CN102278369A - 重载滚动花键副 - Google Patents

Abstract

本发明提供了重载滚动花键副，包括：外花键轴体、外花键轴左端盖、端盖紧固件、内花键套左端盖、内花键套体、内花键套右端盖、外花键轴右端盖、键顶(底)处淬火导轨、键顶(底)处直线运动滚动支撑、键侧处直线运动滚动支撑、键侧处淬火导轨、直线运动滚动支撑紧固件、淬火导轨紧固件。其中，键顶(底)处直线运动滚动支撑和键顶(底)处淬火导轨分别通过直线运动滚动支撑紧固件和淬火导轨紧固件固定在外花键轴体或内花键套体加工出的槽中；并用外花键轴左、右端盖或内花键套左、右端盖轴向限位。所有端盖均通过端盖紧固件固定在花键体上。直线运动滚动支撑的滚动体为滚柱。本发明可以解决在低速重载工况下，花键副因动态补偿轴向距离变化而产生的过大轴向力问题。

Description

重载滚动花键副

技术领域

本发明涉及一种重载滚动花键副，尤其适合于在大扭矩传动的同时要求花键副能够轴向灵活伸缩的场合，属于机械传动领域。 

背景技术

目前，重型机械对传动联接的要求不断提高。为了满足在传递大扭矩的同时，还能在轴向灵活伸缩、不产生允许之外轴向阻力的联接部件不断增长的需求，研制了重载滚动花键副。该花键副可在各种低速重载工况下使用，并能有效减小因动态补偿轴向距离变化而产生的过大轴向力。 

中国专利局已经公开了如下专利：滚珠花键(实用新型专利ZL200720023127.0)、带滚动花键付的万向联轴器(实用新型专利ZL 99254736.9)、包容球面滚子式万向联轴器(实用新型专利ZL 200620057482.5)、滚珠花键轴承(实用新型专利ZL 200820038661.3)和滚柱重载滚动花键副(发明专利ZL200710133947.X，实用新型专利ZL 200720046528.8)。 

滚珠花键(实用新型专利ZL 200720023127.0)主要适用与需要高精度往复传递动力的装置的各种电脑控制和精密机械中；但其滚动体为滚珠，且仅依靠一条V型槽来实现扭矩的传递，无法实现重载。带滚动花键付的万向联轴器(实用新型专利ZL 99254736.9)将万向联轴器的花键副的滑动摩擦改为滚动摩擦，形成良好的润滑油膜和柔性滚珠链，使花键副在传递扭矩的同时伸缩自如；其结构为在花键副相对应的位置，增加了16条圆孔槽，每条圆孔槽配有若干滚珠，滚珠可装在滚珠保持架内；依靠这种结构可实现扭矩的传递，但无法实现重载，且 花键副不易定心。包容球面滚子式万向联轴器(实用新型专利ZL 200620057482.5)将万向联轴器花键副的外齿套各齿面和内齿圈各齿面相对应的位置制造出凹形弧面，形成包容腔，并在包容腔内装入球面滚子以实现扭矩的传递；但其不能有效减小联轴器动态补偿轴向距离变化时所产生的轴向力，且轴向补偿距离很短，重载不易实现，加工制造困难。滚珠花键轴承(实用新型专利ZL200820038661.3)的花键套相对于花键轴在滚珠支承下沿轴线做往复直线运动并同时传递扭矩，同时在花键套和花键轴之间设置了静压支撑机构，提高了花键副的同心度和径向承载能力；但其一般用于机床设备中，若用于低速重载情况下，制造成本很高。滚柱重载滚动花键副(发明专利ZL 200710133947.X，实用新型专利ZL 200720046528.8)的滚动体为成轴向布置的六组滚柱，每组的滚柱之间通过保持链隔离，每组滚柱之间又通过保持块隔离，并能在设置在花键套中的反向器、滚道槽和插管中循环运动，具有承载能力大、滚柱和滚柱之间无碰撞、安装方便等优点；但其花键套和花键轴的截面形状复杂，轴向布置的滚柱组数少，无法实现重载。 

上述专利均力图在重载情况下减小由于花键副动态补偿轴向距离变化而产生的轴向力。然而，随着扭矩的增大，特别是传递的扭矩增大至10⁵Nm级时，轴向力的增大使花键副不能产生轴向相对运动。 

发明内容

本发明可以解决在低速重载工况下，花键副因动态补偿轴向距离变化而产生的过大轴向力问题。本发明包括：外花键轴体、外花键轴左端盖、端盖紧固件、内花键套左端盖、内花键套体、内花键套右端盖、外花键轴右端盖、键顶(底)处淬火导轨、键顶(底)处直线运动滚动支撑、键侧处直线运动滚动支撑、键侧处淬火导轨、直线运动滚动支撑紧固件、淬火导轨紧固件。 

其中，键顶(底)处直线运动滚动支撑和键顶(底)处淬火导轨分别通过直线运动滚动支撑紧固件和淬火导轨紧固件固定在外花键轴体或内花键套体加工出的槽中，其优选的加工方式为铣削加工；并用外花键轴左、右端盖或内花键套左、右端盖轴向限位。所有端盖均通过端盖紧固件固定在花键体上。直线运动滚动支撑的滚动体为滚柱，其额定动载荷、额定寿命和额定静载荷计算的参照执行标准为GB/21559-2008滚动轴承直线运动滚动支承。花键副精度参照执行标准为GB/T 1144-2001矩形花键尺寸、公差和检验。花键副内部采用润滑脂润滑，润滑脂在装配时注入或检修时更换和补充。 

在花键副的两端装配十字包，即可成为本发明的一种实际应用结构——带重载滚动花键副的十字轴万向联轴器。十字包的参照执行标准为JB/T 7341-2006十字轴式万向联轴器用十字包。带重载滚动花键副的十字轴万向联轴器除花键副外的执行标准为JB/T 5513-2006 SWC型整体叉头十字轴式万向联轴器或JB/T3241-2005 SWP型剖分轴承座十字轴式万向联轴器。 

该重载滚动花键副与国家标准中的花键副或已公布的专利的主要区别在于： 

一、与国家标准中的花键副相比，内外花键之间的摩擦由滑动改为滚动； 

二、与已公布的专利相比，直线运动滚动支承中的滚动体可为循环式或非循环式；

三、与已公布的专利相比，直线运动滚动支撑与淬火导轨的安装部位可互换； 

四、与已公布的专利相比，花键副结构简单，设计依据有标准参考。 

本发明具有零部件少，适用于低速重载工况的特点，其有益效果包括： 

第一、本发明涉及的重载滚动花键副能够在大扭矩传递工况的同时，具有动态有效补偿轴向距离变化而使轴向力不超出许可范围的能力。 

第二、键侧处直线运动滚动支撑与键侧处淬火导轨的接触面通过花键副的轴线，二者之间恒为正压力，无切向力，承载能力大。 

第三、花键副自身重力产生的不良影响可由键顶(底)处直线运动滚动支撑和键顶(底)处淬火导轨的作用而有效减小。 

第四、核心零部件直线运动滚动支撑和相应的淬火导轨的安装位置可互换。 

第五、维护和更换方便，尤其是核心零部件直线运动滚动支撑和淬火导轨通过紧固件安装的花键体上，更换后不影响其它零部件继续使用。 

第六、设计方法简单，可根据花键副所传递的扭矩载荷、满足预期要求的最大轴向力、需要动态补偿的轴向距离及直线运动滚动支撑设计计算所参照的标准，设计出花键副的平均直径d_m、键数N、单内花键所占角度α、单外花键所占角度β等几何结构；进而可根据所使用的材料确定花键副的实际结构。 

第七、应用范围广，可应用于各类对传递大扭矩的同时需动态补偿轴向距离变化的重载联接结构。 

附图说明

图1是本发明的结构示意图。 

图2是图1的A-A处剖视图。 

图3是本发明的图2的I处放大图。 

图4是本发明的内键上的安装示意。 

图5是本发明的外键上的安装示意。 

图6是图4的B向视图。 

图7是图4的C向视图。 

图8是图5的D向视图。 

图9是图5的E向视图。 

图10是带重载滚动花键副的十字轴万向联轴器。 

其中： 

图1中：1、外花键轴体；2、端盖紧固件；3、外花键轴左端盖；4、内花键套左端盖；5、内花键套体；6、内花键套右端盖；7、外花键轴右端盖。 

图3中：1、外花键轴体；5、内花键套体；8、键顶(底)处淬火导轨；9、键顶(底)处直线运动滚动支撑。 

图6中：4、内花键套左端盖；6、内花键套右端盖；10、键侧处直线运动滚动支撑；12、直线运动滚动支撑紧固件。 

图7中：4、内花键套左端盖；6、内花键套右端盖；9、键顶(底)处直线运动滚动支撑；12、直线运动滚动支撑紧固件。 

图8中：3、外花键轴左端盖；7、外花键轴右端盖；11、键侧处淬火导轨；13、淬火导轨紧固件。 

图9中：3、外花键轴左端盖；7、外花键轴右端盖；8、键顶(底)处淬火导轨；13、淬火导轨紧固件 

图10中：14、十字头。 

具体实施方式

如图1所示，外花键轴左端盖3和外花键轴右端盖7通过盖紧固件2固定在外花键轴体1上；内花键套左端盖4和内花键套右端盖6同样通过端盖紧固件3固定在内花键套体5上。 

如图2所示，为图1的A-A处剖视放大图。 

如图3所示，为图2的I处局部放大图；键顶(底)处淬火导轨8、键顶(底)处直线运动滚动支撑9、键侧处直线运动滚动支撑10和键侧处淬火导轨11分别通过图6～图9中的直线运动滚动支撑紧固件12或淬火导轨紧固件13固定在外 花键轴体1或内花键套体5铣削加工出槽内；键顶(底)处淬火导轨8和键顶(底)处直线运动滚动支撑9以及键侧处直线运动滚动支撑10和键侧处淬火导轨11，在外花键轴体1和内花键套体5的相应安装位置可互换。 

如图4～图5所示，为内花键和外花键上的安装示意图。 

如图6所示，为图4的B向视图；为内花键套左端盖4和内花键套右端盖6对键侧处直线运动滚动支撑10的轴向限位方式，以及直线运动滚动支撑紧固件12对键侧处直线运动滚动支撑10的固定方式。 

如图7所示，为图4的C向视图；为内花键套左端盖4和内花键套右端盖6对键顶(底)处直线运动滚动支撑9的轴向限位方式，以及直线运动滚动支撑紧固件12对键顶(底)处直线运动滚动支撑9的固定方式。 

如图8所示，为图5的D向视图；为外花键轴左端盖3和外花键轴右端盖7对键侧处淬火导轨11的轴向限位方式，以及淬火导轨紧固件13对键侧处淬火导轨11的固定方式。 

如图9所示，为图5的E向视图；为外花键轴左端盖3和外花键轴右端盖7对键顶(底)处淬火导轨8的轴向限位方式，以及淬火导轨紧固件13对键顶(底)处淬火导轨8的固定方式。 

如图10所示，为本发明的一种实际应用结构——带重载滚动花键副的十字轴万向联轴器；其实质是在重载滚动花键副的两端装配了十字包。 

Claims (5)

1.重载滚动花键副，包括：外花键轴体、外花键轴左端盖、端盖紧固件、内花键套左端盖、内花键套体、内花键套右端盖、外花键轴右端盖、键顶(底)处淬火导轨、键顶(底)处直线运动滚动支撑、键侧处直线运动滚动支撑、键侧处淬火导轨、直线运动滚动支撑紧固件和淬火导轨紧固件；其中，键顶(底)处直线运动滚动支撑和键顶(底)处淬火导轨分别通过直线运动滚动支撑紧固件和淬火导轨紧固件固定在外花键轴体或内花键套体加工出的槽中，并用外花键轴左、右端盖或内花键套左、右端盖轴向限位；其特征在于：键侧处的直线运动滚动支撑与键侧处淬火导轨、键顶(底)处直线运动滚动支撑与键顶(底)处淬火导轨均为圆柱体滚动接触。

2.如权利要求1所述的重载滚动花键副，其特征在于所述的键侧处和键顶(底)处的直线运动滚动支撑中的滚动体可为循环式或非循环式。

3.如权利要求1或2所述的重载滚动花键副，其特征在于所述的键侧处和键顶(底)处的直线运动滚动支撑和相应的淬火导轨的安装位置可互换。

4.如权利要求1或2所述的重载滚动花键副，其特征在于所述的键侧处和键顶(底)处的直线运动滚动支撑和相应的淬火导轨通过紧固件安装的花键体上。

5.如权利要求1所述的重载滚动花键副，其特征在于所述的键顶(底)处直线运动滚动支撑和键顶(底)处淬火导轨分别通过直线运动滚动支撑紧固件和淬火导轨紧固件固定在外花键轴体或内花键套体加工出的槽中，其优选的加工方式为铣削加工。

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