CN110230646A - 一种三联膜片组的膜片联轴器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三联膜片组的膜片联轴器。由于现有结构的膜片联轴器要么不能适应较大的角向位移、轴向位移、径向位移，使得联轴器的应用范围受到限制，要么不能有效地降低因附加位移而引起的附加在膜片上的载荷，直接影响到联轴器的使用性能和使用寿命。为解决这些问题，发明三联膜片组结构，并将中间膜片组与调心轴承固连在一起，这样就可以利用调心球轴承的调心性能，降低由于附加位移而作用在膜片上的附加载荷，从而达到补偿较大的角向位移、轴向位移、径向位移，大大提升膜片联轴器使用寿命目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械传动装置的联轴器，是原动机（如电动机、内燃机等）与工作机（如泵、减速机等）之间的运动、动力传递的联接装置，属于机械传动技术领域。
背景技术
联轴器广泛应用于旋转机械中，有刚性联轴器、弹性联轴器等类型。膜片联轴器是一种新型联轴器，具有传递较大的转矩，允许较大的位移误差，允许高速旋转，缓和冲击振动，一般不需要润滑，便于安装维修等优点，广泛应用于国防、造船、航空、石油化工、车辆、机械等行业，可以取代齿轮联轴器、弹性套柱销联轴器等联接装置。然而，由于现有的膜片联轴器的结构不甚合理，所能补偿的角向位移、轴向位移、径向位移有时不能满足用户需要；或者是当联轴器在较大的角向位移、轴向位移、径向位移反复作用下，膜片容易发生疲劳破坏。现有结构的膜片联轴器要么不能适应较大的角向位移、轴向位移、径向位移，使得联轴器的应用范围受到限制，要么不能有效地降低因附加位移而引起的附加在膜片上的载荷，直接影响到联轴器的使用性能和使用寿命。为了解决这些问题，研究人员研制补片膜片联轴器等结构，即在膜片组与半联轴器的连接处局部给出了补偿结构，通过膜片组的局部变形来补偿位移，但是这类结构的联轴器仍然存在补偿位移效果不佳问题，因此有必要发明出结构更加合理的膜片联轴器。
发明内容
本发明为解决以上技术问题而提供一种具有如下结构的三联膜片组的膜片联轴器，它由第一半联轴节1、第二半联轴节2、半联轴节固定螺钉3、第一膜联法兰4-1、第二膜联法兰4-2、膜片组连接螺栓5-1、膜片组连接螺栓垫片5-2、膜片组连接螺栓螺母5-3、膜片组固定套6、第一膜片组7-1、第二膜片组7-2、第一中间连接法兰8-1、第二中间连接法兰8-2、中间膜片组9、中间膜片组固定环固定螺栓螺母10-1、中间膜片组固定环固定螺栓10-2、中间膜片组固定环11-1、中间膜片组固定压环11-2、调心球轴承12、调心球轴承压盖13、调心球轴承压盖螺钉14组成；其特点是，第一半联轴节1通过半联轴节固定螺钉3与第一膜联法兰4-1固连在一起，第二半联轴节2通过半联轴节固定螺钉3与第二膜联法兰4-2固连在一起；第一膜联法兰4-1上设有芯轴4-1-1，调心球轴承12通过调心球轴承压盖13、调心球轴承压盖螺钉14安装在芯轴4-1-1上；中间膜片组9通过中间膜片组固定环11-1和中间膜片组固定压环11-2安装在调心球轴承12上；第一中间连接法兰8-1通过膜片组连接螺栓5-1、膜片组连接螺栓垫片5-2、膜片组连接螺栓螺母5-3、膜片组固定套6与第一膜片组7-1相连，第一中间连接法兰8-1还通过膜片组连接螺栓5-1、膜片组连接螺栓垫片5-2、膜片组连接螺栓螺母5-3、膜片组固定套6与中间膜片组9相连；第二中间连接法兰8-2通过膜片组连接螺栓5-1、膜片组连接螺栓垫片5-2、膜片组连接螺栓螺母5-3、膜片组固定套6与第二膜片组7-2相连，第二中间连接法兰8-2还通过膜片组连接螺栓5-1、膜片组连接螺栓垫片5-2、膜片组连接螺栓螺母5-3、膜片组固定套6与中间膜片组9相连。
本技术解决方案一种较好的实施方式是，这种结构的三联膜片组的膜片联轴器，既具有膜片联轴器特有的工作性能，还能够补偿较大的角向位移、轴向位移、径向位移，利用调心球轴承的调心性能，降低由于附加位移而作用在膜片上的附加载荷。由于本发明具有三组膜片组，且中间膜片组9安装在调心球轴承12上，而调心球轴承12安装在芯轴4-1-1上，相对于联轴器本体，调心球轴承12的球心位置不变，因此作用在联轴器上的轴向位移、径向位移、角向位移，除了由第一膜片组7-1、第二膜片组7-2和中间膜片组9补偿外，因为调心球轴承12具有调心作用，中间膜片组9会绕着调心球轴承12的球心转动来补偿角向位移，从而降低了第一膜片组7-1、第二膜片组7-2和中间膜片组9因附加位移引起的变形及附加载荷大小；当联轴器承受冲击振动时，因调心球轴承12的定心作用，限制了三组膜片组在任意方向上的随机振动，从而保证了联轴器工作的稳定性，缓和冲击振动（承受载荷）能力大大好于单租膜片组的联轴器，从而大大提升了膜片联轴器使用寿命，从整体上解决了局部补偿结构因设计缺陷所带来的问题。
附图说明
图1-三联膜片组的膜片联轴器结构示意图主视图。
图2-三联膜片组的膜片联轴器结构示意图E剖视图。
图3-三联膜片组的膜片联轴器结构示意图F剖视图。
图4-第一膜联法兰4-1结构示意图主视图。
图5-第一膜联法兰4-1结构示意图J剖视图。
图6-第二膜联法兰4-2结构示意图主视图。
图7-第二膜联法兰4-2结构示意图K剖视图。
图8-第二膜联法兰4-2结构示意图M剖视图。
图9-第一中间连接法兰8-1结构示意图主视图。
图10-第一中间连接法兰8-1结构示意图A剖视图。
图11-第一中间连接法兰8-1结构示意图B剖视图。
图12-第二中间连接法兰8-2结构示意图主视图。
图13-第二中间连接法兰8-2结构示意图C剖视图。
图14-第二中间连接法兰8-2结构示意图D剖视图。
图15-中间膜片组固定环11-1结构示意图主视图。
图16-中间膜片组固定环11-1结构示意图G剖视图。
图17-中间膜片组固定压环11-2结构示意图主视图。
图18-中间膜片组固定压环11-2结构示意图H剖视图。
图19-第一膜片组7-1、第二膜片组7-2的膜片结构之一结构示意图。
图20-第一膜片组7-1、第二膜片组7-2的膜片结构之二结构示意图。
图21-第一膜片组7-1、第二膜片组7-2的膜片结构之三结构示意图。
图22-中间膜片组9的膜片结构之一结构示意图。
图23-中间膜片组9的膜片结构之二结构示意图。
图24-中间膜片组9的膜片结构之三结构示意图。
图25-联轴器轴向位移示意图。
图26-联轴器径向位移示意图。
图27-联轴器角向位移示意图。
图28-复合位移（轴向、径向、角向复合位移）示意图。
图29-带中间节联轴器径向位移示意图。
图30-双联膜片组的膜片联轴器结构示意图。
图31-带中间节的三联膜片组的膜片联轴器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明的实施例，用来进一步说明技术解决方案。
实施例1，参考图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16、图17、图18、图19、图20、图21、图22、图23、图24、图25、图26、图27、图28、图29、图30、图31。由附图看出，一种三联膜片组的膜片联轴器，它由第一半联轴节1、第二半联轴节2、半联轴节固定螺钉3、第一膜联法兰4-1、第二膜联法兰4-2、膜片组连接螺栓5-1、膜片组连接螺栓垫片5-2、膜片组连接螺栓螺母5-3、膜片组固定套6、第一膜片组7-1、第二膜片组7-2、第一中间连接法兰8-1、第二中间连接法兰8-2、中间膜片组9、中间膜片组固定环固定螺栓螺母10-1、中间膜片组固定环固定螺栓10-2、中间膜片组固定环11-1、中间膜片组固定压环11-2、调心球轴承12、调心球轴承压盖13、调心球轴承压盖螺钉14组成；其特点是，第一半联轴节1通过半联轴节固定螺钉3与第一膜联法兰4-1固连在一起，第二半联轴节2通过半联轴节固定螺钉3与第二膜联法兰4-2固连在一起；第一膜联法兰4-1上设有芯轴4-1-1，调心球轴承12通过调心球轴承压盖13、调心球轴承压盖螺钉14安装在芯轴4-1-1上；中间膜片组9通过中间膜片组固定环11-1和中间膜片组固定压环11-2安装在调心球轴承12上；第一中间连接法兰8-1通过膜片组连接螺栓5-1、膜片组连接螺栓垫片5-2、膜片组连接螺栓螺母5-3、膜片组固定套6与第一膜片组7-1相连，第一中间连接法兰8-1还通过膜片组连接螺栓5-1、膜片组连接螺栓垫片5-2、膜片组连接螺栓螺母5-3、膜片组固定套6与中间膜片组9相连；第二中间连接法兰8-2通过膜片组连接螺栓5-1、膜片组连接螺栓垫片5-2、膜片组连接螺栓螺母5-3、膜片组固定套6与第二膜片组7-2相连，第二中间连接法兰8-2还通过膜片组连接螺栓5-1、膜片组连接螺栓垫片5-2、膜片组连接螺栓螺母5-3、膜片组固定套6与中间膜片组9相连。
第一膜片组7-1通过膜片组连接螺栓5-1、膜片组连接螺栓垫片5-2、膜片组连接螺栓螺母5-3、膜片组固定套6与第一中间连接法兰8-1相连，而第一中间连接法兰8-1通过膜片组连接螺栓5-1、膜片组连接螺栓垫片5-2、膜片组连接螺栓螺母5-3、膜片组固定套6与中间膜片组9相连；第二膜片组7-2通过膜片组连接螺栓5-1、膜片组连接螺栓垫片5-2、膜片组连接螺栓螺母5-3、膜片组固定套6与第二中间连接法兰8-2相连，而第二中间连接法兰8-2通过膜片组连接螺栓5-1、膜片组连接螺栓垫片5-2、膜片组连接螺栓螺母5-3、膜片组固定套6与中间膜片组9相连；中间膜片组9由中间膜片组固定环11-1、中间膜片组固定压环11-2、中间膜片组固定环固定螺栓螺母10-1和中间膜片组固定环固定螺栓10-2固定在调心球轴承12上，而调心球轴承12又由通过调心球轴承压盖13、调心球轴承压盖螺钉14安装在芯轴4-1-1上，这样当第一膜片组7-1和/或第二膜片组7-2承受到附加位移时，除了第一膜片组7-1、第二膜片组7-2本身具有一定的位移补偿能力外，还会将部分位移转移到中间膜片组9上；中间膜片组9承受到附加位移时，除了中间膜片组9本身可以调节（补偿）一部分位移外，一部分位移还会转移到调心球轴承12上，而调心球轴承12具有调心作用，中间膜片组9会绕着调心球轴承12的球心在一定角度（不同尺寸、结构的调心球轴承调心角度略有不同，比如0-3度范围内调心）范围内任意转动，补偿位移。因而，本发明具有以下特点：（1）避免了或降低了中间膜片组9，以及与之相连的第一膜片组7-1、第二膜片组7-2的膜片因附加位移带来的附加载荷大小，大大改善了膜片的受力状况，提升了联轴器的使用寿命；（2）由于膜片联轴器本身具备一定的补偿轴向位移、径向位移、角向位移能力（轴向位移、径向位移、角向位移情况参见图25、图26、图27、图28），当采用本发明结构的联轴器，因为本发明具有三组膜片组（第一膜片组7-1、第二膜片组7-2和中间膜片组9），每组膜片组都具有轴向位移、径向位移和角向位移补偿能力，同时调心球轴承12具有调心作用，即能够补偿角向位移，也就是通过调心球轴承12调心作用，将附加位移转换为调心球轴承12的旋转运动，降低了与之相连的膜片组的附加位移大小，所以大大提升了联轴器的位移补偿能力；（3）本发明结构为整体协调位移补偿，解决了补片局部补偿结构等膜片联轴器中膜片局部变形大、受力不均问题；（4）由于设计了中间膜片组9安装在调心球轴承12上，而调心球轴承12通过调心球轴承压盖13、调心球轴承压盖螺钉14安装在芯轴4-1-1上，因此，当承受冲击振动时，因调心球轴承12的定心作用，限制了三组膜片组在任意方向上的随机振动，从而保证了联轴器工作的稳定性；（5）经膜片组连接螺栓5-1、膜片组连接螺栓垫片5-2、膜片组连接螺栓螺母5-3、膜片组固定套6的连接，第一膜片组7-1、第一中间连接法兰8-1、中间膜片组9、第二膜片组7-2、第二中间连接法兰8-2之间形成笼式膜片组结构，这种笼式膜片组结构，既能保证整个膜片联轴器的弹性，即很强的位移补偿能力，又具有很高的刚度，完成运动或动力传递功能。
根据原动机、工作机等工作稳定性，比如工作机工作稳定性好于原动机的工作稳定性，也可以将第一膜联法兰4-1、第二膜联法兰4-2交换位置使用，即第二膜联法兰4-2通过半联轴节固定螺钉3与第一半联轴节1固连在一起，第一膜联法兰4-1通过半联轴节固定螺钉3与第二半联轴节2固连在一起。
第一膜联法兰4-1上设有定位轴肩4-1-2，用于定位第一半联轴节1与第一膜联法兰4-1同轴；第二膜联法兰4-2上设有定位轴肩4-2-2，用于定位第二半联轴节2与第二膜联法兰4-2同轴。调心球轴承12还可以根据需要更换为调心滚子轴承。
根据联轴器的尺寸大小及工况条件，第一膜片组7-1、第二膜片组7-2中的单片膜片可以选用图19所示的膜片结构，或者是选用图20的膜片结构，或者是选用图21的膜片结构。同样，根据联轴器的尺寸大小及工况条件，中间膜片组9中的单片膜片可以选用图22所示的膜片结构，或者是选用图23所示的膜片结构，或者是选用图24所示的膜片结构。
中间膜片组9的膜片数量为1-30片，单片膜片厚度为0.3-10mm。中间膜片组9的单片膜片厚度可以与第一膜片组7-1、第二膜片组7-2的单片膜片厚度一样，也可以不一样。
参考图2、图3、图30，可以将第一中间连接法兰8-1、第二中间连接法兰8-2和中间膜片组9组合（固结）为一个整体，形成新的中间连接法兰盘8。中间连接法兰盘8安装在调心球轴承12上，并通过膜片组连接螺栓5-1、膜片组连接螺栓垫片5-2、膜片组连接螺栓螺母5-3、膜片组固定套6，分别与第一膜片组7-1、第二膜片组7-2相连，可以形成新结构膜片联轴器-一种双联膜片组的膜片联轴器。
参考图31，有中间节的膜片联轴器同样可以采用上述三联膜片组的膜片联轴器结构。
比较图26和图29，可以看出，同样大小的附加径向位移，当采用了图29结构时，附加径向位移可以转换为角向位移与径向位移的组合，也就是，采用图29带中间节结构的膜片联轴器，更容易补偿附加径向位移；或者说，采用图29带中间节的膜片联轴器，比图26所示的膜片联轴器能够补偿更大径向位移。由于本发明具有很好的角向补偿位移能力（因为三膜片组的位移补偿能力强，加上调心球轴承12调心作用），因此，当采用图31所示的有中间节的膜片联轴器时，更容易实现径向位移的补偿，或者说在同样径向位移的作用下，采用本发明的联轴器，膜片的变形会更小，作用膜片上的附加载荷会更小。
工作原理：动力或运动由第一半联轴节1输入，经半联轴节固定螺钉3传递到第一膜联法兰4-1；经膜片组连接螺栓5-1、膜片组连接螺栓垫片5-2、膜片组连接螺栓螺母5-3、膜片组固定套6传递给第一膜片组7-1；经膜片组连接螺栓5-1、膜片组连接螺栓垫片5-2、膜片组连接螺栓螺母5-3、膜片组固定套6传递给第一中间连接法兰8-1；经膜片组连接螺栓5-1、膜片组连接螺栓垫片5-2、膜片组连接螺栓螺母5-3、膜片组固定套6传递给中间膜片组9；经膜片组连接螺栓5-1、膜片组连接螺栓垫片5-2、膜片组连接螺栓螺母5-3、膜片组固定套6传递给第二中间连接法兰8-2；经膜片组连接螺栓5-1、膜片组连接螺栓垫片5-2、膜片组连接螺栓螺母5-3、膜片组固定套6传递给第二膜片组7-2；经膜片组连接螺栓5-1、膜片组连接螺栓垫片5-2、膜片组连接螺栓螺母5-3、膜片组固定套6传递给第二膜联法兰4-2；再经半联轴节固定螺钉3传给第二半联轴节2，完成传递任务。
当然，以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (3)
1.一种三联膜片组的膜片联轴器，由第一半联轴节（1）、第二半联轴节（2）、半联轴节固定螺钉（3）、第一膜联法兰（4-1）、第二膜联法兰（4-2）、膜片组连接螺栓（5-1）、膜片组连接螺栓垫片（5-2）、膜片组连接螺栓螺母（5-3）、膜片组固定套（6）、第一膜片组（7-1）、第二膜片组（7-2）、第一中间连接法兰（8-1）、第二中间连接法兰（8-2）、中间膜片组（9）、中间膜片组固定环固定螺栓螺母（10-1）、中间膜片组固定环固定螺栓（10-2）、中间膜片组固定环（11-1）、中间膜片组固定压环（11-2）、调心球轴承（12）、调心球轴承压盖（13）、调心球轴承压盖螺钉（14）组成；其特征是，第一半联轴节（1）通过半联轴节固定螺钉（3）与第一膜联法兰（4-1）固连在一起，第二半联轴节（2）通过半联轴节固定螺钉（3）与第二膜联法兰（4-2）固连在一起；第一膜联法兰（4-1）上设有芯轴（4-1-1），调心球轴承（12）通过调心球轴承压盖（13）、调心球轴承压盖螺钉（14）安装在芯轴（4-1-1）上；中间膜片组（9）通过中间膜片组固定环（11-1）和中间膜片组固定压环（11-2）安装在调心球轴承（12）上；第一中间连接法兰（8-1）通过膜片组连接螺栓（5-1）、膜片组连接螺栓垫片（5-2）、膜片组连接螺栓螺母（5-3）、膜片组固定套（6）与第一膜片组（7-1）相连，第一中间连接法兰（8-1）还通过膜片组连接螺栓（5-1）、膜片组连接螺栓垫片（5-2）、膜片组连接螺栓螺母（5-3）、膜片组固定套（6）与中间膜片组（9）相连；第二中间连接法兰（8-2）通过膜片组连接螺栓（5-1）、膜片组连接螺栓垫片（5-2）、膜片组连接螺栓螺母（5-3）、膜片组固定套（6）与第二膜片组（7-2）相连，第二中间连接法兰（8-2）还通过膜片组连接螺栓（5-1）、膜片组连接螺栓垫片（5-2）、膜片组连接螺栓螺母（5-3）、膜片组固定套（6）与中间膜片组（9）相连。
2.根据权利要求1所述的一种三联膜片组的膜片联轴器，其特征是，具有三组膜片组结构，且中间膜片组（9）安装在调心球轴承（12）上，而调心球轴承（12）安装在芯轴（4-1-1）上，调心球轴承（12）的球心位置固定不变。
3.根据权利要求1所述的一种三联膜片组的膜片联轴器，其特征是，经膜片组连接螺栓（5-1）、膜片组连接螺栓垫片（5-2）、膜片组连接螺栓螺母（5-3）、膜片组固定套（6）的连接，第一膜片组（7-1）、第一中间连接法兰（8-1）、中间膜片组（9）、第二膜片组（7-2）、第二中间连接法兰（8-2）之间形成笼式膜片组结构。
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Denomination of invention: Diaphragm coupling of triple diaphragm group Effective date of registration: 20211216 Granted publication date: 20210525 Pledgee: Yantai financing guarantee Group Co.,Ltd. Pledgor: LUDONG University Registration number: Y2021980015152 |
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Date of cancellation: 20220317 Granted publication date: 20210525 Pledgee: Yantai financing guarantee Group Co.,Ltd. Pledgor: LUDONG University Registration number: Y2021980015152 |