CN209445901U - 一种自动上紧大扭矩的设备移动传导扭矩结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供自动上紧大扭矩的设备移动传导扭矩结构，属于自动化机电设备领域，解决扭矩传递，巧妙地解决了大型地需要扭矩拧紧的设备和大型的需要扭矩拧紧的设备的(拧紧)对象设备之间的拧紧过程中在运动中传递扭矩的难题。该设备包括支撑体、传动轴、导出轴、力矩导出盘；通过这套结构，能够进行扭矩的传递，转矩机构随着工件的变化而伸长，从而把扭矩传到部件，而不至于与部件脱离。

Description

一种自动上紧大扭矩的设备移动传导扭矩结构

技术领域

本实用新型属于自动化机电设备领域，涉及一种自动上紧大扭矩的设备。

背景技术

在现在的增程弹的发动机和战斗部结合过程中，使用的是人工方式上紧力矩。就是像本实用新型那样，将弹体的发动机部分加紧，通过一种简易的卡具，固定在弹体口部的螺纹上，再用4到6个人，在弹体两旁，用长柱旋动卡具，带动弹体发动机部分旋转，将二者结合。这种方式，极其耗费人力，效率极低，并且没有准确的数据参考，不知道结合完的力矩到底是多大，无法为科研提供准确的试验数据；随着时间的延伸，上紧力矩的操作者的力气也会减弱，影响上紧力矩的质量。据靶场试验知道，战斗部和发动机之间的螺纹连接，在炮击的作用下，常常旋出两个螺距左右，一直成为增程弹无法解决的难题。

对于大扭矩加载在物体上，达到相应的目的，一直是很少研究的领域，特别是某些特殊场合下，需要上紧力矩高于4000N.m，最高值达到11300N.m，如果加载在螺纹上，将产生破坏性结果。但为了将两部分用螺纹牢固地结合起来，就需要这种破坏性效果。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是，提供一种自动上紧大扭矩的设备移动传导扭矩结构，解决扭矩传递，移动传导扭矩结构——转矩机构，巧妙地解决了在运动中传递扭矩的难题。

应用在一种自动上紧大扭矩的设备，解决大型地需要扭矩拧紧的设备和大型的需要扭矩拧紧的设备的(拧紧)对象设备之间的拧紧且不易松动的问题。进一地需要扭矩拧紧的设备为弹体。需要扭矩拧紧的设备的对象设备为发动机。

在研制增程弹战斗部与发动机的机械自动化装配过程中，为了将二者结合在一起，变成一枚炮弹，在发射过程中，不受外界干扰，完成其应有的功能。同时解决原来人工上紧力矩过程中，浪费大量人力，效率低下，自动化程度不高，无准确数据，试验结果不稳定等一系列问题。本实用新型利用液压技术，测试技术，电气控制技术和特殊的机械结构，实现这一大扭矩的加载过程。

本实用新型的技术方案是：一种自动上紧大扭矩的设备的移动传导扭矩结构，其特征在于，包括支撑体、传动轴、导出轴、力矩导出盘；传动轴位于支撑体的中心孔中，传动轴轴线与中心孔轴线同轴，传动轴与支撑体之间轴承连接；导出轴上端位于传动轴下端的盲孔中；导出轴下段直径小于上段直径，上段能够卡在传动轴盲孔下端口部的内凸沿上；传动轴的下端内周均布沿轴向平行排列矩形键槽，其为通槽；导出轴上段外周均布沿轴向平行排列的矩形键；导出轴的矩形键和传动轴9)的矩形键槽配合；导出轴下端固定力矩导出盘；力矩导出盘为圆盘，其下端面伸出键；伸出键配合在需要提供扭矩的部件的键槽内；支撑体连接油缸的输出轴；液压马达的动力传递给传动轴。

本实用新型的技术效果是：

通过这套结构，能够进行扭矩的传递，转矩机构随着工件的变化而伸长，从而把扭矩传到弹体(部件)，而不至于与弹体脱离。应用在一种自动上紧大扭矩的设备，能够解决大型地需要扭矩拧紧的设备和大型的需要扭矩拧紧的设备的(拧紧)对象设备之间的拧紧且不易松动的问题。能够将二者结合在一起，在使用过程中，不受外界干扰，完成其应有的功能。同时解决原来人工上紧力矩过程中，浪费大量人力，效率低下，不稳定等一系列问题。

该设备已经经过试生产的考验，获得公司内部的验收。增程弹结合需要的大致力矩确定为6000N.m。该设备，实现了上紧力矩的自动化，提高了工作效率，极大地节省了人力物力；实现了上紧力矩过程的实时监控，准确掌握了力矩大小的变化，为科研和生产提供了准确的数据。并为未来自动化生产线的建设和自动化生产打下坚实的基础。在选定适合的力矩后，可以将此力矩值固定在工作台内，在大规模生产中，就可以使用这一数据，为统一标准的增程弹生产提供可能。

附图说明

图1一种自动上紧大扭矩的设备的整体机构示意图；

图2一种自动上紧大扭矩的设备的上半部分示意图；

图3一种自动上紧大扭矩的设备的下半部分示意图；

图4转矩机构示意图(不包括力矩导出盘)；

图5力矩盘组件示意图(不包括力矩作用盘)。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步详细地描述。

本实用新型的一种自动上紧大扭矩的设备，其移动传导扭矩结构，也可以称为转矩机构，其特征在于，包括支撑体8、传动轴9、导出轴10、力矩导出盘；

传动轴9位于支撑体8的中心孔中，传动轴9轴线与中心孔轴线同轴，传动轴9与支撑体之间轴承连接；导出轴10上端位于传动轴9下端的盲孔中；导出轴10下段直径小于上段直径，上段能够卡在传动轴9盲孔下端口部的内凸沿上。

传动轴9的下端内周均布沿轴向平行排列矩形键槽，其为通槽；导出轴10上段外周均布沿轴向平行排列的矩形键；导出轴10的矩形键和传动轴9的矩形键槽配合；导出轴10下端固定力矩导出盘；力矩导出盘为圆盘，其下端面伸出键；伸出键配合在需要提供扭矩的部件的键槽内；支撑体8连接油缸4的输出轴，液压马达的动力传递给传动轴。

进一步地，导出轴10与传动轴9的盲孔顶部的底之间具有弹簧。

进一步地，支撑体8的侧端面与油缸4的输出轴连接。

本实用新型的一种自动上紧大扭矩的设备，其扭矩传导结构，也可以称为力矩盘组件5包括，螺柱11、大螺母12、垫圈13、力矩盘14、力矩作用盘；

力矩作用盘位于力矩盘的外周；力矩作用盘与产生力矩的部件配合，力矩作用盘具有六方形中心孔大螺母12、垫圈13、力矩盘14从上到下依次位于螺柱11外周；大螺母12与螺柱11上端通过方向螺纹配合；力矩盘14外周为多边形；力矩作用盘位于力矩盘14的外周，两者配合处力矩盘14为六方形；力矩盘14与螺柱11配合处的螺柱外周为多边形，该力矩盘14具有多变形孔。

进一步地，力矩作用盘为圆盘。

进一步地，螺柱外周为多边形的形状为六边形。

进一步地，力矩作用盘上端面具有键槽，与产生力矩的部件下端面伸出键配合，键槽与键相同大小一致。

进一步地，还包括夹紧机构；夹紧机构将需要扭矩拧紧的设备的对象设备加紧固定。

进一步地，螺柱10下端与需要扭矩拧紧的设备进行螺纹相连接。

进一步地，需要扭矩拧紧的设备为弹体。

进一步地，需要扭矩拧紧的设备的对象设备为发动机。

本实用新型的种自动上紧大扭矩的设备的第一种具体实施方式，包括动力源2，转矩机构3，油缸4。

动力源2包括液压马达，液压马达的动力传递给转矩机构3的传动轴。

转矩机构3包括支撑体8、传动轴9、导出轴10、力矩导出盘；油缸4的输出轴与支撑体8连接；传动轴9位于支撑体8的中心孔中，传动轴9轴线与中心孔同轴，与支撑体之间轴承连接；导出轴10上端位于传动轴9下端的盲孔中；导出轴10中段具有凸台，能够卡在传动轴9下端的盲孔口部的内凸沿内；传动轴9的下端内部为矩形键槽；导出轴10下端为一个带矩形键的轴；导出轴10的矩形键和传动轴9的矩形键槽配合；导出轴10下端固定力矩导出盘；力矩导出盘下端面伸出键。

力矩盘组件5包括螺柱11、大螺母12、垫圈13、力矩盘14、力矩作用盘。

力矩作用盘位于力矩盘的外周；力矩作用盘上断面具有键槽，与力矩导出盘下端面伸出键距离轴心距离相同，键槽与键相同大小一致；大螺母12、垫圈13、力矩盘14从上到下依次位于螺柱11外周；大螺母12与螺柱11上端通过方向螺纹配合；力矩盘14具有多边形中心孔，外周为多边形；力矩作用盘位于力矩盘14的外周两者配合处结构一致，都为多边形；力矩盘14与螺柱11配合处的螺柱外周为多边形。

还包括扭矩传感器、扭矩功率测试仪、PLC控制器；扭矩传感器的输出端连接扭矩功率测试仪的输入端；扭矩功率测试仪读取扭矩传感器的扭矩数据；扭矩功率测试仪的扭矩数据输出端连接PLC控制器；PLC控制器连接泵的输出通路上的开关换向阀；液压马达通过联轴器连接扭矩传感器。

还包括平衡系统6；平衡系统6和转矩机构3分别吊挂在位于滑轮轨道的两个，平衡系统6的重力与转矩机构3测的部件的重力相当。

进一步地，还包括架体1，用于支撑动力源2，转矩机构3，油缸4。

本实用新型一种自动上紧大扭矩的设备的第二中具体实施方式，架体1，力源2，上紧力矩机构3，油缸4、力矩盘组件5、平衡系统6、夹紧机构7。

架体1起到支撑诸多零部件和平衡力矩的作用。

动力源2包括泵站，管路，液压马达等等，为整个设备提供动力，进而为增程弹的战斗部和发动机结合提供强大的扭矩。

上紧力矩机构3是完成将动力源提供的扭矩，传导到弹体的战斗部，从而完成与弹体的发动机的结合。可以包括转矩机构，增力座，联轴器等部件。增力座为扭矩传感器的安装；液压马达通过联轴器连接转矩机构的传动轴9。

油缸4负责上紧力矩机构上下往复运动。油缸4作用于支撑体上。

力矩盘组件5，包括大螺母，螺柱，垫圈，上紧力矩盘，卸载力矩盘(螺柱10、大螺母11、垫圈12、力矩盘13)。两头带有螺纹的、中间为六方体的螺柱10下端与战斗部口部螺纹相连接，上紧力矩盘与螺柱通过六方体配合，上紧力矩时，大螺母11和垫圈12压在上紧力矩盘上，起到限制螺柱10下移位置和承受螺柱内应力作用；

平衡系统6就是一些圆盘，穿在一起，是为了平衡上紧力矩机构巨大的重力，使其能够在很小的动力下，即在油缸的作用下，在架体上的轨道上移动；

夹紧机构7，是为把弹体的发动机部分固定，便于与弹体的战斗部结合。夹紧机构包括固定部分的固定座和可以张开的移动座组成，弹体的发动机就通过固定座和移动座上内壁上牛皮牢牢地加紧在中间部位，保证不旋转，且不损伤弹体外面的油漆。整个设备的结构如图1所示。

具有下述功能：1、自动上紧大扭矩的设备，可以对物体施加增程弹要求的2000nm～11300nm的力矩；也可以根据实际要求确定力矩，就可以将两种物件通过螺纹牢牢连接在一起，形成一个整体，也可以对需要的其他物件实施大扭矩应用。

2、自动上紧设备，可将动力源传递来的大扭矩，通过上紧力矩机构的转矩机构，在伴随螺纹的旋动导致位置的改变的情况下，完成扭矩的传递。

3、自动上紧设备，通过增力座、力矩盘、转距机构，共同完成力矩从动力源，通过螺纹，传递到弹体的战斗部的过程。

4、自动上紧设备，通过防爆扭矩传感器、扭矩功率测试仪与PLC控制系统，对要施加的力矩数值进行显示和控制，在达到确定值时结束力矩的上紧过程。

本实用新型的原理是：

根据实际需要，采取液压提供动力，既可以提供大的扭矩，又能够实现无级变速，转速可以根据应用调整较慢的数值，而且动作平稳，便于操作。根据上紧力矩11300N.m，工作压力16MPa，根据液压原理，通过计算，可以确定泵站的组成。因为该设备所需的扭矩极为巨大，几乎是平常所用扭矩的6倍大小，因而选举液压马达极为关键。常规的液压马达根本不能提供足够的扭矩，而且体积也很庞大，经过多方调研，最后找到用于盾构机专用设备滚柱马达。它可以提供十分强大的扭矩，但需要工作压力足够大。经过与生产厂家沟通，对该液压马达进行局部改进为输入油压降低，适用16MPa的工作环境。

动力虽然解决了，但它不能直接作用到弹体上，必须有一系列结构才能解决扭矩传递和扭矩测试、对扭矩的控制等问题。

对扭矩的控制和测试，选择了防爆扭矩传感器，它具有检测精度高、稳定性好、抗干扰能力强的可靠性，同时具有防爆的特殊功能，满足生产需要。通过它可以检测扭矩传递过程中的大小，并通过操作平台上的扭矩功率测试仪进行数据读取，实时观察扭矩数值的变化。同时，扭矩功率测试仪与PLC控制系统连接，直接控制泵站上防爆电磁换向阀(输出通路上的开关换向阀)，进而控制泵站为系统提供高压油，从而达到控制加载力矩的大小的目的。通过扭矩功率测试仪上的调整按钮，可以设置生产所需要的扭矩数值，一旦与扭距传感器传来的扭矩值一致，立即通过PLC系统，控制泵站防爆电磁换向阀换向，停止扭矩的继续增加，从而实现对扭矩峰值的控制。

扭矩大小可以控制，但随着所用扭矩传导工具随着战斗部的旋转导致位置的移动，动力不能直接作用在工件上，因为动力源不能改变位置。于是选用自主设计的移动传导扭矩结构——转矩机构，巧妙地解决了在运动中传递扭矩的难题。通过这套结构，即使战斗部随着螺纹的旋动而下移，转矩机构也随着工件的变化而伸长，从而把扭矩传到弹体，而不至于与弹体脱离。转矩机构的原理，就是在扭矩传递过程中，增加一个特殊机构。上紧力矩机构3的转矩机构外部为支撑体，负责整个机构的支撑固定。中间为传动轴9，与动力源连接，将动力源的动力传递到这个机构上；传动轴9与支撑体之间由轴承支撑，可以自由旋转，保证扭矩的实现。传动轴9的下端内部为矩形键槽。其内部为力矩导出轴10，实际上就是一个带矩形键的传出轴，导出轴10通过矩形键与传动轴连接，保证扭矩可以传导到外界，又可以通过力矩导出轴沿着矩形键上下移动，保证工件在结合过程中，随着螺纹的旋动而发生的位置的改变。通过这一结构，巧妙地实现了既能实现力矩的传导，又能克服位移的变动而带来的动力传导接触问题。其结构见图2。上紧力矩机构3的转矩机构其组成包括支撑体8、传动轴9、导出轴10组成，另外就是标准件轴承、螺栓、螺母、垫圈等等。

导出轴10下端连接力矩导出盘；通过螺栓固定；

力矩导出盘下端面具有伸出键，下落时落到力矩作用盘表面，随者旋转到一定位置，键进入力矩作用盘的槽内，带动力矩作用盘旋转，

力矩作用盘位于力矩盘的外周；力矩作用盘内孔为六角型与力矩盘外周结构一致；

扭矩加载到弹体战斗部口部螺纹，传导到战斗部与发动机的结合部位，是唯一的扭矩加载途径。但加载工具必须与弹体口部固定一体，才能实现弹体结合；又可以在结合完毕后，能顺利取下卡具。于是借鉴了人工上扭矩的经验，通过机械结构实现扭矩传导的力矩盘组件。图3所示，力矩盘组件5由螺柱11、大螺母12、垫圈13、力矩盘14组成。其传导方式为，通过一个力矩盘，将扭矩传导到力矩盘中间的螺柱上。螺柱中段是一个六方体类似螺母外缘的结构，圆盘的扭矩正是通过自己中间的六方孔与螺柱中间的六方体配合，将扭矩传导到弹体口部。但仅仅用螺柱传导扭矩，会把螺柱卡死在弹体上。其解决办法就是将螺柱上端加一个大螺母11，其螺纹是反向的。当力矩加载到螺柱上时，螺柱位置下移，大螺母11阻止螺柱下移，致使大螺母与力矩盘14之间产生摩擦力，在内力和摩擦力的作用下，螺柱、大螺母、垫圈、力矩盘，战斗部成为一体，于是在液压马达的作用下，进行力矩加载，将战斗部与夹紧的发动机紧紧地结合在一起。当结合完毕，就是达到所设计的峰值时，电气控制系统控制液压系统停止加载扭矩，这时可以操作设备，使上紧力矩机构脱离力矩盘组件。此后，通过卸载工具，将大螺母松开，螺柱处于自由状态，就可以将力矩盘组件从弹体口部螺纹上轻松卸下，从而完成加载扭矩的过程。

Claims (3)

1.一种自动上紧大扭矩的设备的移动传导扭矩结构，其特征在于，包括支撑体(8)、传动轴(9)、导出轴(10)、力矩导出盘；

传动轴(9)位于支撑体(8)的中心孔中，传动轴(9)轴线与中心孔轴线同轴，传动轴(9)与支撑体之间轴承连接；导出轴(10)上端位于传动轴(9)下端的盲孔中；导出轴(10)下段直径小于上段直径，上段能够卡在传动轴(9)盲孔下端口部的内凸沿上；

传动轴(9)的下端内周均布沿轴向平行排列矩形键槽，其为通槽；导出轴(10)上段外周均布沿轴向平行排列的矩形键；导出轴(10)的矩形键和传动轴(9)的矩形键槽配合；

导出轴(10)下端固定力矩导出盘；力矩导出盘为圆盘，其下端面伸出键；

伸出键配合在需要提供扭矩的部件的键槽内；

支撑体(8)连接油缸(4)的输出轴；

液压马达的动力传递给传动轴。

2.根据权利要求1所述的一种自动上紧大扭矩的设备的移动传导扭矩结构，其特征在于，导出轴(10)与传动轴(9)的盲孔顶部的底之间具有弹簧。

3.根据权利要求1所述的一种自动上紧大扭矩的设备的移动传导扭矩结构，其特征在于，支撑体(8)的侧端面与油缸(4)的输出轴连接。