CN201513481U - 高柔软性膜片挠性联轴器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高柔软性膜片挠性联轴器，包括两端的法兰以及至少一个膜片环，当具有两个以上膜片环时，两个膜片环之间连接有间隔盘或者间隔轴，所述联轴器的膜片环为由两对以上两端具有开孔的8字形叠层膜片杆以一片隔一片地交错地对准两端的开孔连接形成首尾相接的膜片杆环链，若干螺栓分别穿过开孔，将上述膜片杆环链固定在两端的法兰或者间隔盘、间隔轴上；本实用新型可大幅度提高膜片联轴器的柔软性、挠性、位移补偿能力和经济性。

Description

高柔软性膜片挠性联轴器

技术领域

本实用新型涉及一种高柔软性膜片挠性联轴器。

背景技术

挠性联轴器属于充满矛盾的力学概念产品，负有不可偏废的两大使命：①将原动机的转矩安全、可靠、安静地传递给从动机；②由于设备在制造过程中不可避免地存在制造误差、安装误差以及动态条件下设备存在承载变形、热变形等因素，原动机转轴与从动机转轴的轴线之间必然存在轴线的轴向、角向、径向等的三项不对中位移偏差，挠性联轴器的另一重要使命就是以自身弹性元件的柔软性为设备的三项不对中位移偏差做出调和、让步、变形、补偿，统称为：联轴器的位移补偿简称为位移补偿。

挠性联轴器的设计工作就是要紧扣传递动力和位移补偿这两个矛盾而重要的主题，必须通过严格的力学计算和试验研究找到上述两大任务的力学平衡点。

膜片挠性联轴器的“综合力学资源”不仅要保障传递动力所需要的基本“承载能力”，更重要的是要保障联轴器具有良好的柔软性，能够在动态条件下为联轴器所服务的主题设备提供不对中“位移补偿”。

传统的膜片挠性联轴器存在问题是：

1、无论是传统的环形膜片联轴器(图1)或者JB/T9147-1999搭接杆式膜片联轴器(图2)，它们都不是弹性联轴器，膜盘联轴器(也称挠性盘联轴器)被认为是高传动精度的“零空程”联轴器，广泛用于自动控制设备和数控机床。它的弹性只限于轴向，对于设备转子的轴向窜动有抑制作用，但并不具备圆周方向的缓冲性，决非弹性联轴器。

2、传统的环形膜片联轴器和JB/T9147-1999搭接杆式膜片联轴器(图2)被认为是无需累赘的冷却/润滑措施的“干式联轴器”。然而，联轴器的膜片厚度尽管很薄，仍然具有一定的厚度，因此，当叠层膜片作角向位移补偿弯曲时，由于内外表面存在曲率差异，相邻接触膜片之间就存在曲率干涉，曲率干涉引起了膜片接触表面之间的高频磨损和接触疲劳，磨损严重时会导致联轴器膜片的提前失效。

3、传统的环形膜片挠性联轴器(图1)和JB/T9147-1999搭接杆式膜片联轴器(图2)为设备提供三项不对中位移补偿的挠性(柔软性)全部来源于膜片的弯曲变形，设计不当而膜片的叠层过厚时，搭接杆式膜片联轴器的抗弯断面系数可能数倍甚至十倍于环形膜片挠性联轴器，以至于膜片组弯曲变形时的内应力变得很大。当要求联轴器作较大的位移补偿时，上述内应力与传递动力的力矩相叠加，与转速同步的巨大的交变内应力将诱导整个设备转子进入轴向窜动状态，长时间的窜动将导致最外表膜片的疲劳断裂。

另外，挠性联轴器(包括传统的叠层膜片挠性联轴器在内)除了一小部分重要用途的联轴器采用了输入/输出轴用锥度配合加圆螺母锁紧的结构形式和采用胀紧套连接形式与设备的输入/输出轴相连接，多数膜片挠性联轴器的轴套与输入/输出轴的连接都采用过渡配合，虽然联轴器商在安装说明书中规定联轴器法兰与输入/输出轴的配合必须采用预先加热法兰的形式。然而限于设备安装现场的条件，大多数企业在安装联轴器时，并不遵循联轴器安装说明书的规定，而是采用铜棒、铝棒甚至用钢锤直接锤打联轴器法兰边的办法迫使联轴器野蛮就位。这样的安装方式的严重后果是使得联轴器构件产生永久变形，严重破坏了联轴器的力学性能，从而降低了设备的使用寿命。

发明内容

本实用新型目的是：提供一种高柔软性膜片挠性联轴器，其将两对以上8字形叠层膜片杆连接形成首尾相接的膜片杆环链，用此来取代传统的用整张优质材料制造的环形膜片链和用8字条形状膜片组合的塔接杆式膜片链，可在不增加成本的前提下，大幅度提高膜片联轴器的柔软性、挠性、位移补偿能力和经济性。

本实用新型的技术方案是：一种高柔软性膜片挠性联轴器，包括两端的法兰以及至少一个膜片环，当具有两个以上膜片环时，两个膜片环之间连接有间隔盘或者间隔轴，所述联轴器的膜片环为由两对以上两端具有开孔的8字形叠层膜片杆以一片隔一片地交错地对准两端的开孔连接形成首尾相接的膜片杆环链，若干螺栓分别穿过开孔，将上述膜片杆环链固定在两端的法兰或者间隔盘、间隔轴上。

所述8字形叠层膜片杆由数片两端开有膜片孔的8字膜片叠合而成，所述相邻膜片杆环链上的膜片数呈“一片差”，并且同一叠层膜片杆上的相邻膜片的表面之间有明显间隙，彼此不接触。

所述联轴器两端法兰在平键槽外侧的轴套壁上设有容纳紧定螺钉头的定位孔，联轴器安装时，紧定螺钉穿过轴套壁上的定位孔，固定在输入输出轴上的平键上的螺纹孔上。

当联轴器存在两个以上膜片杆环链时，两膜片杆环链之间设置有间隔轴，所述的两膜片杆环链之间的间隔轴包括成左右对称的背靠背的两个间隔法兰，两个间隔法兰之间夹有以电绝缘材料制造的中间盘，两间隔法兰与中间盘以内六角头螺钉和自锁螺母固定，内六角头螺钉的内六角头与配合孔壁之间有较大的径向间隙。

其中，所述膜片杆环链可以为由两对叠层膜片杆形成首尾相接的正方形膜片杆环链，也可以为由三对叠层膜片杆形成首尾相接的正六边形膜片杆环链，还可以为由四对叠层膜片杆形成首尾相接的正八边形膜片杆环链等等。

本实用新型优点是：

1.本实用新型将两对以上8字形叠层膜片杆连接形成首尾相接的膜片杆环链，用此来取代传统的用整张优质材料制造的环形膜片链和用8字条形状膜片组合的塔接杆式膜片链，可在不增加成本的前提下，大幅度提高膜片联轴器的柔软性、挠性、位移补偿能力和经济性。

2.本实用新型中，相邻膜片表面之间互不接触，不会出现表面干涉、磨损，由于排除了膜片之间的曲率干涉，联轴器的挠性得到明显的解放，联轴器的效率得到明显的提高。

3.本实用新型存在两个以上膜片杆环链时，两膜片杆环链之间设置有间隔轴，所述间隔轴包括成左右对称的背靠背的两个间隔法兰，两个间隔法兰之间夹有以电绝缘材料制造的中间盘，满足60-80米高空作业的风力发电机等重要设备必须具备电绝缘功能的需要，以避免雷电、龙卷风袭击的危险。

4.本实用新型把联轴器的法兰与输入/输出轴的配合从过渡配合或过盈配合改变为“滑配合加紧定螺钉”方式，以最经济、简便、有效的办法解决长期困扰工程界的联轴器与输入输出轴的轴向位置锁定问题。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为传统的环形膜片联轴器的示意图；

图2为搭接杆式膜片联轴器的示意图；

图3为本实用新型的剖视图；(中间盘安装方式之一)

图4为本实用新型的剖视图；(中间盘安装方式之二)

图5为E-E剖面图；(膜片环为正六边形膜片杆环链时)

图6为F-F剖面图。

其中：1法兰；2膜片环；3间隔轴；4叠层膜片杆；5膜片杆环链；6螺栓；7平键；8轴套；9紧定螺钉；10定位孔；11间隔法兰；12中间盘；13内六角头螺钉；14自锁螺母；15径向间隙；16弹簧垫圈。

具体实施方式

实施例：如图3至图5所示，一种高柔软性膜片挠性联轴器，包括两端的法兰1以及至少一个膜片环2，当具有两个以上膜片环2时，两个膜片环2之间连接有间隔盘或者间隔轴3，所述联轴器的膜片环2为由两对以上两端具有开孔的8字形叠层膜片杆4以一片隔一片的方式相互交错叠合，并在两相邻交错的叠层膜片杆4相对的开孔内，用铆接衬套和球面垫圈铆合形成首尾相接的膜片杆环链5，若干螺栓6分别穿过开孔，将上述膜片杆环链5固定在两端的法兰1或者间隔盘、间隔轴3上。本实用新型用膜片杆环链5来取代传统的用整张优质材料制造的环形膜片链和用8字条形状膜片组合的塔接杆式膜片链，可在不增加成本的前提下，大幅度提高膜片联轴器的柔软性、挠性、位移补偿能力和经济性。

所述8字形叠层膜片杆4由数片两端开有膜片孔的8字膜片叠合而成，所述相邻膜片杆环链4上的膜片数呈“一片差”，并且同一叠层膜片杆4上的相邻膜片的表面之间有明显间隙，彼此不接触。因此，本实用新型不会出现表面干涉、磨损，由于排除了膜片之间的曲率干涉，联轴器的挠性得到明显的解放，联轴器的效率得到明显的提高。

如图6所示，所述联轴器两端法兰在平键槽外侧的轴套8壁上设有容纳紧定螺钉头的定位孔，联轴器安装时，紧定螺钉9穿过轴套8壁上的定位孔10及弹簧垫圈16，固定在输入输出轴上的平键7上的螺纹孔上。本实用新型把联轴器的法兰1与输入/输出轴的配合从过渡配合或过盈配合改变为“滑配合加紧定螺钉”方式，以最经济、简便、有效的办法解决长期困扰工程界的联轴器与输入输出轴的轴向位置锁定问题。

当联轴器存在两个以上膜片杆环链5时，两膜片杆环链5之间设置有间隔轴3，所述的两膜片杆环链5之间的间隔轴3包括成左右对称的背靠背的两个间隔法兰11，两个间隔法兰11之间夹有以电绝缘材料制造的中间盘12，两间隔法兰11与中间盘12以内六角头螺钉13和自锁螺母14固定，内六角头螺钉13的内六角头与配合孔壁之间有较大的径向间隙15。因此，本实用新型可满足60-80米高空作业的风力发电机等重要设备必须具备电绝缘功能的需要，以避免雷电、龙卷风袭击的危险。其中，中间盘12与两间隔法兰11的连接方式有两种，一种方式为：所述中间盘12的直径大于间隔法兰11的直径，间隔法兰11的连接部向外伸出并与中间盘12的外圆周连接固定，如图3所示；另一种方式为：所述中间盘12的直径小于间隔法兰11的直径，间隔法兰11的连接部向内伸入并与中间盘12连接固定，如图4所示。

上述膜片杆环链5可以为由两对叠层膜片杆4形成首尾相接的正方形膜片杆环链，也可以为由三对叠层膜片杆4形成首尾相接的正六边形膜片杆环链，还可以为由四对叠层膜片杆形4成首尾相接的正八边形膜片杆环链等等。

从矩形断面梁的抗弯应力计算公式所知：

对于环形膜片挠性联轴器(图1a)，膜片组的抗弯断面系数是：

W_环＝b₁(∑δ)²/6

式中：∑δ--叠层膜片的总厚度；δ--单一膜片的厚度；b1--膜片细腰处宽度。

当位移补偿需要膜片联轴器作轴向位移补偿时，对于搭接杆式膜片联轴器(图1b)，膜片组的抗弯断面系数是：

W_搭＝b2*(2e+∑δ)2/6

式中：∑δ--叠层膜片的总厚度；δ--单一膜片的厚度；b₂--膜片束腰处宽度；e--铆接衬套压圈边缘的总厚度。

显然，当同样的轴向位移补偿量作用于“一片隔一片形式”的高柔软性膜片挠性联轴器时，膜片组的抗弯断面系数是：

W_搭＝b₂＊Z＊δ²/6，

式中：Z-叠层膜片杆中的膜片数量，本例中的Z＝24

δ-单一膜片的厚度，本例中的8＝0.5mm

b-膜片细腰部位的宽度，本例中的b＝42mm

e-铆接衬套垫圈的厚度，本例中的e＝3mm

对于搭接杆式叠层膜片杆而言：

抗弯断面系数W_搭＝42[2＊3+24＊0.5]²＝42＊324＝13608

对于高柔软性膜片挠性联轴器而言：

抗弯断面系数为：W_隔＝2＊42＊24＊[0.5]²＝36＊20＊0.25＝504

上述的W_搭是W_隔的27倍，也就是说：当要求联轴器接受较大的轴向位移补偿时，搭接杆式膜片联轴器的抗弯断面系数W_搭乃是高柔软性膜片挠性联轴器的抗弯断面系数W_隔的27倍。这正是导致整个转子出现轴向窜动和全部最外层膜片出现疲劳断裂的罪魁祸首。同时，以轴向位移补偿时，抗弯断面系数W_隔是1/27W_格，突显了高柔软性膜片挠性联轴器的优越性。

Claims (7)

1.一种高柔软性膜片挠性联轴器，包括两端的法兰(1)以及至少一个膜片环(2)，当具有两个以上膜片环(2)时，两个膜片环(2)之间连接有间隔盘或者间隔轴(3)，其特征在于：所述联轴器的膜片环(2)为由两对以上两端具有开孔的8字形叠层膜片杆(4)以一片隔一片地交错地对准两端的开孔连接形成首尾相接的膜片杆环链(5)，若干螺栓(6)分别穿过开孔，将上述膜片杆环链(5)固定在两端的法兰(1)或者间隔盘、间隔轴(3)上。

2.根据权利要求1所述的高柔软性膜片联轴器，其特征在于：所述8字形叠层膜片杆(4)由数片两端开有膜片孔的8字膜片叠合而成，所述相邻膜片杆环链(5)上的膜片数呈“一片差”，并且同一叠层膜片杆(4)上的相邻膜片的表面之间有明显间隙，彼此不接触。

3.根据权利要求1或2所述的高柔软性膜片联轴器，其特征在于：所述联轴器两端法兰(1)在平键槽外侧的轴套(8)壁上设有容纳紧定螺钉头的定位孔(10)，联轴器安装时，紧定螺钉(9)穿过轴套(8)壁上的定位孔(10)，固定在输入输出轴上的平键(7)的螺纹孔上。

4.根据权利要求1或2所述的高柔软性膜片联轴器，其特征在于：当联轴器存在两个以上膜片杆环链(5)时，两膜片杆环链(5)之间设置有间隔轴(3)，所述的两膜片杆环链(5)之间的间隔轴(3)包括成左右对称的背靠背的两个间隔法兰(11)，两个间隔法兰(11)之间夹有以电绝缘材料制造的中间盘(12)，两间隔法兰(11)与中间盘(12)以内六角头螺钉(13)和自锁螺母(14)固定，内六角头螺钉(13)的内六角头与配合孔壁之间有较大的径向间隙(15)。

5.根据权利要求2所述的高柔软性膜片联轴器，其特征在于：所述膜片杆环链(5)为由两对叠层膜片杆(4)形成首尾相接的正方形膜片杆环链。

6.根据权利要求2所述的高柔软性膜片联轴器，其特征在于：所述膜片杆环链(5)为由三对叠层膜片杆(4)形成首尾相接的正六边形膜片杆环链。

7.根据权利要求2所述的高柔软性膜片联轴器，其特征在于：所述膜片杆环链(5)为由四对叠层膜片杆(4)形成首尾相接的正八边形膜片杆环链。

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