CN106050859A - 一种大直径活塞杆用新型防松结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大型活塞压缩机，尤其涉及一种大直径活塞杆用新型防松结构，包括活塞杆、外螺母、内螺母、锁紧螺母及运动机构十字头，所述活塞杆的螺纹尾部设置有一定位段，所述定位段上开设有定位孔或定位槽；所述运动机构十字头侧面开设有螺纹通孔，螺纹通孔中旋入定位螺钉，定位螺钉通过内螺母并深入到活塞杆定位段的定位孔或定位槽中。另外设置锁紧螺母，通过锁紧螺母的同心圆锥面与外螺母偏心圆锥面压紧后，使外螺母与活塞杆之间产生防松力矩，同时锁紧螺母与活塞杆自锁紧。本发明的目的在于克服现有技术中存在的防松失败率高、安装困难等不足提供一种有效防止活塞杆松动且安装使用方便的大直径活塞杆用新型防松结构。

Description

一种大直径活塞杆用新型防松结构

技术领域

本发明涉及大型活塞压缩机，尤其涉及一种大直径活塞杆用新型防松结构。

背景技术

活塞压缩机为往复式容积压缩机，运动机构将电动机的动能传导至活塞杆带动活塞在气缸内进行往复运动，从而改变气缸内介质气体的体积，气体的压力得到提高。

活塞杆与运动机构的连接方式主要为法兰式（图1）和螺纹式（图2）两种。对于大型、超大型活塞压缩机通常采用法兰式结构，可以有效保证活塞杆与运动机构连接的稳定性，连接结构复杂、笨重。螺纹式连接结构简单、使用轻便，安装就位后，在螺纹部分施加预紧力，通过内、外螺纹牙之间受力变形压紧后所形成的摩擦力即可保证螺纹防松，深受使用单位的欢迎，但对于大型、超大型活塞压缩机使用的大直径活塞杆，因螺纹螺距大，螺纹牙抗变形能力强，防松所需预紧力很大，不易实现；在传统结构图2中，通过螺纹牙受力弯曲变形，在外螺纹与内螺纹之间产生很大的摩擦力，即产生很大的防松力矩，达到防止螺纹松动的目的，所以通常螺纹连接只应用于中型、小型活塞压缩机中。

在行业领域中，大直径活塞杆螺纹连接防松方式，主要是两种。一种是采用液压方式使外螺纹部分轴向拉伸，在旋入螺母固定后卸掉液压，外螺纹恢复原形，内、外螺纹牙间形成很大的贴合压力，即形成很大的摩擦力，起到防松的目的，安装需要特殊专用液压工具，其原理与小直径活塞杆螺纹连接相同，但在大直径螺纹中也有一定的防松失败率，防松失败的原因主要是液压工具的性能，操作压力参数的选择，螺纹段的加工、热处理、材料，及安装程序等。另一种是防松效果很好，其在内、外螺纹交接面位置，沿活塞杆轴向设置金属键，利用键来克服螺纹松动趋势引起的旋转力，起到螺纹防松的效果，但键的安装困难，由于活塞杆和外螺母的配合螺纹段上要加工出键槽，导致活塞杆外螺纹及外螺母内螺纹均被截断，螺纹受轴向力后在截断处会出现应力集中，螺纹牙易断裂，所以在同等受力级别的活塞杆中，此结构的活塞杆外径要大。这两种方式的共同特点是，加工要求高，结构较复杂，安装过程繁琐，其核心都是克服活塞杆旋转力确保防松。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的防松失败率高、安装困难等不足提供一种有效防止活塞杆松动且安装使用方便的大直径活塞杆用新型防松结构。

本发明的技术方案是这样实现：一种大直径活塞杆用新型防松结构，包括活塞杆、外螺母、内螺母及运动机构十字头，所述活塞杆的螺纹尾部设置有一定位段，所述定位段上开设有定位孔或定位槽；所述运动机构十字头侧面开设有螺纹通孔，螺纹通孔中旋入定位螺钉，定位螺钉通过内螺母并深入到活塞杆定位段的定位孔或定位槽中。

十字头只在一侧开设螺纹通孔。定位槽的有效宽度或定位孔的直径大于定位螺钉头部外径2~4mm，保证定位螺钉头部能够顺畅的伸入定位槽或定位孔即可。

所述定位螺钉上设置有防止螺钉自松的弹簧垫片。

所述活塞杆的上端还设置有锁紧螺母，所述外螺母顶部设置一偏心圆锥面，该偏心圆锥面与锁紧螺母的同心圆锥面配合。

外螺母与活塞杆通过螺纹连接，在外螺母旋紧后，还要施加防松预紧力。锁紧螺母同样是与活塞杆通过螺纹连接，在与活塞杆旋紧的过程中，外螺母通过同心锥面与偏心锥面的局部接触，造成偏心圆锥整体向薄壁一侧弯曲变形，使偏心圆锥厚壁部分的内螺纹向同位置的活塞杆外螺纹压紧，形成局部过盈配合，产生螺纹牙之间的很大的摩擦力矩，即产生附加的防松预紧力，加强外螺母的防松效果。偏心圆锥面的轴线偏心量X根据活塞杆螺纹的大小在0.2~0.8mm之间选取。偏心圆锥与锁紧螺母的内同心圆锥锥度相同，锥度在20°~30°。同心圆锥是指圆锥面与活塞杆同一轴线，偏心圆锥指圆锥面轴线与活塞杆不是同一轴线，两轴线同方向，互相平行，两轴线间距离为偏心量X。偏心圆锥的轴向高度m为0.3~0.5倍活塞杆螺纹大径。锁紧螺母螺纹段轴向高度n同样为0.3~0.5倍活塞杆螺纹大径。

所述偏心圆锥面与外螺母之间设置有同心弹性环槽。

同心弹性环槽是以活塞杆轴线为基准加工出来的，即同心弹性环槽轴线与活塞杆同轴，设置该同心弹性环槽的目的是增强偏心圆锥段的弹性变形能力，所以称为同心弹性环槽。同心弹性环槽轴向高度为2R，底部为半径为R的半圆，R取2.5~5mm为宜，底部半圆可以有效缓解偏心圆锥受力后此处的应力集中。槽底直径为2K，K为偏心圆锥面薄壁处距活塞杆轴线的距离。

本发明的技术方案产生的积极效果如下：使用定位螺钉旋入运动机构螺孔，通过内螺母，最终深入到活塞杆定位段的定位孔或槽中，同时定位螺钉使用弹簧垫片防止螺钉自松。之后在外螺母上施加预紧力，结合定位螺钉共同起到防止活塞杆旋转松动的作用。

本发明通过对螺纹连接方式的改进，既继承了小直径活塞杆螺纹连接结构简单、安装使用方便的优点，又能有效防止活塞杆松动，具有很高的经济性和使用便捷性。使螺纹连接扩大了应用领域，在大型、超大型活塞压缩机中同样可以使用小直径螺纹连接这种简易型式。

附图说明

图1为现有技术中活塞杆与十字头法兰连接图。

图2为现有技术中活塞杆与十字头螺纹连接图。

图3为本发明大直径活塞杆用新型防松结构的活塞杆（定位段开设定位孔）与十字头防松连接结构图之一。

图4为本发明大直径活塞杆用新型防松结构的活塞杆（定位段开设定位孔）与十字头防松连接结构图之二。

图5为本发明大直径活塞杆用新型防松结构的活塞杆（定位段开设定位孔）与十字头防松连接结构图之三。

图6为本发明大直径活塞杆用新型防松结构的活塞杆（定位段开设定位槽）与十字头防松连接结构图之一。

图7为本发明大直径活塞杆用新型防松结构的活塞杆（定位段开设定位槽）与十字头防松连接结构图之二。

图8为本发明大直径活塞杆用新型防松结构的活塞杆（定位段开设定位槽）与十字头防松连接结构图之三。

图9为图8中M的局部放大图。

图10为本发明锁紧螺母结构图。

图11为本发明外螺母偏心锥段的结构图之一。

图12为本发明外螺母偏心锥段的结构图之二。

图中标注为：1、活塞杆；2、外螺母；3、内螺母；4、运动机构十字头；5、锁紧螺母；6、定位段；7、定位孔；8、定位槽；9、弹簧垫片；10、定位螺钉；11、偏心圆锥面；A、第一压紧区；B、第二压紧区；12、同心弹性环槽。

具体实施方式

一种大直径活塞杆用新型防松结构，如图1-12所示，包括活塞杆1、外螺母2、内螺母3及运动机构十字头4，所述活塞杆的螺纹尾部设置有一定位段6，所述定位段上开设有定位孔7（如图3）或定位槽8（如图4）；所述运动机构十字头侧面开设有螺纹通孔，螺纹通孔中旋入定位螺钉10，定位螺钉通过内螺母并深入到活塞杆定位段的定位孔或定位槽中。使用定位螺钉旋入运动机构螺孔，通过内螺母，最终深入到活塞杆定位段的定位孔或槽中，同时定位螺钉使用弹簧垫片9防止螺钉自松，之后在外螺母上施加预紧力，结合定位螺钉共同起到防止活塞杆旋转松动的作用。

如图3、4所示，开设定位孔或者开设定位槽，都可以实现利用定位螺钉的伸入，阻止活塞杆的旋转，只是在材料的耗费量及加工量上有所区别，此外定位孔直径Y和定位槽宽度Q的尺寸要大于定位螺钉伸入段外径2~4mm。开设定位孔，加工量小，但定位段有效长度S较长，孔有效深度P要保证定位螺钉就位后螺钉不会触及孔底，影响定位螺钉与十字头的锁紧配合。开设定位槽，可以使定位段有效长度W比S短一些，即在活塞杆1轴向，允许定位螺钉露出定位段小于定位螺钉截面积的一半，另外加工量稍大。

十字头只在一端开设螺纹通孔。螺纹通孔只于定位螺钉上的外螺纹相互配合。定位段是活塞杆的一部分，通过一根毛坯加工出来的，定位段的外径U小于活塞杆螺纹小径4mm~6mm，保证活塞杆螺纹的正常使用。

如图5所示，所述活塞杆的上端还设置有锁紧螺母5，所述外螺母顶部设置一偏心圆锥面11，该偏心圆锥面与锁紧螺母的同心圆锥面配合。在外螺母顶部设施一偏心圆锥面，与锁紧螺母的同心圆锥面配合，在锁紧螺母旋紧后，在结构中会出现两个压紧区。在第一压紧区A中外螺母偏心圆锥厚壁处受到锁紧螺母同心圆锥面的压紧，锥面向活塞杆方向弯曲变形，使锥面厚壁处的螺纹牙与活塞杆螺纹牙之间产生很大的压紧力。同时由于偏心锥的原因，在锥面薄壁方向锁紧螺母中出现第二压紧区B，使锁紧螺母与活塞杆的螺纹牙之间同样也出现一个压紧力。第一压紧区的出现使得外螺母旋转摩擦阻力大增，起到外螺母与活塞杆之间的防松作用。第二压紧区的作用是使锁紧螺母自身与活塞杆出现防松效应。为增强偏心圆锥的弹性变形能力，特在偏心圆锥与外螺母本体之间设置有同心弹性环槽12。

外螺母与活塞杆通过螺纹连接，在外螺母旋紧后，还要施加防松预紧力。锁紧螺母同样是与活塞杆通过螺纹连接，在与活塞杆旋紧的过程中，外螺母通过同心锥面与偏心锥面的局部接触，造成偏心圆锥整体向薄壁一侧弯曲变形，使偏心圆锥厚壁部分的内螺纹向同位置的活塞杆外螺纹压紧，形成局部过盈配合，产生螺纹牙之间的很大的摩擦力矩，即产生附加的防松预紧力，加强外螺母的防松效果。偏心圆锥面的轴线偏心量X根据活塞杆螺纹的大小在0.2~0.8mm之间选取。偏心圆锥与锁紧螺母的内同心圆锥锥度相同，锥度在20°~30°。同心圆锥是指圆锥面与活塞杆同一轴线，偏心圆锥指圆锥面轴线与活塞杆不是同一轴线，两轴线同方向，互相平行，两轴线间距离为偏心量X。偏心圆锥的轴向高度m为0.3~0.5倍活塞杆螺纹大径。锁紧螺母螺纹段轴向高度n同样为0.3~0.5倍活塞杆螺纹大径。

同心弹性环槽是以活塞杆轴线为基准加工出来的，即同心弹性环槽轴线与活塞杆同轴，设置该同心弹性环槽的目的是增强偏心圆锥段的弹性变形能力，所以称为同心弹性环槽。同心弹性环槽轴向高度为2R，底部为半径为R的半圆，R取2.5~5mm为宜，底部半圆可以有效缓解偏心圆锥受力后此处的应力集中。槽底直径为2K，K为偏心圆锥面薄壁处距活塞杆轴线的距离。

Claims (4)

1.一种大直径活塞杆用新型防松结构，包括活塞杆、外螺母、内螺母及运动机构十字头，其特征在于：所述活塞杆的螺纹尾部设置有一定位段，所述定位段上开设有定位孔或定位槽；所述运动机构十字头一端的侧面开设有螺纹通孔，螺纹通孔中旋入定位螺钉，定位螺钉通过内螺母并旋入到活塞杆定位段的定位孔或定位槽中。

2.根据权利要求1所述的一种大直径活塞杆用新型防松结构，其特征在于：所述定位螺钉上设置有防止螺钉自松的弹簧垫片。

3.根据权利要求1所述的一种大直径活塞杆用新型防松结构，其特征在于：所述活塞杆的上端还设置有锁紧螺母，所述外螺母顶部设置一偏心圆锥面，该偏心圆锥面与锁紧螺母的同心圆锥面配合；偏心圆锥面的轴线偏心量X根据活塞杆螺纹的大小在0.2~0.8mm之间选取；偏心圆锥面与锁紧螺母的同心圆锥锥度相同，锥度在20°~30°；同心圆锥是指圆锥面与活塞杆同一轴线，偏心圆锥指圆锥面轴线与活塞杆不是同一轴线，但两轴线同方向，互相平行，两轴线间距离为偏心量X；偏心圆锥面的轴向高度m为0.3~0.5倍活塞杆螺纹大径，锁紧螺母螺纹段轴向高度n同样为0.3~0.5倍活塞杆螺纹大径。

4.根据权利要求1所述的一种大直径活塞杆用新型防松结构，其特征在于：所述偏心圆锥面与外螺母之间设置有同心弹性环槽，同心弹性环槽的轴线与活塞杆同轴，同心弹性环槽轴向高度为2R，底部为半径为R的半圆，R取2.5~5mm。