CN114321197B - 一种刚度可调的紧凑式联轴器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种刚度可调的紧凑式联轴器，包括与驱动轴连接成一个整体的夹紧环，所述夹紧环上设置有环套；设置在所述驱动轴上的支撑体，所述支撑体通过扭矩限制器连接环形法兰；以及连接所述夹紧环和所述支撑体的预压缩偏心分瓣式衬套。本发明采用预压缩偏心分瓣式衬套，通过螺栓实现橡胶衬套的轴向预压缩，使弹性体胀大，当将螺栓卸载后，弹性体尺寸变小，容易拆卸，实现弹性体的维护便捷性。

Description

一种刚度可调的紧凑式联轴器

技术领域

本发明涉及一种刚度可调的紧凑式联轴器，属于风力发电领域。

背景技术

传统的联轴器结构较为复杂、安装空间较大，拆装维修困难，成本较高且无法在设备上直接调节刚度，因此设计一种体积较小、拆卸方便、刚度可调且易维护的紧凑式联轴器成为风电领域亟需解决的问题。

现有的紧凑式联轴器一般都采用的衬套以及采用简单的芯轴加弹性体的结构形式，在产品使用维修过程中想要调整刚度，只能通过更换其中的弹性体实现，无法在设备上直接调节刚度，且其刹车盘的连接方式均存在传动链较长的缺点。

一般来说实现轴向补偿的部件包含橡胶件，但传统上的结构中橡胶件的刚度是无法在设备上直接调节的，在较长时间的使用过程中容易出现橡胶件蠕变老化，刚度减小，从而影响联轴器整体刚度。传统上的紧凑式联轴器存在维修不便的问题。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种刚度可调的紧凑式联轴器，采用预压缩偏心分瓣式衬套，通过螺栓实现橡胶衬套的轴向预压缩，使弹性体胀大，当将螺栓卸载后，弹性体尺寸变小，容易拆卸，实现弹性体的维护便捷性。

本发明提出了一种刚度可调的紧凑式联轴器，包括：

与驱动轴连接成一个整体的夹紧环，所述夹紧环上设置有环套；

设置在所述驱动轴上的支撑体，所述支撑体通过扭矩限制器连接环形法兰；以及

连接所述夹紧环和所述支撑体的预压缩偏心分瓣式衬套。

本发明的进一步改进在于，所述预压缩偏心分瓣式衬套包括连接夹紧环和支撑体的第一螺栓，所述第一螺栓上套设在有芯轴；所述夹紧环上设置有用于安装第一螺纹的安装孔，所述安装孔内设置有包覆在所述芯轴外的橡胶衬套，所述橡胶衬套的外侧设置有外套，所述外套为分瓣式外套。

本发明的进一步改进在于，所述芯轴连接支撑体的一侧为细头，连接夹紧环的一侧为粗头，所述粗头和细头之间为锥形的结构；

在安装时通过第一螺栓使芯轴产生轴向位移从而通过锥形结构使外套产生径向向外的位移以消除外套的偏心。

本发明的进一步改进在于，所述芯轴、所述橡胶衬套和所述外套硫化成一体，并且在硫化使外套产生一定量的偏心。

本发明的进一步改进在于，所述支撑体上设置有连接所述第一螺纹和所述芯轴的台阶孔，所述台阶孔内设置有环形台阶；所述芯轴的细头上设置有一端螺纹，所述螺纹上设置有螺母，所述螺母设置在所述环形台阶内。

本发明的进一步改进在于，所述螺母具有不同厚度，选取不同厚度的螺母来调整预压缩偏心分瓣式衬套中橡胶衬套的预压缩量从而调整整体的刚度。

本发明的进一步改进在于，所述扭矩限制器包括摩擦盘，所述摩擦盘通过第二螺栓连接所述支撑体，所述摩擦盘和所述支撑体之间设置所述环形法兰内部的环形衬片；所述环形衬片的两侧分别设置有一组摩擦片。

本发明的进一步改进在于，所述第二螺栓的外部套设有销套，所述摩擦盘与第二螺栓之间设置有第一蝶形弹簧。

本发明的进一步改进在于，所述摩擦盘朝向所述支撑体的一侧设置有斜面。

本发明的进一步改进在于，所述支撑体朝向所述摩擦盘的一侧设置有第二蝶形弹簧。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明所述一种刚度可调的紧凑式联轴器，采用预压缩偏心分瓣式衬套，通过螺栓实现橡胶衬套的轴向预压缩，使弹性体胀大，当将螺栓卸载后，弹性体尺寸变小，容易拆卸，实现弹性体的维护便捷性。本发明还通过调整部分金属件，实现弹性体预压缩量的改变，从而实现产品刚度的调整。

本发明所述一种刚度可调的紧凑式联轴器，采用圆周分布的若干组螺栓及碟形弹簧实现压紧力的提供，避免使用过大的碟形弹簧，降低制造成本及安装拆卸难度，并通过设计螺栓位置，提高调节维修的便利性。摩擦副采用斜面设置并添加辅助装置，如碟形弹簧，降低扭矩限制器的偏载。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1所示为本发明的一个实施例的刚度可调的紧凑式联轴器的结构示意图；

图2所示为本发明的一个实施例的预压缩偏心分瓣式衬套的结构示意图；

图3所示为本发明的一个实施例的预压缩偏心分瓣式衬套的结构示意图，显示了初始的状态；

图4所示为本发明的一个实施例的预压缩偏心分瓣式衬套的结构示意图，显示了螺栓拧紧到外套与芯轴之间的偏心完全消除时的状态；

图5所示为本发明的一个实施例的预压缩偏心分瓣式衬套的结构示意图，显示了安装完成时的状态；

图6所示为本发明的一个实施例的预压缩偏心分瓣式衬套的安装示意图；

图7所示为本发明的一个实施例的扭矩限制器的结构示意图。

附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

在附图中各附图标记的含义如下：

1、夹紧环，2、支撑体，3、预压缩偏心分瓣式衬套，4、扭矩限制器，5、驱动轴，11、环套，13、刹车盘，14、螺栓，15、安装孔，21、台阶孔，31、第一螺栓，32、芯轴，33、橡胶衬套，34、外套，35、螺纹，36、螺母，41、摩擦盘，42、环形法兰，43、环形衬片，44、摩擦片，45、第二螺栓，46、销套，47、第一蝶形弹簧，48、第二蝶形弹簧，49、斜面。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

图1示意性地显示了根据本发明的一种刚度可调的紧凑式联轴器，包括与驱动轴5连接成一个整体的夹紧环1，夹紧环1上设置有环套11，并且夹紧环1通过螺栓14连接刹车盘13。驱动轴5上设置有支撑体2，支撑体2通过扭矩限制器4连接环形法兰42。本实施例所述的刚度可调的紧凑式联轴器还包括预压缩偏心分瓣式衬套3，所述预压缩偏心分瓣式衬套3连接夹紧环1和支撑体2。在本实施例中，所述夹紧环1与环套11之间通过螺栓14相连，套环通过螺栓连接刹车盘13，刹车盘13直接连接到套环上，减短传动链传动，防止衬套出现损伤。

本实施例所述的刚度可调的紧凑式联轴器，在正常工作时联轴器是将齿轮箱端的输出扭矩传递给发电机，同时，当齿轮箱端轴和发电机端轴在静态或者高速旋转出现不对中时，可以实现这两轴之间的轴向、径向、角向的位移补偿。不正常工作时(如风力发电机短路)，起到保护齿轮箱的目的。

在一个实施例中，如图2和图3所示，所述预压缩偏心分瓣式衬套3包括连接夹紧环1和支撑体2的第一螺栓31。第一螺栓31从夹紧环1穿过并旋接到支撑体2上。所述夹紧环1上设置有安装孔15，用于安装第一螺栓31。

第一螺栓31上套设在有芯轴32，芯轴32包覆在第一螺栓31的外侧。所述夹紧环1上设置有用于安装第一螺纹35的安装孔15，所述安装孔15内设置有包覆在所述芯轴32外的橡胶衬套33，所述橡胶衬套33的外侧设置有外套34，所述外套34为分瓣式外套34。

在一个实施例中，所述芯轴32连接支撑体2的一侧为细头，连接夹紧环1的一侧为粗头，细头和粗头均为圆柱形的结构，在细头和粗头过渡的部分为锥形的结构。

在芯轴32的外表面和外套34的内表面具有一段锥面，在安装时通过第一螺栓31使芯轴32产生轴向位移从而这锥形结构使外套34产生径向向外的位移消除外套34的偏心，将压缩偏心分瓣式衬套固定在夹紧环1圆周面上间隔均匀设置的安装孔15中，实现拆卸的便捷性。

在初始状态时，如图3所示，此时外套尚未向外扩张，外套与其安装孔壁之间存在间隙且外套与心轴之间存在偏心，偏心距为l；因为外套的半径R与其安装孔壁半径相等，当螺栓不断拧紧到外套与心轴之间的偏心完全消除时，外套刚好与其安装孔壁完全接触，即为图4所示状态；图5为安装完成状态，此时橡胶衬套达到预定压缩量且外套由于受到橡胶衬套的挤压与其安装孔壁固定在一起。

在一个实施例中，所述芯轴32、所述橡胶衬套33和所述外套34硫化成一体，并且在硫化使外套34产生一定量的偏心，从而减小预压缩偏心分瓣式衬套3的外径尺寸，方便安装时预压缩偏心分瓣式衬套3进入夹紧环1的安装孔15。

在一个优选的实施例中，所述外套34的瓣数为2-5瓣。

在一个实施例中，所述支撑体2上设置有连接所述第一螺纹35和所述芯轴32的台阶孔21，所述台阶孔21内设置有环形台阶；所述芯轴32的细头上设置有一端螺纹35，所述螺纹35上设置有螺母36，所述螺母36设置在所述环形台阶内。

芯轴32产生轴向位移时，压缩橡胶衬套33使其细头与支撑体2的台阶孔21的底面接触，此时螺母36接触到支撑体2的台阶孔21的底面，这一过程将会进一步压缩橡胶衬套33，从而使装置刚度提高，最终安装完成后的预压缩偏心分瓣式衬套3如图5所示。

在安装维修过程中通过选用不同的螺母36厚度实现不同的预压缩量，从而调整装置刚度，例如在联轴器使用一段时间后橡胶衬套33发生蠕变导致刚度降低，此时可以选用厚度较小的螺母36，从而获得更大的预压缩量，使橡胶衬套33获得更大的压缩量，提高其刚度。

在一个实施例中，所述扭矩限制器4包括摩擦盘41，所述摩擦盘41通过第二螺栓45连接所述支撑体2，所述摩擦盘41和所述支撑体2之间设置所述环形法兰42内部的环形衬片43；所述环形衬片43的两侧分别设置有一组摩擦片44。

在一个实施例中，所述第二螺栓45的外部套设有销套46，所述摩擦盘41与第二螺栓45之间设置有第一蝶形弹簧47。

优选地，所述摩擦盘41的对偶面，在图中也就是朝向所述支撑体2的一侧，设置有斜面49，如图7所示，在图7中为方便说明，对斜面49座了夸张处理，实际上的斜面49的倾斜角度在0～1度之间。

在使用时可以通过第二螺栓45和第一碟形弹簧控制压紧力从而实现传递扭矩和过载保护的功能，由于第二螺栓45和第二碟形弹簧设置的位置偏向于摩擦盘41的内侧，所以存在偏载情况，在压紧力的作用下导致摩擦片44出现翘曲，使得摩擦片44的外侧与环形法兰42的摩擦片44衬里发生分离，从而影响扭矩的传递，并且加速摩擦片44内侧的磨损情况。因此将摩擦器的对偶面设计为斜面49，从而削弱摩擦片44的翘曲情况。

在一个实施例中，所述支撑体2朝向所述摩擦盘41的一侧设置有第二蝶形弹簧48。

除了在摩擦盘41上设置斜面49外，还在可摩擦盘41的内侧采用辅助方式降低偏载达到此目的，本实例中采用的辅助方式是在摩擦盘41的内侧添加第二蝶形弹簧48，第二蝶形弹簧48沿圆周方向等距布置若干个并固定在支撑体2上，在安装时摩擦盘41内侧压缩第二蝶形弹簧48，从而受到一个反方向的作用力，该作用力可以抵消一部分摩擦片44给摩擦盘41的反作用力，从而降低偏载。

优选地，在所有存在剪切力的螺栓添加抗剪切结构，以避免螺栓直接承受的剪切力，如连接在摩擦片44与摩擦盘41的连接螺栓处添加销套46，类似的位置还有连接夹紧环1与套环的螺栓处、刹车盘13的连接螺栓处等。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种刚度可调的紧凑式联轴器，其特征在于，包括：

与驱动轴（5）连接成一个整体的夹紧环（1），所述夹紧环（1）上设置有环套（11）；

设置在所述驱动轴（5）上的支撑体（2），所述支撑体（2）通过扭矩限制器（4）连接环形法兰（42）；以及

连接所述夹紧环（1）和所述支撑体（2）的预压缩偏心分瓣式衬套（3）；

所述预压缩偏心分瓣式衬套（3）包括连接夹紧环（1）和支撑体（2）的第一螺栓（31），所述第一螺栓（31）上套设有芯轴（32）；所述夹紧环（1）上设置有用于安装第一螺栓（31）的安装孔（15），所述安装孔（15）内设置有包覆在所述芯轴（32）外的橡胶衬套（33），所述橡胶衬套（33）的外侧设置有外套（34），所述外套（34）为分瓣式外套；

所述芯轴（32）连接支撑体（2）的一侧为细头，连接夹紧环（1）的一侧为粗头，所述粗头和细头之间为锥形的结构；

在安装时通过第一螺栓（31）使芯轴（32）产生轴向位移从而通过锥形结构使外套（34）产生径向向外的位移以消除外套（34）的偏心；

所述支撑体（2）上设置有连接所述第一螺栓（31）和所述芯轴（32）的台阶孔（21），所述台阶孔（21）内设置有环形台阶；所述芯轴（32）的细头上设置有一段螺纹（35），所述螺纹（35）上设置有螺母（36），所述螺母（36）设置在所述环形台阶内。

2.根据权利要求1所述的刚度可调的紧凑式联轴器，其特征在于，所述芯轴（32）、所述橡胶衬套（33）和所述外套（34）硫化成一体，并且在硫化时外套（34）产生一定量的偏心。

3.根据权利要求2所述的刚度可调的紧凑式联轴器，其特征在于，所述螺母（36）具有不同厚度，选取不同厚度的螺母（36）来调整预压缩偏心分瓣式衬套（3）中橡胶衬套（33）的预压缩量从而调整整体的刚度。

4.根据权利要求3所述的刚度可调的紧凑式联轴器，其特征在于，所述扭矩限制器（4）包括摩擦盘（41），所述摩擦盘（41）通过第二螺栓（45）连接所述支撑体（2），所述摩擦盘（41）和所述支撑体（2）之间设置所述环形法兰（42）内部的环形衬片（43）；所述环形衬片（43）的两侧分别设置有一组摩擦片（44）。

5.根据权利要求4所述的刚度可调的紧凑式联轴器，其特征在于，所述第二螺栓（45）的外部套设有销套（46），所述摩擦盘（41）与第二螺栓（45）之间设置有第一蝶形弹簧（47）。

6.根据权利要求5所述的刚度可调的紧凑式联轴器，其特征在于，所述摩擦盘（41）朝向所述支撑体（2）的一侧设置有斜面（49）。

7.根据权利要求6所述的刚度可调的紧凑式联轴器，其特征在于，所述支撑体（2）朝向所述摩擦盘（41）的一侧设置有第二蝶形弹簧（48）。

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