CN107289134B - 一种机械密封预紧力调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机械密封预紧力调整装置，它包括调节套筒、螺栓组、锁紧螺母组和轴承盖共四部分；调节套筒与轴承盖同轴，两面通过螺栓组和锁紧螺母螺栓连接，调节套筒插入轴承盖内部，四面调节套筒的法兰外侧面、调节套筒的法兰内侧面、轴承盖小法兰外侧面、轴承盖小法兰内侧面按顺序排列，以保证安装方向正确；本发明是通过多点多螺母，分别固定，可以在一个失效的情况下继续工作，而且通过精确测量严格保证静环表面与轴垂直，从而保证预紧力分布均匀；其轴承盖，调节套筒均为中心对称旋转件，可用车削加工，保证较高的表面粗糙度，圆周度，同轴度；其多点多螺母防松，抗振的同时，调节便利快捷，节省时间。结构简单，工艺性好，具有实用价值。

Description

一种机械密封预紧力调整装置

技术领域

本发明涉及一种机械密封预紧力调整装置，特别涉及一种应用于对抗振、防松、预紧力无级调节有严格要求的振动试验台的调整装置。属于机械密封技术领域。

背景技术

振动试验台上反复、随机的高强度振动和机械密封实验的快速调节要求使得机械密封的抗振，防松和预紧力无极调节成为了亟待解决的问题。由于目前极少有机械密封振动试验台，现有的机械密封预紧力调节装置都无法承受高强度、反复的振动，会逐渐松脱，使得机械密封无预紧力，从而导致实验失败。为了防松、抗振的同时满足预紧力快速调节，项目提出通过使用多点双螺母结合锁紧螺母，实现调节便捷，防松可靠的目标。

发明内容

(一)本发明的目的

本发明的目的是提供一种机械密封预紧力调整装置，它克服了现有技术中无法防松的不足，避免了通过增加止动件进行机械防松从而使得预紧力只能有级调节的弊端，提供了无需止动件机械防松的，通过摩擦防松同时满足预紧力快速调节的一种机械密封预紧力调整装置。

(二)技术方案

本发明是通过以下措施来实现的：

本发明一种机械密封预紧力调整装置，包括调节套筒1、螺栓组2、锁紧螺母3和轴承盖4共四部分，调节套筒1与轴承盖4同轴，两面通过螺栓组2和锁紧螺母3螺栓连接，调节套筒1插入轴承盖4内部，四面调节套筒的法兰外侧面14、调节套筒的法兰内侧面15、轴承盖小法兰外侧面471、轴承盖小法兰内侧面472按顺序排列，以保证安装方向正确。它们的特征是：

所述调节套筒1通过车削加工成型，它由底座11和圆筒12组成，底座11为圆盘形，在底座11上周向均匀分布四个光孔13；圆筒12为空心圆筒形，与底座11同轴置于其上；底座11与圆筒12的连接处加工圆角，以避免应力集中；调节套筒1的内部是一个直径D1的圆形通孔，见图2所示；

调节套筒1上的调节端面16与法兰外侧面14平行，使得机械密封预紧力分布均匀；通过螺栓组2与轴承盖4相连；调节端面16加工倒角，从而便于装配的同时还能保证较好的同轴度；本装置是安装在主轴上的，主轴与具体实验被试件相关，调节套筒1小端的内径D1的大小根据主轴和观测仪器选取，便于观测实验现象，见图2所示；

所述螺栓组2由四个完全相同的螺栓组成，分别穿过调节套筒1的光孔13和轴承盖4的小法兰光孔46，光孔(13和46)均是在以D4为直径的圆上周向均匀分布的，见图2、4所示，分别与四根螺栓相对应，三个螺母分别安装在调节套筒1的法兰内侧面15和轴承盖4的小法兰外侧面472,和内侧面471，通过锁紧螺母与金属面的摩擦防松；螺栓的螺纹长度可根据预紧弹簧的工作范围来选取，不同的预紧弹簧仅需要更换螺栓，不需要对整体结构进行改变；

所述轴承盖4由轴承盖大法兰41，轴承盖大圆筒42，轴承盖小圆筒43，轴承盖小法兰44组成，见图4所示；轴承盖大法兰41是一个圆形盘，其上周向均匀分布着大法兰光孔45，轴承盖大圆筒42和轴承盖小圆筒43均为圆筒形结构，其内部有直径为D5和D6的圆槽；轴承盖小法兰44上均匀分布着小法兰光孔46；大法兰外侧面474上有一环形凸缘，便于定位安装；轴承盖小圆筒43的内径D3与调节套筒圆筒12的外径D2过渡配合；轴承盖4的大法兰外侧面474根据实验需要确定，见图5所示。

(三)本发明的优点及功效

本发明的有益效果是：(1)本发明不同于传统通过一个大螺母进行固定的紧固形式，而是通过多点多螺母，分别固定，可以在一个失效的情况下继续工作，而且通过精确测量严格保证静环表面与轴垂直，从而保证预紧力分布均匀；(2)轴承盖，调节套筒均为中心对称旋转件，可用车削加工，保证较高的表面粗糙度，圆周度，同轴度；(3)多点多螺母防松，抗振的同时，调节便利快捷，节省时间；(4)结构简单，工艺性好，具有实用价值。

附图说明

图1a为本发明机械密封预紧力调整装置的装配轴侧视图。

图1b为本发明机械密封预紧力调整装置的装配剖视图。

图2为本发明机械密封预紧力调整装置中调节套筒的等轴侧视图。

图3a为本发明机械密封预紧力调整装置中调节套筒的右视图。

图3b为本发明机械密封预紧力调整装置中调节套筒的正视图。

图3c为本发明机械密封预紧力调整装置中调节套筒的剖视图。

图4为本发明机械密封预紧力调整装置中轴承盖的等轴侧视图。

图5a为本发明机械密封预紧力调整装置中轴承盖的右视图。

图5b为本发明机械密封预紧力调整装置中轴承盖的正视图。

图5c为本发明机械密封预紧力调整装置中轴承盖的左视图。

图5d为本发明机械密封预紧力调整装置中轴承盖的剖视图。

图中序号、代号说明如下：

1为调节套筒，2为螺栓，3为螺母，4为轴承盖；

11为调节套筒的底座，12为调节套筒的圆筒，13为调节套筒上的光孔，

14为调节套筒的法兰外侧面，15为调节套筒的法兰内侧面，16为调节端面；

41为轴承盖大法兰，42为轴承盖大圆筒，43轴承盖小圆筒，44为轴承盖小法兰，45为大法兰光孔，46为小法兰光孔，471为轴承盖小法兰外侧面，472为小法兰内侧面，473为大法兰内侧面，474为大法兰外侧面；

D1为调节套筒的内径，D2为调节套筒小端的外径，D3为轴承盖小端的内径，D4为光孔轴线所在圆直径；

L1为调节套筒的法兰内侧面15到轴承盖小法兰外侧面471的距离；L2是调节端面16到轴承盖小法兰外侧面471间的距离，即配合长度；L3为轴承盖的小法兰内侧面472到大法兰外侧面474间的距离。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作具体说明。

本发明实施例的结构如图1和图2和图3和图4和图5所示。下面结合附图和具体实施方式对本发明作具体说明。

本发明实施例的结构如图1和图2和图3和图4和图5所示。预紧力调整装置圆周对称分布，由调节套筒1、螺栓2、螺母3和轴承盖4组成，轴承盖4的小法兰外侧面471、轴承盖4的小法兰内侧面472与调节套筒1的法兰外侧面14、调节套筒1的法兰内侧面15均平行，调节套筒1与轴承盖4同轴插入其中，螺栓2与螺母3在圆周上周向均匀分布。

该预紧力调节装置有七个重要结构参数，即调节套筒1的内径D1，调节套筒1的小端的外径D2，轴承盖4的小端的内径D3，光孔13、46轴线所在圆直径D4、调节套筒1的法兰内侧面15面到轴承盖4的小法兰外侧面471面间的距离L1，调节端面16到轴承盖4的小法兰外侧面471面间的距离L2，轴承盖4的小法兰内侧面472面到调节端面16面间的距离L3。这些重要结构参数的尺寸可根据实际情况需要选取。

调节套筒1通过车削加工成型，调节端面16与调节套筒1的法兰外侧面14调节套筒1的法兰内侧面15平行，使得机械密封预紧力分布均匀。其上有四个周向均匀分布的光孔13，通过螺栓2与轴承盖4相连。调节端面16加工倒角，从而便于装配的同时还能保证较好的同轴度，倒角尺寸不宜过大(不大于3mm)，保证调节端面16与静环(被试验件)间的接触面积。调节套筒1的小端的内径D1根据主轴和观测仪器选取，便于观测实验现象，大于40mm，小于80mm。

螺栓组2由四个完全相同的螺栓组成，四个螺栓之间相互平行，分别穿过调节套筒1的光孔13和轴承盖4的小法兰面的光孔46，光孔是在以D4为直径的圆上周向均匀分布的；光孔13和46的直径与所选螺栓2的公称直径应相同，螺栓2可根据具体机械密封预紧力大小在M6，M8，M10中选择，螺栓2的强度不低于8.8级，可选择9.8级，10.9级，12.9级。

锁紧螺母3由12个锁紧螺母分为四组，四组分别与四根螺栓相对应，三个螺母分别安装在调节套筒的法兰内侧面15，轴承盖4的小法兰外侧面471和轴承盖4的小法兰内侧面472，通过锁紧螺母3与金属面15,471,472进行摩擦防松。螺栓2的螺纹长度可根据预紧弹簧的工作范围来选取，不小于40mm，不大于100mm；不同的预紧弹簧仅需要更换螺栓2，不需要对整体结构进行改变。

轴承盖4的内径D3与调节套筒1小端的外径D2过渡配合。轴承盖4的大法兰外侧面474与试验腔基座相连，具体连接形式可根据试验腔确定。轴承盖4的大法兰外侧面474上有环形的凸起，凸起的高度与宽度均不大于2mm，与试验腔端面的环形凹槽相对应，便于安装。(试验腔不属于本专利，根据实验需求自行设计，但是与轴承盖4的连接需要相互配合)

在预紧力调整装置安装时，调节套筒1插入轴承盖内部，保证两者同轴，四面调节套筒1的法兰外侧面14、调节套筒1的法兰内侧面15、轴承盖4的小法兰外侧面471、轴承盖4的小法兰内侧面472按顺序排列，保证安装方向正确。

本发明制作方法流程：首先，根据设计要求选定合适的金属坯料；然后，再按照图3和图5的形状进行车铣加工，然后用符合设计要求的螺栓2、螺母3将调节套筒1和轴承盖4连接起来，便可制作成该预紧力调整装置。其制作方法的具体实施步骤如下：

⑴按照设计要求选择金属坯料，并按设计尺寸将金属坯料切成合适大小；

⑵将切好的金属坯料按照图3进行车削加工，对调节套筒圆筒12的外表面进行精车；再利用钻床钻四个光孔；

⑶按照图5铣削加工，对轴承盖大圆筒42、轴承盖小圆筒43的内表面进行精铣；

⑷将轴承盖4和调节套筒1进行装配，保证同轴度和平行度后进行固定，用符合设计要求的螺栓2、螺母3将其连接起来，紧固。

本发明基于机械原理和机械设计理论，可对预紧力调整装置进行优化，使其保证防松抗振的同时，可以便捷快速的无级调节预紧力，对于频繁反复高强度振动的振动试验台来说具有重大理论意义和工程应用价值。

Claims (5)

1.一种机械密封预紧力调整装置，其特征在于：它包括调节套筒、螺栓组、锁紧螺母和轴承盖共四部分；调节套筒与轴承盖同轴，两面通过螺栓组和锁紧螺母螺栓连接，调节套筒插入轴承盖内部，调节套筒的法兰外侧面、调节套筒的法兰内侧面、轴承盖小法兰外侧面、轴承盖小法兰内侧面按顺序排列，以保证安装方向正确；

所述调节套筒通过车削加工成型，它由底座和圆筒组成；底座为圆盘形，在底座上周向均匀分布四个光孔；圆筒为空心圆筒形，与底座同轴置于其上；底座与圆筒的连接处加工圆角，以避免应力集中；调节套筒的内部是一个直径D1的圆形通孔；

调节套筒上的调节端面与法兰外侧面平行，使得机械密封预紧力分布均匀；调节套筒通过螺栓组与轴承盖相连；调节端面加工倒角，从而便于装配的同时还能保证好的同轴度；本装置是安装在主轴上的，主轴与具体实验被试件相关，调节套筒小端的内径D1的大小根据主轴和观测仪器选取，便于观测实验现象；

所述螺栓组由四个完全相同的螺栓组成，分别穿过调节套筒的光孔和轴承盖的小法兰光孔，光孔和光孔均是在以D4为直径的圆上周向均匀分布的，分别与四根螺栓相对应；三个螺母分别安装在调节套筒的法兰内侧面和轴承盖的小法兰外侧面和内侧面，通过锁紧螺母与金属面的摩擦防松；螺栓的螺纹长度是根据预紧弹簧的工作范围来选取，不同的预紧弹簧仅需要更换螺栓，不需要对整体结构进行改变；

所述轴承盖由轴承盖大法兰、轴承盖大圆筒、轴承盖小圆筒和轴承盖小法兰组成；轴承盖大法兰是一个圆形盘，其上周向均匀分布着大法兰光孔，轴承盖大圆筒和轴承盖小圆筒均为圆筒形结构，轴承盖大圆筒和轴承盖小圆筒内部有直径为D5和D6的圆槽；轴承盖小法兰上均匀分布着小法兰光孔；大法兰外侧面上有一环形凸缘，便于定位安装；轴承盖小圆筒的内径D3与调节套筒圆筒的外径D2过渡配合；轴承盖的大法兰外侧面根据实验需要确定。

2.根据权利要求1所述的一种机械密封预紧力调整装置，其特征在于：所述调节套筒的小端的内径D1大于40mm，小于80mm。

3.根据权利要求1所述的一种机械密封预紧力调整装置，其特征在于：所述螺栓组的螺栓的螺纹长度不小于40mm，不大于100mm。

4.根据权利要求1所述的一种机械密封预紧力调整装置，其特征在于：所述螺栓组的螺栓的强度不低于8.8级。

5.根据权利要求1所述的一种机械密封预紧力调整装置，其特征在于：所述轴承盖的大端面上有环形的凸起，其凸起的高度与宽度均不大于2mm。