；同时外圈与外圈安装基座也一体浇铸而成。 [0044] 进一步的，外圈与观览车滚道连接的法兰及销轴座也一体浇铸而成。 [0045] 为了配合上述的一套异形回转支承110，本实例中的观览舱120由两个透明工程塑料浇铸的全透明罩壳121、122构成。 [0046] 这两个全透明罩壳121、122以若干紧固件固定在回转支承内圈基座(已与回转支承内圈合为一体)二侧来构成观览舱120，取代了原本形状比较复杂，制作非常繁琐的钢框架加玻璃幕墙结构，使得观览舱的制造工期因此而大大缩短。 [0047] 针对本实例提供的巨型观览舱方案，其具体的分析说明如下： [0048] 1.只采用一套回转支承。 [0049] 首先,从受力角度看,实际作用在观览舱的回转支承上的弯矩负荷仅仅是它的承载能力的几十分之一。所以，本实例中采用一套回转支承完全可以胜任观览舱的负荷需求。 [0050] 其次，现有观览舱采用二套相对而立的回转支承结构，这样，当座舱二端的负荷不平衡时,与回转支承轴线平行安装的舱内地面状态稳定，不会绕回转支承立面上下摆动。但也带来了结构复杂，重量大，加工精度要求高，机械效率低，制造成本高等问题。 [0051] 对此，本方案在仔细分析研究后发现，若采用单个回转支承结构，当座舱二端的负荷不平衡时，座舱地板二端会产生微量的摆动，定量分析如下: [0052] 直径为3.2米，舱内地面在垂直回转支承安装平面方向前出3米，舱内地面最远端的上下摆动量与回转支承钢球与其安装沟槽间的间隙呈一定的比例关系,对本案而言,该比例约为3.2:3。通常，回转支承钢球与其安装沟槽的间隙可以控制在0.15毫米以内,按3.2:3的比例推算,座舱地面最远端的摆动量不会大于0.15毫米，对一个直径超过,3米,长度超度过6米的庞然大物而言,0.15毫米的摆动量对座舱乘坐舒适性的影响可以忽略。 [0053] 另外,由于只有一套回转支承工作，就不存在二套回转支承因超静定约束而相互干扰的问题，系统的机械效率也因此而有所提高。 [0054] 2.回转支承内外圈的材料由锻压件改为铸钢件。 [0055] 众所周知,相同化学成分的钢材,若在浇铸成型后再进行反复锻压,会使钢材的金相组织更加致密,材料的机械性能会得到明显提高。因此，一般回转支承的内外圈都用锻压件制成。但是，锻件毛坯的尺寸余量大,机加工切削工作量也比较大，制造成本远高于相同尺寸的铸钢件。 [0056] 同样,由于观览舱上回转支承的工作载荷相对较小的特殊工况，尽管本案设计的回转支承内外圈采用铸钢件制造，但由于载荷很小，它在实际工作时，仍然有很高的安全系数，而且加工成本也可以大幅度降低。 [0057] 3.将观览舱回转支承的内外圈与各自的安装基座合为一体。 [0058] 既然，回转支承的内外圈已经采用铸钢件制造，与它们受力状态相仿且最终要与回转支承安装成一体工作的二个安装基座就也可以改为铸钢件，并与相应的内外圈合为一体制造。本案设计在将回转支承内圈与内圈基座合为一体的同时,也将观览舱二端玻璃罩壳140的安装界面以及供电系统的滑触线150、内啮合齿轮圈160等相关部件的安装位置等因素一并考虑(见图5)。同样，在将回转支承外圈与外圈安装基座合体设计的同时，把外圈与观览车滚道连接的法兰及销轴座全部合为一个浇铸件。经过这样的统筹优化，观览舱的结构大大简化,零件品种减少了四五种，数量减少了几百件，加工周期大幅度缩短，座舱总成后的重量也减轻不少，运行的可靠性大大提高。 [0059] 4.将座舱主体结构由钢框架加玻璃幕墙结构改为二个用透明工程塑料浇铸的全透明罩壳。 [0060] 由于全透明罩壳的尺寸巨大，制成品安装到位后,其截面的抗弯模量很大，实际工作应力很小。即便考虑座舱内所有人全部直接站在玻璃壳体内最不利的位置,其工作应力也远低于材料的承载能力。 [0061] 另外，本案设计的玻璃罩壳拟采用的亚克力工程塑料，具有良好的抗冲击性能，材料的延展性非常出色，耐候性也比较好，颜色可以按需配制，浇铸时，材料的流动性很好，是制作大型浇铸件的理想材料。 [0062] 本方案设计用工程塑料整体浇铸的大型壳体，用模具化生产的高质量“透明壳体”,直接替代玻璃幕墙式的老结构,不但可以大大提高产品质量,还可以大幅度缩短生产周期,降低生产成本。产品形状也可以按用户需要灵活调整。 [0063] 由上述四个方面的改进实现后,生产出的大型观览舱将呈现出全新的造型和与模具化生产相匹配的产品质量,为巨型观览车的研制工作提供有力的技术支撑。 |
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