专利名称：一种法兰轴连接结构的设计方法
技术领域：
本发明涉及机械连接装置，特别涉及用于连接两传动部件之间的一种法兰轴连接 结构的设计方法，属于机械制造领域。
背景技术：
在机械传动中应用的液压限制扭矩连接装置，基本采用双层薄壁套筒焊接结构形 式，这种结构形式存在最大的缺点是在传递载荷过程中焊缝不但要承受环向的拉伸(压缩) 应力而且要承受较大的扭转剪切应力，容易引起焊缝损坏，造成密封漏油现象，大大地影响 了传递载荷的能力，特别是在要求低速重载的场合，只能是靠增大连接装置的结构尺寸来 满足要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种法兰轴连接结构的设计方法，它能够在承受较大的扭 转剪切应力情况下，避免焊缝损坏，提高了传递载荷的能力，适应于低速重载的场合。本发明的技术方案是一种法兰轴连接结构的设计方法，其特征是它采用的法 兰轴是由一个两端带有轴肩的轴和以同轴方式套装在轴上的一个端带有法兰盘的圆筒形 状内轴套，通过将它们两个的端面完全封焊而成；内轴套是厚度为其外径与内径之比小于 或等于1. 1 1. 2的钢质套；通过向轴和内轴套之间形成环行空腔注入压力油，使内轴套产 生弹性变形与套装在其上法兰套胀紧，形成独立的连接装置。依据设计方法设计的一种法兰轴连接结构，其特征是它包括两端带有轴肩的轴、 一个端带有法兰盘的圆筒形状内轴套和一端带有法兰盘的法兰套，轴和内轴套长度相同， 内轴套以同轴方式套在轴上，轴的轴肩外径与内轴套的内径相同，轴和内轴套两个的端面 完全焊封，内轴套外套有法兰套，内轴套的外表面与法兰套的内表面相贴，法兰套带有法兰 盘的一端与内轴套没有带法兰盘一端同侧；内轴套是厚度为其外径与内径之比小于或等于 1. 1 1. 2的钢质套，内轴套的法兰盘沿径向分别设置有密封螺孔、注油螺孔和卸压螺孔， 三个螺孔的上端开口于内轴套的法兰盘外表面，下端开口于内轴套的内表面，所述三个螺 孔的上端内壁通过螺纹分别连接有密封螺堵、注油螺堵和卸压螺堵。所述轴为中间细两端粗、两端表面开有绕圆周的焊缝坡口。所述轴是实心轴或厚壁圆筒状的空心轴。所述内轴套内孔两端表面开有绕圆周的焊缝坡口。所述内轴套是厚度为其外径与内径之比等于1. 1 1. 2的钢质套。本发明的有益效果是本发明连接结构采用法兰轴是由一个两端带有轴肩的轴和 以同轴方式套装在轴上的一个端带有法兰盘的圆筒形状内轴套，通过将它们两个的端面完 全封焊而成；所述的内轴套是厚度为其外径与内径之比小于或等于1. 1 1.2的钢质套。通 过向轴和内轴套之间形成环行空腔注入压力油，使内轴套产生弹性变形与套装在其上法兰 套胀紧，形成独立的连接装置；实现了法兰轴在传递载荷过程中焊缝只承受环向的拉伸(压缩)应力，而不承受较大的扭转剪切应力，避免焊缝损坏，大大地提高了传递载荷的能力，适 应于低速重载的场合。
下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定 图1是本发明实施例的安装结构示意图2是实施例图1的A-A剖面图。图中1、轴；2、内轴套；3、法兰套；4、密封螺孔；5、注油螺孔；6、卸压螺孔；7、环行 空腔；8、密封螺堵；9、注油螺堵；10、卸压螺堵；11、焊缝；12、连接螺孔I ；13、连接螺孔II。
具体实施例方式在实施例中没有详细叙述到的结构，其结构与现有的已知结构相同。实施例1
如图1，图2所示，一种法兰轴连接结构，它包括两端带有轴肩的轴1、一个端带有法兰 盘的圆筒形状内轴套2和一端带有法兰盘的法兰套3，轴1和内轴套2长度相同，内轴套2 以同轴方式套在轴1上，轴1的轴肩外径与内轴套2的内径相同，轴1和内轴套2两个的端 面完全焊封，内轴套2外套有法兰套3，内轴套2的外表面与法兰套3的内表面相贴，法兰 套3带有法兰盘的一端与内轴套2没有带法兰盘一端同侧；所述内轴套2是厚度为其外径 与内径之比小于或等于1. 1 1. 2的钢质套，内轴套2的法兰盘沿径向分别设置有密封螺 孔4、注油螺孔5和卸压螺孔6，所述三个螺孔的上端开口于内轴套2的法兰盘外表面，下端 开口于内轴套2的内表面，所述三个螺孔的上端内壁通过螺纹分别连接有密封螺堵8、注油 螺堵9和卸压螺堵10。所述轴1是实心轴，它为中间细两端粗，它两端表面开有绕圆周的焊缝坡口，所述 内轴套2内孔两端表面开有绕圆周的焊缝坡口，所述内轴套2是厚度为其外径与内径之比 等于1. 1 1. 2的钢质套，在本实施例中采用的内轴套2是厚度为其外径与内径之比等于 1. 15的钢质套。一个两端带有轴肩的轴1和以同轴方式套装在轴1上的一个端带有法兰盘的圆筒 形状内轴套2，通过将它们两个的端面完全焊封，形成法兰轴，同时在轴1和内轴套2两端 表面的焊缝坡口处形成焊缝11，轴1和内轴套2之间形成环行空腔7，环行空腔7中未注入 高压油时内轴套2的外表面与法兰套3的内表面之间可以相对滑动。当需要连接传递载 荷时，所述内轴套2法兰盘端面经连接螺孔I 12与被连接件(主动端)连接，法兰套3通过 端面连接螺孔II 13与被连接件(从动端)连接。松开密封螺堵8半圈，高压油经注油螺孔 5注入环形空腔7，注入环形空腔7高压油的压力高低取决于传递转矩的大小(通常80 120MPa)。在注入预定压力后，拧紧密封螺堵8，使压力油密封在环形空腔7内。由于高压 油作用使薄壁内轴套2产生弹性变形，其外表面与法兰套3的内表面之间胀紧，在摩擦作用 下传递转矩，形成独立的连接装置。实现了法兰轴在传递载荷过程中焊缝只承受环向的拉 伸(压缩)应力，而不承受较大的扭转剪切应力，避免焊缝损坏，大大地提高了传递载荷的能 力，适应于低速重载的场合。当需要拆卸时，松开密封螺堵8，环形空腔7高压油泄出，薄壁 恢复变形，法兰套3的内表面和法兰轴的内轴套2外表面之间可以相对转动，实现快速拆卸。卸压螺堵6在注油过程起排气或需要卸掉环形空腔7压力作用。实施例2
实施例2和实施例1基本相同，不同之处是所述的内轴套2采用厚度为其外径与内径 之比等于1.1的钢质套。实施例3
实施例3和实施例1基本相同，不同之处是所述的内轴套2采用厚度为其外径与内径 之比等于1.2的钢质套。实施例4
实施例4和实施例1基本相同，不同之处是所述的轴1采用厚壁圆筒状的空心轴；内轴 套2采用厚度为其外径与内径之比小于1. 1的钢质套。实施例5
实施例5和实施例1基本相同，不同之处是所述轴1两端表面没有绕圆周的焊缝坡 口，所述内轴套2内孔两端表面开有绕圆周的焊缝坡口。实施例6
实施例6和实施例1基本相同，不同之处是所述轴1两端表面没有绕圆周的焊缝坡口， 所述内轴套2内孔两端表面也没有绕圆周的焊缝坡口。本发明中实心轴或厚壁圆筒状的空心轴上的内轴套2的厚度不仅仅限于上述实 施例中的数值，它还可以是其外径与内径之比小于或等于1. 1 1. 2范围内的其它数值的 钢质套。本发明不仅仅限于上述实施例，其它只要是采用的法兰轴是由一个两端带有轴肩 的轴1和以同轴方式套装在轴1上的一个端带有法兰盘的圆筒形状内轴套2，通过将它们两 个的端面完全封焊而成；内轴套2是厚度为其外径与内径之比小于或等于1. 1 1. 2的钢 质套；通过向轴1和内轴套2之间形成环行空腔7注入压力油，使内轴套2产生弹性变形与 套装在其上法兰套3胀紧，形成独立的连接装置都可以。本发明的设计方法实现了法兰轴在传递载荷过程中焊缝只承受环向的拉伸(压 缩)应力，而不承受较大的扭转剪切应力，避免焊缝损坏，大大地提高了传递载荷的能力，适 应于低速重载的场合。
权利要求
一种法兰轴连接结构的设计方法，其特征是它采用的法兰轴是由一个两端带有轴肩的轴(1)和以同轴方式套装在轴(1)上的一个端带有法兰盘的圆筒形状内轴套(2)，通过将它们两个的端面完全封焊而成；内轴套(2)是厚度为其外径与内径之比小于或等于1.1～1.2的钢质套；通过向轴(1)和内轴套(2)之间形成环行空腔(7)注入压力油，使内轴套(2)产生弹性变形与套装在其上法兰套(3)胀紧，形成独立的连接装置。
2.根据权利要求1所述的设计方法所设计的一种法兰轴连接结构，其特征是它包括 两端带有轴肩的轴(1)、一个端带有法兰盘的圆筒形状内轴套(2)和一端带有法兰盘的法 兰套(3)，轴(1)和内轴套(2)长度相同，内轴套(2)以同轴方式套在轴(1)上，轴(1)的轴 肩外径与内轴套(2)的内径相同，轴(1)和内轴套(2)两个的端面完全焊封，内轴套(2)外 套有法兰套(3)，内轴套(2)的外表面与法兰套(3)的内表面相贴，法兰套(3)带有法兰盘的 一端与内轴套(2)没有带法兰盘一端同侧；内轴套(2)是厚度为其外径与内径之比小于或 等于1. 1 1. 2的钢质套，内轴套(2)的法兰盘沿径向分别设置有密封螺孔(4)、注油螺孔 (5)和卸压螺孔(6)，三个螺孔的上端开口于内轴套(2)的法兰盘外表面，下端开口于内轴 套(2)的内表面，三个螺孔的上端内壁通过螺纹分别连接有密封螺堵(8)、注油螺堵(9)和 卸压螺堵(10)。
3.根据权利要求2所述的一种法兰轴连接结构，其特征是所述轴(1)为中间细两端 粗、两端表面开有绕圆周的焊缝坡口。
4.根据权利要求2所述的一种法兰轴连接结构，其特征是所述轴(1)是实心轴或厚壁 圆筒状的空心轴。
5.根据权利要求2所述的一种法兰轴连接结构，其特征是所述内轴套(2)内孔两端表 面开有绕圆周的焊缝坡口。
6.根据权利要求2所述的一种法兰轴连接结构，其特征是所述内轴套(2)是厚度为其 外径与内径之比等于1. 1 1. 2的钢质套。
全文摘要
本发明涉及机械连接装置，特别涉及用于连接两传动部件之间的一种法兰轴连接结构的设计方法，它采用的法兰轴是由一个两端带有轴肩的轴和以同轴方式套装在轴上的一个端带有法兰盘的圆筒形状内轴套，通过将它们两个的端面完全封焊而成；内轴套是厚度为其外径与内径之比小于或等于1.1～1.2的钢质套；通过向轴和内轴套之间形成环行空腔注入压力油，使内轴套产生弹性变形与套装在其上法兰套胀紧，形成独立的连接装置。本发明实现了法兰轴在传递载荷过程中焊缝只承受环向的拉伸(压缩)应力，而不承受较大的扭转剪切应力，避免焊缝损坏，大大地提高了传递载荷的能力，适应于低速重载的场合。
文档编号F16D1/08GK101943219SQ20101050676
公开日2011年1月12日 申请日期2010年10月14日 优先权日2010年10月14日
发明者屈薛勇, 张国华, 滕京顺, 王会玉 申请人:中国重型机械研究院有限公司