CN105570323B - 大型传动轴轴向锁紧限位结构及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大型传动轴轴向锁紧限位结构及使用方法，包括传动轴、传动套以及限位装置，传动轴的轴端部设有梯形定位槽，限位装置包括法兰盖、定位套筒、芯轴、定位体、复位弹簧以及多个支撑钢珠。本发明装置安装在大型轧钢设备中，依靠自动控制的液压缸或气缸提供动力；复位弹簧压紧状态，支撑钢珠位于阶梯一孔和小径体之间,定位体受力可以上移，解除锁紧定位；复位弹簧无压力状态，芯轴靠复位弹簧向上运动，大径体将径向孔中的支撑钢珠沿径向向外推出，支撑钢珠在定位体上端面锥面处限制定位体上移。本发明装置降低了拆装工作强度及难度，提高了自动控制功能及轴向限位工作可靠性，在大型设备轴类传动的轴向限位结构应用中,具有极高的推广价值。

Description

大型传动轴轴向锁紧限位结构及使用方法

技术领域

本发明涉及一种轴向限位结构及锁紧方法，特别涉及一种大型传动轴轴向锁紧限位结构及锁紧方法。

背景技术

目前，在轧钢设备大型传动轴联接传载结构中，轴端部经常利用螺栓压紧垫片或利用螺栓紧固轴向限位卡板、轴向限位卡环等来实现轴向定位，能够使传动轴在工作时轴向不能够窜动，保持工作稳定。然而，在长时间使用后，轴向限位件和螺栓易生锈或变形，想要从轴向限位件上拆开螺栓较为困难，且目前只能手工操作，工作强度大且困难，维修时间长，影响企业生产。

国内外现有大型传动轴轴向定位方式主要有以下两类：

第一类：利用定位卡板或定位环进行轴向限位，结构如图1所示，由以下四部分组成：传动轴、传动套、定位板、螺栓；利用定位卡板或定位环进行轴向限位的工作过程：当安装传动轴1到传动套2装配位置时，将轴向限位卡板或定位环安装在传动轴1的限位槽内，紧固螺栓4，使传动轴在工作时轴向不能够窜动，保持工作稳定。但长时间工作后轴向限位件、螺栓生锈或变形不易拆卸。且为手工拆卸，劳动强度大，浪费维修时间，影响企业生产。

第二类：利用轴端部限位板进行轴向限位，结构如图2所示，由以下四部分组成：传动轴、传动套、定位板、螺栓；利用轴端部限位板进行轴向限位的工作过程：当安装传动轴1到传动套2装配位置时，将轴端部的限位板安装在传动轴1的轴端部位置，紧固螺栓4，使传动轴在工作时轴向不能够窜动，保持工作稳定。但长时间工作后轴向限位件、螺栓生锈或变形不易拆卸。且为手工拆卸，劳动强度大，浪费维修时间，影响企业生产。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种大型传动轴轴向锁紧限位结构，轴向限位准确、克服了轴向空间限制，在设备维修需要拆卸传动轴和传动套时，能够实现自动拆卸，降低工作强度，提高维修效率；同时不损伤零部件，降低维修费用，延长使用寿命。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种大型传动轴轴向锁紧限位结构，包括传动轴、传动套以及限位装置，传动轴的轴端部设有梯形定位槽，限位装置包括法兰盖、定位套筒、芯轴、定位体、复位弹簧以及多个支撑钢珠，其中，支撑钢珠内嵌在法兰盖上均匀分布的径向孔中，芯轴具有小径体和大径体，小径体穿出法兰盖形成按压部，大径体能够抵挡在法兰盖均匀分布的径向孔中形成撑开部，大径体能够将内嵌在径向孔中的支撑钢珠向外推出，芯轴内设有不贯穿的内孔，定位体的上部设有不贯穿的阶梯孔：阶梯一孔、阶梯二孔和阶梯三孔，法兰盖的下端插入到定位体的阶梯二孔中，复位弹簧支撑在芯轴内孔和定位体阶梯三孔中；定位体的下端具有定位头，定位头上设有相向的导入面和定位面；

当复位弹簧压紧状态时，支撑钢珠位于阶梯一孔和小径体之间,定位体受力可以上移，解除锁紧定位；当复位弹簧无压力状态时，支撑芯轴靠弹簧复位向上运动，大径体将处在径向孔中的支撑钢珠沿径向向外推出，支撑钢珠位于定位体的上端面的锥面处限制定位体上移。

所述的大型传动轴轴向锁紧限位结构，所述限位装置径向地嵌固定在传动套上，所述法兰盖的周缘通过若干螺栓连接所述定位套筒的凸缘并固定在所述传动套上。

所述的大型传动轴轴向锁紧限位结构，所述导入面与水平面的夹角为30°，所述定位面与水平面的夹角为45°，所述梯形定位槽的两壁面与水平面的夹角为45°。

所述的大型传动轴轴向锁紧限位结构，所述法兰盖下部的直径段外壁设有导向面，所述导向面为具有至少两边的平面，所述定位体的阶梯二孔与导向面的形状相匹配。

所述的大型传动轴轴向锁紧限位结构，所述芯轴的大径体与小径体的外径之间和所述法兰盖的内径上设有倒角，所述定位体阶梯一孔与上端面之间也设有倒角形成所述锥面。

所述的大型传动轴轴向锁紧限位结构，所述芯轴的小径体与法兰盖之间、芯轴大径体和所述法兰盖的内径之间、定位体和定位套筒之间都设有密封圈。

所述的大型传动轴轴向锁紧限位结构，所述芯轴的小径体所形成的按压部由气缸或液压缸提供动力。

所述的大型传动轴轴向锁紧限位结构，所述定位头的压缩行程小于支撑钢珠的直径且要大于支撑钢珠的四分之三直径。

所述的大型传动轴轴向锁紧限位结构，所述定位体阶梯一孔的直径尺寸大于小径体加两个支撑钢珠的直径尺寸之合。

本发明还采用的技术方案是：

一种使用所述大型传动轴轴向锁紧限位结构的方法，包括锁紧和拆卸，

锁紧步骤如下：

(1)利用螺栓将限位装置固定在传动套的径向位置；

(2)由气缸或液压缸对芯轴施加向下的外力F，支撑钢珠滚向芯轴的小径体从而失去限制定位体上移的能力，定位体的定位头落入法兰盖的内径范围里；

(3)用向右的力F1将传动轴插入传动套内；

(4)传动轴的轴端部沿定位体的导入面顶入，将定位体向上托起；

(5)传动轴顺利穿入，直到定位头与定位槽相对应，定位头落入定位槽内；

(6)撤去芯轴上的外力F，芯轴在复位弹簧支撑下复位，支撑钢珠位于定位体的上端面处限制定位体上移；完成传动轴和传动套的定位；

拆卸步骤如下：

(1)由气缸或液压缸对芯轴施加向下的外力F，支撑钢珠滚向芯轴的小径体从而失去限制定位体上移的能力；

(2)用向左的力F2拉动传动轴，传动轴梯形定位槽的斜面会对定位体的定位面产生F2’的反作用力，从而定位体向上移动压缩复位弹簧；

(3)拉出传动轴，完成传动轴和传动套的拆卸。

与现有技术相比，采用上述技术方案的本发明的优点在于：本发明装置能够实现电动控制及轴向限位的可靠性，克服轴向空间限制，并能够方便实现对轴的限位解锁的非人工控制。本发明装置降低了拆装工作强度及难度，提高维修效率，降低维修费用，同时不损伤零部件，延长使用寿命。极大地提高了设备的电动控制功能及轴向限位工作可靠性，在大型设备轴类传动的轴向限位结构应用中,具有极高的推广价值。

附图说明

图1为现有技术轴向定位示意图；

图2为现有技术另一轴向定位示意图；

图3为本发明限位装置的结构示意图；

图4为传动轴的轴端部的结构示意图；

图5为本发明装置锁紧状态示意图；

图6为本发明装置拆卸状态示意图。

附图标记说明：

现有技术：1-传动轴；2-传动套；3-定位板；4-螺栓；

本发明中：1-传动轴；11-梯形定位槽；2-传动套；3-限位装置；31-法兰盖；311-内径；312-支撑钢珠；32-定位套筒；33-芯轴；331-小径体；332-大径体；333-内孔；34-定位体；341-定位头；342-导入面；343-定位面；344-阶梯一孔；345-阶梯二孔；346-阶梯三孔；4-螺栓；5-油杯；6-密封圈。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。

如图3至图6所示，为本发明装置大型传动轴1轴向锁紧限位结构的示意图，包括传动轴1、传动套2以及限位装置3，如图4所示，传动轴1的轴端部设有梯形定位槽11，梯形定位槽11的两壁面与水平面的夹角为45°。

如图3、图5和图6所示，所述传动套2在传动轴1的轴端部设有凸台，所述凸台上设有径向的插孔，所述限位装置3径向嵌设的固定在传动套2的插孔内，这样就能在轴端部空间不足时，实现轴向的定位。限位装置3包括法兰盖31、定位套筒32、芯轴33、定位体34、复位弹簧以及多个支撑钢珠312，所述法兰盖31的周缘通过8个螺栓4与定位套筒32的凸缘连接，并将法兰盖31、定位套筒32一起固定在所述传动套2上。

由图3所示，法兰盖31位于定位套筒32的一面延伸有一体结构的内径311，法兰盖31的中部设有通孔，通孔的内径小于内径311的尺寸，8个支撑钢珠312平均的内嵌在法兰盖31的径向孔上，法兰盖31上还设有油杯5，作为支撑钢珠312润滑剂，由图可知，芯轴33具有小径体331和大径体332，小径体331的直径与通孔的尺寸相匹配，且小径体331的高度大于法兰盖31通孔的高度，因此小径体331能够通过通孔穿出法兰盖31而形成按压部，因此大径体332的直径与内径311的尺寸相匹配，大径体332能够抵挡在法兰盖31均匀分布的径向孔中形成撑开部，大径体332能够将内嵌在径向孔中的支撑钢珠312从径向孔中径向向外推出，，大径体332和内径311上设有倒角。且由于支撑钢珠312的直径大于内径311的壁厚，大径体332能够将内径311上的支撑钢珠312向外推出。

芯轴33的下部开口向上设有不贯穿的内孔333，定位体34的上部开口向下设有不贯穿的阶梯孔，且阶梯孔为上大下小，分别为阶梯一孔344、阶梯二孔345和阶梯三孔346，所述定位体34上端面与阶梯一孔344之间也设有倒角从而形成锥面；法兰盖31的内径311插入到定位体34的阶梯二孔345中形成定位，其中法兰盖31内径311的直径段外壁设有导向面，所述导向面为具有至少两边的平面，所述阶梯二孔345与导向面的形状相匹配。

而芯轴33内孔333的直径与阶梯三孔346的直径相匹配，且与复位弹簧的直径也相匹配，因此复位弹簧支撑在芯轴33内孔333和定位体34阶梯三孔346之间；定位体34的下端具有定位头341，定位头341上设有相向的导入面342和定位面343；导入面342位于远离传动轴1轴端部的一侧，定位面343位于靠近传动轴1轴端部的一侧；所述导入面342与水平面的夹角为30°，所述定位面343与水平面的夹角为45°。所述定位头341的压缩行程与梯形定位槽11的深度相匹配。且定位头341的压缩行程小于支撑钢珠312的直径且要大于支撑钢珠312的四分之三直径。

所述芯轴33小径体331与法兰盖31的通孔之间、芯轴33大径体332和法兰盖31内径311之间、定位体34和定位套筒32之间都设有密封圈6。

所述芯轴33的小径体331所形成的按压部由气缸或液压缸提供动力按压，当复位弹簧压紧状态时，支撑钢珠312位于阶梯一孔344和小径体331之间；当复位弹簧无压力状态时，支撑芯轴33向上运动，大径体332将处在径向孔中的支撑钢珠312向外推出，支撑钢珠312位于定位体34的上端面的锥面处限制定位体34上移。

所述阶梯一孔344的直径尺寸大于小径体331加两个支撑钢珠312的直径尺寸之合。本发明装置在使用过程中，当想装入传动轴1、完成锁紧时，锁紧步骤如下：

(1)用8个螺栓4将限位装置3的法兰盖31连接定位套筒32的凸缘，并径向固定在传动套2凸台上的径向位置；

(2)由气缸或液压缸对凸出于法兰盖31的芯轴33施加向下的外力F，芯轴33压缩支撑弹簧，支撑弹簧对通过阶梯三孔346对定位体34施加向下的力，定位体34的定位头341落入法兰盖31的内径311范围内；此时，芯轴33的小径体331暴露，8个支撑钢珠312滚向芯轴33的小径体331，8个支撑钢珠312从而失去限制定位体34上移的能力；

(3)再用向右的力F1将传动轴1推动的插入传动套2内；

(4)当传动轴1的轴端部碰触到定位体34的定位头341时，由于力F1的持续向右的作用，传动轴1的轴端部挤压定位头341的导入面342，并逐渐将定位体34向上托起；当将定位体34托起后，持续向右运动；

(5)当传动轴1顺利穿入传动套2内，直到定位体34的定位头341碰到梯形定位槽11并与定位槽11相对应，定位头341滑落入定位槽11内，此时定位体34的上端部与法兰盖31之间形成定位头341高度的空隙；

(6)然后撤去芯轴33上的外力F，芯轴33在复位弹簧支撑下复位，同时芯轴33的大径体332也随之向上移动并将内径311上的支撑钢珠312推出，支撑钢珠312沿阶梯一孔344的倒角相定位体34的上端部滑动，由于定位体34与法兰盖31之间的空隙等于定位头341的高度，定位头341的高度小于支撑钢珠312的直径尺寸，因此支撑钢珠312卡固在法兰面、阶梯一孔344的倒角以及芯轴33大径体332之间，同时由于法兰盖31、定位套筒32固定设置在传动套2上，因此，支撑钢珠312无法上下左右移动，从而限制了定位体34上移；完成传动轴1和传动套2的定位。

当维修更换设备零部件需要拆卸传动轴1和传动套2时，步骤如下：

(1)由气缸或液压缸对芯轴33对芯轴33的按压部施加向下的外力F，芯轴33的小径体331暴露，8个支撑钢珠312滚向芯轴33的小径体331，8个支撑钢珠312从而失去限制定位体34上移的能力；

(2)用向左的力F2拉动传动轴1，传动轴1梯形定位槽11的斜面会对定位面343产生F2’的反作用力，使得定位体34向上移动并压缩复位弹簧；一直将定位体34的上端部提升到靠近法兰盖31的位置；

(3)继续用向左的力F2拉动传动轴1将传动轴1拉出，从而完成传动轴1和传动套2的拆卸。

由以上的结构内容可知，本发明装置的优点在于：

(1)本发明装置安装在大型轧钢设备中，依靠自动控制的液压缸或气缸提供动力，实现了电动控制，对轴的限位解锁的非手动拆装，降低了手工拆装的劳动力，节约时间和成本；

(2)本发明装置的限位装置3径向的嵌固定在传动套2上，从而解决了轴端部无空间轴向定位的问题。

(3)本发明装置通过定位体34的定位头341插入传动轴1的定位槽11中，通过45°斜面进行定位，轴向限位准确。

以上的说明和实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种大型传动轴轴向锁紧限位结构，包括传动轴、传动套以及限位装置，其特征在于，传动轴的轴端部设有梯形定位槽，限位装置包括法兰盖、定位套筒、芯轴、定位体、复位弹簧以及多个支撑钢珠，其中，支撑钢珠内嵌在法兰盖上均匀分布的径向孔中，芯轴具有小径体和大径体，小径体穿出法兰盖形成按压部，大径体能够抵挡在法兰盖均匀分布的径向孔中形成撑开部，大径体能够将内嵌在径向孔中的支撑钢珠向外推出，芯轴内设有不贯穿的内孔，定位体的上部设有不贯穿的阶梯孔：阶梯一孔、阶梯二孔和阶梯三孔，法兰盖的下端插入到定位体的阶梯二孔中，复位弹簧支撑在芯轴内孔和定位体阶梯三孔中；定位体的下端具有定位头，定位头上设有相向的导入面和定位面；

当复位弹簧压紧状态时，支撑钢珠位于阶梯一孔和小径体之间,定位体受力可以上移，解除锁紧定位；当复位弹簧无压力状态时，支撑芯轴靠弹簧复位向上运动，大径体将处在径向孔中的支撑钢珠沿径向向外推出，支撑钢珠位于定位体的上端面的锥面处限制定位体上移。

2.根据权利要求1所述的大型传动轴轴向锁紧限位结构，其特征在于，所述限位装置径向地嵌固定在传动套上，所述法兰盖的周缘通过若干螺栓连接所述定位套筒的凸缘并固定在所述传动套上。

3.根据权利要求1所述的大型传动轴轴向锁紧限位结构，其特征在于，所述导入面与水平面的夹角为30°，所述定位面与水平面的夹角为45°，所述梯形定位槽的两壁面与水平面的夹角为45°。

4.根据权利要求1所述的大型传动轴轴向锁紧限位结构，其特征在于，所述法兰盖下部的直径段外壁设有导向面，所述导向面为具有至少两边的平面，所述定位体的阶梯二孔与导向面的形状相匹配。

5.根据权利要求1所述的大型传动轴轴向锁紧限位结构，其特征在于，所述芯轴的大径体与小径体的外径之间和所述法兰盖的内径上设有倒角，所述定位体阶梯一孔与上端面之间也设有倒角形成所述锥面。

6.根据权利要求1所述的大型传动轴轴向锁紧限位结构，其特征在于，所述芯轴的小径体与法兰盖之间、芯轴大径体和所述法兰盖的内径之间、定位体和定位套筒之间都设有密封圈。

7.根据权利要求1所述的大型传动轴轴向锁紧限位结构，其特征在于，所述芯轴的小径体所形成的按压部由气缸或液压缸提供动力。

8.根据权利要求1所述的大型传动轴轴向锁紧限位结构，其特征在于，所述定位头的压缩行程小于支撑钢珠的直径且要大于支撑钢珠的四分之三直径。

9.根据权利要求1所述的大型传动轴轴向锁紧限位结构，其特征在于，所述定位体阶梯一孔的直径尺寸大于小径体加两个支撑钢珠的直径尺寸之和。

10.一种使用权利要求1所述的大型传动轴轴向锁紧限位结构的方法，包括锁紧和拆卸，其特征在于，

锁紧步骤如下：

(1)利用螺栓将限位装置固定在传动套的径向位置；

(2)由气缸或液压缸对芯轴施加向下的外力F，支撑钢珠滚向芯轴的小径体从而失去限制定位体上移的能力，定位体的定位头落入法兰盖的内径范围里；

(3)用向右的力F1将传动轴插入传动套内；

(4)传动轴的轴端部沿定位体的导入面顶入，将定位体向上托起；

(5)传动轴顺利穿入，直到定位头与定位槽相对应，定位头落入定位槽内；

(6)撤去芯轴上的外力F，芯轴在复位弹簧支撑下复位，支撑钢珠位于定位体的上端面处限制定位体上移；完成传动轴和传动套的定位；

拆卸步骤如下：

(1)由气缸或液压缸对芯轴施加向下的外力F，支撑钢珠滚向芯轴的小径体从而失去限制定位体上移的能力；

(2)用向左的力F2拉动传动轴，传动轴梯形定位槽的斜面会对定位体的定位面产生F2’的反作用力，从而定位体向上移动压缩复位弹簧；

(3)拉出传动轴，完成传动轴和传动套的拆卸。