CN106337864A - 一种定位销及浸渍器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定位销及浸渍器,包括一个外销轴、内销轴和滚珠，所述的内销轴依次包括螺纹段、光轴段和圆锥段；所述的外销轴包括一个轴套，轴套的一端设有一个凸起的端面，在所述的端面上设有供内销轴螺纹段穿过的螺纹孔；相对的另一端在轴套的圆周壁上设有与滚珠配合的光孔，所述的外销轴套装在内销轴上，且内销轴的螺纹段穿过外销轴的端面与螺母配合，且所述的滚珠放置在内销轴的圆锥段与所述的光孔之间。

Description

一种定位销及浸渍器

技术领域

本发明涉及一种定位销，具体涉及一种二氧化碳膨胀生产线浸渍器门盖滤网使用的定位销。

背景技术

目前，国产C式二氧化碳膨胀生产线是由秦皇岛烟机公司配套生产的，其中浸渍器的滤网是可拆卸式结构，作用是过滤液体或气体二氧化碳中的烟丝，避免烟丝进入二氧化碳输送管路或储存二氧化碳的压力容器中。生产完成后操作工需取下滤网定位销后拆卸滤网，并对滤网进行清洗；

原有的弹簧钢球式定位销可靠性差，易脱落，对设备和人身造成安全隐患。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明公开了一种新型浸渍器滤网定位销。

本发明采用的技术方案如下:

一种定位销,包括一个外销轴、内销轴和滚珠，所述的内销轴依次包括螺纹段、光轴段和圆锥段；所述的外销轴包括一个轴套，轴套的一端设有一个凸起的端面，在所述的端面上设有供内销轴螺纹段穿过的螺纹孔；相对的另一端在轴套的圆周壁上设有与滚珠配合的光孔，所述的外销轴套装在内销轴上，且内销轴的螺纹段穿过外销轴的端面与螺母配合，且所述的滚珠放置在内销轴的圆锥段与所述的光孔之间。

进一步的，所述的光孔的半径稍大于滚珠的半径，钢球直径定略小于外销轴半径。

进一步的，所述的滚珠与内销轴的圆锥段相切，当内销轴向光孔所在的方向靠近时，所述的滚珠在内销轴的作用下逐渐从所述的光孔中移出；当内销轴向光孔所在的方向远离时，所述的滚珠失去外力再次回落到外销轴内。

进一步的，所述的内销轴圆锥段的锥面角度的大小由钢球顶出的距离和内销轴的轴向移动距离确定。

进一步的，所述的滚珠有两个，与滚珠配合的光孔也有两个，且两个光孔相对于外销轴的轴线对称。

进一步的，所述的内销轴的螺纹段采用细牙螺纹。

进一步的，所述的滚珠可以采用钢球。

进一步的，所述的外销轴的直径与待连接件的销轴孔的直径相等。

进一步的，所述的外销轴凸起的端面与钢球中心的距离大于销轴孔的长度。

一种浸渍器，其包括一个滤网，所述的滤网通过前面所述的定位销进行定位和固定。

使用方法如下：

在安装前，旋转螺母，使内销轴向光孔所在的方向远离，钢球在外销轴内；当定位销插入到连接光孔内后，再旋转螺母，当内销轴向光孔所在的方向靠近，滚珠从光孔内挤出，实现连接。

本发明的有益效果如下：

本发明利用细牙螺纹的自锁性好的特点，外界施压给滚珠，滚珠作用于内销轴的锥面，内销轴只承受轴向力，不承受旋转扭矩，无人为操作，装置就不会脱落，这样就保证了装置的稳定性。

附图说明

图1本发明的整体结构图；

图2外销轴的结构图；

图3内销轴的结构图；

图4外销轴的三个影响因素受力分析图；

图5外销轴的三个影响因素响趋势图；

图6(1)、图6(2)钢球工位校核图；

图7锥面三角形关系；

图8内销轴移动距离与钢球工位关系图；

图中：1外销轴,2内销轴，3滚珠，4螺母,11光孔，12端面，13轴套，14螺纹孔，21螺纹段，22光轴段，23圆锥段。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

首先，本发明的销轴可以使用在任何领域，只要是需要销轴连接整个功能的领域，均可以使用该销轴，下面以浸渍器为例进行说明：

浸渍器是二氧化碳膨胀烟丝主机设备之一，其主要用途是利用液态二氧化碳对叶丝进行浸泡，为了防止烟丝进入压力管道，在浸渍器端盖上安装了过滤网，过滤网由连接螺钉和定位销进行固定；膨胀线生产时，浸渍器会出现过滤网定位销脱落的现象；为了解决该问题，本发明将定位销设计为螺纹钢球式结构，整体的方案如下：

本发明公开的定位销,包括一个外销轴1、内销轴2和滚珠3，所述的内销轴2依次包括 螺纹段21、光轴段22和圆锥段23；所述的外销轴1包括一个轴套13，轴套13的一端设有一个凸起的端面12，在所述的端面12上设有供内销轴螺纹段穿过的螺纹孔14；相对的另一端在轴套的圆周壁上设有与滚珠配合的光孔11，所述的外销轴1套装在内销轴2上，且内销轴2的螺纹段穿过外销轴1的端面与螺母配合，且所述的滚珠放置在内销轴的圆锥段与光孔之间。

进一步的，光孔11的半径稍大于滚珠的半径，钢球直径定略小于外销轴半径。

进一步的，滚珠3与内销轴2的圆锥段相切，当内销轴2向光孔所在的方向靠近时，所述的滚珠在内销轴的作用下逐渐从所述的光孔中移出；当内销轴2向光孔所在的方向远离时，所述的滚珠失去外力再次回落到外销轴内。

进一步的，内销轴2圆锥段的锥面角度的大小由钢球顶出的距离和内销轴的轴向移动距离确定。

进一步的，滚珠3有两个，与滚珠3配合的光孔也有两个，且两个光孔11相对于外销轴的轴线对称。

进一步的，内销轴1的螺纹段采用细牙螺纹。

进一步的，滚珠可以采用钢球。

进一步的，外销轴1的直径与待连接件的销轴孔的直径相等。

进一步的，外销轴1凸起的端面与钢球中心的距离大于销轴孔的长度。

一种浸渍器，其包括一个滤网，所述的滤网通过前面所述的定位销进行定位和固定。

在确定总体方案后，对方案进行了进一步的分解，以达到方案的最优组合，具体如下：

1.1外销轴

1.1.1外销轴直径的确定

通过测量，过滤网和端盖的销轴孔直径为φ24mm。即利于安装，也不会使外销轴在销孔内窜动，确定外销轴直径为即外销轴的加工直径在φ23.5到φ23.75之间。

1.1.2外销轴长度的确定

防脱落装置插入销孔后钢球应该完全露出，利用露出的两个钢球和外销轴的轴肩夹持过滤网和端盖。小组成员测量了过滤网和盖板的厚度为37mm,所以为设定外销轴轴肩(凸起的端面12)到钢球中心的距离42mm。

1.1.3外销轴材料的确定

材料确定为304不锈钢，由于钢球和内销轴的工作环境与外销轴相同所以也采用304不 锈钢

1.1.4外销轴应力分析

防脱落装置在低温高压下工作，装置的形状和材料对应力集中敏感。本发明利用的是正交试验法分析外销轴的应力，利用数理统计的原理科学地分析试验结果。

(1)试验条件

利用solidworks/COSMOS模块对零件的三维模型进行有限元的静应力分析，得出应力分布图和应力值。

(2)试验因素

选用能影响应力大小的三个可变因素：外销轴大径A(mm)；过渡圆角B(mm)；外销轴的轴肩厚度C(mm)，如图4所示。

每个因素分别取三个水平数，将试验因素与水平列于表1，水平尺寸的选取充分考虑到了零件在部件中的允许空间尺寸。

表1试验因素与水平

因素	水平1	水平2	水平3
				A(大径/mm)	40	38	36
B(圆角/mm)	1	2	3
				C(壁厚/mm)	6	8	10

选用L₉(3⁴)正交表进行试验设计，这样仅需要进行9次不同的计算，solidworks软件COSMOS来进行有限元静应力求解，它的优点是结果准确可信，运算速度快。得出其中一种情况的应力云图；然后运用此方法得出其他八种情况的应力，把这9次的试验结果列入表2中：

表2试验结果

从表2中可以直接看出应力最小的方案为试验号9的方案A₃B₃C₂(大径36mm,圆角3mm,壁厚8mm),应力为72pa。仅从直观上看出的结果还不一定可靠，小组成员又进行了加法处理，按因素计算出每个水平指标和：

因素A(大径)在各个水平上的指标和为：

K₁＝145+91+77＝313(K₁为由A1因素引起的所有应力结果的和)；

K₂＝115+85+81＝281(K₂为由A2因素引起的所有应力结果的和)；

K₃＝129+92+72＝293(K₃为由A3因素引起的所有应力结果的和)；

因素B(圆角)在各个水平上的指标和为：

K₁＝145+115+129＝389

K₂＝91+85+92＝268

K₃＝77+81+72＝230

因素C(壁厚)在各个水平上的指标和为：

K₁＝145+81+92＝318

K₂＝91+115+72＝278

K₃＝77+85+129＝291

每个因素在各个水平上的指标和的总和应等于各次试验结果的指标和，例如：因素A：K₁+K₂+K₃＝313+281+293＝887,其余也都等于887。

这说明各因素计算无误。根据上述计算画出趋势图，如图5。应力越小越好，所以从图5可以得出A₂B₃C₂(大径38mm,圆角3mm,壁厚8mm)为最佳方案。

从表2中看出9号试验最好，结果为A₃B₃C₂(大径36mm,圆角3mm,壁厚8mm)。从加法计算并结合趋势分析图5得出A₂B₃C₂(大径38mm,圆角3mm,壁厚8mm)为最佳方案。从表2和趋势分析图5结果有差异，因素B、C是一致的，均为B₃C₂。只有A因素不同，我们进一步做了减法处理：

计算极差R:

R＝max K_i-min K_i(i＝1,2,3)

于是有：R_A＝313-281＝32

R_B＝389-230＝59

R_C＝318-278＝40

将结果进行记录。

R越大，因素对最后指标的影响越大，因而这个因素对试验指标就越重要。在这个例子中R_B＝59最大，说明圆角在试验指标中是最主要因素，它是影响应力集中的最重要因素，其次是壁厚R_C＝40。于是按主次因素可排列如下：

最主要因素B和C都相同，A为最次要因素，考虑到结构紧凑性和尺寸合适性，本发明选择A₂B₃C₂(大径38mm,圆角3mm,壁厚8mm)为最佳方案。

1.2滚珠的细化

本本发明中滚珠采用钢球。

1.2.1钢球直径确定

由于外销轴直径为24mm,钢球直径过大会减小外销轴的强度，加大应力集中。钢球过小则会使工作时两个钢球的距离变短，防脱落效果下降，所以钢球直径定为略小于外销轴半径，取值为10mm。

1.3内销轴细化

内销轴最关键的部位是螺纹的确定和锥面的确定。

1.3.1内销轴螺纹的确定

1.3.1.1牙型选择

细牙螺纹的优点是螺距小，升角小，自锁性好，强度高，缺点是不耐磨。

2.3.1.2力学分析

利用细牙螺纹的自锁性好的特点，外界施压给钢球，钢球作用于内销轴的锥面，内销轴只承受轴向力，不承受旋转扭矩，无人为操作，装置就不会脱落，这样就保证了装置的稳定性。

1.3.1.3螺纹规格选型

查阅《机械设计手册》，根据抗拉强度公式对所选螺纹进行了联接强度的校核。

$d_1\≥\sqrt{\frac{4\×1.3F_2}{\mathrm{\π}\[\mathrm{\σ}\]}}=\sqrt{\frac{4\×1.3\×5699}{3.14\×137}}=8.3$

式中：d₁——螺纹公称直径；

F₂——螺栓总拉力

[σ]——螺栓材料的许用拉应力

π——圆周率3.14；

所以确定螺栓直径取整为M10×1

1.3.2钢球滑脱校核

如图6(1)所示：

10－(24－12.5)÷2＝4.25mm＜5mm

证明有大于1/2体积的钢球在钢球运行轨道内，不会向内销轴空内滑脱。

如图6(2)所示：

10－(29－24)÷2＝7.5mm＞5mm

证明有2/3体积的钢球在钢球运行轨道内，铆接缩口后不会滑脱出外销轴。

1.3.3内销轴锥面的确定

内销轴锥面角度的大小，取决于钢球顶出的距离和内销轴的轴向移动距离。利用三角形关系算出最优锥面的锥度，如图7所示：

$\frac{1.5}{6}=\frac{x}{x+8}\⇒x=2.67$

$tan\mathrm{\α}=\frac{1.5}{2.67}\⇒\mathrm{\α}=29.36$

则圆锥顶角为2α＝58.71°，取整为60°

1.3.4确定内销轴移动距离与钢球工位关系

如图8所示，已知钢球被内销轴锥面顶出2.5mm；1/2锥角为30°

设内销轴轴向移动距离为x，由三角函数关系式：

tan 30°＝2.5/x

x＝2.5÷0.5773≈4.3mm

即内销轴的螺纹M10×1旋转4.3圈就可实现钢球两个工位的转换。

2、定位销制造

2.1外销轴制作

2.2钢球制作

2.3内销轴制作

2.4安装调整

2.5测试

3效果确认

将发明制造的定位销在膨胀线试用，并对脱落故障次数进行统计，确认安全可靠。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种定位销,其特征在于，包括一个外销轴、内销轴和滚珠，所述的内销轴依次包括螺纹段、光轴段和圆锥段；所述的外销轴包括一个轴套，轴套的一端设有一个凸起的端面，在所述的端面上设有供内销轴螺纹段穿过的螺纹孔；相对的另一端在轴套的圆周壁上设有与滚珠配合的光孔，所述的外销轴套装在内销轴上，且内销轴的螺纹段穿过外销轴的端面与螺母配合，且所述的滚珠放置在内销轴的圆锥段与所述的光孔之间。

2.如权利要求1所述的定位销，其特征在于，所述的光孔的半径稍大于滚珠的半径，钢球直径定略小于外销轴半径。

3.如权利要求1所述的定位销，其特征在于，所述的滚珠与内销轴的圆锥段相切，当内销轴向光孔所在的方向靠近时，所述的滚珠在内销轴的作用下逐渐从所述的光孔中移出；当内销轴向光孔所在的方向远离时，所述的滚珠失去外力再次回落到外销轴内。

4.如权利要求1所述的定位销，其特征在于，所述的内销轴圆锥段的锥面角度的大小由钢球顶出的距离和内销轴的轴向移动距离确定。

5.如权利要求1所述的定位销，其特征在于，所述的滚珠有两个，与滚珠配合的光孔也有两个，且两个光孔相对于外销轴的轴线对称。

6.如权利要求1所述的定位销，其特征在于，所述的内销轴的螺纹段采用细牙螺纹。

7.如权利要求1所述的定位销，其特征在于，所述的内销轴的螺纹段采用细牙螺纹。

8.如权利要求1所述的定位销，其特征在于，所述的外销轴的直径与待连接件的销轴孔的直径相等。

9.所述的外销轴凸起的端面与钢球中心的距离大于销轴孔的长度。

10.一种浸渍器，其特征在于，包括一个滤网，所述的滤网通过前面所述的定位销进行定位和固定。