CN103398116A - 联轴器的复合膜片 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械动力传动领域，尤其涉及联轴器的复合膜片的结构设计制造工艺。适用于各种传动设备的联轴器膜片。一种联轴器的复合膜片，有金属薄片，其主要特点在于有2-30层金属薄片由6—16个螺栓孔套筒和套圈固定，并包裹在基体中；基体为浇注的合成橡胶、合成塑料或合成纤维的复合材料。由于膜片是联轴器的传动部件，工作中主要承担传递扭矩的作用。所以本发明未改变原有金属膜片的结构。本发明的特点是，易制造、成本低、弹性韧性好、耐热性好、特别是抗环境大气腐蚀能力强。其寿命和安全性大大超过了原有的金属膜片。适用于各种传动设备联轴器膜片的更新换代。

Description

联轴器的复合膜片

技术领域：

本发明属于机械动力传动领域，尤其涉及联轴器的复合膜片的结构设计制造工艺。适用于各种传动设备的联轴器膜片。

背景技术：

金属膜片联轴器的结构主要由金属膜片组、法兰盘、两端轴、中间轴和连接螺栓组成，是传动设备主动机和从动机之间的两轴挠性连接装置。目前常用的结构有圆环式、多边式和束腰式。该联轴器的优点是:传递扭矩的刚度大；在轴向和角向有较大的挠度补偿能力；并有一定的吸振、减振作用；而且不需要润滑，寿命长，传动效率高，具有节能效果。所以目前在工业上大量使用。

近些年，通过对金属膜片联轴器的使用发现，在石油化工行业的传动设备上事故频发，锈蚀断裂严重。究其原因，金属膜片的工作环境发生变化，受环境温度、环境湿度、环境汽蚀的影响，是金属膜片在工作状态下慢慢腐蚀，同时在连续转动和交变应力作用下产生裂纹最终断裂。所以现场技术人员对金属膜片的使用周期提出了更高要求，由原来3—5年缩至1—2年检修更换，成本大大提高。

为解决上述问题，发明人曾于2005年申请了名称为“联轴器的膜片”的专利，专利号为200510041705.9。该专利解决了上述问题，但制造工艺特别复杂，由于内部金属丝的存在，影响包裹材料的均匀和端面的平整度，成品率较低，成本较高；且在相同尺寸下影响了膜片的强度。

发明内容：

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种联轴器的复合膜片。以解决现有金属膜片的锈蚀和断裂问题，是一种抗腐蚀能力强、吸震性更优的复合膜片，从而提高联轴器的可靠性。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种联轴器的复合膜片，有金属薄片，其主要特点在于有2-30层金属薄片由4—16个螺栓孔套筒和套圈固定，并包裹在基体中；基体为浇注的合成橡胶、合成塑料或合成纤维的复合材料。

所述的联轴器的复合膜片，所述金属薄片每层厚度为0.16—1mm。

所述的联轴器的复合膜片，所述基体的材料合成橡胶为NBR丁腈橡胶或CR氯丁橡胶或FBR氯化橡胶，复合材料厚度为0.5—10mm。

一种联轴器的复合膜片的制备方法，其特征在于步骤为：

（1）骨架制作：根据所选膜片形状下料冲制金属薄片，再将数片金属薄片对齐叠合，用套筒套圈加压铆接；

（2）将铆接好的多层金属钢薄片外表面进行硼砂处理，以保证两种材料之间的粘接性。

(3)选用非金属材料：根据使用要求可选用合成橡胶（NBR丁腈橡胶、CR氯丁橡胶、FBR氯化橡胶）合成塑料或合成纤维作为浇注材料，这种材料的特点是防腐蚀性能强、耐磨、粘接力好、吸震、耐热（可在负40—300度之间正常使用）、弹性好、易浇注成型好。

(4)将金属骨架放入模具内，即可浇注合成橡胶，浇注温度为150—200度，浇注压力15—20Mpa；浇注合成塑料，浇注温度为150—200度，浇注压力35—140Mpa；包裹合成纤维，包裹温度为100—480度，压力0.2—3.5Mpa。

本发明联轴器的复合膜片，其特殊之处在于不改变原有金属膜片的结构和性能，包括膜片的形状、组件层数以及螺栓孔套筒、套圈的铆接状态。而是把原有金属膜片组件做为骨架，直接将非金属材料合成橡胶浇注在组件表面。

采用了上述方案，本发明的有益效果：由于采用了金属和非金属的复合制造技术，此种膜片容易制造，成本低，且膜片的综合性能高，特别是抗环境腐蚀的能力强，从而延长了其使用寿命。大大提高了膜片的综合性能，如吸震性、抗蚀性、耐磨性，从而延长了膜片的使用寿命。

本发明在金属膜片上浇注非金属材料合成橡胶复合层，制造出综合性能更高的复合膜片。由于膜片是联轴器的传动部件，工作中主要承担传递扭矩的作用。所以本发明未改变原有金属膜片的结构。本发明的特点是，易制造、成本低、弹性韧性好、耐热性好、特别是抗环境大气腐蚀能力强。其寿命和安全性大大超过了原有的金属膜片。适用于各种传动设备联轴器膜片的更新换代。

附图说明:

图1：本发明的主视剖视示意图；

图2：图1的实施例1-3圆环式膜片结构左视示意图；

图3：本发明实施例4-6四边形膜片结构左视示意图；

图4：本发明实施例7-9连杆式膜片结构左视示意图；

图5：本发明实施例10-12多变式膜片结构左视示意图；

图6：本发明实施例13-15束腰式膜片结构左视示意图。

具体实施方式：

以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述：

实施例1，见图1，图2，一种联轴器的复合膜片，为圆环式膜片结构，有金属薄片3，有2层金属薄片3由6个螺栓孔套筒和套圈2固定，并包裹在基体1中；基体1为浇注的NBR丁腈橡胶，复合材料厚度为1mm。

所述金属薄片每层厚度为0.8mm。

实施例2，见图1，图2，一种联轴器的复合膜片，为圆环式膜片结构，有12层金属薄片3由8个螺栓孔套筒和套圈2固定所述金属薄片每层厚度为0.16mm；所述基体1的材料合成橡胶为CR氯丁橡胶，复合材料厚度为0.5mm；结构与实施例1相同。

实施例3，见图1，图2，一种联轴器的复合膜片，为圆环式膜片结构，有30层金属薄片3由16个螺栓孔套筒和套圈2固定，所述金属薄片每层厚度为1mm；所述基体1的材料合成橡胶为FBR氯化橡胶，复合材料厚度为5mm，结构与实施例1相同。

实施例4，见图3，一种联轴器的复合膜片，为四边形膜片结构，有6层金属薄片3由4个螺栓孔套筒和套圈2固定所述金属薄片每层厚度为0.16mm；所述基体1的材料合成橡胶为为NBR丁腈橡胶，复合材料厚度为2mm。

实施例5，见图3，一种联轴器的复合膜片，为四边形膜片结构，有16层金属薄片3由4个螺栓孔套筒和套圈2固定所述金属薄片每层厚度为0.26mm；所述基体1的材料合成橡胶为CR氯丁橡胶，复合材料厚度为8mm；结构与实施例4相同。

实施例6，见图3，一种联轴器的复合膜片，为四边形膜片结构，有26层金属薄片3由4个螺栓孔套筒和套圈2固定，所述金属薄片每层厚度为0.8mm；所述基体1的材料合成橡胶为FBR氯化橡胶，复合材料厚度为1.2mm，结构与实施例4相同。

实施例7，见图4，一种联轴器的复合膜片，为连杆式膜片结构，有10层金属薄片3由8个螺栓孔套筒和套圈2固定所述金属薄片每层厚度为0.20mm；所述基体1的材料合成橡胶为为NBR丁腈橡胶，复合材料厚度为0.8mm。

实施例8，见图4，一种联轴器的复合膜片，为连杆式膜片结构，有16层金属薄片3由10个螺栓孔套筒和套圈2固定所述金属薄片每层厚度为0.26mm；所述基体1的材料合成橡胶为CR氯丁橡胶，复合材料厚度为10mm；结构与实施例7相同。

实施例9，见图4，一种联轴器的复合膜片，为连杆式膜片结构，有26层金属薄片3由12个螺栓孔套筒和套圈2固定，所述金属薄片每层厚度为0.8mm；所述基体1的材料合成橡胶为FBR氯化橡胶，复合材料厚度为6.2mm，结构与实施例7相同。

实施例10，见图5，一种联轴器的复合膜片，为多变式膜片结构，有10层金属薄片3由8个螺栓孔套筒和套圈2固定所述金属薄片每层厚度为0.20mm；所述基体1的材料合成橡胶为为NBR丁腈橡胶，复合材料厚度为5.5mm。

实施例11，见图5，一种联轴器的复合膜片，为多变式膜片结构，有16层金属薄片3由10个螺栓孔套筒和套圈2固定所述金属薄片每层厚度为0.26mm；所述基体1的材料合成橡胶为CR氯丁橡胶，复合材料厚度为0.6mm；结构与实施例10相同。

实施例12，见图5，一种联轴器的复合膜片，为多变式膜片结构，有26层金属薄片3由12个螺栓孔套筒和套圈2固定，所述金属薄片每层厚度为0.8mm；所述基体1的材料合成橡胶为FBR氯化橡胶，复合材料厚度为3.5mm，结构与实施例10相同。

实施例13，见图6，一种联轴器的复合膜片，为束腰式膜片结构，有10层金属薄片3由8个螺栓孔套筒和套圈2固定所述金属薄片每层厚度为0.20mm；所述基体1的材料合成橡胶为为NBR丁腈橡胶，复合材料厚度为0.8mm。

实施例14，见图6，一种联轴器的复合膜片，为束腰式膜片结构，有16层金属薄片3由10个螺栓孔套筒和套圈2固定所述金属薄片每层厚度为0.26mm；所述基体1的材料合成橡胶为CR氯丁橡胶，复合材料厚度为2.5mm；结构与实施例13相同。

实施例15，见图6，一种联轴器的复合膜片，为束腰式膜片结构，有26层金属薄片3由12个螺栓孔套筒和套圈2固定，所述金属薄片每层厚度为0.8mm；所述基体1的材料合成橡胶为FBR氯化橡胶，复合材料厚度为1.2mm，结构与实施例13相同。

实施例16，所述基体1的材料为合成塑料。其余结构与实施例1-15相同。

实施例17，所述基体1的材料为合成纤维。其余结构与实施例1-15相同。

实施例18，一种联轴器的复合膜片的制备方法，其步骤为：

（1）骨架制作：根据所选膜片形状下料冲制金属薄片，材料为1Cr18Ni9Ti，再将数片金属薄片对齐叠合，用套筒套圈加压铆接；

（2）将铆接好的多层金属钢薄片外表面进行硼砂处理，以保证两种材料之间的粘接性。

(3)选用非金属材料：根据使用要求可选用合成橡胶（NBR丁腈橡胶、CR氯丁橡胶、FBR氯化橡胶）合成塑料、合成纤维作为浇注材料，这种材料的特点是防腐蚀性能强、耐磨、粘接力好、吸震、耐热（可在负40—300度之间正常使用）、弹性好、易浇注成型好。

(4)将金属骨架放入模具内，即可浇注合成橡胶，浇注温度为150—200度，浇注压力15—20Mpa。

实施例19，一种联轴器的复合膜片的制备方法，其步骤（4）浇注合成塑料，浇注温度为150—200度，浇注压力35—140Mpa。其余同实施例18。

实施例20，一种联轴器的复合膜片的制备方法，其步骤（4）包裹合成纤维，包裹温度为100—480度，压力0.2—3.5Mpa。其余同实施例18。

所述套筒内孔及套筒、套圈两侧根据使用要求不浇注合成橡胶复合层。

本发明制备时，用套筒套圈2将金属薄片叠合铆接，利用铆接好的多层金属薄片1做骨架。这样既保持膜片原有的机械性能（强度、弹性和韧性），也满足了膜片在传动过程中传递所需扭矩的作用。在金属膜片1外表面浇注合成橡胶3,。此设计的理念是充分利用多层金属钢片的刚度和强度、复合层橡胶的弹性和防腐蚀性，使得复合膜片的可靠性、寿命大大提高，实现了联轴器复合膜片最优化的组合设计。

本发明的膜片创新性强，制造简单易于工业化，由于提高了防腐蚀能力，增强了吸震、耐磨性，所以特别适合石油化工行业的传动设备膜片的更新换代。

本发明使用时，用制造好的复合膜片作为联轴器的挠性连接件。再用高强度螺栓组件将传动设备主动端法兰、复合膜片、中间节（两端有法兰）、复合膜片、从动端法兰连接起来，组装成转动设备的联轴器，已达到传递扭矩的作用。装配的效果可用对中仪检测，已达到装配的精度。

本发明与2005年本发明人的专利比较：

①专利：联轴器的膜片ZL200510041705.9，该发明的特点是：由于改变了金属膜片的装配结构，在复合膜片内部有金属膜片、金属丝或尼伦丝编制的网格、每两片金属膜片之间还有3mm左右的间隙，间隙内有非金属填充物。所以制造难度极大，从2005年发明至今一直难以实现。因减少了金属膜片的片数，强度下降，为满足膜片的机械强度，整体膜片组的厚度增大，同时增大了安装尺寸，制造成本大大提高。由于每两片金属膜片之间有间隙，需要浇注非金属填充物，因间隙很小、又多填充难度大，难以均匀，质量更难保证。通过长时间的试验研制很难形成合格产品，故此难以推广。

②本发明未改变金属膜片的结构，直接用原有多层金属膜片组件做骨架，在外表面包覆合成橡胶或合成塑料或合成纤维，制造很容易实现，成本低，且保证了膜片的机械强度和安装尺寸，同时提高了吸震性和抗腐蚀性，彻底解决了因腐蚀造成的膜片断裂问题。实现了新旧产品的更新换代。目前新产品试验已完成，正在准备批量生产。

③新旧膜片专利综合性能比较：

2005年联轴器的膜片和本专利综合性能比较

	2005年联轴器的膜片	本发明一种联轴器的复合膜片
			寿命（相同结构尺寸）	4—6	6—8
柔度	好	较好
			吸震性	好	较好
轴向补偿量	3.5mm	3.2mm
			径向补偿量	3mm	3mm
角向补偿量	2＆ordm	2＆ordm
			结构尺寸（等强度）	大	小
强度（相同尺寸）	差	好
			重量（等强度）	2.3kg	1.6kg
制造难易度	难	易
			价格	2460元/套	1980元/套

以上所述仅为本发明的较佳实例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种联轴器的复合膜片，有金属薄片，其特征在于有2-30层金属薄片由4—16个螺栓孔套筒和套圈固定，并包裹在基体中；基体为浇注的合成橡胶、合成塑料或合成纤维的复合材料。

2.如权利要求1所述的联轴器的复合膜片，其特征在于所述金属薄片每层厚度为0.16—1mm。

3.如权利要求1所述的联轴器的复合膜片，其特征在于所述基体的材料合成橡胶为NBR丁腈橡胶或CR氯丁橡胶或FBR氯化橡胶，复合材料厚度为0.5—10mm。

4.一种联轴器的复合膜片的制备方法，其特征在于步骤为：

（1）骨架制作：根据所选膜片形状下料冲制金属薄片，再将数片金属薄片对齐叠合，用套筒套圈加压铆接；

（2）将铆接好的多层金属钢薄片外表面进行硼砂处理;

(3)选用非金属材料：根据使用要求选用合成橡胶、合成塑料或合成纤维作为浇注材料;

(4)将金属骨架放入模具内，即可浇注合成橡胶，浇注温度为150—200度，浇注压力15—20Mpa；浇注合成塑料，浇注温度为150—200度，浇注压力35—140Mpa；包裹合成纤维，包裹温度为100—480度，压力0.2—3.5Mpa。

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