CN111795078B - 叠片组、制造方法、多片式联轴器和工业应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及叠片组、制造方法、多片式联轴器和工业应用。叠片组(10)包括多个分层布置的叠片段(20、22、24)，叠片段被构造为环段(26)以相互连接。在此，在每个叠片段(20、22、24)中设有多个缺口(28)。根据本发明，至少一个叠片段(20)具有至少三个缺口(28)。用于制造叠片组(10)的方法(100)包括第一步骤，在其中提供未加工金属片(42)。在第二步骤(120)中确定用于多个叠片段(20、22、24)的分离模型(46)。在随后的步骤(130)中，从未加工金属片(42)分离出多个叠片段(20、22、24)。根据本发明，将叠片段(20、22、24)构造为环段(26)，叠片段各自具有至少三个用于容纳套管(30)的缺口(28)。
Description
技术领域
本发明涉及一种叠片组，其适合用在多片式联轴器中。本发明还涉及一种用于相应的叠片组的制造方法。本发明同样涉及使用根据本发明的叠片组的多片式联轴器和配备有这种多片式联轴器的工业应用。
背景技术
从文献EP 0 190 571 A2中已知一种多片式联轴器，其具有带有外叠片的第一组和带有内叠片的第二组。外叠片在此构造为区段的组合，外部凸起配有用于螺栓的穿孔。
US 4,449,621 A公开了区段化的联轴器盘，其由多个区段组成。区段在其端部处具有使区段相互连接的凹陷部和凸出部。在此，在区段之间实现形状配合。
发明内容
在许多采用多片式联轴器的技术应用中，需要具有高机械性能的多片式联轴器，特别对于运行中有高额定转矩的情况有这种需要。同时，需要节省空间地实现大功率的多片式联轴器。同样，对于这种多片式联轴器需要高可靠性、长寿命以及简单、快速和经济的制造。本发明的目的在于，提供一种多片式联轴器，其在至少一个上述方面中提供改进方案。
该目的通过根据本发明的叠片组实现，其适合用在多片式联轴器中。该叠片组具有多个分层布置的叠片段，这些叠片段基本组合成叠片组。叠片段构造为环段并且适合在已安装的情况下(例如在环形叠片的情况下)形成环绕闭合的外轮廓。叠片段各自具有多个缺口，这些缺口在已安装的状态下相互对齐布置。缺口各自设计用于容纳套管。通过叠片段的分层的布置和不同叠片段的缺口的对齐布置，套管在根据本发明的叠片组中延伸穿过相互叠放、也就是分层放置的叠片段。通过容纳至少一个套管，使叠片段相互连接。因此，叠片段设计用于在多片式联轴器运行时将转矩以拉力负荷的形式导入。根据本发明，叠片组中的至少一个叠片段具有至少三个缺口，这些缺口各自设计用于容纳套管。这允许将两个相邻的叠片组经由可选数量的套管相互连接。因此，在将多个叠片段作为环段组合成环绕闭合的外轮廓、即叠片组时，存在结构上的更高程度的自由度。因此，尤其能实现叠片段的紧凑布置，该布置同时提供大程度的抗机械负荷能力。
在所提出的叠片组的一个实施方式中，该叠片组具有相互相邻地定位的第一叠片段和第二叠片段。第一和第二叠片组部分重叠地布置并且各自经由套管在至少两个缺口处相互连接。通过套管，在第一叠片段与第二叠片段之间实现形状配合。第一叠片段和第二叠片段通过其部分重叠的布置能够与另外的叠片段连接。因此，用作为环段的叠片段相互连接为闭合环绕的外轮廓。因此，叠片组能以简单的方式由叠片段和套管组成、即制成。
此外，第一叠片段能够沿着叠片组的周向方向超过第二叠片段伸出。在此，第一叠片段超过第二叠片段伸出至少以下程度，即至少一个缺口尤其在第一叠片段的超出的端部处不与第二叠片段的缺口对齐。因此，第一叠片段的至少一个超过第二叠片段的缺口能与叠片组的另外的叠片段连接。由此也能选择的是，利用多少个套管将第一叠片组和第二叠片组相互连接。因此，同样能预设与另外的叠片组的另外的连接。因此，叠片段能部分重叠地相互连接。因此，能由叠片段形成的连接以较小的尺寸提供大程度的抗机械负荷能力。在此，抗机械负荷能力包括提高的额定转矩，利用其能在常规运行中运行具有相应的叠片组的多片式联轴器。所要求保护的叠片组在具有螺栓连接的相同刚性的同时还与对接式叠片构造的叠片组相比具有减小的厚度。
此外，叠片组总共具有六个、八个、十个或十二个套管。相应地，叠片组各自利用三个、四个、五个或六个紧固件与多片式联轴器的第一法兰和第二法兰连接。能容纳在叠片组中的紧固件的数量越多，能传递的转矩就越大，并且叠片组的偏移能力就越小。因此，所提出的叠片组能以更简单的方式加减规模并且适用于大的应用范围。
在所提出的叠片组的另一个实施方式中，在径向方向上看，在两个相邻的套管之间设有叠片组的弯曲段。因此，在叠片组的一个层中，在两个套管之间存在叠片段的负载的部段或者空置空间。当两个套管在相应的层中容纳在不同的叠片段的端部处的缺口中时，存在空置空间。因此，对于整个叠片组得出叠片组的叠片填充度。叠片填充度是商并且以整个叠片组中的现有承载负载部段的数量形成的分子为基础。此外，当叠片段被一件式的环形片替代时，叠片填充度还以理论上存在的承载负载部段的数量形成的分母为基础。这对应于叠片组中的套管的数量乘以叠片组中的层的数量的乘积。根据所提出的叠片组的一个实施方式，其具有至少60％的叠片填充度。叠片填充度越大，所提出的叠片组在机械方面就越类似于相同规模的、由一件式的环形片组成的叠片组。与所提出的解决方案不同，对接式叠片构造的叠片组仅提供最高50％的叠片填充度。所提出的解决方案允许制造如下的叠片组，其机械特性接近一件式的环形片，然而能由简单制造的叠片段经济地制造。在此，所提出的叠片组提供高的成本效率。
此外，在叠片组中能够容纳至少一个具有不同于圆形的横截面的套管。相应地，叠片段中的缺口也具有不同于圆形的并且基本上与套管的横截面相对应的形状。由此，在套管与叠片段之间实现形状配合。叠片段与套管之间的形状配合在运行中防止套管的转动，该转动能够导致叠片段的增加的磨损。此外，套管的凸缘能够具有至少一个直的部段，其用作为弯曲边缘。由此，当叠片组容纳一定偏移量时，叠片组的顶盖的片与套管之间的线性接触变得更均匀。
在所提出的叠片组的另一个实施方式中，套管构造为带凸缘套管(Kragenhuelse)。在已安装的状态下，带凸缘套管的凸缘支撑在叠片组的端侧面上并且在缺口的区域中确保压力的均匀引入，该压力由在套管中所容纳的紧固件施加到叠片组上。带凸缘套管也能在两个端部处具有凸缘。为此，带凸缘套管能够设计成多件式的。可替换地，能够通过冲压制造第二个凸缘。
另外，叠片组能够仅具有带有相同数量的缺口的多个叠片段。此外，叠片段能够设计成结构相同的。由此实现通用件应用的原则，其又简化和加速所要求保护的叠片组的制造。这样的通用件应用同样允许所要求保护的叠片组的简单的自动化制造。此外，叠片组能够具有多个套管，其数量对应于叠片段中缺口的数量的整数倍。例如，具有六个套管的叠片组在每层具有两个叠片段，叠片段各自具有三个缺口。通过对应的层的旋转错位的堆叠，能以特别简单的方式制造叠片组，该叠片组提供大的抗机械负荷能力。此外，通过旋转错位的堆叠在负载的部段处获得基本均匀的负载分布的方式，实现大的抗机械负荷能力。
可选地或附加地，叠片组能具有带有不同数量的缺口的叠片段。例如，具有三个缺口的叠片段能与具有四个缺口的叠片段组合。具有不同数量的缺口的叠片段的这种组合能够在每层或全体层实施。因此，叠片组能以简单的方式制造成更多样式。例如，在每层能够由两个具有三个缺口的叠片段和一个具有四个缺口的叠片段与一个具有十个套管的叠片组组合。相应的叠片段在此能在材料消耗少的情况下由未加工金属片制成。因此，具有更多数量的套管的、几何形状复杂的叠片组能以高成本效率的方式制造。
所述目的还通过根据本发明的用于制造叠片组的方法实现。因此制造的叠片组设置和设计用于在多片式联轴器中使用。该方法包括第一步骤，在其中提供未加工金属片(Rohblech)，由其制造用于叠片组的叠片段。在另一个步骤中，确定用在未加工金属片上的分离模型。分离模型构造为如下的几何形状，由该几何形状确定要制造的叠片段的形状。在此，分离模型能够标记在未加工金属片上或者提供作为用于加工未加工金属片的机床的加工指示。这实现将分离模型应用到未加工金属片上，由该分离模型确定多个叠片段的形状。在另一个步骤中，从未加工金属片分离出多个叠片段。这样的分离例如能够借助于冲压、割炬或激光切割实现。
根据本发明，这样制造的叠片段构造为适用于组合成叠片组的环段。此外，叠片段中的每一个都具有至少三个缺口。在叠片组的已安装的状态下，将其套管容纳到叠片段中的缺口中。具有至少三个用于套管的缺口的叠片段的应用允许在每层以不同结构形式制造相应的叠片组。此外，所提出的制造方法能快速和高成本效率地实现。
此外，从未加工金属片中分离出多个叠片段所基于的分离模型能够具有叠片段的相互嵌套布置的轮廓。叠片段的轮廓相对彼此定位，以使其相互啮合并且因此在分离时使材料消耗最小化。因此，所要求保护的方法的高工作速度引起高材料利用率，这进一步提高了制造方法的经济性。因此，在所要求保护的方法中，工作性能特别高并且同时成本密集的材料的应用是成本高效的。特别地，未加工金属片能够由冷轧不锈钢、优质钢、纤维复合材料(例如玻璃纤维增强合成材料或炭纤维增强合成材料或纤维金属层压材料)制成。相应的高工作性能材料的应用又提高了因此制造的叠片组的抗机械负荷能力、可靠性和寿命。
所述目的同样通过根据本发明的多片式联轴器实现。多片式联轴器包括与输入轴连接的第一法兰和与输出轴连接的第二法兰。多片式联轴器设计用于从输入轴到输出轴的转矩传递并且为此具有叠片组。该叠片组能拆卸地与第一法兰和第二法兰连接并且设计用于将在第一法兰上存在的转矩传递到第二法兰上。在此，叠片组根据上述实施方式中的至少一个设计。可选地或附加地，在根据本发明的多片式联轴器中使用的叠片组根据上述制造方法的实施方式制造。这样的多片式联轴器提供大的抗机械负荷能力并且被紧凑地设计。此外，这样的多片式联轴器具有提高的可靠性和寿命并且能以简单的方式被制造。
所述目的同样通过根据本发明的工业应用实现。工业应用具有带有输出轴的驱动单元，经由该输出轴将转矩传递到从动单元上。输出轴经由多片式联轴器与输入轴连接以传递转矩，该输入轴又属于从动单元。驱动单元例如能够构造为电机、内燃机或混合动力发动机。从动单元能够构造为机械应用，以使工业应用例如构造为碾磨机、辊轧机、水泥磨机、糖磨机、挤压机、传送设备、岩石破碎机、辊式破碎机、辊压机、滚压机、泵、通风装置、压缩机、船舶动力装置、升降装置、垃圾压缩机或废料压缩机。
附图说明
接下来根据各个实施方式描述本发明。在此，各个实施方式的特征能相互组合。附图中相同的标号也具有相同的技术含义，从而能互补地看附图。在此分别示出：
图1示出根据所提出的叠片组的第一实施方式的叠片段的示意图；
图2示出所提出的叠片组的第一实施方式的组装图；
图3示出根据所提出的叠片组的第二实施方式的叠片段的示意图；
图4示出根据第二实施方式的叠片组的纵剖面图；
图5示出所提出的制造方法的第一实施方式的示意性斜视图；
图6示出所提出的多片式联轴器的实施方式的示意性结构图；
图7示出所提出的工业应用的实施方式的示意图。
具体实施方式
图1示出了叠片段20的示意图，其能在叠片组10中使用，其还能在联轴器50中应用。叠片段20在叠片组10中例如用作为第一叠片段22并且基本设计为弧形。围绕联轴器50的主转轴线15观察，叠片段20具有多个缺口28，缺口的中点基本布置在叠片段20的外半径37上。缺口28设计用于在叠片组10的已安装的状态下分别容纳套管30。缺口28至少在局部具有非圆形状29，通过其在联轴器50运行时通过形状配合防止了未详细示出的紧固件16的转动。此外，通过缺口28在叠片段20的外半径37上的中点限定了紧固件16的相应的螺旋轴线35的位置。因此，叠片段20构造为环段26并且能与另外的结构相同的叠片段20或类似的叠片段组合成叠片组10。
此外，用作为第一叠片段22的叠片段20与未详细示出的第二叠片段24经由套管30连接。第二叠片段24与第一叠片段22在两个相邻的缺口28处重叠，从而形成重叠区域40。因此，第一叠片段22和第二叠片段24部分地重叠。叠片段20的位于两个缺口28之间的部段形成弯曲段17，其用作为承载负载部段27。承载负载部段27通过在联轴器10运行时围绕主转轴线15施加的转矩25承受拉力。叠片段20基本上构造为平坦构件并且例如能由金属片制成。因此，叠片段20能被成本高效地制造并且能与多个结构相同叠片段20或类似的叠片段组合成叠片组10。
图2示出了图1的由多个叠片段20组成的叠片组10的组装的示意图。叠片组10被设计用在未详细示出的联轴器50中。各个叠片段20围绕叠片组10的主转轴线15定向，以便在联轴器50运行时施加转矩25。叠片组包括两个构造相同的第一叠片段22。第一叠片段22中的每一个都具有三个缺口28，在缺口之间分别设有承载负载部段27。承载负载部段27通过施加在叠片组10上的转矩25承受拉力。缺口28还被设计用于容纳套管30。第一叠片段22形成叠片组10的共同的级或层。
此外，叠片组10包括另外的分层布置叠片段20。叠片组10具有两个第二叠片段24，其共同形成叠片组10的级或层，其放置在由第一叠片段22形成的级或层上。第二叠片段24与第一叠片段22结构相同并且同样具有三个缺口28，在缺口之间设有承载负载部段27。第二叠片段24中的缺口28也设计用于容纳套管30。第一叠片段22的和第二叠片段24的缺口28对齐定向，从而能在其中相应地容纳共同的套管30。缺口28沿着螺旋轴线定向，沿着其能在相应的套管30中能拆卸地容纳紧固件16。第一叠片段22中的每一个都与第二叠片段24部分重叠地连接。因此，在周向方向上存在于第二叠片段24之间的空置空间19由第一叠片段22之一跨接。相应地，两个第一叠片段22之间的空置空间19由第二叠片段24跨接。叠片段20之间的空置空间19的位置与叠片组10的一个级或层偏移了叠片段20的最小部分转动，该空置空间的位置通过缺口28的位置逐步锁定。
这种结构在根据图1的叠片组10中经由具有叠片段20的多个级或层延伸。叠片段20、即第一叠片段22和第二叠片段24基本上构造为环段26并且在间隔的条件下通过空置空间19在每级或层形成中断的环形。图1中的叠片组10的结构具有五个级或层。沿着弯曲段17观察，在五个级或层中布置四个承载负载部段27。这表示仅由连续的环形片建立的叠片组的结构方面的近似。
在各自具有六个缺口28和存在二十个承载负载部段27的五个级或层的情况下，图1中示出的叠片组10得出20/30、即66.7％的叠片填充度。叠片段20在材料消耗减少的情况下能由未加工金属片制造，这允许快速和成本高效的生产。通过至少60％的叠片填充度和成本高效的制造，在所提出的叠片组10中尤其实现抗机械负荷能力与成本的特别有利的比例。
图3示出了所提出的叠片组10的根据第二实施方式的示意图。叠片组10设计用于在未详细示出的联轴器50中使用并且具有多个叠片段20，叠片段基本如图2中那样用作为第一叠片段22和第二叠片段24。与根据图2的实施方式不同，在图3中叠片段20具有四个用于容纳套管30的缺口28。第一叠片段22构造为环段26并且在考虑在其之间存在的空置空间19的情况下基本上形成环形，其围绕叠片组10的主转轴线15定向。在叠片组10运行时围绕主转轴线15施加转矩25。此外，根据图3的叠片段20在结构方面是相同的，即能相互替换地构造。
在两个缺口28之间分别构造承载负载部段27，其基本上构造为弯曲段17。在承载负载部段27处邻接缺口28，其设计用于容纳套管30。套管30在其端部处具有环34，通过其将叠片组10装配在一起。套管和环34例如能够通过冷变形或夹紧连接相互连接。
共同形成叠片组10的级或层的第一叠片段20位于第二叠片段24上，其中，第二叠片段24跨接第一叠片段22之间的空置空间19。与其相应地，第一叠片段22跨接第二叠片段24之间的未示出的空置空间19。由此，在第一叠片段22与第二叠片段24之间建立连接，该连接提供大的抗机械负荷能力。因此，在第一叠片段22与第二叠片段24之间设有基本上弯曲的重叠区域40。为第一叠片段22和第二叠片段24示出的结构类似地也设置在叠片段20的另外的级或层中，其中，叠片段跨接另外的叠片段20之间的空置空间19。对于根据图1的结构，得出75％的叠片填充度。每个叠片段20的缺口28的数量越多，能达到的叠片填充度就越高。叠片填充度越高，叠片组10就越近似于仅由多个环形片构成的叠片组。通过能快速和低成本地例如由未加工金属片制造的根据图3的叠片段20，得出了抗机械负荷能力与制造开销或制造成本的特别有利的比例。
图4示出了如图3中那样能在联轴器50中使用的叠片组10的示意性纵剖面图。叠片组10包括基本上分层布置的多个叠片段20。属于叠片段20的第一叠片段和第二叠片段24分别形成互补的环段26。在如图4那样的已安装的状态下，第一叠片段22和第二叠片段24重叠，以跨接叠片组10的相邻的级或层中的叠片段20的空置空间。为此布置叠片段20，以使其缺口28对齐地定位。在此，缺口28分别与容纳在缺口28中的套管30中的螺旋轴线35对齐。套管30在其端部处具有环34，其与套管冲压形成，即通过冷变形与其连接。可选地，能在套管30和环34之间设有卡扣连接。
沿着螺旋轴线35，能在套管30中能拆卸地容纳紧固件16、例如螺钉。在联轴器50运行时将转矩25引入叠片组10中，通过其基本上使叠片段20承受拉力。转矩通过套管30引入到叠片组10中，其中，套管30通过挤压力45压在叠片组10处。由此，将叠片组10保持在预加应力47下。补充地，力传递利用紧固件和套管形状配合地实现。
图5示出了所提出的制造方法100的第一实施方式的示意性斜视图。方法100从第一步骤110开始，在其中提供未加工金属片42。同样，图5中的方法100从第二步骤开始，在其中将叠片段20处的多个轮廓41组合成用于未加工金属片42的分离模型46。因此，分离模型46反映多个叠片段20，其适合作为用于例如图1至图4所示的叠片组10的第一叠片段22和第二叠片段24。为此，叠片段20基本上形成互补的环段26。多个叠片段20的轮廓41在分离模型46中相互嵌套，即定位，以使其之间的材料消耗39最小化。在此，缺口28也属于轮廓41。分离模型46能由使用者调整或者由相应的几何算法生成。在另一个步骤130中，叠片段20借助冲压器43从未加工金属片42中分离出。因此，未加工金属片42的材料能被低损耗地充分利用，这实现特别高成本效率的制造。这还能实现在制造叠片段20时经济地使用高工作性能和成本密集的材料，由此又提高了叠片段20以及期望的叠片组10的质量。
图6示意性地示出了所提出的联轴器50的结构，在其中使用例如图1至图4所示的叠片组10。联轴器50包括第一毂57和第二毂，经由其能供应或导出围绕主转轴线15的转矩25。联轴器50还包括中间件55，其具有两个法兰51。第一毂57和第二毂58也分别具有法兰51。第一毂57的和第二毂58的法兰51分别与中间件55的法兰51组成分别具有第一法兰52和第二法兰54的法兰对。第一法兰52分别与第二法兰54经由紧固件16能拆卸地通过叠片组10连接。叠片组10分别具有多个叠片段20，其基本上构造为环段26。根据图6的联轴器50整体上构造为多片式联轴器。
图7示意性地示出了根据本发明的所提出的实施方式的工业应用60的结构。工业应用60具有驱动单元62和从动单元64。驱动单元62具有驱动轴63，经由其将由驱动单元62生成的转矩25传递至联轴器66。联轴器66又经由从动轴65与从动单元64连接以传递转矩。因此，驱动单元62的转矩25通过联轴器66传递到从动单元64上。驱动单元62例如能够构造为电机、内燃机或混合动力发动机。从动单元能够构造为机械应用，以使工业应用例如构造为碾磨机、辊轧机、水泥磨机、糖磨机、挤压机、传送设备、岩石破碎机、辊式破碎机、辊压机、滚压机、泵、通风装置、压缩机、船舶动力装置、升降装置、垃圾压缩机或废料压缩机。在此，联轴器66构造为根据图1至图4之一所示的联轴器50。
Claims (12)
1.一种叠片组(10)，包括多个分层布置的叠片段(20、22、24)，所述叠片段被构造为环段(26)以相互连接，其中，在每个叠片段(20、22、24)中设有多个缺口(28)，其特征在于，至少一个所述叠片段(20)具有至少三个缺口(28)，
其中，第一叠片段和第二叠片段各自经由套管(30)在相应的至少两个缺口(28)处部分重叠地相互连接，从而所述套管(30)在第一叠片段与第二叠片段之间实现形状配合，
其中，在周向方向上存在于第二叠片段之间的空置空间(19)由第一叠片段之一跨接；相应地，两个第一叠片段之间的空置空间(19)由第二叠片段跨接。
2.根据权利要求1所述的叠片组(10)，其特征在于，第一叠片段的至少一个缺口(28)沿着周向方向超过第二叠片段伸出。
3.根据权利要求1或2所述的叠片组(10)，其特征在于，所述叠片组(10)具有六个、八个、十个或十二个套管(30)。
4.根据权利要求1或2所述的叠片组(10)，其特征在于，所述叠片组(10)在两个套管(30)之间的弯曲段(17)中具有至少60％的叠片填充度。
5.根据权利要求1或2所述的叠片组(10)，其特征在于，至少一个套管(30)具有不同于圆形的横截面。
6.根据权利要求1或2所述的叠片组(10)，其特征在于，至少一个套管(30)构造为带凸缘套管。
7.根据权利要求1或2所述的叠片组(10)，其特征在于，所述叠片组(10)仅具有带有相同数量的缺口(28)的多个叠片段(20、22、24)。
8.根据权利要求1或2所述的叠片组(10)，其特征在于，所述叠片组(10)具有带有不同数量的缺口(28)的多个叠片段(20、22、24)。
9.一种用于制造权利要求1的叠片组(10)的方法(100)，包括以下步骤：
a)提供未加工金属片(42)；
b)确定用于多个叠片段(20、22、24)的分离模型(46)；
c)从所述未加工金属片(42)分离出多个叠片段(20、22、24)；
其特征在于，将所述叠片段(20、22、24)构造为环段(26)，所述叠片段各自具有至少三个用于容纳套管(30)的缺口(28)。
10.根据权利要求9所述的方法(100)，其特征在于，在步骤b)中的所述分离模型(46)具有所述叠片段(20、22、24)的多个相互嵌套的轮廓(41)。
11.根据权利要求9或10所述的方法(100)，其特征在于，所述未加工金属片(42)由冷轧的不锈钢制成。
12.一种多片式联轴器(50)，包括第一法兰(52)和第二法兰(54)，所述第一法兰和所述第二法兰为了传递转矩而各自与叠片组(10)能拆卸地连接，其特征在于，所述叠片组(10)根据权利要求1至8中任一项来设计和/或根据权利要求9至11中任一项所述的方法(100)来制造。
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