CN107269728A - 一种复合胶齿弹性联轴器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于联轴器技术领域，具体提供一种复合胶齿弹性联轴器。包括左半联轴器、右半联轴器和弹性齿，所述左半联轴器中间设置圆柱形内孔；所述左半联轴器和右半联轴器内侧各设置齿轮外槽，所述齿轮外槽内设置有若干个平衡孔；所述圆柱形内孔外设置内套筒,内套筒外设置齿轮内槽；所述弹性齿卡置在齿轮外槽和齿轮内槽之间。所述弹性齿为复合橡胶材料制成；所述复合橡胶材料由包含以下重量份的组分制成：弹性材料60‑80份、增塑剂15‑25份、改性填料5‑10份、热稳定剂1‑3份、抗氧化剂0.2‑1份。本发明的联轴器具有良好的弹性、耐磨性能、耐高温性、吸振性能和化学稳定性，能在高速、高精度强载机械动力装置中广泛应用。
Description
技术领域
本发明属于联轴器技术领域，具体地说，涉及一种复合胶齿弹性联轴器。
背景技术
随着现代科学技术的发展，在重型机械、矿山机械、化工机械、机车、船舶、风机、减速器、航天装置和核动力设备等机械产品轴系传动中都大量使用联轴器来连接两轴和传递转矩。
中国发明专利申请号为200420114580.9，公开了一种高弹性橡胶齿形联轴器，它包括轴套、橡胶组合件和法兰盘。橡胶组合件为齿轮形结构件，包括橡胶齿轮本体及与本体内圈硫化粘接成一体的金属支承圈。法兰盘内圈设有与橡胶组合件适配的内齿。橡胶组合件通过其内圈的金属支承圈安装在轴套上，通过其外圈与法兰盘啮合相连。该在橡胶组合件的橡胶齿轮本体上沿着其齿形圈表面包覆有多层增强纤维材料，使其齿根部的抗拉强度增大了10倍左右，使联轴器对冲击及振动的适应性大大增强，提高了产品的耐磨性能和安全性。但是该弹性联轴器的弹性件采用传统橡胶弹性材料，胶齿联轴器存在化学稳定性差、易老化、耐磨性能和耐高温性差、吸振性能欠佳、使用寿命短的缺陷。
随着轻型、高速、高温、高精度强载原动机在新型机械动力装置中的应用日趋广泛、动力装置的振动和噪声问题越来越突出。现代机械为了提高设备使用有效性以及改善工作、生活环境，对振动和噪声的治理要求越来越高。高弹性联轴器作为一种既能承担动力和运动传递，又能担当振动和噪声治理两项重要使命的装置，在现代机械系统的动力装置中所发挥的作用也越来越大，并越来越被工程设计人员所重视。因此联轴器对材料的选择就必须更加注重材料的减振性、抗冲击能力以及材料抗腐蚀、耐高温的能力。对应用于这些特殊工况条件下传动系统联轴器的功能和作用，提出了新的综合要求。
因此，采用新材料替代以改善弹性联轴器的性能已成为一个必然趋势。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有胶齿联轴器的不足，提供了一种复合胶齿弹性联轴器，以解决现有胶齿联轴器存在化学稳定性差、易老化、耐磨性能和耐高温性差、吸振性能欠佳、使用寿命短的问题。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种复合胶齿弹性联轴器，包括左半联轴器、右半联轴器和弹性齿，所述左半联轴器中间设置圆柱形内孔；所述左半联轴器和右半联轴器内侧各设置齿轮外槽，所述齿轮外槽内设置有若干个平衡孔；所述圆柱形内孔外设置内套筒，内套筒外设置齿轮内槽；所述弹性齿卡置在齿轮外槽和齿轮内槽之间。
作为优选，所述齿轮外槽和齿轮内槽的圆弧间呈切线连接。
作为优选，所述若干个平衡孔为2-8个；平衡孔直径为4.7mm，平衡孔位置半径为65mm。
作为优选，所述复合胶齿弹性联轴器的长度L为50.8mm、60.3mm、73.0mm、72.2mm、84.2mm、88.9mm、101.6mm、90.5mm、100.0mm、127.0mm、112.7mm、152.4mm、128.6mm、177.8mm、144.4mm、203.3mm、181.1mm、209.5mm、235.0mm、250.9mm中任一种。
作为优选，所述弹性齿为复合橡胶材料制成；所述复合橡胶材料由包含以下重量份的组分制成：弹性材料60-80份、增塑剂15-25份、改性填料5-10份、热稳定剂1-3份、抗氧化剂0.2-1份。
进一步的，所述复合橡胶材料由以下重量份的组分制成：弹性材料70份、增塑剂20份、改性填料7.5份、热稳定剂2份、抗氧化剂0.5份。
进一步的，所述弹性材料为环氧化天然橡胶、丁苯橡胶、丁睛橡胶、氯丁橡胶、聚氨酯、三元乙丙橡胶中任一种。
进一步的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯、二(2—乙基丁酸)三缩乙二醇酯、偏苯三酸三辛酯中任一种。
进一步的，所述改性填料为石墨烯、氧化铬、氧化锌中一种；所述热稳定剂为钙锌稳定剂、纳米陶瓷粉稳定剂；其中钙锌稳定剂优选CZ－1、CZ－2、CZ－3；其中纳米陶瓷粉粒径为0.1～100nm；所述抗氧化剂为酚类抗氧剂如AO-3052、胺类抗氧剂如N,N'-二仲丁基对苯二胺中任一种。
进一步的，所述复合橡胶材料加工方法如下：称取弹性材料60-80份、增塑剂15-25份、改性填料5-10份、热稳定剂1-3份、抗氧化剂0.2-1份，经高混机高速混匀，然后将混合料倒入螺杆挤出机中，在120-200℃下经螺杆挤出机拉条切粒得到复合橡胶材料。
采用上述技术方案的本发明与现有技术相比，带来的意料不到的技术效果如下：
1、本发明提供的复合胶齿弹性联轴器具有结构简单、弹性较好、传递扭矩大、综合性能好，适用于重型机械、矿山机械、化工机械、机车、船舶、风机、航天装置和核动力设备等注重材料的减振性、抗冲击能力以及材料抗腐蚀、耐高温的机械传动领域。
2、本发明在齿轮外槽内设置有若干个平衡孔，确保联轴器在轻型、高速、高精度强载原动机的机械动力装置中运行平稳，同时也缓解了动力装置的振动和噪声问题。
3、本发明采用复合橡胶新材料替代传统的单组分橡胶材料，加入适量的增塑剂和改性填料，使得复合胶齿弹性联轴器具有较好的弹性和吸振性能，内阻较大，能够有效地防止或减缓冲击，降低噪音，同时抗疲劳磨损性能得到改善，进一步延长高弹性联轴器的使用寿命；由于橡胶复合新材料联轴器的弹性变形，可使联轴器在工作时的最高压力峰值减小。
4、本发明的复合橡胶新材料中加入适量的热稳定剂和抗氧化剂，具有良好的耐高温性能、耐腐蚀性能和化学稳定性能，在常温和小应变时表现为弹性的物质，在温度高于120℃条件下往往则需要考虑其粘弹性行为，能补偿两轴间的相对位移，还能起缓冲和减振作用。
当然，实施本发明的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的结构剖面图。
图3为本发明复合胶齿弹性联轴器J型主视图。
图4为本发明复合胶齿弹性联轴器S型主视图。
图中：1—左半联轴器；2—右半联轴器；3—内孔；4—弹性齿；5—齿轮外槽；6—齿轮内槽；7—内套筒；8—平衡孔。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
实施例1
一种复合胶齿弹性联轴器，参见图1，图中左半联轴器1、右半联轴器2和弹性齿4，该左半联轴器1中间设置圆柱形内孔3。
参见图2，该左半联轴器1和右半联轴器2内侧各设置齿轮外槽5，该齿轮外槽5内设置有6个平衡孔8。平衡孔8直径为4.7mm，平衡孔位置半径为65mm。
该圆柱形内孔外设置内套筒7，内套筒7外设置齿轮内槽6。
该弹性齿4卡置在齿轮外槽5和齿轮内槽6之间。
齿轮外槽5和齿轮内槽6的圆弧间呈切线连接。
参见图4，复合胶齿弹性联轴器型号为8S，D为138.4mm、C为53.2mm、E为19.1mm、G为28.6mm、B为82.6mm、L为112.7mm、H为23.0mm、M为38.1mm。
该弹性齿4为复合橡胶材料制成；该复合橡胶材料由以下重量份的组分制成：弹性材料70份、增塑剂20份、改性填料7.5份、热稳定剂2份、抗氧化剂0.5份。
该弹性材料为三元乙丙橡胶，该三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯和环戊二烯三元共聚物。
该增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯，该增塑剂在高于100℃条件下挥发性良好。
该改性填料为氧化铬；该热稳定剂为钙锌稳定剂，规格为CZ－1；该抗氧化剂为酚类抗氧剂，规格为AO-3052。
该复合橡胶材料加工方法如下：称取三元乙丙橡胶70份、邻苯二甲酸二异壬酯20份、氧化铬7.5份、钙锌稳定剂2份、酚类抗氧剂0.5份，经高混机高速混匀，然后将混合料倒入螺杆挤出机中，在160-180℃下经螺杆挤出机拉条切粒得到复合橡胶材料，备用。
实施例2
本实施例的复合胶齿弹性联轴器的结构与实施例1的相似，其区别仅在于，该齿轮外槽5内设置有8个平衡孔8。
参见图3，复合胶齿弹性联轴器型号为11J，D为219.1mm、C为77.8mm、E为39.7mm、G为47.8mm、B为142.9mm、L为203.3mm、H为38.1mm、M为60.5mm。
该复合橡胶材料由以下重量份的组分制成：弹性材料62份、增塑剂25份、改性填料10份、热稳定剂2.8份、抗氧化剂0.2份。
该弹性材料为丁睛橡胶。该增塑剂为二(2—乙基丁酸)三缩乙二醇酯。
该改性填料为石墨烯；该热稳定剂为纳米陶瓷粉稳定剂；该抗氧化剂为胺类抗氧剂，具体名称为N,N'-二仲丁基对苯二胺。
实施例3
本实施例的复合胶齿弹性联轴器的结构与实施例1的相似，其区别仅在于，该齿轮外槽5内设置有4个平衡孔8。
参见图4，复合胶齿弹性联轴器型号为5S，D为82.6mm、C为34.1mm、E为11.5mm、G为19.1mm、B为47.6mm、L为72.2mm、H为15.1mm、M为24.6mm。
该复合橡胶材料由以下重量份的组分制成：弹性材料78份、增塑剂15份、改性填料5份、热稳定剂1份、抗氧化剂1份。
该弹性材料为聚氨酯。该增塑剂为偏苯三酸三辛酯。
该改性填料为氧化锌；该热稳定剂为钙锌稳定剂，规格为CZ－3。
对比实施例1至6
对比实施例1至6的复合胶齿弹性联轴器的结构与实施例1的相同，其区别仅在于复合橡胶材料的重量份的组分不同，具体见表1，其对应的性能测试表见表2。
表1：对比实施例1至6的复合橡胶材料的重量份的组分
| 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 对比例5 | 对比例6 | |
| 弹性材料 | 75 | 65 | 77 | 60 | 70 | 75 |
| 增塑剂 | 22.5 | 16 | 13 | 27 | 20 | 15 |
| 改性填料 | 0 | 15 | 7.5 | 10 | 8 | 9 |
| 热稳定剂 | 2 | 3 | 2 | 2 | 2 | 0 |
| 抗氧化剂 | 0.5 | 1 | 0.5 | 1 | 0 | 1 |
表2：实施例1至3和对比实施例1至6的性能测试表
由对比例1和2知，若不添加改性填料，对复合橡胶材料的拉伸强度和弯曲强度影响较大，进一步影响复合胶齿弹性联轴器的弹性和吸振性能等，若加入量太多如15份，对复合橡胶材料的拉伸强度和弯曲强度影响不太大，考虑到成本问题，改性填料选择为5-10份；由对比例3和4知，增塑剂加入量偏少如13份，相应的拉伸强度和弯曲强度有减弱的趋势；增塑剂加入量偏大如27份，相应的拉伸强度和弯曲强度影响不明显，考虑到成本问题，增塑剂选择为15-25份；由对比例5知，若不添加抗氧化剂，则复合橡胶材料的化学稳定性较差，相应的耐腐性性也欠佳；由对比例6知，若不添加热稳定剂，则复合橡胶材料的热稳定剂较差，配套的复合胶齿弹性联轴器只能在120℃以下环境工作；若添加热稳定剂，则配套的复合胶齿弹性联轴器能在200℃以下环境工作，在温度高于120℃条件下无需考虑其粘弹性行为，大大增加了其适用范围。
另外，本发明不同规格的复合胶齿弹性联轴器的结构与本实施例1提供的联轴器结构相似，具体实施例不再赘述，参见图2和图3，参数如下表：参数单位为mm。
从上表知，本发明提供的复合胶齿弹性联轴器，承载能力大，规格较多，适用范围广，具有很高的市场推广价值。
上述实施例提供的复合胶齿弹性联轴器具有结构简单、弹性较好、传递扭矩大、综合性能好，适用于重型机械、矿山机械、化工机械、机车、船舶、风机、航天装置和核动力设备等注重材料的减振性、抗冲击能力以及材料抗腐蚀、耐高温的机械传动领域。
上述实施例在齿轮外槽内设置有平衡孔，确保联轴器在轻型、高速、高精度强载原动机的机械动力装置中运行平稳，同时也缓解了动力装置的振动和噪声问题。
上述实施例采用复合橡胶新材料替代传统的单组分橡胶材料，加入适量的增塑剂和改性填料，使得复合胶齿弹性联轴器具有较好的弹性和吸振性能，内阻较大，能够有效地防止或减缓冲击，降低噪音，同时抗疲劳磨损性能得到改善，进一步延长高弹性联轴器的使用寿命；由于橡胶复合新材料联轴器的弹性变形，可使联轴器在工作时的最高压力峰值减小。
上述实施例的复合橡胶新材料中加入适量的热稳定剂和抗氧化剂，具有良好的耐高温性能、耐腐蚀性能和化学稳定性能，在常温和小应变时表现为弹性的物质，在温度高于120℃条件下往往则需要考虑其粘弹性行为，能补偿两轴间的相对位移，还能起缓冲和减振作用。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种复合胶齿弹性联轴器，包括左半联轴器、右半联轴器和弹性齿，其特征在于，所述左半联轴器中间设置圆柱形内孔；所述左半联轴器和右半联轴器内侧各设置齿轮外槽，所述齿轮外槽内设置有若干个平衡孔；所述圆柱形内孔外设置内套筒，内套筒外设置齿轮内槽；所述弹性齿卡置在齿轮外槽和齿轮内槽之间。
2.根据权利要求1所述的复合胶齿弹性联轴器，其特征在于，所述齿轮外槽和齿轮内槽的圆弧间呈切线连接。
3.根据权利要求1或2所述的复合胶齿弹性联轴器，其特征在于，所述若干个平衡孔为2-8个；平衡孔直径为4.7mm，平衡孔位置半径为65mm。
4.根据权利要求1所述的复合胶齿弹性联轴器，其特征在于，所述复合胶齿弹性联轴器的长度L为50.8mm、60.3mm、73.0mm、72.2mm、84.2mm、88.9mm、101.6mm、90.5mm、100.0mm、127.0mm、112.7mm、152.4mm、128.6mm、177.8mm、144.4mm、203.3mm、181.1mm、209.5mm、235.0mm、250.9mm中任一种。
5.根据权利要求1所述的复合胶齿弹性联轴器，其特征在于，所述弹性齿为复合橡胶材料制成；所述复合橡胶材料由包含以下重量份的组分制成：弹性材料60-80份、增塑剂15-25份、改性填料5-10份、热稳定剂1-3份、抗氧化剂0.2-1份。
6.根据权利要求5所述的复合胶齿弹性联轴器，其特征在于，所述复合橡胶材料由以下重量份的组分制成：弹性材料70份、增塑剂20份、改性填料7.5份、热稳定剂2份、抗氧化剂0.5份。
7.根据权利要求5所述的复合胶齿弹性联轴器，其特征在于，所述弹性材料为环氧化天然橡胶、丁苯橡胶、丁睛橡胶、氯丁橡胶、聚氨酯、三元乙丙橡胶中任一种。
8.根据权利要求5所述的复合胶齿弹性联轴器，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯、二(2—乙基丁酸)三缩乙二醇酯、偏苯三酸三辛酯中任一种。
9.根据权利要求5所述的复合胶齿弹性联轴器，其特征在于，所述改性填料为石墨烯、氧化铬、氧化锌中一种；所述热稳定剂为钙锌稳定剂、纳米陶瓷粉；所述钙锌稳定剂优选CZ－1、CZ－2、CZ－3；所述抗氧化剂为酚类抗氧剂如AO-3052、胺类抗氧剂如N,N'-二仲丁基对苯二胺中任一种。
10.根据权利要求5所述的复合胶齿弹性联轴器，其特征在于，所述复合橡胶材料加工方法如下：称取弹性材料60-80份、增塑剂15-25份、改性填料5-10份、热稳定剂1-3份、抗氧化剂0.2-1份，经高混机高速混匀，然后将混合料倒入螺杆挤出机中，在120-200℃下经螺杆挤出机拉条切粒得到复合橡胶材料。
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- 2017-07-12 CN CN201710566678.XA patent/CN107269728A/zh active Pending
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