CN109236880A - 一种扭矩限制式联轴器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种扭矩限制式联轴器，包括与主动轴联接的第一法兰组件、与从动轴联接的第二法兰组件，以及设于第一法兰组件与第二法兰组件之间的扭矩传递组件，所述扭矩传递组件包括用于传递或限制扭矩的两个摩擦片，以及调节摩擦片打滑扭矩值的调节部件，两个所述摩擦片相对布置，并设于所述第一法兰组件与第二法兰组件之间；所述调节部件设于所述第二法兰组件上。本发明具有扭矩限制功能可靠性高、且结构简单等优点。

Description

一种扭矩限制式联轴器

技术领域

本发明涉及联轴器领域，尤其涉及一种扭矩限制式联轴器。

背景技术

低地板车输入轴联轴器用于连接转向架上的电动机与减速箱，其转速最高可达5000RPM。联轴器在正常工作时传递扭矩，但如果电动机在高速旋转时突然出现短路，短路扭矩会比正常工作下的额定扭矩高1～3倍。在这个极端工况下，为了保护整个传动链的安全，联轴器必须具有扭矩限制器的功能。现有的联轴器结构存在以下不足：

(1)为实现连接、传递扭矩及扭矩限制的功能，现有的方式采用内外锥套连接。在正常工作时，内外锥套的锥面传递扭矩；在超载时，在锥面处将出现打滑。但面对恶劣工况、出现连续打滑时，内外锥套的锥面处将摩擦生热严重，由于配合锥面长、外套厚，导致积聚的热量无法及时向外传递，摩擦生热后导致内外锥面受热膨胀，两者的热膨胀导致结合面处压力增加，从而使得摩擦磨损更加严重，此时摩擦热更加巨大。摩擦热和摩擦磨损两者相互影响，容易导致锥面间局部熔融而相互粘接，出现无法继续打滑的现象，最终导致联轴器的扭矩限制功能失效。

(2)在出现间断性的多次打滑后，锥面之间由于剧烈磨损导致压力下降，磨损后打滑扭矩将突然急剧下降，从而失去扭矩限制的功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种扭矩限制功能可靠性高、且结构简单的扭矩限制式联轴器。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种扭矩限制式联轴器，包括与主动轴联接的第一法兰组件、与从动轴联接的第二法兰组件，以及设于第一法兰组件与第二法兰组件之间的扭矩传递组件，所述扭矩传递组件包括用于传递或限制扭矩的两个摩擦片，以及调节摩擦片打滑扭矩值的调节部件，两个所述摩擦片相对布置，并设于所述第一法兰组件与第二法兰组件之间；所述调节部件设于所述第二法兰组件上。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述第二法兰组件包括两个相对布置的调节法兰，各所述调节法兰上均设有与对应摩擦片贴合的配合部；所述调节部件包括螺钉、调节螺母及防松螺母，所述螺钉的一端压设于其中一调节法兰上，所述螺钉的另一端穿过另一调节法兰依次与调节螺母、防松螺母连接。

所述调节部件还包括实时调节摩擦片打滑扭矩值的碟形弹簧，所述碟形弹簧套设于所述螺钉上，并位于螺钉与压设螺钉的调节法兰之间。

两所述调节法兰之间、以及所述调节法兰的配合部与摩擦片之间均设有密封圈。

所述第一法兰组件包括与主动轴过盈配合的连接法兰，所述连接法兰上设有环形安装部；所述摩擦片为环形摩擦片，两所述环形摩擦片安装于所述环形安装部的外沿两侧。

所述扭矩传递组件还包括防止第一法兰组件与第二法兰组件直接摩擦的摩擦环，所述摩擦环套设于所述环形安装部的外周，并位于两个所述摩擦片之间。

两所述环形摩擦片粘接或通过螺钉安装于所述环形安装部的外沿两侧。

所述环形摩擦片为铜基摩擦片或铁基摩擦片。

所述第二法兰组件还包括内环套及外环法兰，所述内环套与从动轴过盈配合，所述外环法兰套装于所述内环套上，压设螺钉的所述调节法兰通过螺栓与所述外环法兰连接。

所述第一法兰组件包括与主动轴过盈配合的连接法兰；所述主动轴的内侧端面与所述连接法兰的内侧端面平齐，所述从动轴的内侧端面与所述内环套的内侧端面平齐。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的扭矩传递组件包括两摩擦片及调节部件，其中，两摩擦片相对布置，并设于第一法兰组件与第二法兰组件之间，采用两摩擦片分开布置的方式最大限度地增加了摩擦散热面积，其避免了现有圆筒式摩擦方式散热差的问题，其使得摩擦片的散热能力及使用寿命大幅提高；同时，调节部件设于第二法兰组件上，通过调节部件调节两摩擦片的压强，进而调节联轴器的打滑扭矩值至设定范围，其保证了打滑扭矩的稳定性及摩擦片的耐磨能力，避免了摩擦片磨损严重无法打滑的现象。即本发明采用两摩擦片及调节部件结合的方式，有效实现了摩擦热和摩擦磨损两者的有效控制，避免了摩擦面熔融粘接无法继续打滑的现象，保证了联轴器的扭矩限制功能的可靠性。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1是本发明扭矩限制式联轴器的结构示意图。

图中各标号表示：

1、主动轴；2、第一法兰组件；21、连接法兰；211、环形安装部；3、从动轴；4、第二法兰组件；41、调节法兰；411、配合部；42、内环套；43、外环法兰；44、第一螺栓；45、第二螺栓；5、扭矩传递组件；51、摩擦片；52、调节部件；521、螺钉；522、调节螺母；523、防松螺母；524、碟形弹簧；53、摩擦环；6、密封圈。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例的扭矩限制式联轴器，包括第一法兰组件2、第二法兰组件4及扭矩传递组件5。其中，第一法兰组件2与主动轴1联接，第二法兰组件4与从动轴3联接，扭矩传递组件5设于第一法兰组件2与第二法兰组件4之间。本实施例中，扭矩传递组件5包括两个摩擦片51及调节部件52，其中，两个摩擦片51相对布置，且两个摩擦片51设于第一法兰组件2与第二法兰组件4之间；调节部件52设于第二法兰组件4上。当主动轴1的工作扭矩值小于摩擦片51的打滑扭矩值时，摩擦片51与第一法兰组件2及第二法兰组件4产生的摩擦力矩大于工作扭矩，主动轴1的扭矩通过摩擦片51、第一法兰组件2及第二法兰组件4传递至从动轴3，从而实现正常工作时联轴器扭矩传递的功能；当主动轴1的工作扭矩值大于摩擦片51的打滑扭矩值时，摩擦片51与第一法兰组件2及第二法兰组件4之间产生打滑，其切断了主动轴1至从动轴3之间的传动，从而实现过载时联轴器扭矩限制的功能，以保护传动链的安全。

本发明的扭矩传递组件5包括两摩擦片51及调节部件52，其中，两摩擦片51相对布置，并设于第一法兰组件2与第二法兰组件4之间，以传递或限制扭矩，采用两摩擦片51分开布置的方式最大限度地增加了摩擦散热面积，其避免了现有圆筒式摩擦方式散热差的问题，其使得摩擦片51的散热能力及使用寿命大幅提高；同时，调节部件52设于第二法兰组件4上，通过调节部件52调节两摩擦片51的压强，进而调节联轴器的打滑扭矩值至设定范围，其保证了打滑扭矩的稳定性及摩擦片51的耐磨能力，避免了摩擦片51磨损严重无法打滑的现象。即本发明采用两摩擦片51及调节部件52结合的方式，有效实现了摩擦热和摩擦磨损两者的有效控制，避免了摩擦面熔融粘接无法继续打滑的现象，保证了联轴器的扭矩限制功能的可靠性。

如图1所示，本实施例中，第二法兰组件4包括两个调节法兰41，两个调节法兰41相对布置，并位于两摩擦片51的外侧。各调节法兰41上设有与对应摩擦片51贴合的配合部411。当主动轴1的工作扭矩值小于摩擦片51的打滑扭矩值时，两个摩擦片51分别带动对应侧调节法兰41的配合部411转动，从而将主动轴1的扭矩传递至从动轴3；当主动轴1的工作扭矩值大于摩擦片51的打滑扭矩值时，两个摩擦片51无法带动对应侧调节法兰41的配合部411转动，摩擦片51与第一法兰组件2及第二法兰组件4之间产生打滑，其切断了主动轴1至从动轴3之间的传动。

进一步地，调节部件52包括螺钉521、调节螺母522及防松螺母523。其中，螺钉521的一端压设于其中一调节法兰41上，螺钉521的另一端穿过另一调节法兰41依次与调节螺母522、防松螺母523连接，其安装拆卸方便。同时，通过调节调节螺母522的扭矩可调节两摩擦片51上的压强，进而调节联轴器的打滑扭矩值至设定范围，其避免了摩擦片51磨损严重无法打滑的现象，保证了联轴器扭矩限制功能的可靠性；同时，防松螺母523位于调节螺母522的外侧，根据螺钉521的强度等级对防松螺母523打相应的紧固力矩，其防止了联轴器在高速旋转及振动时调节螺母522发生松动的现象，保证设定的打滑扭矩值始终处于稳定状态。在其他实施例中，调节螺母522及防松螺母523也可采用内锥螺母与外锥螺母配套的形式。

本实施例中，调节法兰41沿周向均匀分布有多个连接孔，螺钉521、调节螺母522及防松螺母523的数量与连接孔的数量相同，且一一对应设置。连接孔的大小及数量根据打滑扭矩值进行设计。

更进一步地，调节部件52还包括碟形弹簧524。碟形弹簧524套设于螺钉521上，并位于螺钉521与压设螺钉521的调节法兰41之间。当两摩擦片51因打滑而磨损时，碟形弹簧524可实现螺钉521上的载荷补偿，以保证两摩擦片51的压强不至于突然下降过多，从而进一步保证了扭矩限制功能的实现。

更进一步地，两调节法兰41之间、以及调节法兰41的配合部411与摩擦片51之间均设有密封圈6，以防止外界灰尘、水汽的进入。两调节法兰41的相对位置、两调节法兰41的配合部411上均设有环形安装槽，密封圈6卡设于环形安装槽内。本实施例中，密封圈6为O型密封圈。

如图1所示，第一法兰组件2包括连接法兰21，连接法兰21与主动轴1过盈配合，连接法兰21上设有环形安装部211；摩擦片51为环形摩擦片，两环形摩擦片安装于环形安装部211的外沿两侧，其布局结构简单，且增大了散热面积。本实施例中，环形摩擦片为铜基摩擦片或铁基摩擦片。

本实施例中，两环形摩擦片粘接于环形安装部211的外沿两侧。即环形摩擦片在一定的温度下固化于环形安装部211上，粘接时应用工装保证两环形摩擦片的平行度在一定范围内。在其他实施例中，两环形摩擦片也可通过螺钉安装于环形安装部211的外沿两侧。

作为优选的技术方案，扭矩传递组件5还包括摩擦环53。摩擦环53安装于其中一调节法兰41上，且摩擦环53套设于环形安装部211的外周上，并位于两个摩擦片51之间。其有效避免了连接法兰21与两调节法兰41产生偏差时直接摩擦的现象，使得法兰之间无摩擦磨损、且避免了高频噪声的产生，保证了联轴器的安全正常工作。

如图1所示，本实施例中，第二法兰组件4还包括内环套42及外环法兰43。其中，内环套42与从动轴3过盈配合；外环法兰43套装于内环套42上，同时外环法兰43通过第一螺栓44固定于内环套42上；压设螺钉521的调节法兰41通过第二螺栓45与外环法兰43连接。内环套42及外环法兰43的设置形式方便多次装拆、操作安全方便。

同时，连接法兰21与主动轴1、内环套42与从动轴3为过盈配合，使得联轴器与轴之间采用无键连接传递扭矩的方式，其解决了联轴器安装时依靠销、键连接时轴上产生的应力集中、联轴器安装采用液压装配技术所带来的安全风险等问题，其可实现多次装拆，且对轴无损伤，安全风险低。本实施例中，可根据轴的形状采用不同的连接方案，如主动轴1及从动轴3带锥度，则采用过盈压装的方式；如主动轴1及从动轴3不带锥度，则采用胀套式的连接方式，其装拆安全方便。进一步地，主动轴1的内侧端面与连接法兰21的内侧端面平齐，从动轴3的内侧端面与内环套42的内侧端面平齐。

本发明扭矩限制式联轴器的装配方法为：

(1)将摩擦片51安装至连接法兰21上，摩擦环53装配在其中一调节法兰41的预定位置；采用螺钉521、碟形弹簧524、调节螺母522、防松螺母523将调节法兰41相连接；扭矩限制式结构安装完成后，整体与主动轴1过盈压装连接，压装中要求保证主动轴1与连接法兰21的内孔同心，主动轴1的内侧端面与连接法兰21的内侧端面平齐。

(2)内环套42与外环法兰43采用胀紧套式连接，内环套42的内侧端面与从动轴3的内侧端面平齐；内环套42上均匀分布一圈光孔，外环法兰43上对应着均匀分布一圈螺纹孔，通过第一螺栓44将内环套42和外环法兰43连接，第一螺栓44采用十字交叉法分布三到四次均匀打力矩，第一次打螺栓一对应紧固力矩的25％，第二轮打60％，第三轮打80％，第四轮打100％，以保证胀紧套的精确可靠安装；装配完成后，内环套42收缩抱紧从动轴3。

(3)外环法兰43靠近外圆处均匀分布一圈光孔，靠近外环法兰43的调节法兰41上均匀分布一圈螺纹孔，完成上述装配后，将从动轴3转动合适的角度，保证光孔和螺纹孔位置对齐，然后装入第二螺栓45，采用十字交叉法打紧固力矩，以保证装配精度。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种扭矩限制式联轴器，其特征在于，包括与主动轴联接的第一法兰组件、与从动轴联接的第二法兰组件，以及设于第一法兰组件与第二法兰组件之间的扭矩传递组件，所述扭矩传递组件包括用于传递或限制扭矩的两个摩擦片，以及调节摩擦片打滑扭矩值的调节部件，两个所述摩擦片相对布置，并设于所述第一法兰组件与第二法兰组件之间；所述调节部件设于所述第二法兰组件上。

2.根据权利要求1所述的扭矩限制式联轴器，其特征在于，所述第二法兰组件包括两个相对布置的调节法兰，各所述调节法兰上均设有与对应摩擦片贴合的配合部；所述调节部件包括螺钉、调节螺母及防松螺母，所述螺钉的一端压设于其中一调节法兰上，所述螺钉的另一端穿过另一调节法兰依次与调节螺母、防松螺母连接。

3.根据权利要求2所述的扭矩限制式联轴器，其特征在于，所述调节部件还包括实时调节摩擦片打滑扭矩值的碟形弹簧，所述碟形弹簧套设于所述螺钉上，并位于螺钉与压设螺钉的调节法兰之间。

4.根据权利要求2所述的扭矩限制式联轴器，其特征在于，两所述调节法兰之间、以及所述调节法兰的配合部与摩擦片之间均设有密封圈。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的扭矩限制式联轴器，其特征在于，所述第一法兰组件包括与主动轴过盈配合的连接法兰，所述连接法兰上设有环形安装部；所述摩擦片为环形摩擦片，两所述环形摩擦片安装于所述环形安装部的外沿两侧。

6.根据权利要求5所述的扭矩限制式联轴器，其特征在于，所述扭矩传递组件还包括防止第一法兰组件与第二法兰组件直接摩擦的摩擦环，所述摩擦环套设于所述环形安装部的外周，并位于两个所述摩擦片之间。

7.根据权利要求5所述的扭矩限制式联轴器，其特征在于，两所述环形摩擦片粘接或通过螺钉安装于所述环形安装部的外沿两侧。

8.根据权利要求7所述的扭矩限制式联轴器，其特征在于，所述环形摩擦片为铜基摩擦片或铁基摩擦片。

9.根据权利要求1至4中任意一项所述的扭矩限制式联轴器，其特征在于，所述第二法兰组件还包括内环套及外环法兰，所述内环套与从动轴过盈配合，所述外环法兰套装于所述内环套上，压设螺钉的所述调节法兰通过螺栓与所述外环法兰连接。

10.根据权利要求9所述的扭矩限制式联轴器，其特征在于，所述第一法兰组件包括与主动轴过盈配合的连接法兰；所述主动轴的内侧端面与所述连接法兰的内侧端面平齐，所述从动轴的内侧端面与所述内环套的内侧端面平齐。