專利名稱：可承受復合力矩的密封轉動軸的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可承受復合力矩的密封轉動軸，屬于機械結構領域。
背景技術：
在水下拖曳系統中，為了實現對水下拖體的空間位置和拖體姿態的控制，一般是 通過調整拖體上翼板的攻角來實現的。翼板是通過翼板軸安裝到水下拖體上的，同時，通過 驅動機構來調整翼板軸的角度來調整翼板角度的。因此，在實際使用過程中翼板軸既需要 承受翼板流體動力產生的彎矩，還要承受因翼板流體動力不在翼板軸上造成的扭矩，同時， 還必須具有密封能力以保證水下拖體內部不漏水。目前，該種類型軸的密封方式主要就是 采用各種形式的密封圈，該種形式的密封方式存在以下缺點 1.轉動時傳動效率不高各種形式的密封圈直接安裝在軸上或者孔內，密封圈直 接與軸和孔接觸，同時為了保證密封，密封圈存在一定的變形，這樣就導致了轉動時會產生 較大的摩擦力，導致傳動效率下降。 2.密封不可靠軸既要承受因轉動產生的扭矩，還要承受翼板流體動力產生的彎 矩。同時，為了保證軸在孔內能靈活轉動，軸與孔之間采用間隙配合，即軸與孔之間存在一 定的間隙。當一定的彎矩作用在軸上時，軸上受壓的部位間隙減小，受拉的部位間隙增大， 這樣就造成了密封圈擠壓的不均勻，導致了密封的可靠性不高。 3.使用范圍較窄現在的密封轉動軸方式一般只能應用在承受扭矩和軸向力的 場合，尚未在承受彎矩的場合大量使用。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種可承受復合力矩的密封轉動軸，使密封轉動軸的傳 動效率、密封可靠性極大提高，并且能承受彎矩。 —種可承受復合力矩的密封轉動軸，包括轉動軸、軸套、隔離瓦和0形圈；其中轉 動軸軸肩以下分為兩段，軸肩下為承力段，承力段以下是密封段，密封段外圓上有兩道O形 圈溝槽，兩道O形圈溝槽之間的外圓上有螺旋狀的儲油槽，承力段的外圓大于密封段，兩段 交匯處為錐面過渡；隔離瓦內孔與轉動軸軸肩以下部分外形一致，隔離瓦內孔與轉動軸對 應有隔離瓦承力段和隔離瓦密封段，隔離瓦與軸套端面的接觸面上有一道環形密封溝槽； 隔離瓦的環形密封溝槽內裝入0形圈后固定安裝在軸套內，隔離瓦與軸套之間通過0形圈 組成密封面，轉動軸的兩道0形圈溝槽內分別安裝上0形圈，轉動軸的儲油槽內灌注潤滑油 后裝入隔離瓦中。 隔離瓦采用具有自潤滑功能且具有較強耐磨性的銅合金材料制造，其端面上設置 有O形圈溝槽，采用螺釘連接后，其與軸套之間就形成了O形圈軸向密封面，保證了整個水 下拖體的密封。同時，在隔離瓦的內孔上加工好隔離瓦密封段和隔離瓦承力段，隔離瓦密封 段的內徑比隔離瓦承力段稍小，隔離瓦承力段的尺寸根據轉動軸的強度要求來定，密封段 采用0形圈徑向動密封方式，根據0形圈動密封的設計規范， 一般采用11級孔公差，隔離瓦承力段的加工精度應優于隔離瓦密封段，一般采用7級孔公差，從而保證了其與轉動軸之 間形成7級間隙配合。轉動軸采用強度較好的鋼材料來制造，并對其進行熱處理以提高其 表面的硬度和耐磨性能，其主要分成三大部分密封段、承力段、軸肩部分。密封段設置有兩 道密封溝槽，采用0形圈徑向動密封方式，根據0形圈動密封的設計規范， 一般采用11級軸 公差，承力段的加工精度應優于密封段，一般采用7級軸公差，從而保證了其與隔離瓦之間 形成7級間隙配合。同時，在兩道密封溝槽之間設置有螺旋狀的儲油槽，用于儲存潤滑油， 保證使用時能不停地析出潤滑油。軸肩部件主要用于軸向定位，其大小根據實際需要來定。 轉動軸工作時，承力段來承擔由作用力產生的彎矩，從而保證了密封段不受其影響，保證了 O形圈壓縮的均勻性，最終保證了密封性能的可靠性。扭矩和軸向力分別被轉動軸本身和 軸肩承擔，對密封性能沒有影響。儲油槽內能不斷地析出潤滑油，從而降低了轉動時的摩擦 力，從而提高了轉動時傳動效率。 有益效果 1.提高轉動時的傳動效率，為了提高傳動效率主要采取以下三種手段避免密封 圈與軸或者孔直接接觸，而是在密封圈與軸或者孔之間添加一種具有自潤滑功能的隔離 瓦；設置兩道密封圈，在兩道密封圈之間設置有儲油槽，保證軸在轉動過程中儲油槽能不斷 地析出潤滑油；適當減小密封圈的變形量。
2.提高密封的可靠性，為了提高密封的可靠性主要采取了以下兩種手段設置兩 道密封圈；將軸上或孔內分割成兩段，一段專門負責承受軸上所有受力的承力段和一段只 負責密封的密封段，承力段與密封段物理上完全分離互不干擾，因此保證了密封的可靠性。 3由于采用了承力段與密封段物理上完全分離的方式，大大拓展了該結構的使用 范圍不僅能承受扭矩、軸向力，還能承受彎矩。
圖1是本實用新型可承受復合力矩的密封轉動軸的結構示意圖； 圖2是本實用新型可承受復合力矩的密封轉動軸中轉動軸2的結構示意圖； 圖3是本實用新型可承受復合力矩的密封轉動軸中隔離瓦1的結構示意圖； 其中l-隔離瓦，2-轉動軸，3-0形圈1，4-0形圈11，5-軸套，6-0形圈溝槽，7-密 封段，8-承力段，9-儲油槽，10-隔離瓦承力段，11-隔離瓦密封段。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步說明 如圖1所示，隔離瓦1通過螺釘安裝在軸套5內，其與軸套5之間通過0形圈I 3 組成密封面，轉動軸2上先安裝上0形圈114，并向儲油槽內灌注好潤滑油，然后將轉動軸2 裝入隔離瓦1即可。 隔離瓦1采用具有自潤滑功能且具有較強耐磨性的銅合金材料制造，其端面上設 置有0形圈溝槽，采用螺釘連接后，其與軸套5之間就形成了 O形圈軸向密封面，保證了整 個水下拖體的密封。同時，在隔離瓦1的內孔上加工好隔離瓦密封段11和隔離瓦承力段10， 密封段11的內徑比承力段IO稍小，隔離瓦承力段10的尺寸根據轉動軸2的強度要求來定， 隔離瓦密封段11采用0形圈徑向動密封方式，根據0形圈動密封的設計規范，一般采用11
4級孔公差，隔離瓦承力段10的加工精度應優于隔離瓦密封段11 ， 一般采用7級孔公差，從而 保證了其與轉動軸2之間形成7級間隙配合。轉動軸2采用強度較好的鋼材料來制造，并 對其進行熱處理以提高其表面的硬度和耐磨性能，其主要分成三大部分密封段7、承力段 8、軸肩部分。密封段7設置有兩道密封溝槽，采用0形圈徑向動密封方式，根據0形圈動密 封的設計規范，一般采用11級軸公差，承力段8的加工精度應優于密封段7，一般采用7級 軸公差，從而保證了其與隔離瓦1之間形成7級間隙配合。同時，在兩道密封溝槽之間設置 有螺旋狀的儲油槽9，用于儲存潤滑油，保證使用時能不停地析出潤滑油。軸肩部件主要用 于軸向定位，其大小根據實際需要來定。轉動軸2工作時，承力段8來承擔由作用力產生的 彎矩，從而保證了密封段7不受其影響，保證了 0形圈114壓縮的均勻性，最終保證了密封 性能的可靠性。扭矩和軸向力分別被轉動軸2本身和軸肩承擔，對密封性能沒有影響。儲 油槽9內能不斷地析出潤滑油，從而降低了轉動時的摩擦力，從而提高了轉動時傳動效率。 本結構已經成功地應用在我單位縱向補給自動對接裝置上，該對接裝置的密封要 求為0. 3MPa，密封可靠性達到了為100%，傳動效率達到90%以上。同時，該結構在某型號 產品中也以成功應用，密封能力達到3MPa。
權利要求可承受復合力矩的密封轉動軸，包括轉動軸(2)、軸套(5)、隔離瓦(1)、O形圈I(3)，O形圈II(4)；其特征在于轉動軸(2)軸肩以下依次為承力段(8)和密封段(7)，密封段(7)外圓上有兩道O形圈溝槽(6)，兩道O形圈溝槽(6)之間的外圓上有螺旋狀的儲油槽(9)，承力段(8)的外圓大于密封段(7)，兩段交匯處為錐面過渡；隔離瓦(1)內孔與轉動軸(2)軸肩以下部分外形一致，隔離瓦(1)內孔與轉動軸(2)對應有隔離瓦承力段(10)和隔離瓦密封段(11)，隔離瓦(1)與軸套(5)端面的接觸面上有一道環形密封溝槽；隔離瓦(1)的密封溝槽內裝入O形圈I(3)固定安裝在軸套(5)內，轉動軸(2)的兩道O形圈溝槽(6)內分別安裝上O形圈II(4)，轉動軸(2)套裝在隔離瓦(1)中。
2. 如權利要求l所述的可承受復合力矩的密封轉動軸，其特征在于轉動軸(2)的儲 油槽內灌注潤滑油后套裝在隔離瓦(1)中。
專利摘要本實用新型公開了一種可承受復合力矩的密封軸結構，主要由O形圈、轉動軸、隔離瓦組成。通過將轉動軸分割成兩段，一段專門負責承受軸上所有受力的承力段和一段只負責密封的密封段，承力段與密封段物理上完全分離互不干擾，因此保證了密封的可靠性。同時，在轉動軸上設置兩道密封圈，在兩道密封圈之間設置有螺旋狀的儲油槽，保證其不斷地析出潤滑油，并在轉動軸與軸的安裝孔之間增加了采用具有自潤滑功能且具有較強耐磨性的銅合金材料制造的隔離瓦，以降低轉動軸轉動時的摩擦力，以提高其轉動時的傳動效率。
文檔編號F16C3/02GK201502621SQ20092017495
公開日2010年6月9日 申請日期2009年9月30日 優先權日2009年9月30日
發明者宋雯婧, 官紅, 師子鋒, 張作瓊, 張光普, 張鶯, 柳軍飛, 艾艷輝, 裴武波, 諶啟偉 申請人:中國船舶重工集團公司第七一○研究所