CN106594421A - 基于交错轴斜齿轮螺母旋紧机构的圆法兰连接装置 - Google Patents

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沈志远
宋玮
苏建仓
朱晓欣
田稷源
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    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L23/00—Flanged joints
    • F16L23/02—Flanged joints the flanges being connected by members tensioned axially
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

本发明提供了一种基于交错轴斜齿轮螺母旋紧机构的圆法兰连接装置，用于连接第一圆法兰和第二圆法兰；所述连接装置包括压环螺母、蜗杆、蜗杆固定架以及设置在第一圆法兰外侧面上的外螺纹；所述压环螺母的内侧面设置有内螺纹、外侧面设置有斜齿、一个端部设置有压环；所述压环螺母套装在第一圆法兰和第二圆法兰外，压环螺母的内螺纹与第一圆法兰的外螺纹配合构成螺旋副；所述蜗杆固定架与第二圆法兰固连；所述蜗杆通过蜗杆固定架安装在压环螺母外侧，蜗杆与压环螺母的斜齿轮配合构成交错轴斜齿轮传动副；所述压环用于压紧第二圆法兰的法兰面。利用本发明在对大型天线内部波导进行紧固时，无须将全系统翻转水平便可实现连接和锁紧，操作容易，无风险，效率高。

Description

基于交错轴斜齿轮螺母旋紧机构的圆法兰连接装置
技术领域
本发明属于机械装配技术领域，具体涉及一种适用于波导、管道、线缆等对象的圆形法兰连接装置。
背景技术
大型天线在与其他结构对接过程中有时存在内外两个对接面，即天线支撑座通过外部法兰进行连接，内部波导也通过法兰进行连接，传统的波导连接是通过螺栓法兰实现可靠紧固。而当天线尺寸较大，支撑座直径较大时，内部波导往往难以接近，给对接过程带来很大困难。大型天线往往布置在系统的顶部，传统的解决方法是在竖直状态连接外部法兰，将系统翻转水平后，拆除部分天线构件以使内部波导对接面处接近连接内部波导的法兰螺栓，最后再将系统竖起。通过螺栓法兰连接内部波导存在以下几个缺点：
(1)全系统的翻转动作存在较大的操作难度和风险；
(2)翻转动作及部分构件的拆装影响总装效率；
(3)部分构件设计成可拆装形式可能对结构设计增加限制。
发明内容
为解决大型天线内部波导的紧固方式操作难度大、风险高、效率低的问题，本发明提供了一种基于交错轴斜齿轮螺母旋紧机构的圆法兰连接装置。
本发明的工作原理为：首先将两个待连接圆法兰的法兰面贴合，然后旋转蜗杆，蜗杆旋转带动压环螺母旋转，压环螺母沿着第一圆法兰的外螺纹方向旋动，直至压环螺母的压环与第二圆法兰压紧，实现两个圆法兰的锁紧。
本发明解决上述问题的技术方案是：
基于交错轴斜齿轮螺母旋紧机构的圆法兰连接装置，用于连接第一圆法兰和第二圆法兰；其特殊之处在于：
该圆法兰连接装置包括压环螺母、蜗杆、蜗杆固定架以及设置在第一圆法兰外侧面上的外螺纹；所述压环螺母的内侧面设置有内螺纹、外侧面设置有斜齿、一个端部设置有压环；所述压环螺母套装在第一圆法兰和第二圆法兰外，压环螺母的内螺纹与第一圆法兰的外螺纹配合构成螺旋副；所述蜗杆固定架与第一圆法兰固连；所述蜗杆通过蜗杆固定架安装在压环螺母外侧，蜗杆与压环螺母配合构成交错轴斜齿轮传动副；所述压环用于压紧第二圆法兰的法兰面。
基于上述基本技术方案，本发明还作出如下限定和/或优化：
上述蜗杆的端面上设置有与内六角扳手相适配的内六方盲孔。
上述蜗杆和上述压环螺母的轴交角Σ范围为0°≤Σ≤90°。
当空间非常狭小或操作距离远不便紧固时，可将上述蜗杆和上述压环螺母的轴交角设置为90°，此时在天线支承座侧面开操作孔即可将加长内六角扳手伸入蜗杆端部，通过转动六角扳手带动蜗杆旋转，方便紧固操作。
上述述蜗杆的齿数为1，导程角为3°；上述压环螺母的斜齿的螺旋角为3°，法面压力角为20°，法面齿顶高系数为1，法面顶隙系数为0.25，法面模数为1，齿数为80；上述蜗杆的螺旋齿和压环螺母的斜齿均为左旋。
上述内螺纹和外螺纹旋向一致。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明在对大型天线内部波导进行紧固时，无须将全系统翻转水平便可实现连接和锁紧，操作容易，无风险，效率高。
2、相比传统波导连接采用的螺栓法兰结构，本发明通过交错轴斜齿轮机构可将输入转轴(蜗杆)设计成任意方向，当设计成输入转轴与波导轴线垂直时，在天线支撑座侧面开操作孔即可伸入操作杆(加长内六角扳手)，通过转动操作杆带动蜗杆旋转，实现波导连接，因此在远距离和/或狭小空间都能操作。
3、本发明可提高波导法兰的连接强度。相比传统波导连接采用的多点螺栓连接装置，本发明通过一个压环螺母将两侧波导紧固，避免应力集中，受力面积更大，因此具有较高的连接强度；
4、本发明具有二级自锁特点，具有较好的连接可靠性。第一级自锁通过压环螺母的内螺纹与第一圆法兰的外螺纹实现，与传统螺栓连接相似；第二级自锁通过交错轴斜齿轮机构实现，当蜗杆导程角足够小时，交错轴斜齿轮机构具有反转自锁性。
说明书附图
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明旋紧前的剖面示意图；
图3是本发明旋紧后剖面示意图；
图4是本发明一具体实施例的设计方案；
图中标号：1-第一圆法兰，11-外螺纹，2-第二圆法兰，3-压环螺母，31-内螺纹，33-压环，32-斜齿，4-蜗杆，5-蜗杆固定架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
结合图1和图2所示，本发明所提供的基于交错轴斜齿轮螺母旋紧机构的圆法兰连接装置用于连接第一圆法兰1和第二圆法兰2，该连接装置包括压环螺母3、蜗杆4(紧固操作时，在蜗杆4的端部安装加长杆)和蜗杆固定架5；其中，第一圆法兰1外周带有外螺纹11；压环螺母3的内表面加工有与外螺纹11相适配的内螺纹31、外表面加工有与蜗杆4相适配的斜齿32、一端部带有压环33。
本发明蜗杆4带动压环螺母3的运动包括两个分运动：压环螺母3的转动和压环螺母3的轴向运动。
本发明的工作流程为：
首先将第一圆法兰1和第二圆法兰2的法兰面(即两个法兰接合端面)贴合，然后通过加长内六角扳手旋转蜗杆4，蜗杆4旋转带动压环螺母3旋转，压环螺母3沿着第一圆法兰1旋动，直至压环螺母3的压环33与第二圆法兰2的法兰压紧，实现两个波导的锁紧，锁紧状态如图3所示。
实施例：
本发明的一个实施例是将两段内径为30mm的波导连接锁死，其设计方案如图4所示。其中交错轴斜齿轮(本发明中蜗杆4和压环螺母3组成一对交错轴斜齿轮)的设计最为关键，设计参数如下：
此外，压环螺母3的内螺纹31和第一圆法兰1的外螺纹11均为右旋螺纹。蜗杆4的一端设置内六方盲孔，工作时利用加长内六角扳手旋动蜗杆4，方便操作。
本发明不仅能用于波导对接锁紧，还适用于一般工业领域中管道、线缆插头等圆法兰的紧固连接，尤其适用于操作空间有限、操作距离远的场合；本发明在非远距离操作时，相比传统螺栓连接结构，也具备受力均匀、二级自锁的独特优势。

Claims (6)

1.基于交错轴斜齿轮螺母旋紧机构的圆法兰连接装置，用于连接第一圆法兰和第二圆法兰；其特征在于：
包括压环螺母、蜗杆、蜗杆固定架以及设置在第一圆法兰外侧面上的外螺纹；
所述压环螺母的内侧面设置有内螺纹、外侧面设置有斜齿、一个端部设置有压环；
所述压环螺母套装在第一圆法兰和第二圆法兰外，压环螺母的内螺纹与第一圆法兰的外螺纹配合构成螺旋副；
所述蜗杆固定架与第二圆法兰固连；
所述蜗杆通过蜗杆固定架安装在压环螺母外侧，蜗杆与压环螺母的斜齿轮配合构成交错轴斜齿轮传动副；
所述压环用于压紧第二圆法兰的法兰面。
2.根据权利要求1所述的圆法兰连接装置，其特征在于：所述蜗杆的端面上设置有内六方盲孔或与其他通用扳手头相适配的盲孔。
3.根据权利要求1所述的圆法兰连接装置，其特征在于：所述蜗杆和所述压环螺母的轴交角Σ范围为0°≤Σ≤90°。
4.根据权利要求3所述的圆法兰连接装置，其特征在于：所述蜗杆和所述压环螺母的轴交角Σ为90°。
5.根据权利要求1至4任一所述的圆法兰连接装置，其特征在于：所述蜗杆的导程角为3°，齿数为1；所述压环螺母的斜齿的螺旋角为3°，法面压力角为20°，法面齿顶高系数为1，法面顶隙系数为0.25，法面模数为1，齿数为80；所述蜗杆的螺旋齿和所述压环螺母的斜齿旋向均为左旋。
6.根据权利要求5所述的圆法兰连接装置，其特征在于：所述内螺纹和外螺纹旋向一致。
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