專利名稱：一種旋轉(zhuǎn)體的可分離聯(lián)接系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來(lái)將一轉(zhuǎn)子體與一旋轉(zhuǎn)軸相聯(lián)接的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)是經(jīng)濟(jì)的、能發(fā)揮作用的並且制造和檢驗(yàn)並不麻煩。它可以相當(dāng)可靠地傳遞大的扭矩，它不需在兩個(gè)要聯(lián)接的物體之間作任何相對(duì)的軸向位移，它使兩個(gè)相聯(lián)接的物體之間獲得並保持精確和最優(yōu)的中心對(duì)準(zhǔn)，以致不再需要進(jìn)行兩相結(jié)合物體的最終平衡，這使得分別進(jìn)行平衡的可旋轉(zhuǎn)物體的互換成為一件簡(jiǎn)單的事，並且從一個(gè)容易接近的區(qū)域來(lái)操縱，可簡(jiǎn)便和迅速地將聯(lián)接系統(tǒng)接合和分離無(wú)限的次數(shù)，因此，它特別適用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的領(lǐng)域，尤其是燃?xì)廨啓C(jī)和旋轉(zhuǎn)多臂機(jī)(rotarydobby)的領(lǐng)域。
就目前的工藝水平來(lái)說(shuō)，當(dāng)將一要被旋轉(zhuǎn)的物體，例如一個(gè)接頭、一個(gè)葉輪或者特別是一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)的盤(pán)狀轉(zhuǎn)子，安裝到一旋轉(zhuǎn)軸上去，以使得能從一預(yù)定的可方便接近的區(qū)域進(jìn)行操作，將聯(lián)軸節(jié)方便地分離，並使聯(lián)軸節(jié)完全是同心的，以免產(chǎn)生不平衡的情況，並且可以傳遞大扭矩時(shí)，如果由于顯而易見(jiàn)的理由，把已知的使用鍵或者溝槽的塞入系統(tǒng)排除在外的話-這些系統(tǒng)使軸的強(qiáng)度降低並引入不平衡度，唯一可行的方法是使用一強(qiáng)制接合的截頭錐體聯(lián)接系統(tǒng)，如由本申請(qǐng)人于1982年4月8日提出申請(qǐng)、于1985年5月14日發(fā)布的前美國(guó)4，516，906號(hào)專利中所描述的那種系統(tǒng)。
在此已知的系統(tǒng)中，扭矩從旋轉(zhuǎn)軸傳遞給轉(zhuǎn)子體，是通過(guò)兩個(gè)要相聯(lián)接的物體的兩個(gè)截頭錐形表面之間的徑向過(guò)盈來(lái)傳遞的。這種徑向過(guò)盈之獲得，是靠將上述兩個(gè)截頭錐形表面作相對(duì)的軸向移動(dòng)。更明確地來(lái)說(shuō)，旋轉(zhuǎn)軸的一個(gè)截頭錐形端頭被插入到轉(zhuǎn)子體中相對(duì)應(yīng)的一個(gè)截頭錐形的軸向空腔之中，旋轉(zhuǎn)軸被一根裝在空心軸中的拉桿鎖緊在轉(zhuǎn)子體上。此拉桿將兩個(gè)要相聯(lián)接的物體拉緊在一起，以致兩個(gè)截頭錐形表面緊密配合並且互相滲入，直至它們之間產(chǎn)生足夠的徑向過(guò)盈，借摩擦力來(lái)傳遞所需的扭矩。
然而，這樣一種聯(lián)接系統(tǒng)具有一系列的缺點(diǎn)。這些缺點(diǎn)常常引起一些問(wèn)題，以致人們不愿意采用。
其主要缺點(diǎn)無(wú)疑是轉(zhuǎn)子體的截頭錐形空腔和軸的截頭錐形端頭(后者一般是固定的元件，包括支承軸承和止推軸承)，相互之間總會(huì)發(fā)生靠攏或移開(kāi)的相對(duì)軸向移動(dòng)。當(dāng)聯(lián)接系統(tǒng)尺寸大時(shí)(例如，在地面燃?xì)廨啓C(jī)的軸與轉(zhuǎn)子之間的動(dòng)力傳遞中)，這種軸向移動(dòng)可大至若干毫米。這會(huì)引起嚴(yán)重的問(wèn)題，因?yàn)橹T如葉片之類的轉(zhuǎn)子脆弱的部分，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)它們的外端正好在一錐形表面上掠過(guò)，會(huì)有由摩擦而發(fā)生損壞的危險(xiǎn)，或者密封件會(huì)斷裂。雖然不能否認(rèn)，這種聯(lián)接系統(tǒng)具有使裝用的渦輪機(jī)維護(hù)十分簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樗梢詮臋C(jī)器的外面進(jìn)行拆卸，但由于有上述這些危險(xiǎn)，在某些情況下，在燃?xì)廨啓C(jī)中就不宜采用一個(gè)截頭錐體的聯(lián)接系統(tǒng)。
上述這種已知的聯(lián)接系統(tǒng)還有一個(gè)缺點(diǎn)，這缺點(diǎn)來(lái)自兩個(gè)要相聯(lián)接表面的實(shí)際截頭錐體形狀。這種形狀的表面難以制造和檢驗(yàn)，不可能使轉(zhuǎn)子體和旋轉(zhuǎn)軸之間獲得最優(yōu)的中心對(duì)準(zhǔn)。如大家所知道的，這會(huì)使得在裝好的總成中產(chǎn)生相當(dāng)大的不平衡度，以致如果隨后不對(duì)相結(jié)合的軸和轉(zhuǎn)子體進(jìn)行平衡的話，這種強(qiáng)制接合的截頭錐體聯(lián)接系統(tǒng)使不能采用。所以，便不可能很快地將與軸分開(kāi)平衡的一些轉(zhuǎn)子互換。
另外一個(gè)缺點(diǎn)是這種聯(lián)接系統(tǒng)不能傳遞很大的扭矩。
本發(fā)明的目的是提供一種系統(tǒng)，來(lái)消除上述缺陷。這種系統(tǒng)使得轉(zhuǎn)子體和空心旋轉(zhuǎn)軸可以作有效和簡(jiǎn)單的可分離聯(lián)接，而在上述要聯(lián)接的物體之間不需要任何相對(duì)的軸向運(yùn)動(dòng)。這種系統(tǒng)具有相當(dāng)高的可靠度，因此可以傳遞大的扭矩，最后，這種系統(tǒng)使軸和轉(zhuǎn)子體之間可以獲得最優(yōu)的中心對(duì)準(zhǔn)，從而轉(zhuǎn)子體可以方便地和另一轉(zhuǎn)子體互換，而不必重新對(duì)聯(lián)接在一起的總成進(jìn)行平衡。
之所以能做到這一點(diǎn)，主要是因?yàn)槁?lián)接系統(tǒng)不是采用截頭錐形表面，而是采用了圓柱形表面。眾所周知，圓柱形表面的制造和檢驗(yàn)要簡(jiǎn)單得多。所以，由于所說(shuō)圓柱形表面可以制造和檢驗(yàn)得很完善，這就總可以旋轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子體之間的同心度或者說(shuō)中心對(duì)準(zhǔn)度，保持在一個(gè)最優(yōu)的水平上，而不平衡度降到最小程度，其影響可以忽略不計(jì)。這創(chuàng)造了條件，允許用另一個(gè)與軸分開(kāi)獨(dú)立平衡過(guò)的轉(zhuǎn)子體，方便地、迅速和經(jīng)濟(jì)地來(lái)更換轉(zhuǎn)子體，而不需進(jìn)行最后的平衡，從而解決了成批生產(chǎn)中的一個(gè)極端重要的問(wèn)題，並為旋轉(zhuǎn)機(jī)械，尤其是燃?xì)廨啓C(jī)開(kāi)辟了一個(gè)新的境界。
這種可靠度高，所述圓柱形表面不需要軸向位移的可分離聯(lián)接系統(tǒng)，是這樣實(shí)現(xiàn)的即根據(jù)本發(fā)明，軸的圓柱形表面具有和要聯(lián)接的轉(zhuǎn)子體中空腔圓柱形表面同樣大小的直徑和軸向長(zhǎng)度，但具有足夠的公差，以使能自由地安裝。在其表面上制有深度很淺的溝槽，其大小為十分之幾毫米。這些溝槽的作用是減輕壓力，這在下文中還要加以解釋。上述淺槽延伸在要相聯(lián)接的圓柱形表面的整個(gè)長(zhǎng)度上，它們具有主要是在制造時(shí)由機(jī)械加工形成的尖銳的邊緣，這些溝槽等距離均勻分布在上述圓柱形表面的圓周上，實(shí)際上形成一個(gè)有槽的圓柱形軸頭，其中溝槽的尺寸大致和將它們隔開(kāi)的實(shí)體部分尺寸相等。
通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在圓周上等間距地布置8～12條縱向溝槽，所得結(jié)果最佳，因?yàn)闇喜蹟?shù)多了，槽就較細(xì)，不能保證有效的聯(lián)接，而溝槽數(shù)少了，槽就較寬，就會(huì)產(chǎn)生張力，使要聯(lián)接的轉(zhuǎn)子體承受不正常的和過(guò)高的應(yīng)力。
因?yàn)樯鲜鰷喜鄣墓τ眉兇馐菧p輕壓力，其目的是防止接觸而產(chǎn)生壓力傳遞，它們的制造公差不必太嚴(yán)，也不必有特殊的表面，所以它們的成形簡(jiǎn)單，費(fèi)用不高。由于溝槽很淺，旋轉(zhuǎn)軸的機(jī)械強(qiáng)度不會(huì)因此降低。
在旋轉(zhuǎn)軸的上述有溝槽的圓柱形軸頭中，制有一截頭錐形的孔，其長(zhǎng)度等于上述軸頭的長(zhǎng)度，其大直徑在軸頭的自由端。這個(gè)孔和一相對(duì)應(yīng)的截頭錐形塞相配合，后者延伸成一根拉桿狀，穿過(guò)空心旋轉(zhuǎn)軸的整個(gè)長(zhǎng)度並可在軸的另一端，在一個(gè)可方便接近的區(qū)域，由一適當(dāng)?shù)囊簤焊?活塞裝置，用預(yù)定的負(fù)荷拉緊，然后用一鎖緊螺帽將其鎖緊在該位置上，而上述液壓缸-活塞裝置保持拉桿在所需的負(fù)荷不張緊。這樣，靠所加負(fù)荷的作用，在上述塞頭和孔的截頭錐形表面之間，產(chǎn)生了一個(gè)相對(duì)的軸向運(yùn)動(dòng)，這通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸的上述有槽的圓柱形軸頭中的相互作用，促使上述軸頭發(fā)生徑向膨脹，從而徑向壓緊要聯(lián)接的轉(zhuǎn)子體中圓柱形空腔的表面，而不需要軸和轉(zhuǎn)子體之間有任何的軸向運(yùn)動(dòng)，這是符合需要的。
然而，在旋轉(zhuǎn)軸圓柱形連接表面中所提供的縱向減壓槽的作用下，這種徑向彈性壓縮只發(fā)生在非減壓區(qū)域。因此形成一種狀態(tài)，即一個(gè)徑向壓縮層包含有等距分布的非壓縮區(qū)，這樣就產(chǎn)生一種張緊的狀態(tài)，以致其所引起的彈性變形，與減壓區(qū)相對(duì)應(yīng)，在轉(zhuǎn)子體圓柱形空腔中產(chǎn)生突起的或者說(shuō)膨脹的部分，這些部分滲入上述軸的縱向溝槽中。在扭矩的傳遞中，這些膨脹部分的作用猶如一系列的微形鍵。試驗(yàn)證明，這些微形鍵可以傳遞比用一同樣長(zhǎng)度和平均直徑的普通強(qiáng)制聯(lián)接的截頭錐形聯(lián)接系統(tǒng)可傳遞的扭矩大2至3倍。這使得這種系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域也可以擴(kuò)展到強(qiáng)制接合的截頭錐形體聯(lián)接所不能使用的一些場(chǎng)合，因?yàn)樵谶@些情況下，后者所提供的扭轉(zhuǎn)可靠度不足。
再者，因?yàn)檗D(zhuǎn)子體的上述膨脹部分和有槽軸頭的上述徑向膨脹是由彈性變形所產(chǎn)生的，很明顯，為了拆卸的目的，將由拉桿施加在截頭錐形塞上的負(fù)荷除去時(shí)，上述彈性變形便消失，轉(zhuǎn)子體可以方便地拆下，而沒(méi)有絲毫粘住的現(xiàn)象，這使得此系統(tǒng)可以實(shí)際上分離無(wú)限的次數(shù)。
下面借助于附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。這些
一些最佳實(shí)施例，這些實(shí)施例作為非限制性的例子而給出，只是說(shuō)明可以做出的技術(shù)或結(jié)構(gòu)方面的一些變型，但並不脫離本發(fā)明的范圍。
圖1是一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)的局部縱斷面，在斷面所通過(guò)的部分中，采用了按本發(fā)明的制造的可分離聯(lián)接系統(tǒng)。
圖2是圖1中所用的可分離聯(lián)接系統(tǒng)的放大的分解透視圖。
圖3是通過(guò)圖2的可分離聯(lián)接系統(tǒng)的縱斷面，該系統(tǒng)處于安裝的狀態(tài)。
圖4是按本發(fā)明制造的可分離聯(lián)接系統(tǒng)的高倍放大細(xì)節(jié)，所表示的是該系統(tǒng)彈性徑向膨脹的作用。
圖5是通過(guò)按本發(fā)明的一個(gè)變型實(shí)施例的局部縱向斷面，表示用于一臺(tái)旋轉(zhuǎn)多臂機(jī)的可分離聯(lián)接系統(tǒng)。
在圖中，標(biāo)號(hào)1指的是一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力級(jí)2的定子外殼，其輥?zhàn)?在圖中由兩個(gè)帶葉片的盤(pán)組成，用上述轉(zhuǎn)子的轂5支承在動(dòng)力軸4上，突出在軸外。轂5具有一圓柱形的軸向空腔6(見(jiàn)圖2)，它構(gòu)成上述轉(zhuǎn)子的內(nèi)聯(lián)接表面。動(dòng)力軸4上相應(yīng)的圓柱形聯(lián)接表面7插入此軸向空腔6之中。上述軸4是空心的並且兩頭分別有端件8和9，其中端件8還具有上述圓柱形聯(lián)接表面7。兩個(gè)端件由一根中心管10連接在一起，用壓配合裝在其上。軸用兩個(gè)支承軸承11和12以及一個(gè)止推軸承13(見(jiàn)圖1)可以旋轉(zhuǎn)地支承著。止推軸承13和軸4的端件8的止推環(huán)14相配合。上述這些軸承由燃?xì)廨啓C(jī)外殼16的構(gòu)架15支承。
上述兩個(gè)圓柱形聯(lián)接表面6和7具有同樣的軸向長(zhǎng)度和大致相等的直徑，以使表面6可以簡(jiǎn)單和自由地套裝在表面7之上。在所述的聯(lián)接表面7上設(shè)置有銳邊的縱向溝槽17，其深度很淺，沿上述表面7的整個(gè)軸向長(zhǎng)度上延伸。溝槽17等距離均勻地分布在圓柱形聯(lián)接表面7的圓周上，實(shí)際上形成一有槽的圓柱形軸頭18。溝槽的寬度最好與隔開(kāi)溝槽的實(shí)體部分19的寬度相等(見(jiàn)圖2)。
根據(jù)一最佳實(shí)施例，溝槽的尺寸選為圍繞軸頭18布置8至12條。貫通上述有槽圓柱形軸頭18的軸向孔20是截頭錐形的，其大直徑是在軸頭的自由端21，它與一相應(yīng)的截頭錐形塞22相配合，該塞22和拉桿23的一端是一體的。拉桿23穿過(guò)空心軸4的內(nèi)部，靠在預(yù)定負(fù)荷下產(chǎn)生的徑向干擾將上述圓柱形聯(lián)接表面6和7鎖緊在一起。這預(yù)定負(fù)荷是由一液壓缸-活塞裝置用液壓產(chǎn)生的。然后用一個(gè)作用在拉桿23的另一螺紋端23′上的鎖緊螺母24與空心動(dòng)力軸4的端部9的前邊緣25相配合，保持這預(yù)定的負(fù)荷。于是，由張緊拉桿23所引起的塞22的軸向運(yùn)動(dòng)，使軸頭18作彈性徑向膨脹，結(jié)果其聯(lián)接表面7的實(shí)體部分19壓縮轉(zhuǎn)子體轂5的圓柱形空腔6的內(nèi)表面。上述不連續(xù)的彈性壓縮使得空腔6的上述內(nèi)表面，以其隆起部分29膨脹進(jìn)入軸頭18的溝槽之中。這些隆起部分29在扭矩的傳遞中起了微形鍵的作用(見(jiàn)圖4)。
圖5所示的改型實(shí)施例，特別適用于旋轉(zhuǎn)多臂機(jī)的領(lǐng)域。在這種多臂機(jī)中所要傳遞的扭矩要小得多。這里采用一個(gè)空心的截頭錐形塞26，它使拉桿27得以穿過(guò)上述空心截頭錐形塞26，並借助一鎖緊螺母24，從塞的同一端進(jìn)行操作，將其張緊。為此目的，拉桿27具有一為上述螺母24而制有螺紋的端頭23′，而其另一端28也制有螺紋，所以它可旋入旋轉(zhuǎn)軸4′之中，軸4′就不必再是空心的了。
權(quán)利要求
1.一種將一轉(zhuǎn)子體與一旋轉(zhuǎn)機(jī)械的空心軸作可分離聯(lián)接的系統(tǒng)，包括一拉桿，它在空心軸中工作，以使軸的聯(lián)接表面以徑向過(guò)盈和上述轉(zhuǎn)子體的軸向空腔的內(nèi)聯(lián)接表面鎖緊，該徑向過(guò)盈是在由一個(gè)液壓缸一活塞裝置和一個(gè)鎖緊螺母得到的預(yù)定負(fù)荷下產(chǎn)生的，其特征在于上述兩聯(lián)接表面實(shí)質(zhì)上是圓柱形的，具有同樣的軸向長(zhǎng)度和大致相等的直徑，其公差足以讓它們中的一個(gè)自由地、同軸心地裝在另一個(gè)之上，在空心軸的圓柱形聯(lián)接表面上制有縱向、銳邊的溝槽，其深度很淺，沿上述聯(lián)接表面的整個(gè)軸向長(zhǎng)度延伸，它們圍繞上述表面的周向等距離地分布，實(shí)際上形成一個(gè)有槽的圓柱形軸頭，在該軸頭的內(nèi)部制有一截頭錐形孔，其長(zhǎng)度與上述圓柱形聯(lián)接表面的長(zhǎng)度相等，其大直徑在軸頭的自由端，上述截頭錐形孔與一相應(yīng)的截頭錐形塞相配合，后者與上述拉桿的一端成一體形式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于上述縱向溝槽的寬度大約和隔開(kāi)上述溝槽的實(shí)體部分寬度相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)，其特征在于上述縱向溝槽的數(shù)目為8至12個(gè)，它們繞空心軸的圓柱形聯(lián)接表面的圓周等距離分布。
4.根據(jù)上面任一權(quán)利要求的系統(tǒng)，其特征在于上述縱向溝槽的深度為十分之一毫米左右。
全文摘要
一種將一轉(zhuǎn)子體與一旋轉(zhuǎn)機(jī)械，特別是燃?xì)廨啓C(jī)和旋轉(zhuǎn)多臂機(jī)的軸作可分離聯(lián)接的系統(tǒng)，其中，上述軸的聯(lián)接表面是一圓柱形表面。在聯(lián)接表面的全長(zhǎng)上制有深度很淺的銳邊縱向溝槽，它們均勻地等距離分布，形成一有槽的圓柱形軸頭。軸頭的內(nèi)部有一截頭錐形孔，與相應(yīng)的截頭錐形塞相配合。此塞和一拉桿的一端是一體的。此拉桿將軸的圓柱形表面與上述轉(zhuǎn)子體的圓柱形聯(lián)接表面，靠徑向過(guò)盈鎖緊在一起。
文檔編號(hào)F16D1/04GK1039473SQ8910481
公開(kāi)日1990年2月7日 申請(qǐng)日期1989年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1988年7月15日
發(fā)明者科斯坦地諾·文西格拉, 馬西姆·科彼尼 申請(qǐng)人:努弗彼格諾工業(yè)機(jī)械及鑄造有限公司