CN2643068Y - 复式弹性联轴器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种复式弹性联轴器，它包括两个联轴节、连接两联轴节的中间法兰，其中之一是具有缓冲功能的，以弹簧销组件为弹性元件，可以沿轴向自由伸缩的弹性联轴节，另一个是不具有缓冲功能的，以人字形膜片组件为挠性元件的挠性联轴节，一个中间法兰经由定位销和若干个螺栓将弹性联轴节和挠性联轴节连接成完整的复式弹性联轴器。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种联轴器。
背景技术
联轴器的功能是在于将原动机的转矩传递给从动机的同时，补偿原动机转轴与从动机转轴之间由于制造误差、安装误差、承载变形、热变形所引起的轴线角向、径向、轴向偏移。
衡量动力传动用途联轴器的最基本要素是：
1，联轴器的承载能力，希望越大越好；
2，联轴器对于所服务设备的两轴线在动态不对中条件下所能够提供的补偿能力，包括：角向补偿能力(ΔΦ)、径向补偿能力(ΔY)、轴向(热)补偿能力(Δa)希望尽量大；
3，联轴器的缓冲性能即周向补偿能力，是区别联轴器的重要指标。具备缓冲能力的联轴器称为弹性联轴器，如橡胶套弹性柱销联轴器。不具备缓冲能力的只能称为挠性联轴器如“膜片联轴器”或刚性联轴器如“齿轮联轴器”。缓冲能力与联轴器的同步性即传动精度是一对矛盾，同步性良好的负面效应就是“零缓冲”。反过来，缓冲性好的负面效应是联轴器的传动精度不佳，联轴器的缓冲和同步两者不可兼得，对于动力传动而言，优首先考虑缓冲性。
4，联轴器的重量和转动惯量希望尽量小；
5，联轴器的许用转速希望尽量高；
6，联轴器的制造成本即经济性指标，希望尽量廉价。
尽管联轴器有着千姿百态的众多形式，然而迄今为止我国现役设备中超过80％的仍然是陈旧的“弹性柱销联轴器”，它被公认为第一代主流联轴器(如图1所示)，它由两个法兰和一组弹性柱销组成，弹性柱销通常是尼龙或橡胶与钢材复合构成。由于非金属材料的承载能力低下和存在老化、破损、体积大、重量大、飞轮矩大等安全性差、效率低的众多严重缺陷，不适应重载和高速工况工作。以至在许多重要场合已经被“齿式联轴器”(如图2所示)、“环形膜片挠性联轴器”(图3所示)和“挠性盘联轴器”(如图4a、图4b所示)所取代。
“硬齿面鼓形齿轮联轴器”利用一对几何尺寸相同，套合在一起的内外齿轮作角向摆动和滑动产生的“挠性”来补偿所联接两轴轴线在动态不对中条件下所产生的轴线偏移。其中，含铬、镍、钼等合金元素的优质合金钢的外齿轮经过渗碳、淬火、齿表面磨削成球面鼓形齿表面者工作性能和补偿能力要更大一些。然而，齿面之间存在不可避免的滑动正是齿轮联轴器的致命弱点：滑动摩擦导致温升将导致齿面胶合(score)破坏而使联轴器严重提前失效。用油膏润滑不起冷却作用，并且难免产生油泥问题，会降低设备效率。而用稀油来润滑/冷却，其结构又异常复杂，大尺寸齿轮的冷、热加工对于设备的依赖性极大，国内只有个别齿轮厂能够生产一米直径的硬齿面鼓形齿轮。齿轮的致命弱点是内、外齿面之间的接触属于“硬碰硬”和“零缓冲”。这是齿轮式刚性联轴器与弹性联轴器的根本差距。
近年来，“环形膜片挠性联轴器”(如图3所示)和“挠性盘联轴器”(如图4a、图4b所示)迅速崛起，它依靠金属材料自身的弹性变形来提供挠性，没有明显的滑动摩擦，可免润滑，它在高速条件下能平静、高效、可靠、长年无故障工作，深受工程界青睐，被认为是第三代主流联轴器，然而盘、片式联轴器也正在遭遇一系列挑战，暴露出以下弱点：
1.与“齿轮联轴器”一样，传动精度很高(同步性很好)而不具备周向(扭转)补偿能力。属于“零缓冲”的挠性联轴器，不适应多数成套设备尤其是低速、重载设备对联轴器的缓冲性能要求。
2.轴向(热)补偿困难是盘、片式联轴器又一个致命缺点，由于轴向补偿要严重消耗膜片材料有限的“许用应变量”，使得盘、片联轴器用于传递动力的承载能力大幅度降低；并且这种盘、片联轴器会给设备(的轴承)附加大的轴向力，严重时会使联轴器发生轴向串动，有使设备提前失效的倾向。
3.图4b为某个昂贵的特种“挠性盘联轴器”实例，它为了适应16000rpm工作转速和大的轴向热补偿量，不得不将本来只需2个挠性盘的方案改为要用6个挠性盘的串联、叠加来分担所需的大的轴向(热)补偿所需的位移量而导致其制造成本增涨2倍！(高达2.5万英镑！)此外，由于这种“挠性盘联轴器”采用高强度优质的铬、镍、钼合金钢经真空电碴熔炼、高速高能锤锻打、双面数控机床车削和真空电子束焊接等高科技工艺，其制造成本丝毫不亚于硬齿面鼓形齿轮联轴器，极大地限制了挠性盘联轴器的推广应用。
4.国产环形膜片联轴器限于材料规格，其承载能力低于63KNm，与齿式联轴器的承载能力(可大于1000KNm)相距甚远。
鉴于上述三代主流联轴器的缺陷和现代成套设备的日新月异，时代需要承载能力大，轴向、角向、径向补偿能力强，缓冲性能好，又安全、耐用、轻巧、泼辣、高效、经济的弹性联轴器。
发明内容
本实用新型的目的是：提供一种“全天候”和“巨无霸”的复式弹性联轴器来填补承载能力超过2000Knm的特重型弹性联轴器的世界性空白。它克服传统主流联轴器的重大缺点：
封闭式的环形包容腔设计的可靠性和安全性是敞开式柱销孔的“橡胶套柱销联轴器”不能比拟的；
它既有大于“硬齿面鼓形齿轮联轴器”百吨米的承载能力和径向补偿能力，又有比“橡胶套弹性柱销联轴器”更加优越的缓冲性能；
既像“环形膜片联轴器”那样轻巧和便于现场快捷装配、拆卸，又有卓越的轴向补偿能力而又不对设备附加丝毫轴向力；
径向补偿能力十倍于“橡胶套弹性柱销联轴器”而重量不到其二分之一和转动惯量不到其四分之一；
工艺简单、材料廉价而来源丰富，使得制造成本远远低于齿式和盘、片式联轴器而与“橡胶套柱销联轴器”不相上下。充分满足了大型水利工程、电力工程、轧钢机、水泥磨机、搅拌机、压榨机等对重型、高性价比弹性联轴器的迫切需求。
本实用新型的技术方案是：一种复式弹性联轴器，包括两个联轴节和连接两联轴节的中间法兰。
本实用新型技术方案是：一种复式弹性联轴器，包括一个弹性联轴节、一个挠性联轴节和连接两联轴节的中间法兰，复式联轴器两个联轴节中的一个联轴节是以弹簧销组件为弹性元件的弹性联轴节，所述弹性联轴节包括对接的法兰一、法兰二、外套，外套呈凹形并从法兰一一侧套在法兰一和法兰二的外围，外套的内壁呈台阶状，使外套的内端面和法兰二隔开，在法兰二的内端面与外套的内端面之间形成环形包容腔，法兰一、法兰二和外套上沿圆周分布连接有若干个弹簧销和刚性柱销，外套和法兰二的外端面分别设有盖盘和挡盘，盖盘和挡盘通过螺钉和弹簧垫圈连接固定在刚性柱销上，法兰一的最大外缘为外球面，中间法兰用若干个定位销和螺栓与法兰二连接固定，法兰二的内端面上用螺栓固定有挡油板和中间法兰。
复式联轴器两个联轴节中的另一个联轴节是以叠层膜片组件为挠性元件的挠性联轴节，所述挠性联轴节包括中间法兰和法兰四，中间法兰和法兰四之间设有膜片组，膜片组与法兰四之间设有护板，中间法兰、膜片组、护板、法兰四用螺栓和自锁螺母连接固定。
该联轴器被称为轻巧而具有热强性能的《复式弹性联轴器》。
上述技术方案中：
刚性柱销呈中间细两头粗，其中段与法兰一预设孔之间留有足够大的活动空间，让法兰一可在法兰二和外套之间作径向摆动和周向缓冲。刚性柱销的内部设有导油孔，以便在拆卸一个螺钉之后，用油枪从螺钉孔经导油孔向环形包容腔填充润滑脂。
弹簧销组件包括一束直线弹簧，直线弹簧束的两端分别套有杯套，两杯套之间的中部套有衬套，两杯套与衬套之间各设一螺旋护套，直线弹簧束的中心穿设有铆钉，铆钉将两个杯套铆接固定；或者，弹簧销组件包括一束直线弹簧，直线弹簧束的两端设有杯盖，直线弹簧束的外围套有一个长的螺旋护套，直线弹簧束中间穿设两条钢丝，两条钢丝的两端分别穿越两个杯盖后打结并以塑封材料来塑封，将两杯盖连接固定。
膜片组呈人字形，螺栓穿设于膜片组的中央孔中，膜片组的两端孔与膜片组的中央孔不布置在同一半径的圆周上；法兰四在安装螺母的部位设有月牙槽。或者，膜片组呈人字形，螺栓穿设于呈人字形的膜片组的中央孔中，膜片组的两端孔与中央孔布置在同一半径的圆周上。
所述叠层膜片组在膜片组的两侧，分别安装有大蝶簧片和小蝶簧片，T形铆接衬套依次穿过小蝶簧片、大蝶簧片、叠层膜片组、大蝶簧片、小蝶簧片和垫圈后，在垫圈外侧扩口铆接。或者，叠层膜片组在膜片组的两侧分别安装有大蝶簧片、小蝶簧片和球面垫圈，螺栓直接依次穿过球面垫圈、小蝶簧片、大蝶簧片、膜片组、大蝶簧片、小蝶簧片、球面垫圈以及法兰四或中间法兰的安装边后用自锁螺母固紧。
本实用新型的优点是：
1.弹性联轴节的轴向补偿量不受限制，工作中弹性联轴节可以轻松地担负整个联轴器全部轴向补偿所需的位移量，而不会附加任何轴向力于人字形膜片组件，当然更不会给设备的轴承附加任何轴向力，从而极大地释放了本实用新型的承载能力，彻底避免了困挠盘、片式联轴器的“轴向串动”的发生。
2.弹性联轴节具有卓越的缓冲、阻尼(减振、降噪)性能，它造就了本实用新型的角向、径向、轴向、周向等综合补偿能力，其缓冲性能是现有技术中三种主流联轴器所望尘莫及和不能匹敌的。
3.把弹性联轴节法兰一的最大外缘做成外球面，使得整个联轴器无浮动质量，从而简便了联轴器的静平衡和动平衡，再配置适当长度的间隔段(即法兰二和中间法兰的组合长度＝球心到摆动中心的距离)，使得本实用新型以微小的角度补偿量(位移)而轻松地获得十倍放大的径向补偿量(位移)。
4.本实用新型不存在材料、工艺的疑难和限制，只用常规材料、常规工艺就能造就远大于1000KNm的“巨无霸”特重型弹簧销联轴节，属于抗氧化、耐高温、有热强性的人字形膜片贵重材料，则可以用条状材料甚至边角材料来制作，材料的利用率极高，其工艺性、经济性又是鼓形齿轮联轴器、挠性盘与环形膜片联轴器所望尘莫及和不能匹敌的。
5.本实用新型的弹性元件和挠性元件系无限寿命设计，可免润滑、长年无故障工作，不存在齿面胶合危险和尼龙、橡胶材料的老化、破碎故障，弹性元件和挠性元件用热强弹簧钢或不锈钢材料制作，具有免润滑、抗氧化的热强性，可用于工作环境的热端，在高温条件下工作。
6.本实用新型符合API671标准，在两个联轴节之间设计适当长的间隔段，这使得装有本实用新型的重型设备的现场检修变得十分快捷、方便，不仅检修时不需要惊动(分解)设备本体，相反，可以方便地通过首先分解本联轴器的间隔段，再分解整个联轴器》来检修设备的轴承腔或油封。
7.高度可靠的贮油腔兼包容腔设计，可以在旋转状态下贮存油膏，给直线弹簧之间的微观滑动提供润滑，包容腔的重要性在于：因长年工作而万一疲劳断裂的弹性元件，其碎片仍将被包容在包容腔壳体的内部。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述：
图1为现有技术中弹性柱销联轴器的结构示意图；
图2为现有技术中齿轮联轴器的结构示意图；
图3为现有技术中环形膜片挠性联轴器的结构示意图；
图4a、图4b为现有技术中挠性盘联轴器的结构示意图；
图5为实施例一的结构示意图；
图6为图5的A-A剖视图；
图7为图5中G-G剖面(一种弹簧销组件的结构示意)图；
图8为图5中的B-B剖面(膜片组固定形式之一)的放大图；
图9为实施例一的另一种结构示意图；
图10为图9的C向视图；
图11为图9的E-E剖面(另一种弹簧销组件的结构示意)图；
图12为图11的F向视图；
图13是图10中D-D剖面(膜片组固定形式之二)的放大图；
其中：1法兰一；2盖盘；3外套；4弹簧销组件；5挡盘；6法兰二；7中间法兰；8人字形膜片组；9护钣；10法兰四；11月牙槽；12导油孔；13自锁螺母；14螺栓；15螺母；16台阶状内壁；17挡油钣；18止动垫片；19螺钉；20刚性柱销；21活动空间；22外球面；23环形包容腔；24防尘圈；25杯套；26螺旋护套；27衬套；28直线弹簧；29铆钉；30钢丝；31小碟簧片；32大碟簧片；33人字形膜片；34铆接衬套；35垫圈；36球心即摆动中心；37摆动中心；38杯盖；39塑封材料；40球面垫圈。
具体实施方式
实施例：如图5、图6、图9、图10所示，一种复式弹性联轴器，包括两个具有不同的结构、功能和分工的联轴节以及连接两联轴节的中间法兰(7)；上述两个联轴节中的一个是具有缓冲功能的，以弹簧销组件(4)为弹性元件，可以沿轴向自由伸缩的弹性联轴节，另一个是轻巧但不具有缓冲功能的，以人字形叠层膜片组件(8)为挠性元件的挠性联轴节；一个中间法兰(7)经由定位销(15)和若干个螺栓(18)将弹性联轴节和挠性联轴节优势互补地，有机结合成具有缓冲性和热强性的《复式弹性联轴器》。
所述弹性联轴节包括对接的法兰一(1)、法兰二(6)和外套(3)，外套(3)呈凹形并从法兰一(1)一侧套在法兰一(1)和法兰二(6)的外围，外套(3)的内壁呈台阶状(16)将外套(3)的内端面与法兰二(6)的内端面隔开，在法兰二(6)的内端面与外套(3)的内端面之间形成的环形包容腔(23)，法兰一(1)、法兰二(6)和外套(3)上沿圆周分布连接有若干个弹簧销(4)和刚性柱销(20)，外套(3)和法兰二(6)的外端面分别设有盖盘(2)和挡盘(5)，盖盘(2)和挡盘(5)通过螺钉(19)和弹簧垫圈(18)连接固定在刚性柱销(20)上，法兰一(1)的最大外缘为外球面(22)，中间法兰(7)用若干个定位销(15)和螺栓(12)与法兰二(6)连接固定，法兰二(6)的内端面上用螺栓(12)定有挡油板(17)；复式联轴器的两个联轴节中的另一个联轴节是以人字形叠层膜片组件(8)为挠性元件的挠性联轴节，所述挠性联轴节包括中间法兰(7)和法兰四(10)和介于中间法兰(7)和法兰四(10)之间的叠层膜片组(8)，叠层膜片组(8)呈人字形，相邻叠层膜片组(8)之间互不关连，叠层膜片组(8)在法兰四(10)的一侧设有护板(9)，叠层膜片组(8)的两端孔用护板(9)、螺栓(14)和自锁螺母(13)连接固定在中间法兰(7)上；叠层膜片组(8)的中央孔用螺栓(14)和自锁用螺母(13)连接固定在法兰四(10)上。
上述实施例中：
作为弹性联轴节组合枢纽和承载框架栋梁的刚性柱销(20)如图6所示，呈中间细两头粗，其中段与法兰一(1)预设孔之间留有足够大的活动空间(21)，让法兰一(1)可在法兰二(6)和外套(3)之间作径向摆动和周向缓冲；刚性柱销(20)的内部设有导油孔(16)，以便在拆卸掉一个螺钉之后，用油枪从螺钉孔经导油孔向环形包容腔填充润滑脂。
弹簧销组件(4)有两种结构：
一种如图7所示，包括一束直线弹簧(28)，直线弹簧束(28)的两端分别套有杯套(25)，两杯套(25)之间的中部套有衬套(27)，两杯套(27)与衬套(27)之间各设一螺旋护套(26)，直线弹簧束(28)的中心穿设有铆钉(29)，铆钉(29)将两个杯套(27)铆接固定；
另一种如图11所示，弹簧销组件(4)包括一束直线弹簧(28)，直线弹簧束(28)的两端设有杯盖(38)，直线弹簧束(28)的外围套有一个长的螺旋护套(26)，直线弹簧束(28)中间穿设两条钢丝(30)，两条钢丝(30)的两端分别穿越两个杯盖(38)后打结用塑封材料(39)塑封，将两杯盖(38)连接固定。
叠层膜片组(8)有两种结构形式：
一种如图6所示，叠层膜片组(8)呈人字形，叠层膜片组(8)的两端孔与膜片组的中央孔，不布置在同一半径的圆周上；法兰四(10)在安装螺母(13)的部位设有月牙槽(11)；
另一种如图10所示，叠层膜片组(8)呈人字形，叠层膜片组(8)的两端孔与膜片组的中央孔，布置在同一半径的圆周上。
叠层膜片组(8)有两种固定形式：
第一种固定形式如图8所示：所述叠层膜片组(8)于的两侧，分别安装有大蝶簧片(32)和小蝶簧片(31)，T形铆接衬套(34)依次穿过小蝶簧片(31)、大蝶簧片(32)、叠层膜片组、大蝶簧片(32)、小蝶簧片(31)和垫圈(35)后，在垫圈(35)的外侧扩口铆接。
第二种固定形式如图13所示：所述的复式弹性联轴器，其特征在于：所述叠层膜片组(8)在膜片组的两侧分别安装有大蝶簧片(32)和小蝶簧片(31)，螺栓(14)依次穿过小蝶簧片(31)、大蝶簧片(32)、膜片组、大蝶簧片(32)、小蝶簧片(31)、球面垫圈(40)和法兰四(10)或中间法兰(7)的安装边后，用自锁螺母(13)固紧。
联轴器力矩传递路线：
工作中，联轴器工作力矩从法兰一(1)输入，经法兰一(1)的辐板孔作用于弹簧销(4)的中段，由弹簧销的两端分别传递给法兰二(6)和外套(3)，再经由中间法兰(7)，通过螺栓(14)将力矩传递给人字形膜片组(8)，然后再由挠性的人字形膜片组(8)传递给法兰四(12)，此力矩传递路线可以逆向进行，即力矩由法兰四(12)输入，由法兰一(1)输出。
Claims (8)
1.一种复式弹性联轴器，包括两个联轴节和连接在两联轴节之间的中间法兰(7)，其特征在于：复式联轴器两个联轴节中的一个联轴节是以弹簧销组件(4)为弹性元件的弹性联轴节，所述弹性联轴节包括对接的法兰一(1)、法兰二(6)、外套(3)，外套(3)呈凹形并从法兰一(1)一侧套在法兰一(1)和法兰二(6)的外围，外套(3)的内壁呈台阶状(16)将外套(3)和法兰二(6)隔开，在法兰二(6)的内端面与外套(3)的内端面之间形成环形包容腔(23)，法兰一(1)、法兰二(6)和外套(3)上沿圆周分布连接有若干个弹簧销(4)和刚性柱销(20)，外套(3)和法兰二(6)的外端面上分别设有盖盘(2)和挡盘(5)，盖盘(2)和挡盘(5)通过螺钉(19)和止动垫圈(18)连接固定在一组刚性柱销(20)上，法兰一(1)的最大外缘为外球面(22)，中间法兰(7)用若干个定位销(15)和螺栓(12)与法兰二(6)连接固定，法兰二(6)的内端面上用螺栓(12)固定有挡油板(17)；复式联轴器两个联轴节中的另一个联轴节是以叠层膜片组件(8)为挠性元件的挠性联轴节，所述挠性联轴节包括中间法兰(7)、法兰四(10)和介于中间法兰(7)和法兰四(10)之间的叠层膜片组(8)，叠层膜片组(8)呈人字形，相邻膜片组(8)之间互不关连，膜片组(8)在法兰四(10)的一侧设有护板(9)，膜片组(8)的两端孔用螺栓(14)和自锁螺母(13)借护板(9)将膜片组(8)连接固定在中间法兰(7)上，膜片组(8)的中央孔用螺栓(14)和自锁螺母(13)连接固定在法兰四(10)上。
2.根据权利要求1所述的复式弹性联轴器，其特征在于：所述刚性柱销(20)呈中间细两头粗，中间段与法兰一(1)预设孔之间留有足够大的活动空间(21)，刚性柱销(20)的内部设有内螺纹，内螺纹的延伸段设有导油孔(16)。
3.根据权利要求1所述的复式弹性联轴器，其特征在于：所述弹簧销组件(4)包括一束直线弹簧(28)，直线弹簧束(28)的两端分别套有杯套(25)，弹簧销组件(4)的中部套有衬套(27)，两杯套(27)与衬套(27)之间各设一个螺旋护套(26)，直线弹簧束(28)的中心穿设有铆钉(29)，铆钉(29)将两个杯套(27)铆接固定。
4.根据权利要1所述的复式弹性联轴器，其特征在于：所述弹簧销组件(4)包括一束直线弹簧(28)，直线弹簧束(28)的两端设有杯盖(38)，直线弹簧束(28)的外围套有一个长的螺旋护套(26)，直线弹簧束(28)中间穿设两条钢丝(30)，两条钢丝(30)的两端分别贯穿整个弹簧销组后，在一个杯盖(38)的外侧打结并以塑封材料(39)塑封。
5.根据权利要求1所述的复式弹性联轴器，其特征在于：叠层膜片组(8)的两端孔与叠层膜片组的中央孔，不布置在同一半径的圆周上；法兰四(10)在安装螺母(13)的部位设有月牙槽(11)。
6.根据权利要求1所述的复式弹性联轴器，其特征在于：所述叠层膜片组(8)的两端孔与中央孔布置在同一半径的圆周上。
7.根据权利要求1所述的复式弹性联轴器，其特征在于：所述叠层膜片组(8)在膜片组的两侧，分别安装有大蝶簧片(32)和小蝶簧片(31)，T形铆接衬套(34)依次穿过小蝶簧片(31)、大蝶簧片(32)、叠层膜片组、大蝶簧片(32)、小蝶簧片(31)和垫圈(35)后，在垫圈(35)外侧扩口铆接。
8.根据权利要求1所述的复式弹性联轴器，其特征在于：所述叠层膜片组(8)在膜片组的两侧分别安装有大蝶簧片(32)、小蝶簧片(31)和球面垫圈(40)，螺栓(14)直接依次穿过球面垫圈(40)、小蝶簧片(31)、大蝶簧片(32)、膜片组、大蝶簧片(32)、小蝶簧片(31)、球面垫圈(40)以及法兰四(10)或中间法兰(7)的安装边后用自锁螺母(13)固紧。
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