CN1031587A - 固定装置及其紧固工具 - Google Patents

Abstract

一种固定装置，有带内螺纹的外夹紧套筒件2、 7、14、18、26、28和带外螺纹的内夹紧套筒件3、8、 13、16、24、29，它们可相互转动。可设有轴向通槽 19、20、21、25、30、31或轴向槽17。套筒件的螺纹可 是圆柱形或圆锥形形状。当套筒的扳手夹持部被设 计成齿和槽时，辅助的紧固工具33、34；36、37可插 入，将套筒件相互转动紧固。用于将轴安装在轮毂 内，连接两管端，或非螺纹连接螺母。

Description

本发明涉及固定装置及其紧固工具，该装置包括内、外夹紧套筒件，安放在两机件之间，例如是轮毂和轴之间，将两机件固定连接。

依据其实际应用，该固定装置可以是一种实例，包括一夹紧套筒，用于固定嵌齿轮、联接器的半部分、滚柱轴承的内圈等类似物于轴上，用于轴或管子的连接，用于管子的T型连接，用于将一工具连接至机器上等。在第二种实例，可以含有一螺母，用于一无螺纹柱栓。

今日，在轴上固定轮毂、联接器的半部分等类似物的著名方法，包括使用键、连接器（类似“锥形锁紧器”），以及收缩固定。第一个提到的方法是费工，要求在轴上同时在齿轮，切削加工出楔形槽，而第二种方法要求更大的空间，同时也费工，虽然它在维修和更换的情况下是一简便的方法。上面提到的第三种方法，即收缩固定，是要求较小空间的方法。从另一方面讲，这种方法要求在加工时有很高的精度，同时也要求特别的工序，类似加热/冷却，并结合安装操作，这样，要求特别地在生产车间内才能进行。

螺丝和螺母是很著名的固定装置，广泛地用于当今的技术装备中，但是，螺母和螺纹比这一通常用法有其它用途，例如一螺母可用于在轴上锁紧一滚柱轴承。

当上面提到的固定装置被紧固时，重要的是，应确保其夹紧是属于被控制和可靠的方式。夹紧套筒被用作为结构件，这是新颖的。然而，实际使用显示出，通常的六角型螺母，为套筒提供了不适宜的板手夹持部，在使用钩形板手的情况下也如此。在实践中，这种板手夹持部要求太大的轴向空间和/或占用了太大厚度的套筒材料。

这样，必须发展新品种的固定装置，它特别适用于薄的套筒，类似前面提到的夹紧套筒，也适用于本发明所包括的那些类型螺母。

下面结合附图介绍本发明的实例。

图1a和1b描述了夹紧套筒的另件，包括了外和内套筒件;

图2显示了根据图1的外套筒件和内套筒件，处于连接状态并环绕着轴;

图3a和3b显示图1实例的变型，有外和内锁紧套筒件;

图4描述了根据图3a和3b的夹紧套筒，处于装配好的状态并环绕着轴;

图5a和5b描述了连接联轴器的另件;

图6显示了连接联轴器处于装配好的状态，并环绕着两个管子;

图7a和7b分别地显示了图5a和5b中显示的实例的变型;

图8显示了图7中的连接联轴器，处于已装配好的状态，并环绕着两个管子;

图9a和9b分别显示了一外套筒和一内套筒，用于将一螺母用于一无螺纹的柱栓上;

图10和11显示了螺母的外部分，分别显示了其与其内部啮合之前，以及紧固之后;

图12a、12b描述了一夹紧套筒，具有板手夹持部，是图1中实例的变型;

图13描述了安装在齿轮的轴上的一夹紧套筒;

图14是图13中ⅩⅣ-ⅩⅣ剖线的剖视;

图15和16显示了杆状的紧固工具，分别显示啮合之前和啮合之后，其内和外套筒相互地转动1/7转;

图17描述一交错的紧固机构，使用两个套筒板手;

图18和19分别显示改型的紧固工具的前视剖视图和立体图，用于紧固在图12至14中显示的夹紧套筒;

图20和21分别显示图18和19的实例的变型部分切开后的侧视图和前视图;

图22描述用于高载荷套筒的松开装置。

图1至5中显示的夹紧套筒，尤其简易地使用于将齿轮安装在一轴上，这是因为它足够应付使轴转动，轮毂的孔可粗糙，对间隙的要求适度，而粗糙的旋转表面提供好的夹持。因此，可使与轴或轮毂啮合的套筒面，作成波形的粗糙面。同时，由于安装操作非常简单，可以在设备所在处，即车间或工作场地，进行安装。

有圆柱形螺纹的套筒，和以锥形为基础的各种想法进行比较，它是优越的，在紧固操作间期，在套筒、轴和轮毂之间没有产生相对的轴向移动。

应注意的是，套筒要求非常小的径向的和轴向的空间。如果希求，可选择简单的接近方式，使紧固工具的手柄只在轮毂或轴承的一侧出入。

在使用中，单作用的套筒有独特的作用。如果它正确地安装，它将使轮毂、联接器，或其他安装在轴上的机件，当轴受到沿旋转方向的冲击时，它们可自由地自旋转。而反方向的冲击，将使轮毂自旋，更紧密地紧固在轴上，或使轴破裂。如果轮毂是安装在宽度为轮毂一半的两个套筒上，而各一套筒安置在轮毂的各一侧，取决于旋转的方间，使这一侧或另一侧的套筒的紧固度增大，或使轴破裂。

当一中间夹紧套筒和外锁紧套筒、内锁紧套筒被使用时，当设计正确，并在受到冲击载荷时，取决于旋转的方向，而造成轮毂自由地自旋。

上述为例的连接器的性能，描述了装置的特别性能。如果装置被用于其他旋转机件，例如是连接器、滚柱/滚珠轴承的内、外圈等，与通常方法比较，在这些使用范围内，可达到独特的优点。

连接或安装管子至各种连接件，目前常常要求昂贵的和费工地加工管子端部，提供螺纹和/或钎焊/焊接加工。为了连接高压管子，使用了配件，由于配件的数量包括精度的精确要求，使这些配件在生产中费工。

当夹紧套筒的原理用于管子件，如图5、6、7和8中标志，其实现只依靠少量的另件，同时，由于间隙的要求适中，另件的制造过程简单。安装管子的工作，特别是液压设备的管子，采用夹紧套筒，可以变得相当简单，这是由于使用了特殊的工具，并且管子端部的准备已不再需要。

夹紧套筒可以重复地用于新旧管子，并有同样的良好效果。

如图1和2中显示，夹紧组合1包括外套筒2和内套筒3。各个套筒有特别的螺纹，外套筒有内螺纹，而内套筒有外螺纹，这些螺纹的形状是这样确保，即当套筒一齐相互推入/拧动至停止，并且继续进行紧固，这时，并非像标准螺纹的情况有大的轴向分力和小的径向分力，出现了相反的情况，即有大的径向分力和小的轴向分力。如图1至6中显示，螺纹可以一般的圆柱形，但是，它可以是锥形的（对照图7至11），尤其是在紧固期间用于补偿存在的间隙，或者为了沿轴向密封上述螺纹。

图1a显示外套筒2，提供于轮毂4内，而图1b显示内套筒3，提供于轴5上。在图2中，夹紧套筒1被描述使轮毂4夹紧在上述轴5上。在图2中，分别在套筒2和3的板手夹持部，分别以2′和3′标志。齿牙侧面之间的间隙，在紧固期间，不面临压力，这可在图2中显示。同时，在图1a和1b，包括图2也显示出，螺纹的断面有类似锯齿的形状，其齿形的升面比其降面的陡度更小，例如从图1b的最上面轮廓形状中可以看出。在图1a和1b也可看出，套筒螺纹部分的轴向长度，几乎是除去板手夹持部后，套筒的轴向长度。

操作过程如下，当连接一轮毂4至一轴5时，外或锁紧套筒安装在轮毂4，而内或锁紧套筒3被推入/拧入套筒2至停止。现在，轴5插入套筒3内，而轮毂按要求定位。安装操作继续进行，将套筒3在套筒2内拧动，外套筒膨胀直至压上轮毂4，而内套筒3收缩夹住轴5。相互的压力会产生，将轮毂锁住在轴上。

尤其在图3和4显示出，套筒可被设计成有两个板手夹持部7′、8′，在轮毂4的同一侧伸出。在图4显示得最清楚和图3a、3b中显示得最详细，一个中间夹紧套筒6被采用，它有板手夹持部6′。中间夹紧套筒6，分别和外和内锁紧套筒7、8啮合。上述共同配合的套筒，将使轮毂，在受冲击载荷的情况下，取决于旋转的方向，相对轴作自由地自旋转。

在图4中，标号9标志完整的夹紧装置。板手夹持部7′、8′和板手夹持部6′的距离，是上述套筒螺纹部分的大致长度。从图3和4看出，其螺纹断面与图1和2的大致是相当的。在图5和图6中显示的实例，也是这种情况。然而，图5和6事关一夹紧套筒10，用于连接两个管端11、12。显示了管端11和12都插入了一内套筒13，它提供有板手夹持部13′。图5a中，一外或夹紧套筒14有板手夹持部14′，它看来更像一个螺母。当和夹紧套筒14的坚固设计进行比较时，锁紧套筒13是薄的和坚固的。管子的端部11、12被插入套筒13内，套筒13被提供有垫环或垫圈15，顶着管子。如果套筒14被推入/拧入套筒13，并且相对后者和管子加于紧固时，套筒13将紧密地夹住管子11、12，而垫环或垫圈15将使管子11、12稍微变形，使它们更进一步连接。这样，这种连接，也适用于高压接头。

在夹紧套管用于比较软的管子的情况时，如管子材料是塑料或铜时，夹紧套筒13可以是薄壁的和其材料如同管子的材料，而夹紧套筒14是作成薄壁的，或相反，是更硬的材料。这种接头适用于承受低压的管子，例如水管等。

图7和8显示了一锥形的内或锁紧套筒16，有板手夹持部16′，并有多排平行的和重迭的沟槽17，还有一相应的夹紧套筒18，有板手夹持部18′。出现的螺纹和图5a套筒14的螺纹比较是相反的，并且其螺纹是锥形的，是相对于图7b中的锁紧套筒16。在图8中显示了完整的夹紧套筒，以19标志，并紧固了锥形螺纹直至停止，在管子端11、12之间实现紧固。

如前面已提到，在这情况下螺纹与图5中显示的圆柱形结构螺纹比较，其形状是反向的。这种设计的目的，允许螺母被推压至由螺纹的锥体和螺纹侧面角度形成的双重锥形体上，提供紧密的配合。

如果形状类似圆柱形的螺纹被选用，那么螺纹的锥体可被用来承受间隙，而其侧面角度提供夹紧力。

用于高压的管子，锥体形螺纹比前面提到的圆柱形螺纹更费工，因为锥体螺纹的制造更复杂，再加上要用铣床铣削沟槽。

借助管子端部11和12插入锁紧套筒16的中央，而在这位置夹紧套筒18（它已围绕管子11安放）被拧动在锥体形锁紧套筒上直至停止，这样实现了连接。当夹紧套筒顶着锁紧套筒16更进一步紧固时，实现了连接，这连接更紧密，并抵抗以振动形式和管子受敲击时，产生的大的机械作用力。

谈及图1、2、3b、7和8中的实例时，应注意到图1a的外套筒2和图1b的内套筒3，分别有纵向的开槽19和20，打算用于使得套筒更容易地沿着径向方向胀大。因而，这时套筒的间隙，当与原来轮毂4和轴5之间是紧密配合时所要求的套筒间隙相比，就不是那么关键了。

在图3b中可以找到的有关概念，其外套筒7和内套筒8都提供有轴向的开槽，以标号21标志。然而，很明显的没有必要在中间套筒6，提供这样的开槽。

在图5显示的实例中，也没有轴向的开槽，这是由于采用了相当薄壁的内套筒，其有密封的环垫或环圈15，实际上，还因为纵向的开槽，将防碍液体的密封。

在图7b所显示的实例中，实现了液体密封，虽然也采用了轴向和径向的沟槽，这些沟槽是不打通的。这将有利于防止沟槽之间液体的流通。这同时，当内套筒16所采用的材料比较厚时，其径向变形的程度仍可以对着管子端部11和12，提供夹紧作用。

在图10中，无夹持面螺母的标号是2α。螺母22依据本发明被推至一天螺纹柱栓23上，顶着一挡件，然后紧固。以加在挡件的推力，同时实现压在柱栓上的夹紧力。

对照图9b，该螺母包括薄壁的内套筒24，它可以是坚固的，或可以有纵向开槽25，它有特别设计的锥体形螺纹在其大部分外表面，还有板手夹持部24，而厚壁的外套筒26有内螺纹，对应于前面提到的零件24，在其外周部有板手夹持部26′。

标号27标志螺纹，其锥度为2_α。在图10中，显示了螺母22的外部分26与内套筒24啮合，以进行紧固，而在图11中，显示了紧固后的上述另件，△X表示外套筒与内套筒比较时伸出的量。

图9、10和11显示的螺母通常是用钢材制作，但明显地可由其他材料制作，如塑料或黄铜，取决于其用途和紧固力的大小。

当外套筒相对内套筒被紧固时，螺纹的锥形会导致夹紧力而压紧柱栓。在图10中，显示了螺母的外部分26如何压着内套筒24，如果外套筒26以相同方式相对内套筒进一步转动时，由于内套筒上的螺纹锥度和开槽25，内套筒将更紧密夹紧在柱栓23。这样，附加的紧固将导致外套筒26从内套筒外侧伸出△X，这正如在图11中所出现的。这样，上面提到的作用可同时被采用，在柱栓上提供夹持和使推力受到抵抗，在图11中以小箭头标志。

如前面提到过，普通设计的夹紧螺纹在紧固时存在缺点。这种情况的补求措施在图12中标志出来，借用新型板手夹紧部的辅助装置，能使套筒转动，同时使第二套筒形成反向夹持，这样，借助简单的辅助装置得到大的紧固力矩。

根据本发明，板手夹持部是借助于所示实施中外套筒28和内套筒29的辅加部分来获得的，分别如图12a和12b所示。各套筒分别设有槽30和31和设有夹紧齿28′和29′。外套筒28和内套筒29可以有相等或不等数量的齿28′、29′。齿的数量特别取决于套筒直径的差别。当外套筒28和内套筒29有不等数量的齿/槽时，一个套筒可以借助于例如杆32等固紧工具而相对于另一个套筒转动，这可从图15和16中清楚地看到。另外，如果紧固力矩较大，有可能分别使用外套筒板手33和内套筒板手34（以避免齿的断裂）。这种板手应与相应套筒的槽和齿相适应，并且可以例如伸过套筒的大约半周，如图17所示。

如上所示，图12a和图12b显示外套筒28和内套筒29，而图13显示安装在轮毂4内的轴5，图14显示板手夹持部分的断面，上述轴5被环绕。

图15和16分别显示其中一个套筒29相对于另一个套筒28转动1/7圈之前和之后，杆32与套筒28、29相啮合的情况。

为了将轮毂安装在轴上，首先将套筒28推入/拧入到套筒29的止挡上。然后将组合的套筒28、29推进轮毂4内，再将轴5插入套筒/轮毂。将轮毂在轴上调整好之后，利用杆32将套筒紧固。

利用杆32紧固套筒的操作情况如下。在图15和图16中，大写字母表示外套筒28上的开孔，而小写字母表示内套筒29上的开孔。图15显现出，开孔A和a对齐，而孔B和b彼此稍许偏移。这样，位置B/b就形成放置杆32的起始点。当杆32被操纵，就会产生如图16所示的状况，开孔B和b对齐，而开孔C和c形成了放置杆32的新的起始点。按这种方式继续下去，一直到完成七次杆的操作，开孔b就会和开孔A对齐，这时外套筒28相对内套筒29转动一个相应于图弧ab的距离。这些操作可继续进行，直至借助于上述工具而获得所需的扭矩。在杆32上装有扭矩指示器，就可实现完全控制的紧固作业。另外，可以用套筒板手33、34来代替杆进行拧紧，如图17所示。除了靠摩擦形成的紧固作用外，如果需要将套筒互锁，可以安装如图14所示的锁销35。

但是，使用如图18、19所示的其它种类的紧固工具可能是有利的。在这种情况下，可使用两个基本同轴和可相互转动的板手装置，它包括带有板手夹持部36′的外的套筒板手36，和带有板手夹持部37′的内的套筒板手37。外的套筒板手设有一排齿38，打算与齿28′之间的槽39啮合，如图12a和14所示。按照同样方式，内的套筒板手37设有一排或一圈齿40，打算与齿29′之间的槽41啮合，请参看图12b和14。

使用普通套筒板手，或机械式、液动式、电动式或气动式板手，它们可与板手夹持部啮合，就可以以简单方式实现图12至14所示夹紧螺母的强力紧固。在这方面明显的是，如上面描述的某些附图所示那样，对传统板手夹持部进行更换，图18和19所示的固紧工具可以很容易地使用于这些固定装置。这一事实在只适宜从一侧操作紧固工具的情况下是特别有关，如图4和10、以及图12至14中所示。

从上文可以理解，按照本发明的固定装置，可以用于多方面任务，例如将轮毂或联接器的半部分锁定在轴上，连接两轴，连接两根由钢、其它金属、塑料等制成的管子。按照本发明的套筒可以是笨重的，但也可是设有上述沟槽的不同强度的套筒。

借助于无螺纹辅加部分，由于可获得高轴向分力和高径向分力，就可以按最简单的方式实现螺母的连接固定。使用如图12至14所示的板手夹持部，和如图15-19显示的紧固工具，当内、外套筒上的螺纹齿实现锁定，以阻止一个套筒相对于另一个的意外转动的同时，由使用的工具施加的扭矩会均匀地分布。如果内、外套筒的齿数不同，就可以稍许调节紧固力矩来实现锁定。

图20和图21所示为图18和图19的实施方案的变型。外套筒板手36″具有板手夹持部42，内套筒板手37″有板手夹持部43。虽然这并不被认为是限定本发明的范围，板手夹持部42和43可以有相同的尺寸。其操作如结合图18和19所公开的那样。标号44表示轴，和图14所示的相同。

图22显示重型夹紧套筒的怎样通过将压力油导进一个或两个上述套筒的螺纹的槽42内而被释放的情况，该槽42与该至少一个套筒上的轴向延伸的压力油入口连通。

Claims (22)

1、一种放置在诸如轮毂和轴之类的机器零件之间的固定装置，包括外夹紧套筒件和内夹紧套筒件，一件同轴地环绕着另一件，上述两套筒件根据相互转动，靠摩擦力将上述两机器零件联锁。

2、根据权利要求1的固定装置，其特征在于外套筒件有内圆柱螺纹，内套筒件有外圆柱螺纹，在将上述两套筒件顶着相互拧紧时，产生径向大而轴向小的分力。

3、根据权利要求1或2的固定装置，其特征在于各套筒件至少有一个沿轴向延伸的通槽。

4、一种固定装置，其型式为带有内螺纹的外夹紧套筒件，和带有外螺纹的内夹紧套筒件，上述两夹紧套筒件可相互转动，其中各夹紧套筒件至少有一个轴向延伸通槽孔，以便在两夹紧套筒件被顶着相互拧紧时，产生径向大而轴向小的分力。

5、根据权利要求4的固定装置，其特征在于上述夹紧套筒件的设计，应使它们的板手夹持部的相互距离基本上相应于上述螺纹的轴向长度。

6、根据权利要求1或4的固定装置，其特征在于，有其内、外螺纹的中心夹紧套筒被设计成分别与内、外夹紧套筒件的螺纹互相配合，设置在内夹紧套筒件的外螺纹和外夹紧套筒件的内螺纹之间。

7、根据权利要求1和3的固定装置，其特征在于当上述内、外夹紧套筒件与中心夹紧套筒互相配合时，内、外套筒件的板手夹持部相邻，中心夹紧套筒的板手夹持部从上述夹紧套筒板手夹持部延伸的距离，大致相应于相应夹紧套筒件的螺纹的轴向长度。

8、根据权利要求1或4的固定装置，其特征在于上述夹紧套筒件按这种方式设计，以使夹紧套筒件上的板手夹持部由齿和在上述齿之间延伸的槽组成。

9、根据权利要求8的固定装置，其特征在于上述两夹紧套筒件的上述两板手夹持部设置在固定装置的同一侧。

10、一种用于连接圆形断面零件例如两管子端部的固定装置，包括外夹紧套筒件和内夹紧套筒件，一件同轴环绕另一件，上述内套筒件环绕和接触上述两管端，上述两夹紧套筒件根据相互转动将上述两零件联锁。

11、根据权利要求10的固定装置，其特征在于外夹紧套筒件有内螺纹，内夹紧套筒件有外螺纹，上述两夹紧套筒件根据相互转动，当上述两夹紧套筒件被顶着拧紧时，产生径向大和轴向小的分力。

12、根据权利要求10的固定装置，其特征在于外夹紧套筒件有锥形内螺纹，而内夹紧套筒件有锥形外螺纹。

13、根据权利要求11或12的固定装置，其特征在于上述外夹紧套筒件由坚固的套筒组成，而上述内夹紧套筒件由基本上薄弱的套筒组成，上述内套筒的内表面至少有两个垫环，当上述夹紧套筒件被相互拧紧时，垫环与相应零件的圆周啮合并可能使之变形。

14、一种固定装置，具有带内螺纹的外夹紧套筒件和带外螺纹的内夹紧套筒件，上述夹紧套筒件可相互转动，适于连接圆形断面零件例如两管子的端部，其中上述外夹紧套筒件由坚固的夹紧套筒（14）组成，而内夹紧套筒件由较薄弱的锁紧套筒（13）组成，锁紧套筒（13）的内侧提供有至少两个垫环（15），当上述两夹紧套筒件（14、13）相互拧紧时，垫环与相应零件的外周啮合并可能使之变形。

15、一种固定装置，具有带内螺纹的外夹紧套筒件和带外螺纹的内夹紧套筒件，上述两夹紧套筒件可相互转动，其中上述内夹紧套筒件有外锥形结构，而上述外夹紧套筒件呈现出相似的内锥形形状。

16、根据权利要求12、13或15的固定装置，最好用于连接圆形断面构件例如两管子的端部，其中内夹紧套筒设有几排重叠的平行轴向槽。

17、根据权利要求12、13或15的固定装置特别用作非螺纹连接的螺母，其中上述内夹紧套筒件设有轴向延伸通槽，以便在上述夹紧套筒件被相互拧紧时，分别压紧在止挡和内结构件上，产生大轴向分力和大径向分力。

18、根据权利要求12、13、15或17的固定装置，其中上述内套筒被设计成其内面带有波纹粗糙面。

19、根据前述任一项权利要求的固定装置，其中至少一件上述套筒件的螺纹面设有窄槽，与位于上述至少一件套筒件上的轴向延伸压力油入口连通。

20、一种用于拧紧固定装置的紧固工具，上述装置包括带内螺纹的外夹紧套筒件和带外螺纹的内夹紧套筒件，各夹紧套筒件设有板手夹持部，位于上述固定装置的同一侧，各板手夹持部由多个带有中间槽的齿组成，其中具有多个齿的两个可相互转动的工具构件被相互隔开，可插入上述板手夹持部的槽中，上述两工具构件的相互转动使固定装置的两夹紧套筒件被相互拧紧。

21、根据权利要求20的紧固工具，其特征在于上述工具构件包括内套筒板手，和与之同轴配置并可相互转动的外套筒板手，内、外套筒板手各设有板手夹持部，使相互移动的上述两套筒板手的装置互相配合。

22、一种供拧紧固定装置用的紧固工具，该固定装置包括带内螺纹的外夹紧套筒件和带外螺纹的内夹紧套筒件，各夹紧套筒件可相互转动并且在固定装置的同一侧上有板手夹持部，其形状为多个齿和槽，其中，有杆可分别插入上述外夹紧套筒件上和内夹紧套筒件上的两相邻槽中，上述杆以其一面接触上述外夹紧套筒件的一个齿，以其另一面接触上述内夹紧套筒件的一个齿，当上述杆横过自身纵向轴线移动时，使上述两夹紧套筒件转动。

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