CN1291170C - 链条式可移联轴器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在两被联接件之间传递转动和扭矩的链条式可移联轴器。该联轴器包括两个相对布置并分别与两被联接部件之一相连的链轮，和一根将所述两链轮的链齿对一一对应连接起来的环形链条。所述环形链条由借助于圆柱销两两连接而成的多个链节构成，所述每单个链节至少拥有左右两片链板，所述圆柱销的两端穿插在所述链节的各片链板上。所述每单个链节的各片链板位于所述两链轮的齿顶圆上方的部分连为一体，所述圆柱销嵌入在两相邻链齿对之间的凹陷缺口中，并视扭矩方向分别与两相邻链齿对中呈对角线分布的两个链齿相啮合。该联轴器可用于结构要求紧凑、传递大扭矩以及载荷变化大且频繁，并且要求补偿较大位置误差的传动装置中。

Description

链条式可移联轴器
                            技术领域
本发明涉及机械传动装置中所用的联轴器，具体地指一种链条式可移联轴器。
                            背景技术
目前，用来联接两传动轴或其它两被联接件、在两传动轴或其它两被联接件之间主要传递转动和扭矩、并可补偿所述两传动轴或其它两被联接件之间位置误差的链条联轴器，均直接使用链传动装置中的套筒滚子链条和相应的链轮。这样结构的链条联轴器均包括两个各自分别与某一被联接件相连的拥有相同齿数的链轮，和一根将所述两链轮的相应链齿对对应连接起来的首尾相连的套筒滚子链条，其中所述链条的每个链节由至少两个链板组成，并借助于套有套筒和滚子的圆柱销与相邻链节的链板相连。相对于其它类型的联轴器而言，这种套筒滚子式的链条联轴器的优点主要在于其链轮的每个链齿以及链条的每个链节都受力均匀，同时其具有整体结构简单、重量轻、造价低、装配方便等特点，但它仍然存在如下几个较大的缺陷：
其一，现有链条联轴器中套筒滚子链的结构形式不利于载荷的传递。套筒滚子链的链板本来应该承受拉力，但如果仔细研究套筒滚子链的结构形式和其传力方式便可发现，其链板在工作时并不受拉。由于各链节的链板之间自身没有连接，而是借助于圆柱销相连，并与圆柱销一起组成一个框架结构，通过圆柱销传入的分别位于驱动边和从动边的一对剪力，便只好借助于在上述框架结构内部的弯矩和剪力来相抵消。因而，现有链条联轴器传递扭矩时套筒滚子链的链板不是受拉，而是在其抗弯强度很弱的平面上受弯。
其二，现有链条联轴器中链轮的结构形式也不利于载荷的传递。联轴器传递的载荷主要是扭矩，但套筒滚子链与链轮的啮合部件分别为滚子和链齿外廓，若不考虑间隙，则其啮合部位在滚子和链齿外廓的最低点，即链轮的齿根圆上，其法线通过链轮轴心，从理论上讲根本不能传递扭矩。即使考虑了间隙，其啮合部位也仅在上述最低点的附近，同样非常不利于传递扭矩。
其三，现有链条联轴器中链条受力过大时会变长，加上机械磨损自然也会增加滚子与套筒、以及套筒与圆柱销之间的间隙。这样，在离心力的作用下，上述啮合部位会沿着链齿外廓的最低点向上移动，虽然有利于传递扭矩，但这并不能保证扭矩传递的大小，同时增加上述间隙也会进一步增加载荷的冲击特性，特别是在起、制动频繁或经常换向的工作场合。
除了上述套筒滚子式链条联轴器，专利申请文件JP特开2001-208141A中还公开了一种齿形链条式联轴器。这里，两链轮之间传递转动和扭矩的传动体是通常用于小噪音链传动的齿形链条。这种齿形链条中相邻两个链节的所有链板借助于一个销轴呈栉齿状交错相互连接。与上述套筒滚子式链条联轴器一样，由于每单个链节的各片链板之间自身没有连接，这种齿形链条联轴器的链板也是在其抗弯强度很弱的平面上受弯。另外，齿形链还有承载能力小和制造成本高等缺点。
综上可知，由于现有链条联轴器存在上述不足，所以它仅能用于传递小扭矩和载荷平稳的传动装置中，其应用范围受到了很大的限制。
                         发明内容
本发明的目的是要提供一种能够应用于结构要求紧凑、传递扭矩大、载荷变化大且变化频繁的传动装置之中，并且能够补偿较大位置误差的链条式可移联轴器。
为实现上述目的，本发明所设计的链条式可移联轴器，包括两个相对布置并分别与两被联接部件之一相连的链轮，和一根将所述两链轮的链齿对一一对应连接起来的环形链条。所述环形链条由借助于圆柱销两两连接而成的多个链节构成，所述每单个链节至少拥有左右两片链板，所述圆柱销的两端穿插在所述链节的各片链板上。所述每单个链节的各片链板位于所述两链轮的齿顶圆上方的部分连为一体，所述圆柱销嵌入在两相邻链齿对之间的凹陷缺口中，并视扭矩方向分别与两相邻链齿对中呈对角线分布的两个链齿相啮合。装配时先将环形链条首尾分开，其开口面装在上述相应的两链轮的链齿对上，并使上述圆柱销嵌入到相邻两链齿对之间的凹陷缺口处，再将上述环形链条的首尾相连，便形成了一个结构构造上有利于传递扭矩、可补偿较大位置误差的链条式可移联轴器。
进一步地，所述每单个链节的各片链板位于所述两链轮的齿顶圆上方的顶部有机地连为一体，其截面呈罩在两链轮的链齿对之上的平凹槽形或其他类似的凹槽形结构，近似于槽钢型材，以最大限度地改善各片链板所受弯曲力矩的状况。
进一步地，所述两链轮的链齿对与所述圆柱销之间的啮合线应设计在两链轮的分度圆附近，最好与其分度圆重合，以加大圆柱销与链齿对之间啮合力的力臂，最大限度地传递扭矩。
进一步地，所述两链轮的端面上至少设有一对位置相对应的孔，所述孔中设置有形状与其对应的弹性元件，将所述两链轮连为一体，借此可以缓冲传动装置起、制动或换向时引起的冲击载荷。在单向传递扭矩的传动装置中，所述两链轮端面上的各对孔之间设有0.5～5°的位置偏差，可借助于两链轮端面上的各对孔之间的角度偏差和所述弹性元件对联轴器实现预紧，消除传动间隙，更好地缓冲传动装置起、制动时引起的冲击载荷。
本发明在保留了传统链条联轴器已有优点的情况下，还具有以下几方面的特点：其一，由于环形链条的每个链节的链板连为一体，通过圆柱销传入的、分别位于驱动边和从动边的一对剪力便可在链节内部借助于剪力形式直接传递，而不必在它抗弯强度很弱的链板平面上受弯，使整个链条的受力状况得到了极大的改善。其二，由于圆柱销嵌入在两链轮的链齿对之间，保证了联轴器运转时链齿对与圆柱销之间的啮合线总是位于两链轮的节圆即分度圆附近，加大了其间相互作用力对旋转轴心的力臂，有利于传递扭矩，从而也改善了链轮与环形链条之间的受力状况。其三，本发明的链条式可移联轴器本属于刚性可移联轴器，在两链轮之间加装上弹性元件后，使得它又具备了弹性可移联轴器的缓冲性能。在消除联轴器内部传动间隙阶段，即在其起、制动阶段，它可以缓冲传动装置起、制动或换向引起的冲击载荷。而一旦消除了联轴器内部传动间隙，即在其正常工作阶段，它又会恢复具备刚性可移联轴器的所有特性。因而，本发明特别适应于结构要求紧凑、传递扭矩大、载荷变化大、且变化频繁的传动装置之中，并且能够补偿两两被联接件之间较大的位置误差。
                        附图说明
图1为一种链条式可移联轴器的径向剖视结构示意图，即图2的A-A剖视结构示意图；
图2为上述链条式可移联轴器的轴向剖视结构示意图，即图1的B-B剖视结构示意图；
图3为图1中链轮的链齿外廓与圆柱销啮合状况的放大结构示意图；
图4为图1中的X处放大结构示意图；
图5为图1中的Y处放大结构示意图；
图6为图1中的环形链条装配状态示意图。
                        具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的链条式可移联轴器作进一步的详细描述：
图中所示的链条式可移联轴器用来联接两传动轴1、1’，并在两传动轴1、1’之间传递转动和扭矩，可补偿两传动轴1、1’之间的位置误差。该链条式可移联轴器由两个各自借助于螺栓或其它连接方式(例如过盈配合、键配合等)分别与所述两传动轴1、1’相连的拥有相同齿数的链轮2、2’，以及一根将所述两链轮2、2’的链齿对5、5’，6、6’一一对应连接起来的环形链条3构成。
所述环形链条3由相同数目的、多个相间排列的、借助于圆柱销7两两连接而成的内链节8和外链节9构成，其链节总数、圆柱销数目与每个链轮的链齿数均相等。
所述每单个内链节8和外链节9具有左右两片链板，所述圆柱销7的两端穿插在所述内链节8和外链节9的左右两片链板上，其两端通过所设置的弹性挡圈12固定。弹性挡圈12可承受相应的轴向力，以便补偿分别由两相邻链节传入的两个反向支承反力之间的差值。
所述每单个内链节8和外链节9的左右链板位于所述两链轮2、2’的齿顶圆上方的顶部连为一体，其截面呈罩在两链轮2、2’的链齿对5、5’，6、6’之上的凹槽形，类似于槽钢型材的结构。这样内链节8和外链节9的自身各部分有机地结合成为一个能有效抵抗扭矩载荷的框架，可利用剪力形式在它的驱动边和从动边之间传力，从而改善整个环形链条3的受力状况。
所述圆柱销7嵌入在两相邻链齿对5、5’，6、6’之间的凹陷缺口10中，并视扭矩方向分别与两相邻链齿对5、5’，6、6’中呈对角线分布的两个链齿5、6’或两个链齿6、5’相啮合，其啮合线应设计在两链轮2、2’的分度圆11附近，最好设计在分度圆11上。这样，可以加大圆柱销7与链齿对5、5’，6、6’之间啮合力的力臂，有效地传递扭矩。具体地，两链轮2、2’垂直于其轴线的任意截面上的链齿外廓可设计成下述形式：参照图3所示，在上述凹陷缺口10的底部为一段半径为r1、圆心位置为h的圆弧，在上述凹陷缺口10的上部左右两边对称，各有两段半径分别为r2和r3的圆弧，由上述各段圆弧和位于链轮2、2’齿顶圆上的一段圆弧或一段直线构成链齿外廓。本实施例中：r1＝0.46d0，r2＝0.70d0，r3＝0.61d0，h＝0.09d0，d0为圆柱销7的直径，图3中p为链轮2、2’的节距。合理选择上述各段圆弧半径与圆柱销7直径的比例以及各圆心的位置，便可使圆柱销7与链齿对5、5’，6、6’之间的啮合线位于链轮2、2’的分度圆11附近或在分度圆11上。
所述两链轮2、2’的端面上还设有一对位置相对应的多边形孔13、13’，所述多边形孔13、13’中设置有形状与其对应的多棱柱体弹性元件14，将所述两链轮2、2’弹性地连为一体。这样，可以缓冲由于环形链条3的各个链节8、9内部、以及环形链条3与链轮2、2’之间不可避免的小量传动间隙在起动、制动或换向时引起的冲击载荷。
如前所述，在单向传递扭矩的传动装置中，所述两链轮2、2’端面上的多边形孔13、13’之间可设有0.5～5°的位置偏差。这样，可借助于两链轮2、2’端面上的多边形孔13、13’之间的角度偏差和所述的多棱柱体弹性元件14，对联轴器实现预紧，消除上述传动间隙，从而更好地减少传动装置起动、制动或换向时引起的冲击载荷。
所述两链轮2、2’的端面之间预留有间隙15，所述两链轮2、2’的链齿对5、5’，6、6’与内外链节8、9的内表面之间预留有间隙4、4’。这样，可以最大限度地补偿两传动轴1、1’之间的位置误差。
本发明的链条式可移联轴器的工作原理是这样的：传到联轴器驱动边的驱动扭矩克服由工作机传到联轴器从动边上的阻力矩，并通过联轴器将需要的转速传递给从动边。力矩在联轴器内部的传递具体描述如下：驱动力矩由联轴器驱动边的传动轴以及链轮，通过该链轮的各链齿均匀传给各圆柱销，并进一步传给从动链轮上的各链齿以及从动轴上。每个圆柱销在其两端由链条上的链板支承，并将由上述链齿传来的一对力传给它们。由于各链节的链板自身连为一体，上述通过圆柱销传入链节的一对力便可利用剪力对的形式由链节一边的链板传给其另一边的链板并自行互相抵消。
上述剪力对引起的相应转矩还会在相邻两链节的接触面上分别引起一对平行于圆柱销轴线的支承反力。由于链条的首尾相联，这一对支承反力在链条的每个链节传递一周后也会互相抵消。上述通过圆柱销传入链节的一对力还有张紧链条的功能，保证了各链节和各链齿的均匀传力。根据对内部传动间隙的处理方式不同，该链条式可移联轴器既可制成刚性传矩式，也可制成当传动装置起、制动或换向时呈弹性传矩式、而在正常工作时呈刚性传矩式的联轴器。
借助于在两链轮之间的预留间隙、链轮的链齿与链条的链节内表面之间的预留间隙、以及在链轮与链条之间的安装间隙，该链条式可移联轴器可对两传动轴之间在轴向、径向、以及角度的位置误差以刚性的形式或基本刚性的形式进行补偿。

Claims (10)

1.一种在两被联接部件(1、1’)之间传递转动和扭矩的链条式可移联轴器，包括两个相对布置并分别与所述两被联接部件(1、1’)之一相连的链轮(2、2’)和一根将所述两链轮(2、2’)的链齿对(5、5’，6、6’)一一对应连接起来的环形链条(3)，所述环形链条(3)由借助于圆柱销(7)两两连接而成的多个链节(8、9)构成，所述每单个链节(8、9)至少拥有左右两片链板，所述圆柱销(7)的两端穿插在所述链节(8、9)的各片链板上，其特征在于：所述每单个链节(8、9)的各片链板位于所述两链轮(2、2’)的齿顶圆上方的部分连为一体，所述圆柱销(7)嵌入在两相邻链齿对(5、5’，6、6’)之间的凹陷缺口(10)中，并视扭矩方向分别与两相邻链齿对(5、5’，6、6’)中呈对角线分布的两个链齿(5、6’，6、5’)相啮合。
2.根据权利要求1所述的链条式可移联轴器，其特征在于：所述每单个链节(8、9)的截面呈罩在所述两链轮(2、2’)的链齿对(5、5’，6、6’)之上的凹槽形。
3.根据权利要求1或2所述的链条式可移联轴器，其特征在于：所述两链轮(2、2’)的链齿对(5、5’，6、6’)与所述圆柱销(7)之间的啮合线位于两链轮(2、2’)的分度圆(11)附近。
4.根据权利要求3所述的链条式可移联轴器，其特征在于：所述两链轮(2、2’)的链齿对(5、5’，6、6’)与所述圆柱销(7)之间的啮合线位于两链轮(2、2’)的分度圆(11)上。
5.根据权利要求1或2所述的链条式可移联轴器，其特征在于：所述圆柱销(7)穿插在所述链节(8、9)的左右两片链板上的两端设有弹性挡圈(12)。
6.根据权利要求1或2所述的链条式可移联轴器，其特征在于：所述两链轮(2、2’)的端面上至少设有一对位置相对应的孔(13、13’)，所述孔(13、13’)中设置有形状与其对应的弹性元件(14)，将所述两链轮(2、2’)连为一体。
7.根据权利要求6所述的链条式可移联轴器，其特征在于：所述两链轮(2、2’)端面上的各对孔(13、13’)之间设有0.5～5°的位置偏差。
8.根据权利要求7所述的链条式可移联轴器，其特征在于：所述两链轮(2、2’)端面上的孔(13、13’)为多边形孔，所述多边形孔(13、13’)中的弹性元件(14)为多棱柱体弹性元件。
9.根据权利要求1或2所述的链条式可移联轴器，其特征在于：所述两链轮(2、2’)的端面之间预留有间隙(15)。
10.根据权利要求1或2所述的链条式可移联轴器，其特征在于：所述两链轮(2、2’)的链齿对(5、5’，6、6’)与链节(8、9)的内表面之间预留有间隙(4、4’)。
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