CN201215143Y - 一种电动机扭矩轴的连接结构 - Google Patents

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杨晓洲
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Abstract

本实用新型涉及电动机扭矩轴的连接结构，具体地说是一种电动机扭矩转轴的连接结构，包括扭矩轴及转子轴，转子轴为空心轴，扭矩轴插设于转子轴内，两者通过内外花键相连接；在扭矩轴的表面上设有沟槽；扭矩轴上前后分别设有第一、二外花键；转子轴与第二外花键对应处的内壁上设有内花键；沟槽位于第一、二外花键之间、靠近第二外键处；所述第一外花键位于扭矩轴的一端，由转子轴穿出；第一外花键的长度是第二外花键长度的两倍；所述扭矩轴的另一端通过轴承与芯轴的一端相连接，芯轴的另一端固接有拉手。本实用新型消除了转子轴易损坏的情况，使电动机的转子使用寿命得到了提高；扭矩轴的加工、装配工序简单，吊运方便，提高了工作效率。

Description

一种电动机扭矩轴的连接结构
技术领域
本实用新型涉及电动机扭矩轴的连接结构，具体地说是一种电动机扭矩转轴的连接结构。
背景技术
目前，煤矿井下配套设备驱动用的隔爆型三相异步电动机，由于井下条件恶劣，空间有限，电动机起动、制动比较频繁；尤其是采煤机用电动机，经常会过载运行。同时，要求电动机容量大，体积小，这就表明电动机传递的扭矩要足够大，而电动机外形结构尺寸要小；这样一来就给传递扭矩的实心轴转子带来了不利因素，即便采用了载荷分布均匀的花键连接，转子轴轴伸处的应力集中问题还是十分严重，在实际使用中花键轴伸磨损、断轴的情况时有发生，导致转子无法修复，最终报废，直接经济损失严重。如果通过改变电动机实心轴的材质来提高强度，又会大幅增加电动机成本，失去市场竞争力。此外，煤矿井下整机设备在检修过程中，误操作送电后，电动机驱动其他设备运转还会造成人员伤亡和零件的损害。
实用新型内容
为了克服上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种提高转子使用寿命的电动机扭矩轴的连接结构，这种扭矩轴的连接结构，在不影响电动机性能的前提下，避免发生转子轴的损坏情况。
本实用新型的另一目的在于提供一种安全性能高的电动机扭矩轴的连接结构，避免误操作送电后，对电动机驱动设备和人员的损害。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
本实用新型包括扭矩轴及转子轴，所述转子轴为空心轴，扭矩轴插设于转子轴内，两者通过内外花键相连接；在扭矩轴的表面上设有沟槽。
其中：所述扭矩轴上前后分别设有第一、二外花键；转子轴与第二外花键对应处的内壁上设有内花键；沟槽位于第一、二外花键之间、靠近第二外键处；所述第一外花键位于扭矩轴的一端，由转子轴穿出；第一外花键的长度是第二外花键长度的两倍；所述扭矩轴的另一端通过轴承与芯轴的一端相连接，芯轴的另一端固接有拉手；所述拉手通过螺钉与电动机的端盖相连接；芯轴上设有定位销，在端盖上开有与定位销对应的孔；所述孔上对称设有两个突起，两突起之间的距离大于定位销的长度，孔其他部分的孔径小于定位销的长度；所述轴承的两侧设有挡圈；所述端盖上开有容置于拉手的槽，拉手可在槽内转动；在端盖上还设有限制拉手转动的挡销；所述扭矩轴的另一端内部为中空，在中空靠近第二外花键处设有内螺纹；所述内外花键的模数、齿数、压力角均相同。
本实用新型的优点与积极效果为：
1.本实用新型采用空心、内花键转子轴，利用两端带有外花键的扭矩轴，前端处花键与煤机设备配合连接，后端处花键与电动机配合连接，在不改变电动机连接尺寸、保证不影响电动机性能的前提下，消除了转子轴易损坏的情况，使电动机的转子使用寿命得到了提高。
2.扭矩轴的加工、装配工序简单，吊运方便，提高了工作效率。
3.发生扭矩轴过载磨损、扭断后，只需将扭矩轴抽出，重新更换新的扭矩轴即可；与现有技术的断轴后要将整个电动机从机组上拆下相比，节省了时间，提高了效率，降低了成本。
4.本实用新型在用户检修时，电动机只处于空转状态，转子轴与扭矩轴完全脱离，拉手固定不动，大大提高了安全性，避免造成人员伤害。
5.扭矩轴中空处设有内螺纹，便于断轴后将扭断的扭矩轴拖出。
附图说明
图1为本实用新型扭矩轴所应用的电动机整体结构示意图；
图2为图1中扭矩轴及拉手连接的局部示意图；
图3为图2的右视图；
图4为本实用新型转子轴的结构示意图；
图5为本实用新型扭矩轴的结构示意图；
图6为端盖上孔的截面图；
其中：1为扭矩轴，2为转子轴，3为第一外花键，4为第二外花键，5为内螺纹，6为沟槽，7为轴承，8为挡圈，9为芯轴，10为销，11为螺钉，12为端盖，13为拉手，14为挡销，15为内花键，16为中空，17为孔，18为突起，19为槽。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详述。
如图1、图2所示，本实用新型包括扭矩轴1及转子轴2，转子轴2为空心轴，扭矩轴1插设于转子轴2内。如图5所示，扭矩轴1上前后分别设有第一、二外花键3、4，第一外花键3位于扭矩轴1的一端，由转子轴2穿出，与煤机设备配合连接，该端扭矩轴伸出电机端面的尺寸要与用户要求的一致；扭矩轴1的另一端通过轴承7与芯轴9的一端相连接，芯轴9的另一端连接着拉手13。其中，第一外花键3的长度是第二外花键4长度的两倍。在扭矩轴1的表面上设有沟槽6，位于第一、二外花键3、4之间、靠近第二外花键4处，当外界负载增加时，与电动机连接的扭矩轴1处的沟槽6就变成了应力集中的危险截面，负载达到一定程度，以致会导致电动机转子轴受损前，扭矩轴1会在沟槽6处发生断裂，保护了电动机不受损伤。为了提高第一、二外花键3、4的强度，对第一、二外花键3、4进行了淬火和喷丸处理，这样扭矩轴各个轴台阶处的落差十分小，大大减小了应力集中。扭矩轴1与芯轴9的连接端内部为中空16，轴承7位于中空16内，轴承7的两侧设有挡圈8；在中空16靠近第二外花键4处设有内螺纹5。
如图4所示，转子轴2与第二外花键4对应处的内壁上设有内花键15，转子轴2与扭矩轴1通过第二外花键4及内花键15相连接。扭矩轴1的材质选用与转子轴2相同的材质或略低牌号的材质，转子轴与扭矩轴的材质可均选用40Cr，或者转子轴的材质选用40CrNiMu，扭矩轴的材质选用40Cr。本实施例内花键15与第一、二外花键3、4的模数、齿数、压力角均相同，以便于扭矩轴1安装于转子轴2内。
如图3所示，拉手13通过螺钉11与电动机的端盖12相连接，即端盖12上开有容置于拉手13的槽19，拉手13可在槽19内转动；在端盖12上还设有限制拉手13转动的挡销14。需要抽出扭矩轴1时，先旋转拉手13，使其在槽19内转动，然后再向外抽出扭矩轴；不工作时，拉手13旋转至槽19内，由挡销14限位。芯轴9上设有定位销10，在端盖12上开有与定位销10对应的孔17。如图6所示，孔17上对称设有两个突起18，两突起之间的距离大于定位销10的长度，孔17其他部分的孔径小于定位销10的长度。
本实用新型的工作原理为：
首先，将芯轴9通过轴承7与扭矩轴1的一端相连接，芯轴9的另一端安装在拉手13上。再将扭矩轴1插设于转子轴2内，由于扭矩轴1上的第一、二外花键3、4与转子轴2内壁上的内花键15的模数、齿数、压力角均相同，因此，第一、二外花键3、4上的齿可以很方便地通过内花键15上齿与齿的间隙。电动机工作时，转子轴2通过内花键15与第二外花键4的啮合传动，带动扭矩轴1旋转，扭矩轴1通过其前端的第一外花键3带动煤机设备工作。由于扭矩轴1后端设为中空16，芯轴9是通过轴承7与扭矩轴1相连接的，当扭矩轴1旋转时，芯轴9及拉手13固定不动，以避免拉手旋转造成人员伤害。在拉手13向外拖出扭矩轴1的过程中，具有两个行程位置，第一段行程是当用户进行检修时，不需要抽出扭矩轴，扭矩轴1前端的第一外花键3的长度是第二外花键4长度的两倍，第二外花键4完全与内花键15脱离，而前端的第一外花键3未与煤机设备完全脱离，当用户误操作时，电动机转子轴2的旋转不会带动扭矩轴1转动，此时，电动机只处于空转状态；用户检修回复后，只需将扭矩轴1复位即可。在抽出的过程中，可通过定位销10来判断第二外花键4是否完全脱离内花键15，即定位销10与端盖12接触时，由于定位销10的长度要大于端盖12上孔17大部分的孔径，因此，无法再向外抽出，此时第二外花键4完全脱离内花键15。第二段行程是电动机转子轴2上的内花键15与扭矩轴1上的第二外花键4完全脱离，且扭矩轴1前端的第一外花键3也与煤机设备完全脱离，可以将扭矩轴1抽出；即旋转拉手13，使芯轴9旋转至定位销10与孔17两端的突起18重合，再向外抽出扭矩轴1，定位销10即可以从突起18通过。工作过程中，如果外界负载不断地增加，沟槽6处便成为了应力集中的危险截面，负载达到一定程度后、在转子轴2受损前，扭矩轴1即发生断裂，保护了电动机不受损伤。断裂的扭矩轴1，其中一部分与芯轴9连接，可以通过拉手13将其抽出；另一部分残留于转子轴2内，可以用长螺杆与设于沟槽6处的内螺纹5螺纹连接，将其拖出，以便重新更换新的扭矩轴。
本实用新型的第一、二外花键均为EXT 22ZX2mX3OP—6e，加工方法为滚刀加工；内花键为EXT 22ZX2mX3OP—6H，采用成型拉刀拉制而成；花键加工完成后进行淬火和喷丸处理。
本实用新型在不改变电动机连接尺寸、不影响电动机性能的前提下，将转子实心轴改为空心、内花键转子轴，利用带有两段外花键的扭矩轴，前端处花键与煤机设备配合连接，后端处花键与电动机配合连接，检修时可以与配套设备脱离。

Claims (10)

1.一种电动机扭矩轴的连接结构，包括扭矩轴及转子轴，其特征在于：所述转子轴(2)为空心轴，扭矩轴(1)插设于转子轴(2)内，两者通过内外花键相连接；在扭矩轴(1)的表面上设有沟槽(6)。
2.按权利要求1所述的电动机扭矩轴的连接结构，其特征在于：所述扭矩轴(1)上前后分别设有第一、二外花键(3、4)；转子轴(2)与第二外花键(4)对应处的内壁上设有内花键(15)；沟槽(6)位于第一、二外花键(3、4)之间、靠近第二外键(4)处。
3.按权利要求2所述的电动机扭矩轴的连接结构，其特征在于：所述第一外花键(3)位于扭矩轴(1)的一端，由转子轴(2)穿出；第一外花键(3)的长度是第二外花键(4)长度的两倍。
4.按权利要求1所述的电动机扭矩轴的连接结构，其特征在于：所述扭矩轴(1)的另一端通过轴承(7)与芯轴(9)的一端相连接，芯轴(9)的另一端固接有拉手(13)。
5.按权利要求4所述的电动机扭矩轴的连接结构，其特征在于：所述拉手(13)通过螺钉(11)与电动机的端盖(12)相连接；芯轴(9)上设有定位销(10)，在端盖(12)上开有与定位销(10)对应的孔(17)。
6.按权利要求5所述的电动机扭矩轴的连接结构，其特征在于：所述孔(17)上对称设有两个突起(18)，两突起之间的距离大于定位销(10)的长度，孔(17)其他部分的孔径小于定位销(10)的长度。
7.按权利要求4所述的电动机扭矩轴的连接结构，其特征在于：所述轴承(7)的两侧设有挡圈(8)。
8.按权利要求4所述的电动机扭矩轴的连接结构，其特征在于：所述端盖(12)上开有容置于拉手(13)的槽(19)，拉手(13)可在槽(19)内转动；在端盖(12)上还设有限制拉手(13)转动的挡销(14)。
9.按权利要求1所述的电动机扭矩轴的连接结构，其特征在于：所述扭矩轴(1)的另一端内部为中空(16)，在中空(16)靠近第二外花键(4)处设有内螺纹(5)。
10.按权利要求1所述的电动机扭矩轴的连接结构，其特征在于：所述内外花键的模数、齿数、压力角均相同。
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