CN113738775A

CN113738775A - 胀紧联结套

Info

Publication number: CN113738775A
Application number: CN202111106838.5A
Authority: CN
Inventors: 李鹏; 林凤卿; 谢光明
Original assignee: ABB Schweiz AG
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2021-09-22
Filing date: 2021-09-22
Publication date: 2021-12-03
Anticipated expiration: 2041-09-22
Also published as: CN113738775B

Abstract

在此提供了一种胀紧联结套。该胀紧联结套包括外锁紧组件，被套设在外轴的端部，并且包括第一连接部；以及输出轴，沿轴向被布置在外轴的端部外，并且包括：第二连接部，适于与第一连接部耦合以将外锁紧组件和输出轴朝向彼此拉动，来使得外锁紧组件向外轴施加径向向内的挤压力；以及内锁紧组件，适于被插入到外轴的盲孔中，并且适于在外锁紧组件和输出轴朝向彼此拉动的过程中向盲孔的孔壁施加径向向外的挤压力，以由此将输出轴连接至外轴。通过设置外锁紧组件和内锁紧组件，胀紧联结套能够在两个径向向内和径向向外两个方向上向外轴施加挤压力，从而能够有效地提高使用该胀紧联结套连接时的输出扭矩，还提高了胀紧联结套的可靠性和使用便利性。

Description

胀紧联结套

技术领域

本公开的实施例涉及一种胀紧联结套。

背景技术

胀紧联结套，又叫胀紧套或胀套，是一种无键联结装置，用于连接轴向对齐的两个轴。常见的胀紧连接套通常是外胀紧连接套，其通过高强度拉力螺栓的作用，在套筒与轴之间、锁紧部与套筒之间产生巨大抱紧力，以实现轴与轴之间的无键联结。当承受负荷时，靠胀紧连接套与轴的结合压力及相伴产生的摩擦力传递转矩、轴向力或二者的复合载荷。胀紧连接套联接主要有以下优点：对中精度高；安装/调整/拆卸方便；强度高，联结稳定可靠；在超载时可以保护设备不受损坏，尤其适用于传递重型负荷。广泛应用于重型机械、风力发电、包装机械、印刷机械、数控机床、自动化设备等领域。

发明内容

本公开的实施例提供了一种胀紧联结套，解决了或至少部分地解决了传统的胀紧联结套中存在的一些问题。

在本公开的第一方面，提供了一种胀紧联结套。该胀紧联结套包括外锁紧组件，被套设在外轴的端部，并且包括第一连接部；以及输出轴，沿轴向被布置在所述外轴的所述端部外，并且包括：第二连接部，适于与所述第一连接部耦合以将所述外锁紧组件和所述输出轴朝向彼此拉动，来使得所述外锁紧组件向所述外轴施加径向向内的挤压力；以及内锁紧组件，适于被插入到所述外轴的盲孔中，并且适于在所述外锁紧组件和所述输出轴朝向彼此拉动的过程中向所述盲孔的孔壁施加径向向外的挤压力，以由此将所述输出轴连接至所述外轴。

通过设置外锁紧组件和内锁紧组件，胀紧联结套能够在两个径向向内和径向向外两个方向上向外轴施加挤压力，从而能够有效地提高使用该胀紧联结套连接时的输出扭矩。此外，在使用该胀紧联结套连接外轴与输出轴时，安装、拆卸和使用过程中都不会对外轴造成任何影响，从而提高了胀紧联结套的可靠性和使用便利性。

在一些实施例中，内锁紧组件包括内锁紧部，适于被插入到所述盲孔中，并且所述内锁紧部的外径沿从所述端部轴向向内的插入方向渐缩；以及内套筒，被布置在所述盲孔和所述内锁紧部之间，并且所述内套筒的内径沿所述插入方向渐缩。以此方式，内锁紧组件能够以面接触的方式向内轴施力，从而提高连接的可靠性。

在一些实施例中，外锁紧组件包括外锁紧部，包括所述第一连接部和锥孔，并且被布置为经由所述锥孔而套设在所述外轴的所述端部上，所述锥孔的内径沿所述插入方向渐缩；以及外套筒，被布置在所述外锁紧部和所述外轴之间，并且所述外套筒的外径沿所述插入方向渐缩。以此方式，类似于内锁紧组件，外锁紧组件能够以面接触的方式向内轴施力，从而提高连接的可靠性。

在一些实施例中，第一连接部包括第一法兰部；以及沿周向形成在所述第一法兰部的多个螺纹孔。

在一些实施例中，第二连接部包括第二法兰部；沿周向形成在所述第二法兰部的多个紧固通孔；以及多个紧固件，适于穿过所述多个紧固通孔而与所述多个螺纹孔啮合以将所述第一连接部和所述第二连接部耦合。以此方式，能够以简单、有效且可靠的方式使得第一连接部和第二连接部耦合。

在一些实施例中，第二连接部还包括多个拆卸螺纹孔，适于供多个拆卸构件耦合至其中，以使得所述多个拆卸构件抵推所述第一连接部来允许所述外锁紧组件和所述输出轴彼此远离。通过在第二连接部上设置拆卸连接孔，可以以省力且不破坏外轴的方式拆卸胀紧联结套，从而进一步提高胀紧联结套的可靠性。

在一些实施例中，外套筒包括至少一条沿轴向至少部分地贯穿所述外套筒的第一裂缝。以此方式，能够进一步提高使用胀紧联结套连接的可靠性。

在一些实施例中，内套筒包括至少一条沿轴向至少部分地贯穿所述内套筒的第二裂缝。

在一些实施例中，外套筒包括至少两个套筒部分，适于沿周向而被布置在所述外轴的径向凹入槽中。

在一些实施例中，输出轴还包括键槽，被形成远离所述外轴的输出端部附近。

应当理解的是，发明内容并不旨在确定本公开的实施例的关键或基本特征，也并非旨在用于限制本公开的范围。通过下面的描述，本公开的其他特征将变得容易理解。

可选地，这种照明方式除了具有光源面积大、光线柔和的优势外，还不会额外占用车辆内部有限的空间，使得车辆内部能够更加简洁。

附图说明

通过结合附图更详细地描绘本公开的示例性实施例，本公开的上述目的和其它目的、特征和优点将变得更加明显，其中在本公开的示例性实施例中，相同的附图标记通常表示相同的部件。

图1示出了根据本公开实施例的胀紧联结套的分解视图；

图2示出了根据本公开的实施例的胀紧联结套的外锁紧部的立体示意图；

图3示出了根据本公开的实施例的胀紧联结套的输出轴的立体示意图；

图4示出了根据本公开的实施例的胀紧联结套的施力原理的简化示意图；

图5至图8示出了根据本公开的实施例的几种不同结构的外套筒的立体示意图；

图9示出了具有径向凹入槽的外轴的立体示意图；

图10示出了根据本公开的实施例的内套筒的立体示意图。

贯穿附图，使用相同或相似的附图标记来表示相同或相似的元件。

具体实施方式

现在将参考几个示例实施例来描述本公开。应当理解，这些实施例仅为了使本领域技术人员能够更好地理解并由此实现本公开，而不是对本公开技术方案的范围提出任何限制的目的来描述。

如本文所使用的，术语“包括”及其变体将被解读为意指“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”将被解读为“至少基于部分”。术语“一个实施例”和“实施例”应被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”应理解为“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指代不同或相同的对象。在下面可能包含其他明确的和隐含的定义。除非上下文另外明确指出，否则术语的定义在整个说明书中是一致的。

对于某些诸如电机等的动力设备而言，其外轴(即，输出轴，为了术语的统一，本文中将被称为外轴)上没有键槽结构。往往需要采用胀紧联结套将该外轴与进一步的输出轴连接从而达到输出功率的目的。电机等动力设备在被使用之前，一般需要对其输出扭矩进行测试。在测试时，需要电机的外轴通过适当的方式与测试设备的测试轴连接，由此来测试动力设备的外轴能够输出的最大扭矩。

然而，由于传统的连接方式存在缺陷，因此，在测试最大输出扭矩时，由于施加的负载过大容易导致外轴与测试轴的连接处打滑，从而严重影响到了测试的准确性和可靠性。此外，即使是在动力设备的正常使用过程中，传统的连接方式也存在着不能承载大扭矩的问题。此外，有的动力设备的外轴不但没有键槽结构，而且其中部还设置有盲孔。这造成了采用传统的连接方式更加难以承载大扭矩，进一步提高了动力设备输出大扭矩的难度。

为了解决或者至少部分地解决上述或者其他潜在问题，本公开的实施例提供了一种胀紧联结套100。该胀紧联结套100能够应用于具有盲孔201的外轴200。该外轴200可以是前文中所提到的诸如电机的动力设备的输出轴，也可以是任意其他需要采用胀紧联结套100连接的轴。

图1示出了根据本公开实施例的胀紧联结套100的分解视图。如图1所示，总体上，根据本公开实施例的胀紧联结套100包括外锁紧组件101和输出轴102。这里的输出轴102是与前文中提到的外轴200连接以用来提供动力输出的轴。在该输出轴102上，还设置有内锁紧组件1022。也就是说，根据本公开实施例的胀紧联结套100采用内、外两套锁紧组件，能够显著提高外轴200与输出轴102连接时的输出扭矩。

具体而言，外锁紧组件101被套设在外轴200的端部，并且包括第一连接部1012。输出轴102沿轴向设置在外轴200的端部外。除了内锁紧组件1022外，输出轴102还包括第二连接部1021。第一连接部1012能够与第二连接部1021耦合从而将外锁紧组件101和输出轴102朝向彼此拉动。

如图1所示，在一些实施例中，为了便于第一连接部1012和第二连接部1021的耦合，第一连接部1012可以具有法兰部(为了便于描述，后文中将被称为第一法兰部)和沿周向布置在第一法兰部上的多个螺纹孔1015，如图1和图2所示。第二连接部1021也可以采用法兰结构，并且包括第二法兰部和沿周向形成在第二法兰部上的多个紧固通孔1025，如图1和图3所示。

除此之外，第二连接部1021还包括多个紧固件1026。这些紧固件1026能够穿过紧固通孔1025并与形成在第一连接部1012的多个螺纹孔1015啮合，由此来将第一连接部1012和第二连接部1021耦合。以此方式，能够以简单且稳定的结构将外锁紧组件101和输出轴102朝向彼此拉动，从而可以提高胀紧联结套100的可靠性。

应当理解的是，第一连接部1012和第二连接部1021采用上述法兰结构只是示意性的，并不旨在限制本公开的保护范围。第一连接部1012和第二连接部1021采用任意其他适当的耦合方式来将外锁紧组件101和输出轴102朝向彼此拉动也是可能的。例如，在一些替代的实施例中，外锁紧组件101和输出轴102中的一个也可以采用外螺纹结构，另一个采用内螺纹结构。外锁紧组件101和输出轴102通过内、外螺纹的啮合来实现朝向彼此拉动。

在外锁紧组件101和输出轴102朝向彼此拉动的过程中，外锁紧组件101能够朝向外轴200施加进行向内的挤压力，并且内锁紧组件1022能够向外轴200施加径向向外的挤压力。也就是说，根据本公开实施例的胀紧联结套100能够在内、外两个方向上对外轴200施加挤压力，由此能够进一步提高输出扭矩。具体的原理将在下文中做进一步阐述。

在一些实施例中，内锁紧组件1022可以包括内锁紧部1023和内套筒1024，如图1和图3所示。内锁紧部1023可以是从第二法兰部轴向向外轴200伸出的轴。内锁紧部1023和内套筒1024能够被插入到外轴200的盲孔201中，并且内套筒1024布置在盲孔201和内锁紧部1023之间。内锁紧部1023的外径沿插入盲孔201的插入方向D1(也即，从外轴200的端部轴向向内的方向)渐缩，即，外径逐渐减小。内套筒1024的内径也沿插入方向D1渐缩。

类似地，在一些实施例中，外锁紧组件101包括外锁紧部1011和外套筒1014，如图1所示。外锁紧部1011包括锥孔1013和上文中提到的第一连接部1012。外锁紧部1011经由锥孔1013而被套设在外轴200的端部上，并且锥孔1013的内径沿插入方向D1渐缩。外套筒1014也被套设在外轴200的端部上，并且位于外锁紧部1011和外轴200之间。外套筒1014的外径沿插入方向D1渐缩。

为了便于分析外锁紧组件101和内锁紧组件1022的受力，现结合图4的受力分析图来进行描述。图4示出了在使用胀紧联结套100连接后，胀紧联结套100以及外轴在径向上的半部的剖面示意图。图4中由上至下分别是外锁紧部1011、外套筒1014、外轴200、内套筒1024和内锁紧部1023。应当理解的是，为了便于显示，图中的各个部件并未按比例绘制。

先结合图4分析外锁紧组件101的受力。在第一连接部1012和第二连接部1021耦合后，外锁紧部1011会受到拉力F_Le。由于外锁紧部1011的内径和外套筒1014的外径的渐缩结构，该力为产生垂直于外套筒1014的外表面的压力F_Ne和摩擦力F_re。假设外锁紧部1011的内径和外套筒1014的外径的渐缩的角度(锥度角)为α。F_Ne和F_re-可以被分别计算如下。

垂直于外套筒1014的外表面的压力F_Ne作用在外轴200上又会产生垂直于外轴200的内表面的挤压力F_ne和摩擦力F_te。挤压力F_ne和摩擦力F_te分别被计算如下。

由此，单就外锁紧组件101而言，其扭矩T_maxe可以结合公式(1)和公式(2)计算如下。

T_maxe＝μ_e×R_e×F_Le×sinα×cosα (3)

其中μ_e是外套筒1014与外轴200之间的摩擦系数，R_e是外轴200的外径。

基于类似的方法，内锁紧组件1022的扭矩T_maxi可以计算如下。

T_maxi＝μ_i×R_i×F_Li×sinβ×cosβ (4)

其中μ_i是内套筒1024与外轴200之间的摩擦系数，R_i是外轴200的盲孔201的内径，F_Li是在第一连接部1012和第二连接部1021耦合后内锁紧部1023所受到的压力，β是内锁紧部1023的外径和内套筒1024的内径的渐缩的角度(锥度角)。这个角度可以和外锁紧部1011的内表面和外套筒1014的外表面的倾斜角度相同，也可以不相同。

结合公式(3)和(4)可以计算出，采用根据本公开的实施例的胀紧联结套100连接时的总的输出扭矩。

T_max＝T_maxi+T_maxe (5)

由此可以看出，通过采用根据本公开实施例的胀紧联结套100，由于采用了内锁紧组件1022和外锁紧组件101，所能提供的输出扭矩显著提高，从而有效地避免了由于施加的扭矩过大而打滑的问题。此外，由于会同时向外轴200施加径向向内和径向向外的挤压力，从而有效地避免了单方向受力而可能造成的外轴200变形等问题，提高了连接的可靠性。

此外，传统的方案中由于结构的原因，传统的胀紧套的套筒和外轴200之间一般最多是线接触。在这种情况下，就需要施加较大的预紧力才能够达到所需的扭矩，并且可能还存在外轴或套筒受力较大而失效的问题。相比之下，根据本公开实施例的胀紧联结套100，由于内套筒1024与外轴200的盲孔201之间以及外套筒1014与外轴200的外壁之间的面接触，从而能够使受力平均分散到接触表面各处。因此，根据本公开实施例的胀紧联结套100不需要太大的预紧力就能实现所需的甚至更大的扭矩。

一方面，预紧力的减小带来了拆卸的便利。传统的方案中，由于所施加的预紧力较大，拆卸十分不便利。根据本公开实施例的胀紧联结套100有效地解决了这个问题。另一方面，传统方案中的线接触还带来一个问题就是应力集中。应力集中容易引起外轴200或者套筒等部件的变形甚至失效的问题，从而造成了传统方案中的连接的可靠性降低。根据本公开实施例的胀紧联结套100由于能够通过面接触来施力，外套筒1014和内套筒1024只需要采用微小的变形能够实现所需的甚至更大的扭矩，从而有效地解决这个问题。

另外，由于根据本公开实施例的胀紧联结套100会同时向外轴200施加径向向内和径向向外的挤压力，因此，可以在外轴的轴向长度较小的情况下实现所需的输出扭矩。这对于诸如机器人等的一些领域而言是特别有利，因为这些领域希望尽可能紧凑的结构和较高的输出扭矩。根据本公开实施例的胀紧联结套100应用于这些领域就能有效地解决这些问题并且达到所需的技术效果。

此外，为了进一步方便拆卸，在一些实施例中，如图1和图3所示，第二连接部1021还可以包括多个拆卸螺纹孔1027。多个拆卸螺纹孔1027可以沿周向布置在第二法兰部上，并且可以与紧固通孔1025间隔排布。拆卸螺纹孔1027适于供拆卸构件耦合在其中。例如，拆卸构件可以是螺栓。当需要拆卸胀紧联结套100时，在紧固件1026被拆卸后，拆卸构件可以被旋拧在拆卸螺纹孔1027中。拆卸构件在旋拧的过程中能够抵推第一连接部1012，以使得外锁紧组件101和输出轴102彼此远离。以此方式，能够轻松地将胀紧联结套100从外轴200上拆除。

通过上述描述可以看出，根据本公开实施例的胀紧联结套100不会以任何方式使外轴200产生变形或者物理上的损坏。这特别适用于对测试动力设备进行测试的情况。在测试完成之后，外轴200能够保持原样而不会产生任何应力和变形等，从而利于动力设备后续的使用。

在一些实施例中，为了促进外套筒1014的微小变形，在一些实施例中，外套筒1014可以包括至少一条沿轴向至少部分地贯穿外套筒1014的裂缝(下文中将被称为第一裂缝1016)，如图5至图7所示。图5示出了外套筒1014具有一条贯穿外套筒1014的整个长度的第一裂缝1016，由此利于外套筒1014在受力过程中产生微小变形。

图6示出了外套筒1014可以包括多个第一裂缝1016。这些第一裂缝1016从外套筒1014的一端轴向贯穿外套筒1014的一部分。图7示出了外套筒1014所包括的多个第一裂缝1016并非从一端开始贯穿外套筒1014的一部分，而是从外套筒1014轴向上的两端贯穿外套筒1014的一部分，并且这些第一裂缝1016交替排列。以此方式，能够进一步促进外套筒1014的变形，并由此促进外套筒1014与外锁定部1011之间以及外套筒1014以及外轴200之间的面接触。

在实际的应用中，第一裂缝1016还可以存在其他的方式。例如，在一些实施例中，外套筒1014可以包括多条轴向贯穿外套筒1014的全长的第一裂缝1016，以由此将外套筒1014分成多个部分。例如，图8示出了外套筒1014可以包括两条轴向贯穿全长的第一裂缝1016，以由此将外套筒1014分成两个套筒部分。以此方式，使得套筒部分能够便利地布置在外周的径向凹入槽202中，如图9所示，从而使得外套筒1014更便于安装且不容易脱落。

类似地，内套筒1024也可以采用与外套筒1014类似的结构，即，内套筒1024也可以包括至少一条沿轴向至少部分地贯穿内套筒1024的第二裂缝1029。图10示出了内套筒1024可以具有一条轴向贯穿内套筒1024的全长的第二裂缝1029。应当理解的是，图10所示的情况只是示意性的，并不旨在限制本公开的保护范围。第二裂缝1029也可以采用与上述第一裂缝1016类似的其他任意适当的结构和方式。例如，在一些实施例中，内套筒1024也可以包括多条轴向贯穿内套筒1024的至少一部分的第二裂缝1029，由此来利于内套筒1024的变形和施力。

此外，在一些实施例中，为了便于与其他部件的连接，在输出轴102上还设置有键槽1028。键槽1028可以被形成在输出轴102的远离外轴200的输出端部附近。键槽1028可以是单键键槽1028，也可以是花键键槽1028。图3中示出了输出轴102的输出端部附近设置了单键键槽1028，由此可以利于输出轴102在于另外的部件连接，从而提高胀紧联结套100的使用便利性。

尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

Claims

1.一种胀紧联结套，包括：

外锁紧组件(101)，被套设在外轴(200)的端部，并且包括第一连接部(1012)；以及

输出轴(102)，沿轴向被布置在所述外轴(200)的所述端部外，并且包括：

第二连接部(1021)，适于与所述第一连接部(1012)耦合以将所述外锁紧组件(101)和所述输出轴(102)朝向彼此拉动，来使得所述外锁紧组件(101)向所述外轴(200)施加径向向内的挤压力；以及

内锁紧组件(1022)，适于被插入到所述外轴(200)的盲孔(201)中，并且适于在所述外锁紧组件(101)和所述输出轴(102)朝向彼此拉动的过程中向所述盲孔(201)的孔壁施加径向向外的挤压力，以由此将所述输出轴(102)连接至所述外轴(200)。

2.根据权利要求1所述的胀紧联结套，其中所述内锁紧组件(1022)包括：

内锁紧部(1023)，适于被插入到所述盲孔(201)中，并且所述内锁紧部(1023)的外径沿从所述端部轴向向内的插入方向(D1)渐缩；以及

内套筒(1024)，被布置在所述盲孔(201)和所述内锁紧部(1023)之间，并且所述内套筒(1024)的内径沿所述插入方向(D1)渐缩。

3.根据权利要求2所述的胀紧联结套，其中所述外锁紧组件(101)包括：

外锁紧部(1011)，包括所述第一连接部(1012)和锥孔(1013)，并且被布置为经由所述锥孔(1013)而套设在所述外轴(200)的所述端部上，所述锥孔(1013)的内径沿所述插入方向(D1)渐缩；以及

外套筒(1014)，被布置在所述外锁紧部(1011)和所述外轴(200)之间，并且所述外套筒(1014)的外径沿所述插入方向(D1)渐缩。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的胀紧联结套，其中所述第一连接部(1012)包括：

第一法兰部；以及

沿周向形成在所述第一法兰部的多个螺纹孔(1015)。

5.根据权利要求4所述的胀紧联结套，其中所述第二连接部(1021)包括：

第二法兰部；

沿周向形成在所述第二法兰部的多个紧固通孔(1025)；以及

多个紧固件(1026)，适于穿过所述多个紧固通孔(1025)而与所述多个螺纹孔(1015)啮合以将所述第一连接部(1012)和所述第二连接部(1021)耦合。

6.根据权利要求5所述的胀紧联结套，其中所述第二连接部(1021)还包括：

多个拆卸螺纹孔(1027)，适于供多个拆卸构件耦合至其中，以使得所述多个拆卸构件抵推所述第一连接部(1012)来允许所述外锁紧组件(101)和所述输出轴(102)彼此远离。

7.根据权利要求3所述的胀紧联结套，其中所述外套筒(1014)包括至少一条沿轴向至少部分地贯穿所述外套筒(1014)的第一裂缝(1016)。

8.根据权利要求2或3所述的胀紧联结套，其中所述内套筒(1024)包括至少一条沿轴向至少部分地贯穿所述内套筒(1024)的第二裂缝(1029)。

9.根据权利要求3所述的胀紧联结套，其中所述外套筒(1014)包括：

至少两个套筒部分，适于沿周向而被布置在所述外轴(200)的径向凹入槽(202)中。

10.根据权利要求1所述的胀紧联结套，其中所述输出轴(102)还包括：

键槽(1028)，被形成远离所述外轴(200)的输出端部附近。