钢结构工程关节轴承连接结构及其制作装配方法与流程

  本发明涉及钢结构工程技术领域，具体涉及一种钢结构工程关节轴承连接结构及其制作装配方法。

  关节轴承是一种球面滑动轴承，主要是由一个外球面内圈和一个内球面外圈组成。因为关节轴承的球形滑动接触面大，允许的倾斜角大，且多数关节轴承采用了特殊的工艺处理，如表面磷化、镀铬、滑动面衬里及镶垫等，因此具有承受较大载荷与抗冲击的能力，并且有抗腐蚀、耐磨损、自调心和润滑好等特点。关节轴承能承受较大的负荷，根据其不同的类型和结构，能承受径向负荷、轴向负荷或径向、轴向同时存在的联合负荷。关节轴承通常用于速度较低的摆动运动（即角运动），由于滑动表面为球面形，亦可在一定角度范围内作倾斜运动（即调心运动），在支承轴与轴壳孔不同心度较大时，仍能正常工作。因此，关节轴承大范围的使用在速度较低的摆动运动、倾斜运动和旋转运动。

  专利cn210704492公开了一种向心关节轴承初始定位装置，该定位装置包含外耳板、中耳板和调节组件；外耳板和中耳板上分别开设有用于安装向心关节轴承节点的连通孔；外耳板为马蹄形结构，中耳板活动安装在外耳板内侧，调节组件调整中耳板相对于外耳板的位置，且调节组件包括定位板、连接板和调节螺栓，定位板和连接板上分别开设有相对应的调节销孔，调节螺栓可贯穿调节销孔；调节组件设有两组，且一组调节组件的定位板分别设有三个，分别通过焊接方式固定在外耳板外侧面两端以及中耳板的外侧面上，连接板安装在位于同侧的定位板上，外耳板以及中耳板的端面分别为半圆形结构。该专利可以对钢结构向心关节轴承节点的安装进行微调，保证初始摆动位置居中，避免偏心受力。但是该结构并不能有效释放结构位变产生的应力应变。

  公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

  本发明的目的是提供一种钢结构工程关节轴承连接结构及其制作装配方法，其可以有明显效果地地释放结构位变产生的应力应变。

  为实现上述目的，本发明提供了一种钢结构工程关节轴承连接结构，包括：中耳板，其与钢结构连接，中耳板上设置有关节轴承孔；外耳板，其设置于中耳板的两侧，外耳板与支座连接，两个外耳板上的相对应的位置均设置有销轴孔，且销轴孔的中心轴线与关节轴承孔的中心轴线相重合；销轴，其竖直设置在销轴孔和关节轴承孔中，以连接外耳板和中耳板；轴承内圈，其设置在关节轴承孔中，并套设在销轴上；轴承外圈，其设置在关节轴承孔中，并套设在轴承内圈的外侧；两个轴承定位套，其套设在销轴上，两个轴承定位套分别设置在轴承内圈的两侧，并且轴承定位套的上下两个端面分别与轴承内圈的端面、外耳板的内侧表面相抵接；两个销轴盖板，其分别固定设置在销轴的上下两个端面上；以及两个轴承压盖，其分别套设在两个轴承定位套与轴承内圈抵接位置的外侧，并且分别与中耳板固定连接。

  在一优选实施方式中，轴承外圈的高度与中耳板的厚度相等，轴承内圈的高度大于轴承外圈的高度。

  在一优选实施方式中，轴承定位套的内径、轴承内径、销轴孔的直径与销轴的外径相一致，轴承外圈的外径与关节轴承孔的直径相一致。

  在一优选实施方式中，外耳板与销轴盖板通过固定销轴盖板螺栓相连接，销轴盖板的横截面为圆形，并且销轴盖板的直径大于销轴的外径。

  在一优选实施方式中，轴承压盖为环状结构，轴承压盖上沿周向均匀间隔布置有多个第一螺栓孔，中耳板上设置有多个与第一螺栓孔相对应的第二螺栓孔，两个轴承压盖和中耳板通过锁紧螺栓组相连接。

  在一优选实施方式中，外耳板包括外耳板主体，外耳板主体一侧的中间位置设置有第一贴板，第一贴板和外耳板主体连接为一体结构，第一贴板为矩形，在第一贴板的中心位置对第一贴板和外耳板主体整体开设销轴孔。

  在一优选实施方式中，中耳板包括中耳板主体，中耳板主体的两侧的中间位置均设置有第二贴板，第二贴板和中耳板主体连接为一体结构，在第二贴板的中心位置对第二贴板和中耳板主体整体开设关节轴承孔。

  在一优选实施方式中，外耳板的根部开设有单边v型焊接坡口，中耳板的根部开设有k型坡口。

  本发明还提供了一种如上述钢结构工程关节轴承连接结构的制作装配方法，包括如下步骤：外耳板的制作和精度控制，其中，外耳板的制作包括：将外耳板主体和第一贴板进行组装和焊接，使外耳板主体和第一贴板连接为一体结构；以及对第一贴板和外耳板主体整体开设销轴孔；中耳板的制作和精度控制，其中，中耳板的制作包括：将中耳板主体和两侧的第二贴板进行组装和焊接，使中耳板主体和第二贴板连接为一体结构；以及对第一贴板和外耳板主体整体开设关节轴承孔；将轴承内圈、轴承外圈和轴承垫圈组装成向心关节轴承组件一体结构；将向心关节轴承组件一体结构与中耳板组装；安装两个轴承压盖至中耳板两侧，并通过锁紧螺栓组与中耳板固定连接；安装销轴至轴承内径；安装轴承定位套至轴承内圈的两侧；安装一侧外耳板、销轴盖板至销轴的一端，并将一侧销轴盖板与销轴的一端面固定连接；安装另一侧外耳板、销轴盖板至销轴的另一端，并将另一侧销轴盖板与销轴的另一端面固定连接；以及转动外耳板，检验是不是满足转动角度要求，并记录数据。

  在一优选实施方式中，中耳板的根部开设有k型坡口，中耳板的根部与内环梁焊接连接。

  与现有技术相比，本发明的钢结构工程关节轴承连接结构的有益效果如下：本发明的关节轴承连接结构设置了两个外耳板和中耳板，外耳板和中耳板分别开设有销轴孔和关节轴承孔，两个外耳板和中耳板通过销轴与轴承连接，关节轴承孔内销轴外侧套设有轴承内圈和轴承外圈，轴承压盖与中耳板固定连接，外耳板与支座连接，中耳板与钢结构连接，使得钢结构传递给中耳板的径向力、轴向力以及转角能够有效释放，从而有效地释放结构位变产生的应力应变。

  1-中耳板、2-外耳板、3-销轴、4-轴承内圈、5-轴承外圈、6-轴承定位套、7-轴承压盖、8-销轴盖板、9-锁紧螺栓组、10-固定销轴盖板螺栓。

  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。本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没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。

  除非另有其它明确说，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

  如图1所示，根据本发明一优选实施方式的钢结构工程关节轴承连接结构，包括：中耳板1、外耳板2、销轴3、轴承内圈4、轴承外圈5、轴承定位套6、轴承压盖7以及销轴盖板8。外耳板2设置于中耳板1的两侧，中耳板1上设置有关节轴承孔。两个外耳板2上的相对应的位置均设置有销轴孔，且销轴孔的中心轴线与关节轴承孔的中心轴线竖直设置在销轴孔和关节轴承孔中，以连接外耳板2和中耳板1。轴承内圈4设置在关节轴承孔中，并套设在销轴3上，轴承外圈5设置在关节轴承孔中，并套设在轴承内圈4的外侧。两个轴承定位套6套设在销轴3上，两个轴承定位套6分别设置在轴承内圈4的两侧，并且轴承定位套6的上下两个端面分别与轴承内圈4的端面、外耳板2的内侧表面相抵接。两个销轴盖板8分别固定设置在销轴3的上下两个端面上。两个轴承压盖7分别套设在两个轴承定位套6与轴承内圈4抵接位置的外侧，并且分别与中耳板1固定连接。

  图1中的中耳板1与钢结构连接，外耳板2与支座连接，钢结构传递给中耳板的力有水平力（径向力）、竖向力（轴向力）以及转角。

  如图2-3所示，关节轴承径向力的传递为：中耳板1-轴承外圈5-轴承内圈4-销轴3-外耳板2-支座0。关节轴承轴向力的传递：中耳板1-轴承盖板7-轴承外圈5-轴承内圈4-轴承定位套6-外耳板2-支座0。

  如图4所示，关节轴承转角的释放为：图4中垂直于纸面方向的转角（即h方向），通过轴承内圈4与轴承外圈5之间的转动实现转角的释放；该方向假如没有结构干涉，能轻松实现任意转角的释放。图4中竖直方向的转角（即v方向），也是通过轴承内圈4与轴承外圈5之间的转动实现转角的释放，但该方向转角大小受到图中α和β角大小的限制，其中α角度是轴承外圈5与轴承定位套6之间的转动间隙，β角是中耳板1的紧固螺栓组9与外耳板2的转动间隙。v方向最大转角为min(α,β)，其范围为3°~15°。

  如图1所示，轴承外圈5的高度与中耳板1的厚度相等，轴承内圈4的高度大于轴承外圈5的高度。轴承定位套6的内径、轴承内圈4的内径、销轴孔的直径与销轴3的外径相一致，轴承外圈5的外径与关节轴承孔的直径相一致。

  如图1所示，外耳板2与销轴盖板8通过固定销轴盖板螺栓10相连接，销轴盖板8的横截面为圆形，并且销轴盖板8的直径大于销轴3的外径。轴承压盖7为环状结构，轴承压盖7上沿周向均匀间隔布置有多个第一螺栓孔，中耳板1上设置有多个与第一螺栓孔相对应的第二螺栓孔，两个轴承压盖7和中耳板1通过锁紧螺栓组9相连接。

  在一优选实施方式中，如图5所示，外耳板2包括外耳板主体21，外耳板主体一侧的中间位置设置有第一贴板22，第一贴板22和外耳板主体21连接为一体结构。优选的，第一贴板22为矩形，在第一贴板22的中心位置对第一贴板22和外耳板主体21整体开设销轴孔23。

  在一优选实施方式中，如图6所示，中耳板1包括中耳板主体11，中耳板主体11的两侧的中间位置均设置有第二贴板12，第二贴板12和中耳板主体11连接为一体结构，在第二贴板12的中心位置对第二贴板12和中耳板主体11整体开设关节轴承孔13。

  在一优选实施方式中，外耳板主体21的根部开设有单边v型焊接坡口，中耳板主体11的一端开设有k型坡口。

  如图7所示，本发明还提供了一种如上述钢结构工程关节轴承连接结构的制作装配方法，包括如下步骤：

  步骤701：外耳板的制作和精度控制。其中，如图5所示，外耳板的制作包括：首先将外耳板主体和第一贴板进行组装和焊接，装配前清除外耳板主体21和第一贴板22结合面处的铁锈、割渣等，然后在外耳板主体21上划出装配定位线，根据定位线，保证结合面紧密。贴合后，进行点焊固定，最后对贴板进行焊接，使外耳板主体21和第一贴板22连接为一体结构。对第一贴板22和外耳板主体21整体开设销轴孔23。外耳板的精度控制包括：对外耳板2根部开设焊接坡口，并对坡口面及其周围50mm范围（如图8所示的区域25）内进行打磨，清除氧化渣及氧化皮等杂物。对于坡口面割痕或缺口尺寸超标位置。

  步骤702：中耳板的制作和精度控制。其中，如图6所示，中耳板的制作包括：将中耳板主体11和两侧的第二贴板12进行组装和焊接，使中耳板主体11和第二贴板12连接为一体结构。对第一贴板12和外耳板主体11整体开设关节轴承孔13。中耳板的精度控制包括：为避免贴板焊接后变形，引起贴板鼓包，拟定在第二贴板上开设槽焊孔的方式来进行刚性拘束，以此控制贴板的平面度。对内耳板根部开设焊接坡口，并对坡口面及其周围50mm范围（如图9所示的区域15）内进行打磨，清除氧化渣及氧化皮等杂物。对于坡口面割痕或缺口尺寸超标位置，采用打磨的方式来进行平滑过渡，未经允许不得随意补焊。

  步骤703：将轴承内圈4、轴承外圈5和轴承垫圈组装成向心关节轴承组件一体结构。

  步骤705：安装两个轴承压盖7至中耳板1两侧，并通过锁紧螺栓组9与中耳板1固定连接；

  步骤708：安装一侧外耳板2、销轴盖板8至销轴3的一端，并将一侧销轴盖板8与销轴3的一端面固定连接；

  步骤709：安装另一侧外耳板2、销轴盖板8至销轴3的另一端，并将另一侧销轴盖板8与销轴3的另一端面固定连接。

  在另一优选实施方式中，如图10所示，中耳板1的根部开设有k型坡口14，中耳板1的根部和内环梁16焊接连接。

  在一具体实施方式中，某体育场罩棚采用钢结构及索膜体系，罩棚结构体系属于轮辐式索桁架结构，由外幕墙柱子和内v型柱作为罩棚的主要竖向支撑体系。为充分实现钢结构柱两端铰接的连接方式，罩棚钢柱上部采用关节轴承连接结构环梁铰接连接，可沿环向转动，径向按限制角度3°~15°转动。下部采用关节轴承连接结构与柱脚埋板进行轴承铰接连接，可沿径向转动，环向允许转动的角度控制在3°~15°范围内。这样做才能够解决索结构张拉过程中产生的径向、环向结构位变，有效地释放结构位变产生的应力应变。

  尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，能够理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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