一種確定鎖緊盤內環與外環接觸面尺寸的方法

2023-07-03 05:45:51 3

專利名稱：一種確定鎖緊盤內環與外環接觸面尺寸的方法
技術領域：
本發明屬於機械聯結件設計技術領域，具體涉及一種確定鎖緊盤內環與外環接觸面尺寸的方法。
背景技術：
鎖緊盤，全名為鎖緊聯結盤，包括推進螺栓1、內環2、外環3、軸套4(如圖1所示)， 是利用過盈聯結產生的壓力和摩擦力傳遞載荷，上世紀八十年代初，在發達國家才得到廣泛使用。鎖緊盤屬於無鍵聯結裝置，適合在重載條件下使用，其特點為製造工藝簡單，安裝與拆卸方便，使用壽命長，如發生過載現象，機構會喪失聯結作用，有效地保護了傳動設備， 安全可靠。現今，鎖緊盤在多個領域得到充分應用，如風力發電設備、大型傳輸設備、核設施等。鎖緊盤的基本尺寸包括傳動軸5的直徑Dtl、鎖緊直徑(即內環2與軸套4接觸面的直徑)D1、螺栓中心圓直徑D2、內環與軸套接觸面的軸向長度L及外環3的最小內徑DM，基本尺寸可以從系列表中查出。但確定內環與外環接觸面尺寸的設計方法並未成熟和完善。傳統確定內環與外環接觸面尺寸的方法是利用過盈量的計算公式對鎖緊盤的尺寸及計算參數反覆調試得出，但計算參數間相互關聯，計算過程複雜，計算量大，設計的尺寸也需要經過多次驗算與比對。並且隨所需扭矩的不同，即使在同一系列基本尺寸下，內環與外環的接觸面尺寸也要進行變化，這樣無明確尺寸關係的設計方法延長了產品的開發周期。

發明內容
本發明的目的是提供一種確定鎖緊盤內環與外環接觸面尺寸的方法。它可以方便、快捷地確定出內環外表面各關鍵點處的直徑Da、Db、Dc、Dd及外環內表面各關鍵點處的直徑De、Df、Dg,並且所得結果符合過盈量要求，明確了尺寸關係，簡化鎖緊盤的設計過程。本發明是這樣實現的圖1所示為鎖緊盤裝配示意圖，圖中D1為鎖緊盤鎖緊直徑，&為螺栓中心圓直徑， L為內環與軸套的軸向接觸長度，均可通過傳動軸的直徑Dtl在系列表中查出。a處為內環與軸套接觸面外邊緣倒角，b處為內環與軸套接觸面內邊緣倒角，通常取a = 8X15°，b = 1X45°。圖2所示為圖1中A處的局部放大示意圖，外環的最小內徑Dm可從系列表中查
出ο本發明特徵在於設計步驟如下(1)選取內環推進行程S 要求與最終滿足工作條件的實際推進行程的偏差值在 Imm的範圍內。通過對數據的分析，並根據實踐經驗總結出內環推進行程S可確定為內環與軸套接觸長度L的十分之一，並以毫米為單位，取整數；(2)根據鎖緊盤的常用額定扭矩及各部件的屈服強度，歸納提出，當鎖緊盤鎖緊直 SD1 < 600mm時，內環短錐面水平寬度h可在(1. 5 1. 6) S的長度區間內選取，當鎖緊盤直徑D1彡600mm時，內環短錐面水平寬度h可在(2. 0 2. 3) S的長度區間內選取，h的值取整數；
(3)鎖緊盤內環A、B點處的直徑DA、DB通過外環的最小內徑Dm得出，具體方法是 暫先不考慮尺寸的公差配合，假設M、A、B點共線，即所成線段與水平方向的夾角為錐面斜度角θ，運用簡單的三角函數關係，根據外環最小內徑DM、內環推進行程S、內環短錐面水平寬度h、內環與軸套的軸向接觸長度L、錐面斜度角θ可求出內環上Α、Β點處的直徑04與1^， 錐面斜度角θ可在2° 3°間選取。求解公式為DA = 2(S+l)tane+DM，DB = 2(S+L+10-h) tan θ+Dm；(4)鎖緊盤內環C、D點處的未修正直徑Dc1、Dd1可通過B點處的直徑A得出，具體方法是採用鏡像法，以螺栓中心線為軸，鏡像B點得出C點處的未修正直徑Da，再作與錐面斜度相等且向上的斜直線，使其交於短錐面外輪廓線上，得到D點處的未修正直徑Ddi。求解公式為DC1 = 2D2-Db，Ddi = 2h · tan θ +2D2_DB ；(5)鎖緊盤外環Ε、F點處的直徑De、Df是通過內環C點處的未修正直徑Dci得出， 具體方法是不考慮尺寸的公差配合，假設C、E、F點共線，根據C點處的未修正直徑Da、內環推進行程S、內環短錐面水平寬度h、錐面斜度角θ，求出外環E、F點處的直徑De與Df為 De = Dcl+2 (h-S) tan θ，Df = DC1_2 (S+l) tan θ ；(6)鎖緊盤外環G點處的直徑De是通過外環的最小內徑Dm得出，具體方法是根據外環的最小內徑DM、內環推進行程S、內環與軸套的軸向接觸長度L、內環短錐面水平寬度 h、錐面斜度角θ求出外環G點處的直徑De為De = Dm+2 (L-h+9) tan θ ；(7)外環與內環的短錐面為輔助過盈，要求其產生的過盈量相對長錐面要小，所以外環與內環的長錐面接觸時短錐面間還應保持有一定的間隙，提出的具體方法為使用方法(5)確定的外環短錐面Ε、F點處的直徑DE、Df不變，對方法中確定的內環C、D點處的未修正直徑Da、Ddi做微小下調，根據主、輔過盈關係及材料屈服強度，在直徑範圍內微調值δ可在(0. 2 0. 6) S · tan θ的區間內選取，得到C、D點處的修正直徑為Dc = Dci- δ， Dd = Ddi- δ，式中Dc、Dd分別為C、D點處的修正直徑，Dc1、Dd1分別為C、D點處的未修正直徑， δ為微調值。因所要求扭矩的不同及加工精度的限制，同一系列的鎖緊盤，內環與外環設計的最終尺寸也不相同。但使用上述方法得出的尺寸可以作為確定最終尺寸的源尺寸，通過源尺寸對各接觸面進行過盈量的計算，根據計算結果和設計要求，修正源尺寸得到定型尺寸。 上述方法可以保證只需對其參數作微小改動即可得到較為理想的設計尺寸，達到設計要求。本發明的優點及積極效果使用本方法可以方便、快捷地確定出內環與外環接觸面各關鍵點的尺寸，避免對尺寸的反覆調試，簡化了鎖緊盤的設計過程。經過理論驗證，該方法確定的尺寸符合過盈量要求。


圖1所示為鎖緊盤的裝配示意圖。圖2所示為圖1中A處的局部放大示意圖。圖中1——推進螺栓；2——鎖緊盤內環；
3——鎖緊盤外環；4——軸套；5——傳動軸；D0——傳動軸的直徑；D1——鎖緊直徑(內環與軸套接觸面的直徑)。D2——螺栓中心圓的直徑；L——鎖緊盤內環與軸套的軸向接觸長度；a——內環與軸套接觸面外邊緣倒角；b——內環與軸套接觸面內邊緣倒角。
具體實施實例I.鎖緊直SD1 = 500mm,內環與軸套的軸向接觸長度L = 188mm，外環最小內徑Dm =508mm，螺栓中心圓的直徑D2 = 572mm，最大額定扭矩M = 1759KN · m。設計步驟如下(1)內環推進行程S確定為內環與軸套接觸長度L的十分之一，並取整，取S = 19mm ；(2)鎖緊直SD1 < 600mm，短錐面水平寬度h在(1. 5 1. 6) S的長度區間內選取， 取 h = 29mm ；(3)求A、B點處的直徑Da、Db 取錐面斜度角θ為3°，Da = 2 (S+l) tan θ +Dm = 510. 10mm, Db = 2 (S+L+10-h) tan θ +Dm = 527. 71mm ；(4)求 C、D 點處的未修正直徑 Dci、Dm =Dci = 2D2_DB = 616.四讓，Ddi = 2h · tan θ +2D2_DB = 619. 33mm ；(5)求 E、F 點處的直徑 De、Df =De = Dcl+2 (h_S) tan θ = 617. 34mm, Df = DC「2(S+1) tan θ = 614. 19mm ；(6)求 G 點處的直徑 Dg =Dg = Dm+2 (L-h+9) tan θ = 525. 61mm ；(7)求C、D點處的修正直徑Dc、Dd 對C、D點處的未修正直徑Dc1、Dd1做微小下調，直徑範圍內的微調值δ在(0.2 0.6) S .tan θ的區間內選取，取δ = ο. 52mm，Dc = Da-δ =615. 77mm, Dd = Dm- δ = 618. 81mm。以(1) (7)得到的各尺寸作為源尺寸，在傳動軸的最大額定扭矩為1759KN · m 的條件下，對各接觸面進行過盈量的計算，所得結果符合過盈量要求。定型尺寸即為使用上述方法得出的源尺寸。II.鎖緊直徑D1 = 700mm,內環與軸套的軸向接觸長度L = 260mm，外環最小內徑 Dm為710mm，螺栓中心圓的直徑D2為788mm，最大額定扭矩M = 4427KN · m。設計步驟如下(1)內環推進行程S確定為內環與軸套接觸長度L的十分之一，並取整，取S = 26mm ；(2)鎖緊直徑D1彡600mm，短錐面水平寬度h在O. 0 2. 3) S的長度區間內選取， 取 h = 58mm ；(3)求A、B點處的直徑Da、Db 取錐面斜度角θ為3°，Da = 2 (S+l) tan θ +Dm =712. 83mm, Db = 2 (S+L+10-h) tan θ +Dm = 734. 95mm ；(4)求 C、D 點處的未修正直徑 DC1、Dm =Dci = 2D2_DB = 841. 05讓，Ddi = 2h · tan θ +2D2_DB = 847. 13mm ；(5)求 E、F 點處的直徑 De,Df =De = Dcl+2 (h_S) tan θ = 844. 40mm, Df = Dc「2 (S+l) tan θ = 838. 22mm ；(6)求 G 點處的直徑 Dg =Dg = Dm+2 (L-h+9) tan θ = 732. 12mm ；(7)求C、D點處的修正直徑Dc、Dd 對C、D點處的未修正直徑Dci、Ddi做微小下調， 直徑範圍內的微調值δ在(0. 2 0.6)S*tane的區間內選取，取δ = 0.74mm。Dc = Dci- δ = 840. 31mm, Dd = Ddi- δ = 846. 39mm。以(1) (7)得到的尺寸作為源尺寸，在傳動軸的最大額定扭矩為4427KN · m的條件下，通過對各接觸面進行過盈量的計算，與設計要求比對，該尺寸下的過盈量值稍大， 故調整內環推進行程S為25mm，短錐面水平寬度h不變。得出各點尺寸再次進行過盈量計算，符合設計要求，可作為定型尺寸。具體數據為表1中D1為700mm的定型值。表1例I、II的各參數數值解單位mm
權利要求
1. 一種確定鎖緊盤內環與外環接觸面尺寸的方法，鎖緊盤包括推進螺栓(1)、內環 O)、外環(3)、軸套G)，已知的相關尺寸有傳動軸直徑Dtl、鎖緊直徑D1、推進螺栓中心圓直徑D2、內環與軸套的軸向接觸長度L、外環的最小內徑DM，其特徵在於設計步驟如下(1)選取內環推進行程S確定內環推進行程S為內環與軸套接觸長度L的十分之一， 並以毫米為單位，取整數；(2)當鎖緊盤鎖緊直徑D1< 600mm時，內環短錐面水平寬度h可在(1. 5 1. 6) S的長度區間內選取，當鎖緊盤直徑D1彡600mm時，h可在(2. 0 2.幻S的長度區間內選取，h的值取整數；(3)錐面斜度角θ可在2° 3°間選取，根據外環最小內徑DM、內環推進行程S、內環短錐面水平寬度h、內環與軸套的軸向接觸長度L、錐面斜度角θ，求出內環上A、B點處的直徑 Da 與 Db =Da = 2 (S+l) tan θ +Dm, Db = 2 (S+L+10-h) tan θ +Dm ；(4)採用鏡像法，以螺栓中心線為軸，根據鏡像B點可得出C點處的未修正直徑Dci，再作與錐面斜度相等且向上的斜直線，使其交於短錐面外輪廓線上，得到D點處的未修正直徑 Ddi。求解公式為=Dci = 2D2-Db，Ddi = 2h · tan θ +2D2_DB ；(5)根據C點處的未修正直徑Da、內環推進行程S、內環短錐面水平寬度h、錐面斜度角 θ 可求出外環 Ε、F 點處的直徑 De 與 Df =De = Dcl+2 (h_S) tan θ，Df = DC1_2 (S+l) tan θ ；(6)根據外環的最小內徑Dm、內環推進行程S、內環與軸套的軸向接觸長度L、內環短錐面水平寬度K錐面斜度角θ，可求出外環G點處的直徑De =Dg = Dm+2 (L-h+9) tan θ ；(7)Ε、F點處的直徑De、Df不變，對內環C、D點處的未修正直徑DC1、Ddi做微小下調，得到C、D點處的修正直徑為DC = Dc「δ，Dd = Dm- δ，微調值δ在(0. 2 0. 6) S · tan θ的區間內選取。
全文摘要
一種確定鎖緊盤內環與外環接觸面尺寸的方法，屬於機械聯結件設計技術領域，鎖緊盤是由內環、外環、軸套及推進螺栓構成，已知的相關尺寸有傳動軸直徑D0、鎖緊直徑D1、推進螺栓中心圓直徑D2、內環與軸套的軸向接觸長度L、外環的最小內徑DM，均可在系列表中查得。本發明特徵是設計方法為(1)內環推進行程S＝L/10，取整數；(2)當鎖緊直徑D1＜600mm時，取內環短錐面水平寬度h＝(1.5～1.6)S，當D1≥600mm時，取h＝(2.0～2.3)S，h值取整數；(3)取內、外環錐面斜度角θ＝2°～3°，計算出A點處直徑DA＝2(S+1)tanθ+DM，B點處直徑DB＝2(S+L+10-h)tanθ+DM；(4)計算C、D點處未修正直徑DC1＝2D2-DB、DD1＝2h·tanθ+2D2-DB；(5)計算E、F點處直徑DE＝DC1+2(h-S)tanθ、DF＝DC1-2(S+1)tanθ；(6)計算G點處直徑DG＝DM+2(L-h+9)tanθ；(7)計算C、D點處修正直徑DC＝DC1-δ、DD＝DD1-δ，δ為微調值，δ＝(0.2～0.6)S·tanθ。本發明優點是設計簡單、方便、快捷。
文檔編號F16D1/08GK102230502SQ201110087010
公開日2011年11月2日 申請日期2011年4月3日 優先權日2011年4月3日
發明者侯成, 康建峰, 王建梅, 陶德峰, 黃迅傑 申請人:太原科技大學