CN110672791A - 螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道 - Google Patents

螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道 Download PDF

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杭鲁滨
刘子玉
陈君荣
黄晓波
马超群
杨国彬
杨慧斌
邓辉宇
林士森
章鹏程
韦梁
李文涛
余亮
王明远
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Abstract

本发明涉及机械领域,公开了螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,包括拼接齿圈轨道、快速拼接锁紧机构及柔性夹紧调节机构。拼接齿圈轨道由多段分段轨道拼接组成,通过“定位销‑钢套”实现分段轨道“一面两销”快速定位;再由轨道拼接处快速拼接锁紧机构的弹簧卡快速连接以及微调螺杆螺帽锁紧完成轨道拼接,柔性夹紧调节机构与筒壁柔性接触,避免损伤容器,通过柔性顶板顶紧筒壁形成多接触支点,利用挤压反力抱紧容器,通过多支点迭代调节柔性顶板顶紧筒壁,通过螺纹对齿段间隙进行微调进而实现轨道同轴度及圆度的调节。本发明安装迅速、结构轻便、定位精度高、便于调节,提供了一种稳定的操作平台。

Description

螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道
技术领域
本发明属于机械设备技术领域,涉及一种螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道。
背景技术
机械设备,尤其容器设备是在石油、化工、钢铁、医药、食品等行业得到广泛使用的设备。容器设备是具有爆炸危险的特种承压设备,承受着高温、低温、易燃、易爆、剧毒或腐蚀介质的高压力,一旦发生爆炸或泄漏,往往并发火灾和中毒等灾难性事故,给社会经济和人民生活带来损失和危害。
有鉴于此,国内外对容器设备的设计、制造和使用均有严格的规定和要求,各类容器设备的制造和在役期间需定期进行无损检测以免容器发生腐蚀、环境开裂、机械损伤等失效情况。在容器设备进行无损检测时往往需要设置支撑检测平台,现有的支撑检测平台均为整体设计,对于圆柱形的容器设备而言,其支撑检测平台一般为齿圈轨道,如所需检测的容器设备外径过大,这将极大地增加齿圈轨道的加工难度和成本,从而影响其应用,将齿圈轨道分为多段是问题的一种解决方案,但将多段组装成完整的齿圈轨道,如何实现齿圈轨道的快速稳定连接是目前的难点之一,此外,如何保证齿圈轨道的圆度和同轴度更是目前面临的最大困难。
因此,开发一种加工难度低、成本低廉、稳定性好、安装速度快且圆度及同轴度可调的大型齿圈轨道极具现实意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术加工难度高、成本高昂、稳定性不好、安装速度慢且圆度及同轴度无法保证的缺陷,提供一种加工难度低、成本低廉、稳定性好、安装速度快且圆度及同轴度可调的大型齿圈轨道。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,包括两段以上相同的分段轨道,所有的分段轨道首尾相连拼接成所述的齿圈轨道;
所述分段轨道包括彼此平行的上下轨道,分段轨道的左右两端设有一套快速拼接锁紧机构,分段轨道的中部布置有柔性夹紧调节机构,所述快速拼接锁紧机构和柔性夹紧调节机构布置在上下轨道之间,所述分段轨道拼接时相邻分段轨道的上轨道与上轨道连接,下轨道与下轨道连接,相邻的两分段轨道的上轨道和下轨道的拼接面分别设有一套齿根拼接定位机构;
一套快速拼接锁紧机构包括分别位于分段轨道两侧的第一连接件和第二连接件,所述第一连接件和第二连接件上分别设置有彼此配合的弹簧卡和弹簧卡固定件,所述第一连接件和第二连接件上还分别设有锁紧螺杆和与锁紧螺杆匹配的卡合结构,锁紧螺杆上装有螺母;
所述柔性夹紧调节机构包括固定支撑件、柔性顶板和旋进杆,所述固定支撑件与上下轨道连接,其上开有连接旋进杆的螺纹孔,所述旋进杆另一端与柔性顶板固定连接,所述柔性顶板位于齿圈轨道内侧;
首先通过相邻的两分段轨道的齿根拼接定位机构即可实现相邻分段轨道的快速定位,再使用弹簧卡进行快速连接,然后利用锁紧螺杆进行再次固定,最后调整旋进杆对齿圈轨道的同轴度进行调整,通过旋进杆旋转推动柔性顶板直线运动顶紧筒壁,在挤压反力作用下“抱紧”容器壁面进而调整齿圈轨道的同轴度。
本发明的螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道可作为容器设备无损检测运动支撑检测平台,适用于不同直径的容器设备检测,其采用多段拼接式轨道设计,具有安装迅速、结构轻便、定位精度高、便于调节等优点,有效克服现有技术大型齿圈轨道加工难度大、成本高等问题。通过齿根拼接定位机构和快速拼接锁紧机构实现齿圈轨道的定位、快速拼接及锁紧,从而达到齿圈轨道快速安装目的。轨道拼接完成后,通过齿圈轨道柔性夹紧调节机构的柔性顶板顶紧筒壁,在挤压反力作用下使轨道“抱紧”筒壁,同时筒壁对轨道的反力使轨道保持良好的圆度,再通过多支点迭代调节柔性顶板顶紧距离进而调节轨道同轴度(通过多支点迭代调整旋进杆顶紧距离,使各段轨道与筒壁距离基本一致,从而使轨道与容器具有良好同轴度)。本发明的结构简单,加工难度低,成本低廉,齿根拼接定位机构和快速拼接锁紧机构赋予了其极佳的稳定性及超快的安装速度,此外,柔性夹紧调节机构的设计,一方面其能够对同轴度及圆度进行调整,提高齿圈轨道的可用性,另一方面,齿圈通过柔性夹紧调节机构与筒壁接触,能够有效保护筒壁。
作为优选的技术方案:
如上所述的一种螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,所述分段轨道共有四段。本发明的保护范围并不仅行于此,本发明仅以4段为例,其也可为3段、5段或更多段,本领域技术人员可根据设计情况对轨道进行设计,相对的,段数越多,其安装及调整难度越高,成本越低。
如上所述的一种螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,一套齿根拼接定位机构包括安装在分段轨道一端的定位套和安装在相邻分段轨道与分段轨道连接端的定位销。本发明的齿根拼接定位机构并不仅限于此,本领域技术人员可根据实际需求进行设计。
如上所述的一种螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,所述同一接触面的多个定位销中的至少一个进行倒角,既保证没有过定位,也不增大定位时工件的转角误差,属于完全定位,保证了齿圈拼接的精度。
如上所述的一种螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,所述上轨道和下轨道的材质为铝合金;
所述分段轨道的两端分别开有用于安装定位套的定位套安装孔和用于安装定位销的定位销安装孔,所述定位套和定位销的材质为钢。各部件的材质并不仅限于此,相对而言,铝合金材质的密度小,质量小,方便运输及安装,但可靠性(结构刚度)不如钢材。定位销采用“一面两销”的定位方式(上轨道及下轨道均设有定位销)实现分段轨道间定位拼接。
如上所述的一种螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,所述柔性夹紧调节机构包括旋进杆、直线导杆、固定支撑件、柔性顶板和直线轴承;
所述固定支撑件整体呈U形,其与上下轨道通过螺栓固定连接,其上开有安装旋进杆的螺纹孔和安装直线轴承的光孔,所述旋进杆另一端与柔性顶板球面接触,所述直线轴承安装在固定支撑件上,所述柔性顶板位于齿圈轨道内侧,通过直线导杆和直线轴承与固定支撑件滑动连接;
所述直线导杆与旋进杆平行,其一端通过直线轴承与固定支撑件滑动连接,另一端与柔性顶板固定连接,直线轴承安装在固定支撑件上且位于旋进杆两侧;
所述柔性顶板沿齿圈轨道内侧设有柔性材料垫片,使齿圈轨道与待检测容器筒壁柔性接触,避免对容器壁面造成损伤。
本发明的螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道的操作步骤如下:
首先通过相邻的两分段轨道“定位销-定位钢套”组成的齿根拼接定位机构即可实现相邻分段轨道的“一面两销”快速拼接定位,再使用弹簧卡快速连接相邻轨道,然后利用锁紧螺杆和蝶形螺母锁紧拼接轨道,最后通过多支点多次迭代对称调整旋进杆旋进距离结合蝶型螺母微调轨道齿根拼接间隙,对齿圈轨道的同轴度进行调整,并且可调节轨道圆度。
如上所述的一种螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,所述分段轨道中部布置有一柔性夹紧调节机构;本发明的保护范围并不仅限于此,分段轨道中部布置更多的柔性夹紧调节机构,能够进一步提高齿圈轨道的稳定性,但一定程度上会提高调整难度;
所述第一连接件及第二连接件分别与一柔性夹紧调节机构连接,所述第一连接件及第二连接件与上下轨道通过螺栓固定连接。其中,第一连接件及第二连接件分别与一柔性夹紧调节机构连接,为齿圈轨道与筒壁固定提供多个支点,保证齿圈轨道的拼接圆度,提高齿圈轨道的稳定性,此外,通过多支点迭代调节柔性顶板顶紧筒壁距可实现轨道同轴度调节。
如上所述的一种螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,所述第一连接件上设有与两根锁紧螺杆连接的第一固定块;所述第二连接件上设有第二固定块,所述第二固定块上开有与锁紧螺杆匹配的弧形缺口,所述螺母的纵截面积大于缺口的纵截面积且螺母的纵截面投影完全覆盖缺口的纵截面投影。
如上所述的一种螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,所述上轨道和下轨道上均开有减重槽,以降低齿圈轨道自重;所述上轨道和下轨道为圆形;所述螺母为蝶形。
如上所述的一种螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,所述上轨道的外缘设有齿圈,检测行走机构通过齿轮与齿圈啮合,进而驱动检测行走机构实现绕齿圈轨道的整周行走。
有益效果:
(1)本发明的螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,将整周齿圈轨道分割成多段拼接式轨道,解决大型轨道齿圈加工难度大成本高等问题,同时在各轨道上开设减重槽,降低轨道重量,便于搬运安装;
(2)本发明的螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,分段轨道间采用“定位销-钢套”组成的“一面两销”齿根拼接定位机构及快速拼接锁紧机构,通过定位销及弹簧卡实现快速定位连接,再由螺杆螺母将拼接处锁紧,该种拼接方式简单可靠、便捷迅速,有效减少轨道的安装时间;
(3)本发明的螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,采用柔性夹紧调节机构与筒壁夹紧,柔性材料垫片与筒壁直接接触避免造成损伤,同时通过多点迭代调节顶紧距离,可调节齿圈轨道与容器的同轴度。
附图说明
图1和2分别为本发明的螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道的示意图及正视图;
图3为本发明的分段轨道示意图;
图4为本发明的多段分段轨道拼接过程示意图;
图5~7分别为本发明的上轨道的俯视图、左视图及仰视剖面图;
图8为图5A-A剖面示意图;
图9~11分别为本发明的下轨道的俯视图、左视图及仰视剖面图;
图12为图9B-B剖面示意图;
图13为本发明的齿根快速拼接定位机构示意图;
图14为本发明的柔性夹紧调节机构示意图;
图15和16分别为本发明的快速拼接锁紧机构与柔性夹紧调节机构连接后整体的示意图及俯视图;
图17为本发明的齿圈轨道安装在容器设备表面示意图;
其中,1-分段轨道,2-快速拼接锁紧机构,3-柔性夹紧调节机构,11-上轨道,12-下轨道,21-旋进杆,22-直线导杆,23-固定支撑件,24-柔性顶板,25-柔性材料垫片,26-直线轴承,31-第一连接件,32-第二连接件,33-直线导杆,34-锁紧螺杆,35-弹簧卡,36-旋进杆,37-螺母,38-柔性顶板,39-柔性材料垫片,40-直线轴承,111-上轨道减重槽,112-上端连接件固定孔,113-上端定位套安装孔,114-上端定位销安装孔,115-上端定位销,116-上端定位套,117-齿圈,121-下轨道减重槽,122-下端连接件固定孔,123-下端定位套安装孔,124-下端定位销安装孔,125-下端定位销,126-下端定位套。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施方式做进一步阐述。
一种螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,如图1~2所示,包括四段相同的如图3所示的分段轨道1,四段分段轨道首尾相连拼接成圆形的齿圈轨道,其拼接示意图如图4所示;
分段轨道1包括彼此平行的上轨道11和下轨道12,上轨道11的外缘设有齿圈117,检测行走机构通过齿轮与齿圈啮合,进而驱动检测行走机构实现绕齿圈轨道的整周行走,上下轨道共有8段,一段分段轨道1由一上轨道11和一下轨道12拼接而成;
其中上轨道如图5~8所示,上轨道11上开设有用于减轻重量的上轨道减重槽111,上轨道的两端端面还有上端定位套安装孔113和上端定位销安装孔114,上端定位套安装孔113及上端定位销安装孔114分别安装有上端定位套116和上端定位销115;
下轨道如图9~12所示,下轨道12上开设有用于减轻重量的下轨道减重槽121,下轨道的两端端面还有下端定位套安装孔123和下端定位销安装孔124,下端定位套安装孔123及下端定位销安装孔124分别安装有下端定位套126和下端定位销125,同一接触面的两个定位销中的一个进行倒角,上下轨道为铝合金材质,上下定位套和上下定位销的材质为钢,其中相邻轨道间的拼接面上的定位套与定位销即为如图13所示的一套齿根拼接定位机构,通过齿根拼接定位机构对相邻的上轨道或下轨道进行定位拼接,上轨道和下轨道上还分别开有用于固定快速拼接锁紧机构2和柔性夹紧调节机构3的上端连接件固定孔112和下端连接件固定孔122;
分段轨道11的左右两端设有如图15~16所示的一套快速拼接锁紧机构2,快速拼接锁紧机构布置在上下轨道之间,一套快速拼接锁紧机构包括分别位于分段轨道两侧的第一连接件31和第二连接件32,第一连接件31和第二连接件32上分别设置有彼此配合的弹簧卡35和弹簧卡固定件,第一连接件31上设有与两根锁紧螺杆34连接的第一固定块,第二连接件32上设有第二固定块,第二固定块上开有与锁紧螺杆匹配的两缺口,锁紧螺杆外套有蝶形螺母37,螺母37的纵截面积大于缺口的纵截面积且螺母37的纵截面投影完全覆盖缺口的纵截面投影,第一连接件及第二连接件与上下轨道通过螺栓固定连接,第一连接件31及第二连接件32分别与一柔性夹紧调节机构连接,该柔性夹紧调节机构包括旋进杆36、直线导杆33、固定支撑件、柔性顶板38和直线轴承40;固定支撑件整体呈U形,其与上下轨道通过螺栓固定连接,直线导杆33与旋进杆36平行,其一端通过直线轴承与固定支撑件滑动连接,另一端与柔性顶板3固定连接,直线轴承4安装在固定支撑件上且位于旋进杆36两侧,柔性顶板38沿齿圈轨道内侧设有柔性材料垫片39;
分段轨道11中部布置有一如图14所示的柔性夹紧调节机构3,柔性夹紧调节机构3布置在上下轨道之间,其包括旋进杆21、直线导杆22、固定支撑件23、柔性顶板24和直线轴承26;固定支撑件23整体呈U形,其与上下轨道通过螺栓固定连接;直线导杆22与旋进杆21平行,其一端与固定支撑件23活动连接,另一端与柔性顶板24固定连接,直线轴承26安装在固定支撑件23上且位于旋进杆21两侧,柔性顶板24沿齿圈轨道内侧设有柔性材料垫片25。
本发明的装配过程如下:
首先通过相邻的两分段轨道的齿根拼接定位机构即可实现相邻分段轨道的快速定位,再使用弹簧卡与弹簧卡固定件配合进行快速连接,然后利用锁紧螺杆进行再次固定(旋紧螺母使得螺母挤压第二固定件);
此时如图17所示,齿圈轨道在容器表面安装完毕后,需使得轨道轴心与容器轴心重合,为了调节两者的同轴度,可采用齿圈轨道柔性夹紧调节机构2和齿圈轨道快速拼接锁紧机构3共同调节。整个齿圈轨道共有12个与筒壁接触的柔性顶板24、37,故可将其视为12个支点。旋转旋进杆21、36使柔性顶板24、37夹紧筒壁,测量筒壁距轨道距离。由于柔性顶板21、36均对称分别,采用多支点迭代调节方式,即每次调节同时对称分布的两块柔性顶板距筒壁距离,使其距离变化相等。多支点多次调节后,使轨道圆周各支点距离筒壁距离基本一致,从而完成了轨道同轴度调节。
经验证,本发明的螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,将整周齿圈轨道分割成多段拼接式轨道,解决大型轨道齿圈加工难度大成本高等问题,同时在各轨道上开设减重槽,降低轨道重量,便于搬运安装;分段轨道间采用“定位销-钢套”组成的“一面两销”齿根拼接定位机构及快速拼接锁紧机构,通过定位销及弹簧卡实现快速定位连接,再由螺杆螺母将拼接处锁紧,该种拼接方式简单可靠、便捷迅速,有效减少轨道的安装时间;采用柔性夹紧调节机构与筒壁夹紧,柔性材料垫片与筒壁直接接触避免造成损伤,同时通过多点迭代调节顶紧距离,可调节齿圈轨道与容器的同轴度,极具应用前景。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应该理解,这些仅是举例说明,在不违背本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改。

Claims (10)

1.一种螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,其特征在于,包括两段以上相同的分段轨道,所有的分段轨道首尾相连拼接成所述的齿圈轨道;
所述分段轨道包括彼此平行的上下轨道,分段轨道的左右两端设有一套快速拼接锁紧机构,分段轨道的中部布置有柔性夹紧调节机构,所述快速拼接锁紧机构和柔性夹紧调节机构布置在上下轨道之间,所述分段轨道拼接时相邻分段轨道的上轨道与上轨道连接,下轨道与下轨道连接,相邻的两分段轨道的上轨道和下轨道的拼接面分别设有一套齿根拼接定位机构;
一套快速拼接锁紧机构包括分别位于分段轨道两侧的第一连接件和第二连接件,所述第一连接件和第二连接件上分别设置有彼此配合的弹簧卡和弹簧卡固定件,所述第一连接件和第二连接件上还分别设有锁紧螺杆和与锁紧螺杆匹配的卡合结构,锁紧螺杆上装有螺母;
所述柔性夹紧调节机构包括固定支撑件、柔性顶板和旋进杆,所述固定支撑件与上下轨道连接,其上开有连接旋进杆的螺纹孔,所述旋进杆另一端与柔性顶板接触,所述柔性顶板位于齿圈轨道内侧;
首先通过相邻的两分段轨道的齿根拼接定位机构即可实现相邻分段轨道的快速定位,再使用弹簧卡进行快速连接,然后利用锁紧螺杆进行再次固定,最后调整旋进杆对齿圈轨道的同轴度进行调整。
2.根据权利要求1所述的一种螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,其特征在于,所述分段轨道共有四段。
3.根据权利要求1所述的一种螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,其特征在于,一套齿根拼接定位机构包括安装在分段轨道一端的定位套和安装在相邻分段轨道与分段轨道连接端的定位销。
4.根据权利要求3所述的一种螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,其特征在于,所述同一接触面的多个定位销中的至少一个进行倒角。
5.根据权利要求3所述的一种螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,其特征在于,所述上轨道和下轨道的材质为铝合金;
所述分段轨道的两端分别开有用于安装定位套的定位套安装孔和用于安装定位销的定位销安装孔,所述定位套和定位销的材质为钢。
6.根据权利要求1所述的一种螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,其特征在于,所述柔性夹紧调节机构包括旋进杆、直线导杆、固定支撑件、柔性顶板和直线轴承;
所述固定支撑件整体呈U形,其与上下轨道通过螺栓固定连接;
所述直线导杆与旋进杆平行,其一端通过直线轴承与固定支撑件滑动连接,另一端与柔性顶板固定连接,直线轴承安装在固定支撑件上且位于旋进杆两侧;
所述柔性顶板沿齿圈轨道内侧设有柔性材料垫片。
7.根据权利要求2所述的一种螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,其特征在于,所述分段轨道中部布置有一柔性夹紧调节机构;
所述第一连接件及第二连接件分别与一柔性夹紧调节机构连接,所述第一连接件及第二连接件与上下轨道通过螺栓固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,其特征在于,所述第一连接件上设有与两根锁紧螺杆连接的第一固定块;所述第二连接件上设有第二固定块,所述第二固定块上开有与锁紧螺杆匹配的弧形缺口,所述螺母的纵截面积大于缺口的纵截面积且螺母的纵截面投影完全覆盖缺口的纵截面投影。
9.根据权利要求1所述的一种螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,其特征在于,所述上轨道和下轨道上均开有减重槽;所述上轨道和下轨道为圆形;所述螺母为蝶形。
10.根据权利要求1所述的一种螺纹微调齿段间隙的同轴度可调多段快速拼接齿圈轨道,其特征在于,所述上轨道的外缘设有齿圈,检测行走机构通过齿轮与齿圈啮合,进而驱动检测行走机构实现绕齿圈轨道的整周行走。
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