CN114131552A

CN114131552A - 一种双输入的扭矩倍增套筒

Info

Publication number: CN114131552A
Application number: CN202111396181.0A
Authority: CN
Inventors: 周顺新; 王虬; 魏业文
Original assignee: Hubei Chuangquan Electric Co ltd
Current assignee: Hubei Chuangquan Electric Co ltd
Priority date: 2021-11-23
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2022-03-04

Abstract

一种双输入的扭矩倍增套筒，包括蜗杆输入轴、蜗轮和套筒，蜗杆输入轴、蜗轮、套筒与外壳体转动连接，蜗杆输入轴和蜗轮啮合传动，蜗轮中心设有蜗轮轴，蜗轮轴下端设有传递齿轮，传递齿轮驱动套筒在外壳体上转动，通过在蜗杆输入轴的转动，蜗轮轴上端伸出外壳体形成蜗轮输入轴，蜗杆输入轴一端或两端穿出外壳体，蜗杆输入轴和蜗轮输入轴穿出壳体部分轴体端部设有用于容纳扳手上扳头的凹槽。利用大型螺钉或者螺母尺寸大的特点，套筒外侧齿轮直径大大大于蜗轮转轴下方齿轮，形成较大的传动比，使得总的扭矩倍增数大，方便进行大型螺钉的紧固作业，同时，在经过在蜗杆和蜗轮两处设置输入轴，使得两处分别形成快速档和力矩档，适合实际使用的情况。

Description

一种双输入的扭矩倍增套筒

技术领域

本发明涉及拆装工具领域，具体涉及一种双输入的扭矩倍增套筒。

背景技术

在建筑业、制造业中，螺钉紧固是固定连接中使用最多的一种固定连接方式，通过利用物体的斜面圆形旋转和摩擦力的物理学和数学原理，循序渐进地紧固物机件，因为其结构简单实用，便于批量生产得到了大量的引用。

在输电塔、信号塔、风电桩等大型钢铁构件的安装中，由于其批量大，需要安装的精度好，在底部基础的固定中目前大多采用预先在基础中按照标准浇筑好带螺纹孔的预埋件，然后通过螺钉与预埋件中的螺纹进行连接，由于螺纹连接的精度及快速安装性能使其适用于此种大型设备的安装领域，但由于这些大型设备的重量大，底座的紧固螺钉通常也较大，通常螺钉规格在M64以上，需要非常大的预紧力矩，在安装时一般采用压缩机带风炮加套筒来保证拧紧，由大型运输负责设备运送，但当安装完成后，在后续检修维护的过程中，为紧固螺钉专门运输压缩机和凤炮在成本上显得难以接受，而人力紧固显然不能满足预紧力矩的需求，一般采用结构来增大力矩如增大扳手长度等措施，但M64的螺钉的预紧扭矩为19353N·m，如果靠增加扳手长度，以人力显然不足以达到。

现有技术也有对力矩进行倍增的装置，例如澳大利亚专利文献AU2018361223采用行星齿轮进行力矩倍增，但行星齿轮中输入轴周围的行星轮沿着轴向向四周极大的扩大了装置尺寸，在紧固时空间不足以放置下有足够力矩的倍增装置，且由当前的空间设计的倍增装置只能提供大约25倍的力矩倍增，人力需要提供19353/25=774.12 N·m力矩，显然人力不能达到这种力矩。

在力矩倍增的同时，使用人力进行紧固还面临这传动比过大转动圈数过多的问题，力矩倍增必然带来传动系数的改变，力矩倍增太大使得输入端转动多转输出端才转动一转，这使得紧固时间过程边长且需要操作人要具有较高的体力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种双输入的扭矩倍增套筒，能够在为套筒增加足够扭矩倍增的同时，提供两种转动力矩输入位置，在螺钉或者螺母松使采用快速转动，在要拧紧时采用最大倍增力矩输入位置进行紧固。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种双输入的扭矩倍增套筒，包括蜗杆输入轴、蜗轮和套筒，蜗杆输入轴、蜗轮、套筒与外壳体转动连接，蜗杆输入轴和蜗轮啮合传动，蜗轮中心设有蜗轮轴，蜗轮轴下端设有传递齿轮，传递齿轮驱动套筒在外壳体上转动，蜗轮轴上端伸出外壳体形成蜗轮输入轴，蜗杆输入轴一端或两端穿出外壳体，蜗杆输入轴和蜗轮输入轴穿出壳体部分轴体端部设有用于容纳扳手上扳头的凹槽。

上述的蜗杆输入轴和蜗轮不自锁，即蜗杆输入轴的展开螺旋角大于蜗轮蜗杆接触的摩擦角。

通过采用蜗轮蜗杆的不自锁传动，在蜗轮输入轴出进行力矩输入时，传动比当中不含蜗轮蜗杆，可以进行转速较快的旋转作业，当蜗轮输入轴旋转使螺母或者螺钉已达到蜗轮处输入的最大力矩时，再使用蜗杆输入轴处进行力矩输入，增大倍增力矩，使得最终拧紧力矩达到要求。

上述的套筒包括套筒外齿轮及内部的套筒槽，传递齿轮和套筒外齿轮之间设有中间齿轮，传递齿轮与中间齿轮啮合传动，中间齿轮与套筒外齿轮啮合传动。

上述的中间齿轮为两个，分设在传递齿轮两侧并与外壳体转动连接。

上述的外壳体包括下壳体和上壳体，套筒下端与下壳体底面转动连接，套筒上端设有保持架，保持架与下壳体固定连接，中间齿轮上端与保持架转动连接，下端与下壳体转动连接，保持架前端设有穿孔，穿孔位置与套筒槽位置对应，蜗轮轴上端与上壳体转动连接，下端与下壳体转动连接。

上述的蜗轮轴下端穿出蜗轮，传递齿轮位于蜗轮轴下侧轴体上，蜗轮轴上下两端分别与外壳体顶端和底端转动连接。

上述的套筒槽为六边形凹槽，用于放置外六方螺母或者螺钉。

本发明提供的一种扭矩倍增套筒，通过先将输入轴通过蜗轮蜗杆结构进行力矩倍增后，在蜗轮转轴的下方设置多级齿轮传动，使套筒外侧的齿轮与蜗轮转轴下方齿轮进行啮合传动，并通过两个齿轮进行传递，利用大型螺钉或者螺母尺寸大的特点，套筒外侧齿轮直径大大大于蜗轮转轴下方齿轮，形成较大的传动比，使得总的扭矩倍增数大，方便进行大型螺钉的紧固作业，同时，在经过在蜗杆和蜗轮两处设置输入轴，使得两处分别形成快速档和力矩档，适合实际使用的情况。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明双输入扭矩倍增装置的爆炸示意图一；

图2为本发明双输入扭矩倍增装置的爆炸示意图二；

图3为本发明双输入扭矩倍增装置的结构示意图；

图4为本发明双输入扭矩倍增装置的侧视图；

图5为本发明扭矩倍增装置的前视图；

图6为图5中A-A的剖视图；

图7为图6中B-B的剖视图；

图8为实施例中扭矩倍增装置示意图一；

图9为实施例中扭矩倍增装置示意图二。

其中：外壳体1、下壳体101、上壳体102、蜗杆输入轴2、套筒3、套筒外齿轮31、套筒槽32、蜗轮4、蜗轮轴5、传递齿轮6、中间齿轮7、穿孔8、保持架9、蜗轮输入轴10。

具体实施方式

以下结合附图和实施例详细说明本发明技术方案。

如图1-7中所示，一种双输入的扭矩倍增套筒，包括蜗杆输入轴2、蜗轮4和套筒3，蜗杆输入轴2、蜗轮4、套筒3与外壳体1转动连接，蜗杆输入轴2和蜗轮4啮合传动，蜗轮4中心设有蜗轮轴5，蜗轮轴5下端设有传递齿轮6，传递齿轮6驱动套筒3在外壳体1上转动，通过在蜗杆输入轴2的转动，蜗轮轴5上端伸出外壳体1形成蜗轮输入轴10，蜗杆输入轴2一端或两端穿出外壳体1，蜗杆输入轴2和蜗轮输入轴10穿出壳体部分轴体端部设有用于容纳扳手上扳头的凹槽。

上述的蜗杆输入轴2和蜗轮4不自锁，即蜗杆输入轴2的展开螺旋角大于蜗轮蜗杆接触的摩擦角。

通过采用蜗轮蜗杆的不自锁传动，在蜗轮输入轴10出进行力矩输入时，传动比当中不含蜗轮蜗杆，可以进行转速较快的旋转作业，当蜗轮输入轴10旋转使螺母或者螺钉已达到蜗轮处输入的最大力矩时，再使用蜗杆输入轴2处进行力矩输入，增大倍增力矩，使得最终拧紧力矩达到要求。

如图6和7中所示，上述的套筒3包括套筒外齿轮31及内部的套筒槽32，传递齿轮6和套筒外齿轮31之间设有中间齿轮7，传递齿轮6与中间齿轮7啮合传动，中间齿轮7与套筒外齿轮31啮合传动，中间齿轮7外径尺寸大于传递齿轮6，套筒外齿轮31外径尺寸大大大于中间齿轮7，使得从蜗杆输入轴2经过三级扭矩倍增，使得倍增效果大大加大。

上如图7中所示，述的中间齿轮7为两个，分设在传递齿轮6两侧并与外壳体1转动连接，两个中间齿轮7都与传递齿轮6、套筒外齿轮31啮合，在两极增大传动比的同时，两个中间齿轮7与传递齿轮6的啮合，可以消除齿轮传动的侧隙，增大装置的传动刚性。

如图1和2中所示，上述的外壳体1包括下壳体101和上壳体102，套筒3下端与下壳体101底面转动连接，套筒3上端设有保持架9，保持架9与下壳体101固定连接，中间齿轮7上端与保持架9转动连接，下端与下壳体101转动连接，保持架9前端设有穿孔8，穿孔8位置与套筒槽32位置对应，蜗轮轴5上端与上壳体102转动连接，下端与下壳体101转动连接。

如图6中所示，上述的蜗轮轴5下端穿出蜗轮4，传递齿轮6位于蜗轮轴5下侧轴体上，蜗轮轴5上下两端分别与外壳体1顶端和底端转动连接，通过蜗轮轴5的下端伸出使得套筒3与蜗轮轴5的传动部位位于蜗轮4的下方，减小了蜗轮轴5和套筒3两者之间转动轴之间的距离，使得装置结构更为紧凑。

如图7中所示，上述的套筒槽32为六边形凹槽，用于放置外六方螺母或者螺钉，通过多级传动和上下两层的传动设计，使得力矩倍增得到大大增加的情况下，结构相比行星减速变得更加紧凑，只在套筒一侧方向上增加，适用于大型钢架构底座往往只有一侧有开放空间的情况，同时，经过在蜗杆和蜗轮两处设置输入轴，使得两处分别形成快速档和力矩档，适合实际使用的情况。

下面以M64的螺钉拧紧作为实施例：

M64的螺钉的预紧扭矩为19353N·m，从图8和图9可以看出，整个装置的尺寸为378.7×202×152，单位mm，相对与M64的螺钉来说，长度为388.7，但套筒3位于长度顶端，套筒3上部占用空间小，装置呈狭长型结构分布，可以应对螺钉周围只有一个开口方向的情况，蜗杆传动比为i1=Z2/Z1=63/2=31.5, 传递齿轮6传动比i2=Z4/Z3=32/25=1.28, 中间齿轮7传动比i3=Z5/Z4=80/32=2.5，总传动比i=i1*i2*i3=31.5*2.5*1.28=100.8,使用棘轮板子，额定扭矩200Nm，这可以输出200*100.8=20160Nm>19353Nm。

在蜗杆输入轴2处的传动比100.8，能够满足M64螺钉的预紧扭矩需要，但是蜗杆输入轴2转动一圈，套筒3只转动0.01圈，而在蜗轮输入轴10处的传动比为i2*i3=1.28*2.5=3.2，蜗轮输入轴10转动一圈，套筒3转动1/3圈，可以使用蜗轮输入轴10进行快速转动，转动到不能转动的时候，再使用蜗杆输入轴2进行最终拧紧。

Claims

1.一种双输入的扭矩倍增套筒，其特征在于，包括蜗杆输入轴（2）、蜗轮（4）和套筒（3），蜗杆输入轴（2）、蜗轮（4）、套筒（3）与外壳体（1）转动连接，蜗杆输入轴（2）和蜗轮（4）啮合传动，蜗轮（4）中心设有蜗轮轴（5），蜗轮轴（5）下端设有传递齿轮（6），传递齿轮（6）驱动套筒（3）在外壳体（1）上转动，蜗轮轴（5）上端伸出外壳体（1）形成蜗轮输入轴（10），蜗杆输入轴（2）一端或两端穿出外壳体（1），蜗杆输入轴（2）和蜗轮输入轴（10）穿出壳体部分轴体端部设有用于容纳扳手上扳头的凹槽。

2.根据权利要求1所述的一种双输入的扭矩倍增套筒，其特征在于，所述的蜗杆输入轴（2）和蜗轮（4）不自锁，即蜗杆输入轴（2）的展开螺旋角大于蜗轮蜗杆接触的摩擦角。

3.根据权利要求2所述的一种双输入的扭矩倍增套筒，其特征在于，所述的套筒（3）包括套筒外齿轮（31）及内部的套筒槽（32），传递齿轮（6）和套筒外齿轮（31）之间设有中间齿轮（7），传递齿轮（6）与中间齿轮（7）啮合传动，中间齿轮（7）与套筒外齿轮（31）啮合传动。

4.根据权利要求3所述的一种双输入的扭矩倍增套筒，其特征在于，所述的中间齿轮（7）为两个，分设在传递齿轮（6）两侧并与外壳体（1）转动连接。

5.根据权利要求3所述的一种双输入的扭矩倍增套筒，其特征在于，所述的外壳体（1）包括下壳体（101）和上壳体（102），套筒（3）下端与下壳体（101）底面转动连接，套筒（3）上端设有保持架（9），保持架（9）与下壳体（101）固定连接，中间齿轮（7）上端与保持架（9）转动连接，下端与下壳体（101）转动连接，保持架（9）前端设有穿孔（8），穿孔（8）位置与套筒槽（32）位置对应，蜗轮轴（5）上端与上壳体（102）转动连接，下端与下壳体（101）转动连接。

6.根据权利要求2所述的一种双输入的扭矩倍增套筒，其特征在于，所述的蜗轮轴（5）下端穿出蜗轮（4），传递齿轮（6）位于蜗轮轴（5）下侧轴体上，蜗轮轴（5）上下两端分别与外壳体（1）顶端和底端转动连接。

7.根据权利要求2所述的一种双输入的扭矩倍增套筒，其特征在于，所述的套筒槽（32）为六边形凹槽，用于放置外六方螺母或者螺钉。