CN110748536B - 应用于水下卡箍连接器的凸轮防松机构 - Google Patents
应用于水下卡箍连接器的凸轮防松机构 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种应用于水下卡箍连接器的凸轮防松机构，包括设置在连接器外壳板上的上固定支架和下固定支架、位于上固定支架与下固定支架之间的凸轮、设置在上固定支架上方的防松ROV底板、设置在防松ROV底板上的ROV扳手支架、设置在ROV扳手支架内的ROV扳手，凸轮上端设置有中轴，中轴穿过上固定支架与ROV扳手连接，所述凸轮上设置有两个环形孔槽，环形孔槽中设置有防松销，连接器外壳板上设置有销孔，防松销尾部插入至销孔内，在上固定支架和下固定支架之间还设置有两个双头螺柱，所述凸轮的侧面设置有两个带有弧形槽的凸台。本发明实现了双重防松，保证了工程的可靠性，提高了工程的质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种防松结构，尤其涉及一种应用于水下卡箍连接器的凸轮防松机构，应用于水下环境下的卡箍连接器的复合式凸轮防松结构。
背景技术
三瓣卧式卡箍连接器依靠拉近双头螺柱将三瓣卡箍锁紧，拉近螺栓自身有一定的自锁能力，为了防止振动使其自锁失效，增加其可靠性，需要对其进行防松处理。现螺纹由于其自身结构具有好的自锁性能，是常用的紧固类型防松与锁紧结构。但螺纹连接在工作状态下可能会经受所有类别的变动载荷，包括极为激烈的振动和冲击载荷，特别是在地震常发的海底地带。在变动载荷的作用下，螺纹连接的失效通常是由其自身的松动和疲劳破坏所引起的。在一般情况下，螺纹连接抗振松的寿命比其材料和结构的疲劳寿命短得多，远在疲劳破坏之前，就已经出现了因松动而造成螺纹连接的松脱失效，或者出现了因松动而导致连接件和被连接件的过早疲劳破坏。螺纹连接的失效会影响设备的正常运转，甚至会造成严重的后果。现有技术中，常用的防松方法有三种：摩擦防松、机械防松和永久防松。其中，机械防松和摩擦防松称为可拆卸防松，而永久防松称为不可拆卸防松。常用的永久防松有：点焊、铆接、粘合等。永久防松方法在拆卸时需要破坏防松装置，在水下作业只能借助于ROV，但往往需要更大功率的ROV。机械防松最常用的是在螺栓与螺母上打孔，通过销紧以制止松动。这种方法的优点是防松可靠，其防松可靠性一般取决于机械固定件的静强度或疲劳强度。但销常常在地震常发的海底地带会因为振动而失效，而且安装复杂，不适合水下作业。常见摩擦防松是利用垫片、自锁螺母及双螺母等增加摩擦，进而制止松动，但由于螺纹连接在地震多发的海底环境易失效，以及摩擦系数、预紧力等因素，其可靠性有待考究。因此，设计一款不依靠螺纹自锁的防松装置势在必行。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种应用于水下卡箍连接器的凸轮防松机构，可在水下由ROV扳手提供转矩带动凸轮转动，凸轮推动防松销进行防松，解决了水下操作困难，操作空间有限等问题；利用弹性形变和挤压的作用，将摩擦防松和机械防松相结合，实现了双重防松；将凸轮机构安装在连接器外壳板的外部，没有破坏原有的结构，保证了工程的可靠性，提高了工程的质量。
本发明的目的是这样实现的：包括卡箍连接器，其特征在于：包括设置在连接器外壳板上的上固定支架和下固定支架、位于上固定支架与下固定支架之间的凸轮、设置在上固定支架上方的防松ROV底板、设置在防松ROV底板上的ROV扳手支架、设置在ROV扳手支架内的ROV扳手，凸轮上端设置有中轴，中轴穿过上固定支架与ROV扳手连接，所述凸轮上设置有两个环形孔槽，环形孔槽中设置有防松销，连接器外壳板上设置有销孔，防松销尾部插入至销孔内，在上固定支架和下固定支架之间还设置有两个双头螺柱，所述凸轮的侧面设置有两个带有弧形槽的凸台。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.上固定支架下端面和下固定支架上端面分别设置有两个90度弧形凹槽，且两个弧形凹槽绕基点成对称分布，凸轮上下端面各设置有二个圆柱销，圆柱销插入对应的弧形凹槽内。
2.中轴上由下至上依次套有支撑环、V型弹性填料、压环、填料压板，填料压板与上固定支架连接。
3.V型弹性填料被压环和支撑环挤压产生形变对周围产生弹力，与中轴接触弹力转换为静摩擦力，实现防松。
4.ROV扳手转动，转矩通过中轴传递带动凸轮转动，凸轮推动防松销插入卡箍内完成初步防松，在凸轮转动的过程中，上下固定支架上的弧形凹槽与凸轮上的圆柱销的嵌合组成的移动副会对凸轮产生限位作用，待转动将要结束时，凸台接触双头螺柱，二者相互挤压，使双头螺柱产生弹性形变进入凸台上的弧形槽后实现防松。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、ROV扳手带动凸轮11转动，凸轮11推动防松销13插入卡箍内完成防松，凸轮11上下面的圆柱销与上下固定支架10、15的弧形凹槽嵌合组合成移动副，对凸轮11的转动起到限位作用。为防止凸轮11在地震多发的海底地带发生轻微转动，如图4所示，采用支撑环9，V型弹性填料8，压环7，填料压板6依次套在凸轮11中轴上的结构，依靠螺钉5的预紧力使支撑环9和压环7对V型弹性填料8进行挤压，从而产生弹力，再转化为与中轴的静摩擦力，完成防松。如图6所示，还采用了利用双头螺柱12防松的方案，在凸轮11转动将要结束时，双头螺柱12与凸台接触，在转矩的作用下发生弹性形变进入弧形槽，从而实现防松。
2、该防松结构充分考虑了水下作业的难度，将防松结构设置在连接器外壳板18外侧，且ROV扳手支架2接口向上，方便了ROV扳手的水下安装。
3、该防松结构通过凸轮11推动防松销插入卡箍防松，又考虑了凸轮11的防松，分别采用了利用V型弹性填料8弹性防松的方案和双头螺柱12弹性形变卡住凸轮11防松的方案，将机械防松和摩擦防松相结合，实现了多重防松，增加了整个防松结构的可靠性，提高了工程的质量。
4、该防松机构结构精巧，如凸轮11为中空结构，双头螺柱12既起连接加固的作用，又起到防松的作用，紧固连接的重量较轻，安装简单，适合于水下作业。
5、该防松机构填料压板6沉入上固定支架10中，此设计结构既节省空间，又利于螺钉5预紧力的施加，以加大V型弹性填料8的形变量。
6、该防松结构需要去除防松时，只需ROV扳手1施加大于V型弹性填料8与中轴的静摩擦力和使双头螺柱12和凸台接触产生弹性形变的转矩即可，不需破坏原有结构，作业方便减少损耗。
附图说明
图1为应用于水下卡箍连接器的凸轮防松机构分解结构示意图。
图2为应用于水下卡箍连接器的凸轮防松机构的防松销防松前状态示意图。
图3为应用于水下卡箍连接器的凸轮防松机构内部结构示意图。
图4为应用于水下卡箍连接器的凸轮防松机构V型弹性填料的防松示意图。
图5为应用于水下卡箍连接器的凸轮防松机构的凸轮圆柱销限位示意图。
图6为应用于水下卡箍连接器的凸轮防松机构的双头螺柱防松示意图。
图7为应用于水下卡箍连接器的凸轮防松机构的正三测示意图。
图中主要标号说明：1 ROV扳手、2 ROV扳手支架、3防松ROV座板、4沉头螺钉、5螺钉、6填料压板、7压环、8 V型弹性填料、9支撑环、10上固定支架、11凸轮、12双头螺柱、13防松销、14螺钉、15下固定支架、16垫片、17螺母、18连接器外壳板、19卡箍、1”防松销安装口。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本发明包括一个盘形凸轮，防松销，填料压板，压环，V型弹性填料，支撑环，双头螺柱，上下固定支架，螺钉，R0V扳手,ROV扳手支架，凸轮防松ROV座板；上下固定支架各通过三个螺钉安装在连接器外壳板上，凸轮由二个固定支架固定和定位；二个防松销的销头插入在凸轮侧面的环形孔槽中，销尾插入连接器外壳板销孔处；凸轮中轴上依次套有上固定支架、支撑环、V型弹性填料、压环、填料压板，ROV扳手；ROV扳手支架通过螺钉与上固定支架连接；上下固定支架通过双头螺柱连接来增加强度。凸轮侧面开有二个环形孔槽，环形孔槽的直径略大于防松销的圆头直径。在凸轮的基圆处的环形孔槽处开有大孔，可供防松销安装，故能保证在凸轮的整个运动过程中，凸轮始终与防松销接触。防松销的最大行程等于防松销的长度。上下固定支架表面开有二个90度弧形凹槽，凸轮的上下表面各凸出二个圆柱销，圆柱销的直径等于凹槽的两侧距离，嵌入弧形凹槽内。当凸轮转动时，该结构对凸轮起到限位作用。上下固定支架一侧各由三个螺钉固定在连接器外壳板上，一侧由二个双头螺柱连接。凸轮的侧面有二块带有弧形槽的凸台，凸轮转动将结束时，凸台会接触双头螺柱，双头螺柱并会产生弹性形变进入弧形槽，从而实现防松。凸轮防松ROV座板开有13个孔，其中8个孔为沉头孔与ROV扳手支架通过螺钉连接，4个孔为双头螺柱孔与上固定支架连接，大孔为凸轮中轴孔。ROV扳手由ROV扳手支架安装在上固定支架上，凸轮中轴和凸轮为一体，中轴头部为一小于轴径的长方体，ROV扳手底部有一方槽，长方体插入方槽内可实现传递扭矩。凸轮的中轴上依次套有上固定支架，支撑环，V型弹性填料、压环、填料压板。其中V型弹性填料在压环和支撑环的预紧压力下产生弹性形变，对径向产生了挤压的作用，从而增大了与凸轮中轴的摩擦力，实现了防松的目的。对凸轮中轴进行与V型弹性填料接触部分使用砂轮处理，增加其摩擦系数。当防松结构需要去除防松效果时，只需ROV扳手施加大于V型弹性填料与中轴的静摩擦力和使双头螺柱和凸台接触产生弹性形变的转矩即可。
如图1、图3、图7所示，本发明应用于水下卡箍连接器的凸轮防松机构，包括：一个凸轮11，一个上固定支架10，一个下固定支架15，二个防松销13，二个双头螺柱12，一个填料压板6，一个压环7，一个V型弹性填料8，一个支撑环9，18个螺钉(4、5、14)，4个垫片16，4个螺母17，一个ROV扳手1，一个ROV扳手支架2，一个防松ROV座板3。其改进之处在于：防松销13装入环形孔槽后始终与凸轮11接触，凸轮11转动推动防松销13轴向位移，实现防松。凸轮11上下表面有圆柱销，固定凸轮11的上下固定支架10、15与凸轮11接触面的凹槽和圆柱销嵌合组成移动副，该结构可对凸轮11转动起限位作用。凸轮11的中轴端部与ROV扳手1相连接，中轴上套有V型弹性填料8，在螺钉5预紧力的作用下挤压产生弹性形变，弹力抵紧凸轮11中轴使其在范围内的转矩下不会发生转动；凸轮11的侧面有二块带有弧形槽的凸台，在凸轮11转动将结束时，凸台会接触双头螺柱，在转矩的作用下双头螺柱会产生弹性形变进入弧形槽实现防松。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，本发明应用于水下卡箍连接器的凸轮防松机构，其中：凸轮11侧面开有二个环形孔槽，在孔槽基圆处开有大孔，可供防松销13安装。环形孔槽可限制防松销13的轴向自由度，使得防松销在运动过程中始终和凸轮11接触。上下固定支架10、15各有两个90度弧形凹槽，绕基点成对称分布。凸轮11上下面各有二个圆柱销，圆柱销可插入凹槽内。凸轮11中轴末端呈略小于轴径的长方体，与ROV扳手1配合传递转矩。凸轮11中轴与V型弹性填料8接触处使用砂轮打磨，增加其摩擦系数。
V型弹性填料8截面的楔角为20度，顶宽与中轴到上固定支架10的间隙相同。支撑环9截面呈梯形，上底边接触V型弹性填料8，增加其接触应力。填料压板6通过螺钉5与上固定支架10连接，填料压板6盖底面与固定支架10表面不直接接触。凸轮11的侧面有二块带有弧形槽的凸台，弧形槽的半径与双头螺柱12的半径相同，双头螺柱12选用弹性模量低，刚度小的材料制造。
本发明应用于水下卡箍连接器的凸轮防松机构安装时：下固定支架15通过螺钉14安装在连接器外壳板18外侧，防松销13通过防松销安装口1”装配到凸轮11上，防松销13销头装入孔槽后，沿孔槽滑动，销尾插入连接器外壳板18的销孔。凸轮11坐在下固定支架15上，中轴向上。上固定支架10一侧与连接器外壳板18外侧连接，一侧通过双头螺柱12与下固定支架15连接。支撑环9，V型弹性填料8，压环7，填料压板6依次套入凸轮中轴，填料压板6通过螺钉5与上固定支架10连接。ROV扳手支架2与防松ROV座板3通过沉头螺钉4连接。ROV扳手1嵌在ROV扳手支架2内与凸轮11中轴连接。使用时：如图2所示，ROV扳手1转动，转矩通过中轴传递带动凸轮11转动，凸轮11推动防松销13插入卡箍内完成初步防松。如图5所示，在凸轮11转动的过程中，上下固定支架10、15凹槽与凸轮11圆柱销的嵌合组成的移动副会对凸轮11产生限位作用。待转动将要结束时，凸台会接触双头螺柱12，二者相互挤压，使得双头螺柱12产生弹性形变进入弧形槽后实现防松。V型弹性填料8被压环7和支撑环9挤压产生形变对周围产生弹力，与中轴接触弹力转换为静摩擦力，进而实现防松。
综上，本发明提供一种应用于水下卡箍连接器的凸轮防松机构，包括一个盘形凸轮，防松销，填料压板，压环，V型弹性填料，支撑环，双头螺柱，上下固定支架，螺钉，R0V扳手,ROV扳手支架，凸轮防松ROV座板；其改进之处是：凸轮侧面开有二个环形孔槽，环形孔槽的直径略大于防松销的圆头直径，防松销头部插入环形孔槽，尾部插入连接器外壳板孔，凸轮的转动推动防松销的做往返运动；凸轮的上下各安装一个固定支架，给予凸轮支撑和定位，其中上下固定支架与凸轮接触面有环形凹槽，凸轮的上下表面各凸出二个圆柱销，圆柱销与凹槽组成移动副，在凸轮的转动中起到限位作用；凸轮的中轴端部与ROV扳手相连接，中轴上套有V型弹性填料，在螺钉预紧力的作用下挤压产生弹性形变，弹力抵紧凸轮中轴使其在范围内的转矩下不会发生转动；凸轮的侧面有二块带有弧形槽的凸台，在凸轮转动将结束时，凸台会接触双头螺柱，在转矩的作用下双头螺柱会产生弹性形变进入弧形槽实现防松。
Claims (6)
1.应用于水下卡箍连接器的凸轮防松机构，包括卡箍连接器，其特征在于：包括设置在连接器外壳板上的上固定支架和下固定支架、位于上固定支架与下固定支架之间的凸轮、设置在上固定支架上方的防松ROV底板、设置在防松ROV底板上的ROV扳手支架、设置在ROV扳手支架内的ROV扳手，凸轮上端设置有中轴，中轴穿过上固定支架与ROV扳手连接，所述凸轮上设置有两个环形孔槽，环形孔槽中设置有防松销，连接器外壳板上设置有销孔，防松销尾部插入至销孔内，在上固定支架和下固定支架之间还设置有两个双头螺柱，所述凸轮的侧面设置有两个带有弧形槽的凸台。
2.根据权利要求1所述的应用于水下卡箍连接器的凸轮防松机构，其特征在于：上固定支架下端面和下固定支架上端面分别设置有两个90度弧形凹槽，且两个弧形凹槽绕基点成对称分布，凸轮上下端面各设置有二个圆柱销，圆柱销插入对应的弧形凹槽内。
3.根据权利要求1或2所述的应用于水下卡箍连接器的凸轮防松机构，其特征在于：中轴上由下至上依次套有支撑环、V型弹性填料、压环、填料压板，填料压板与上固定支架连接。
4.根据权利要求3所述的应用于水下卡箍连接器的凸轮防松机构，其特征在于：V型弹性填料被压环和支撑环挤压产生形变对周围产生弹力，与中轴接触弹力转换为静摩擦力，实现防松。
5.根据权利要求3所述的应用于水下卡箍连接器的凸轮防松机构，其特征在于：ROV扳手转动，转矩通过中轴传递带动凸轮转动，凸轮推动防松销插入卡箍内完成初步防松，在凸轮转动的过程中，上下固定支架上的弧形凹槽与凸轮上的圆柱销的嵌合组成的移动副会对凸轮产生限位作用，待转动将要结束时，凸台接触双头螺柱，二者相互挤压，使双头螺柱产生弹性形变进入凸台上的弧形槽后实现防松。
6.根据权利要求4所述的应用于水下卡箍连接器的凸轮防松机构，其特征在于：ROV扳手转动，转矩通过中轴传递带动凸轮转动，凸轮推动防松销插入卡箍内完成初步防松，在凸轮转动的过程中，上下固定支架上的弧形凹槽与凸轮上的圆柱销的嵌合组成的移动副会对凸轮产生限位作用，待转动将要结束时，凸台接触双头螺柱，二者相互挤压，使双头螺柱产生弹性形变进入凸台上的弧形槽后实现防松。
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