一种轨道交通鼓形齿联轴器的制作方法

本发明涉及一种轨道交通鼓形齿联轴器，属于机械传动技术领域。

背景技术：

鼓形齿联轴器是一种外齿齿廓为鼓形的齿轮联轴器，具有传递载荷大、效率高及工作可靠等齿轮传动的优点，广泛应用于冶金、化工、起重、船舶等各种机械设备。目前已形成JB/T8854.1、JB/T7001等十几项机械行业标准，其角向补偿量一般不大于1.5°，轴向补偿量及径向补偿量也相对较小，同时鼓形齿联轴器结构设计中没有限位和复位装置。

应用于轨道交通领域的鼓形齿联轴器，由于列车运行工况复杂，动力传动时需要联轴器来补偿轴向、径向及角向大位移，以某动车组为例，其最大角向补偿达5°以上。当鼓形齿联轴器需要各向补偿时，鼓形外齿轮和内齿轮发生较大的相对偏转和滑移，内齿轮分别偏离两个外齿轮的中位，此时需要有限位装置防止内、外齿过度位移，当工况不再需要各向补偿时，此时需要有复位装置使内齿轮快速回复中位以保持联轴器的动态平衡。

为实现鼓形齿联轴器内外齿的限位复位功能，从限位复位元件进行划分，主要有以下三种方式：一是采用弹簧作为限位复位元件，二是采用金属波纹管作为限位复位元件，三是采用非金属弹性件作为限位复位元件。对第一种采用弹簧的方式，目前已基本不再使用，主要原因是在列车行驶过程中弹簧对联轴器及其相连部件产生有害的不平衡现象，这种现象还会由于弹簧可能的断裂和磨损造成更严重的影响，同时弹簧系统的轴向振动会对联轴器产生有害的轴向作用力，降低联轴器使用寿命。目前轨道交通鼓形齿联轴器普遍采用的是第二种方式和第三种方式。对第二种采用波纹管的方式，一般是将波纹管置于外齿轴套中部设有的狭长内腔中，其两端分别与外齿轴套和端盖固连，通过利用波纹管自身具有的拉伸压缩特性实现限位复位，同时波纹管还兼具有一定的密封特性，该方式的缺点也非常明显，即轨道交通工况的复杂性及联轴器具有的长寿命特征对波纹管的材料性能要求极高，特别是波纹管应具有优异的抗疲劳性能。对第三种采用非金属弹性件的方式，目前已有技术主要是以下几种形式：一是在端盖中部设置有伸入到外齿轴套中部狭长内腔的薄壁凹形结构，非金属弹性体置于该凹形结构中，这种结构需要在外齿轴套中部加工出狭长内腔，加工难度大；二是在端盖凸缘位置和内齿圈靠近齿部位置的内孔设置有弹性止动件，这种结构需要设置其它的零件对弹性止动件进行限位，结构复杂。

同时，为使得轨道交通鼓形齿联轴器内外齿啮合平顺及减小磨损，需定期对内外齿啮合部位加注润滑油脂，因此润滑油脂所处空间的密封性能极为重要。当联轴器随运行工况进行各向补偿时，内外齿啮合密封空间将跟随内外齿的偏转和滑移不断变化，此时需要进行特殊结构设计来确保此部位的可靠密封，现有技术除采用波纹管结构进行密封外，还采用在外齿轴套中部狭长内腔的内表面开槽放置密封圈等方式，这些密封型式均建立在外齿轴套中部设有的狭长内腔结构基础之上。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种轨道交通鼓形齿联轴器，它具有双向限位和复位功能，避免内、外齿轮因相对过偏转和滑移产生的刚性冲击，有利于提高联轴器使用寿命，满足轨道交通列车各种工况要求。同时，它实现了运动空间的可靠全密封，从而防止润滑油脂的泄漏风险。另外，本发明轨道交通鼓形齿联轴器鼓形外齿轮结构简单，没有因设置限位、复位装置或密封原因而需要的狭长空腔，无需特殊工装，易于加工，有利于降低制造成本。

本发明一种轨道交通鼓形齿联轴器，包括左右两个半联轴器，左右两个半联轴器之间通过螺纹连接件相连，轨道交通鼓形齿联轴器还包括设置在左右半联轴器内的限位和复位装置、密封装置；左半联轴器包括左端盖、主动鼓形外齿轮、左内齿轮，主动鼓形外齿轮为空心的阶梯轴，其左边的小直径段从左端盖的台阶孔中穿过，其右段上的齿轮与左内齿轮相啮合，左端盖通过螺纹连接件固接在左内齿轮左端的法兰端面上；右半联轴器包括右端盖、从动鼓形外齿轮、右内齿轮；从动鼓形外齿轮为空心的阶梯轴，其左段上的齿轮与右内齿轮相啮合，其右边的小直径段从右端盖的台阶孔中穿过，右端盖通过螺纹连接件固接在右内齿轮右端的法兰端面上；左内齿轮右端的法兰面与右内齿轮左端的法兰面之间外部通过螺纹连接件相连，其内部的止口内分别设置有左中心挡板、右中心挡板，两者紧密贴合；限位和复位装置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别设置在鼓形外齿轮齿轮段的左右端面、端盖和中心板上。

进一步地，限位和复位装置Ⅰ设置在主动鼓形外齿轮或左端盖上；主动鼓形外齿轮齿轮端的左端面上设置有凹槽，凹槽内设置有弹性止动件A；左端盖的台阶内孔端面上设有凹槽，凹槽内设置有弹性止动件E。

进一步地，限位和复位装置Ⅱ设置在主动鼓形外齿轮或左中心挡板上；主动鼓形外齿轮齿轮端的右端面上设置有凹槽，凹槽内设置有弹性止动件B；左中心挡板的左端面设有凹槽，凹槽内设置有弹性止动件F。

进一步地，限位和复位装置Ⅲ设置在从动鼓形外齿轮或右中心挡板上；从动鼓形外齿轮齿轮端的左端面设置有凹槽，凹槽内设置有弹性止动件C；右中心挡板的右端面上设有凹槽，凹槽内设置有弹性止动件G。

进一步地，限位和复位装置Ⅳ设置在从动鼓形外齿轮或右端盖上；从动鼓形外齿轮齿轮端的右端面上设置有凹槽，凹槽内设置有弹性止动件D；右端盖的台阶内孔端面上设有凹槽，凹槽内设置有弹性止动件H。

进一步地，鼓形外齿轮、端盖和中心板上的凹槽可以是环形，也可以是由不连续的数个凹孔槽组成。

进一步地，设置在凹槽内的弹性止动件A、B、C、D、E、F、H、G截面可以是L形、矩形、圆形、凹字形或与凹槽形状相匹配的其它异形。

进一步地，密封装置包括O形圈A、O形圈B、O形圈C、O形圈D、O形圈E；左端盖与左内齿轮的贴合端面上设置有凹槽，里面设置有O形圈A；右端盖与右内齿轮的贴合端面上设置有凹槽，里面设置有O形圈E；左内齿轮与左中心挡板的贴合端面上设置有凹槽，里面设置有O形圈B；右内齿轮与右中心挡板的贴合端面上设置有凹槽，里面设置有O形圈D；左右中心挡板与的贴合端面上均设置有凹槽，里面均设置有O形圈C；端盖的台阶孔内设置有密封圈，其唇口紧贴在鼓形外齿轮小直径端的外圆上。

进一步地，当所述端盖的台阶内孔的较大孔位于朝向内齿轮侧时，该内孔设置有内止口密封圈，密封圈的狭长形唇口朝内紧贴在鼓形外齿轮小直径端的外圆上，与其外圆母线呈锐角；当所述端盖的台阶内孔的较大孔位于远离内齿轮侧时，该内孔设置有外止口密封圈，密封圈的狭长形唇口朝外紧贴在鼓形外齿轮小直径端的外圆上，与其外圆母线呈锐角。

进一步地，左中心挡板和右中心挡板可以为一整体；左端盖和左内齿轮可以为一整体，右端盖和右内轮可以为一整体。

本发明的有益效果主要体现在：通过在主、从动鼓形外齿轮两端面或端盖台阶内孔端面或中心挡板端面设置凹槽，在凹槽处设置弹性止动件，并利用与内齿轮相固连的端盖台阶内孔内端面、主、从动鼓形外齿轮两端面以及被相互接触的内齿轮法兰端面止口限位的中心挡板构成的有限运动空间，形成合理的双向限位和复位功能，避免内、外齿轮因相对过偏转和滑移产生的刚性冲击，有利于提高联轴器使用寿命，满足轨道交通列车各种工况要求；通过设置合理的密封结构实现即使内外齿偏转滑移仍保持运动空间的可靠全密封，从而防止润滑油脂的泄漏风险。同时，本发明轨道交通鼓形齿联轴器鼓形外齿轮结构简单，没有因设置限位、复位装置或密封原因而需要的狭长空腔，无需特殊工装，易于加工，有利于降低制造成本。

附图说明

图1为本发明联轴器所联两轴处于对中位置时的结构示意图一；

图2为端盖中部外止口密封结构示意图；

图3为联轴器所联两轴相对于对中位置远离时极限位置结构示意图(具有最大轴向、径向和角向位移)；

图4为联轴器所联两轴相对于对中位置靠近时极限位置结构示意图(具有最大轴向、径向和角向位移)；

图5为本发明联轴器所联两轴处于对中位置时的结构示意图二；

图6为本发明联轴器所联两轴处于对中位置时的结构示意图三；

图7为本发明联轴器所联两轴处于对中位置时的结构示意图四；

图8为本发明弹性止动件的结构示意图。

具体实施方式

结合附图，用实例方式对本发明进行详细说明，但本发明不局限于以下实例。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均应属于本发明的保护范围。

实施例1

从图1可知，本发明一种轨道交通鼓形齿联轴器，包括左右两个半联轴器，左右两个半联轴器之间通过螺纹连接件相连，轨道交通鼓形齿联轴器还包括设置在左右半联轴器内的限位和复位装置、密封装置；

左半联轴器包括左端盖2、主动鼓形外齿轮7、左内齿轮5，主动鼓形外齿轮7为空心的阶梯轴，其左边的小直径段从左端盖2的台阶孔中穿过，其右段上的齿轮与左内齿轮5相啮合，左端盖2通过螺纹连接件6固接在左内齿轮5左端的法兰端面上；

右半联轴器包括右端盖21、从动鼓形外齿轮17、右内齿轮18；从动鼓形外齿轮17为空心的阶梯轴，其左段上的齿轮与右内齿轮18相啮合，其右边的小直径段从右端盖21的台阶孔中穿过，右端盖21通过螺纹连接件19固接在右内齿轮18右端的法兰端面上；

左内齿轮5右端的法兰面与右内齿轮18左端的法兰面之间外部通过螺纹连接件27相连，其内部的止口内分别设置有左中心挡板11、右中心挡板13，两者紧密贴合；限位和复位装置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别设置在鼓形外齿轮齿轮段的左右端面、端盖和中心挡板上。

本发明中限位和复位装置有以下几种具体方式：

实施例2

限位和复位装置Ⅰ设置在主动鼓形外齿轮7或左端盖2上；主动鼓形外齿轮7齿轮端的左端面上设置有凹槽，凹槽内设置有弹性止动件A3；左端盖2的台阶内孔端面上设有凹槽，凹槽内设置有弹性止动件E30。

实施例3

限位和复位装置Ⅱ设置在主动鼓形外齿轮7或左中心挡板11上；主动鼓形外齿轮7齿轮端的右端面上设置有凹槽，凹槽内设置有弹性止动件B9；左中心挡板11的左端面设有凹槽，凹槽内设置有弹性止动件F31。

实施例4

限位和复位装置Ⅲ设置在从动鼓形外齿轮17或右中心挡板13上；从动鼓形外齿轮17齿轮端的左端面设置有凹槽，凹槽内设置有弹性止动件C16；右中心挡板13的右端面上设有凹槽，凹槽内设置有弹性止动件G32。

实施例5

限位和复位装置Ⅳ设置在从动鼓形外齿轮17或右端盖21上；从动鼓形外齿轮17齿轮端的右端面上设置有凹槽，凹槽内设置有弹性止动件D22；右端盖21的台阶内孔端面上设有凹槽，凹槽内设置有弹性止动件H33。

实施例2中限位和复位装置Ⅰ中任一一种、实施例3限位和复位装置Ⅱ中任一一种、实施例4限位和复位装置Ⅲ中任一一种、实施例5限位和复位装置Ⅳ中任一一种这四种组合，可以产生16种结构形式的限位和复位装置，如表1所示：

表1

其中，第1种限位和复位装置具体形式对应图1，第16种限位和复位装置具体形式对应图5，第7种限位和复位装置具体形式对应图6，第10种限位和复位装置具体形式对应图7。

实施例6

鼓形外齿轮、端盖和中心板上的凹槽可以是环形，也可以是由不连续的数个凹孔槽组成。

凹槽是加工成整体还是数个凹槽孔的组合，由具体的零件加工的要求而定。

实施例7

设置在凹槽内的弹性止动件A3、B9、C16、D22、E30、F31、H33、G32截面可以是L形、矩形、圆形、凹字形或与凹槽形状相匹配的其它异形。

其中，矩形、圆形截面的弹性止动件仅与凹槽面接触，而L形、凹字形等其它异形截面的弹性止动件除与凹槽面接触外，还与凹槽端面贴合，接触面更大，可靠性更高。

实施例8

密封装置包括O形圈A4、O形圈B10、O形圈C12、O形圈D14、O形圈E20；左端盖2与左内齿轮5的贴合端面上设置有凹槽，里面设置有O形圈A4；右端盖21与右内齿轮18的贴合端面上设置有凹槽，里面设置有O形圈E20；左内齿轮5与左中心挡板11的贴合端面上设置有凹槽，里面设置有O形圈B10；右内齿轮18与右中心挡板13的贴合端面上设置有凹槽，里面设置有O形圈D14；左中心挡板11与右中心挡板13的贴合端面上均设置有凹槽，里面均设置有O形圈C12；端盖的台阶孔内设置有密封圈，其唇口紧贴在鼓形外齿轮小直径端的外圆上。

密封装置可以保证内外齿啮合空间的可靠密封，尤其是当联轴器补偿时，本发明的密封装置形成的密封空间可以随内外齿的偏转和滑移不断变化，从而保证可靠密封。

密封装置中，端盖与鼓形外齿轮小直径端的外圆上的密封结构有以下两种形式：

实施例9

密封结构一如图2所示：当所述端盖的台阶内孔的较大孔位于远离内齿轮侧时，该内孔设置有外止口密封圈24、26，密封圈的狭长形唇口朝外紧贴在鼓形外齿轮小直径端的外圆上，与其外圆母线呈锐角。

这种密封结构所具有的狭长形唇口使得即使内外齿发生偏转滑移，外止口密封圈24、26与左右鼓形外齿轮7、17小端外圆也仍然保持紧密贴合。

实施例10

密封结构二如图1所示：当所述端盖的台阶内孔的较大孔位于朝向内齿轮侧时，该内孔设置有内止口密封圈1、23，密封圈的狭长形唇口朝内紧贴在鼓形外齿轮小直径端的外圆上，与其外圆母线呈锐角。

这种密封结构所具有的狭长形唇口使得即使内外齿发生偏转滑移，内止口密封圈1、23与左右鼓形外齿轮7、17小端外圆也仍然保持紧密贴合。

在本实施例9中，左右端盖2、21的台阶内孔的较大孔位于远离内齿轮侧，即开口朝外，密封圈24、26放置在外止口，其优点是结构简单，易于安装，但由于这种结构的密封圈大部直接跟外界接触，因此受外界环境影响更大。

在实施例10中，左右端盖2、21的台阶内孔的较大孔位于朝向内齿轮侧，即开口朝内，密封圈1、23放置在内止口，由于密封圈大部均位于端盖内部，在很大程度上可以减少外部环境对密封圈的侵蚀，对密封圈而言是一种保护。

实施例11

本发明中，左右内齿轮5、18相互接触的法兰端面分别设置有内止口，在该内止口端面设置有环形凹槽，该环形凹槽设置有O形圈B10、O形圈D14；在该内止口设置有左右中心挡板11、13。对相互贴合的两个左右中心挡板11、13，其贴合面一侧分别设置有环形凹槽，该环形凹槽设置有O形圈C12对贴合面进行密封。中心挡板分为左右两部分，可使左右两半联轴器装配更方便。

实施例12

本发明中，左右两个内齿轮5、18与左右端盖2、21接触的法兰端设有内止口或外止口，相对应的左右端盖2、21分别设置有外止口或内止口，外止口伸入到内止口。

此种止口形状的设计使得内齿轮与端盖之间装配时定位可靠，同时，也进一步保证了整个联轴器密封的可靠性。

实施例13

左中心挡板11和右中心挡板13可以为一整体；左端盖2和左内齿轮5可以为一整体，右端盖21和右内轮18可以为一整体。

当左端盖2和左内齿轮5制成一体时，不再需要螺纹连接件6和二者结合面之间的O形圈A4；当右端盖21和右内齿轮18制成一体时，不再需要螺纹连接件19和二者结合面之间的O形圈E20；当左中心挡板11和右中心挡板13制成一体时，不再需要两者结合面之间的O形圈C12。

使用本发明的联轴器时，其中，主动鼓形外齿轮7与主动轴28连接配合，从动鼓形外齿轮17与从动轴25连接配合。

在本发明中，左端盖5的台阶内孔端面F面、右端盖21的台阶内孔端面G面分别构成限制主、从动鼓形外齿轮7、17的外极限位置；左中心挡板11的左端面H面、右中心挡板13的右端面I面分别构成限制主动鼓形外齿轮7、从动鼓形外齿轮17的内极限位置。

下面以本发明中图1中的限位和复位装置的结构为例，结合附图3和4对本发明的工作原理和结构优点进行说明：

当主动轴28、从动轴25带动主动鼓形外齿轮7、从动鼓形外齿轮17远离，并相对于图1所示的对中位置具有最大轴向、径向和角向位移时，弹性止动件A3与左端盖2的F面接触并发生弹性变形，弹性止动件D22与右端盖21的G面接触并发生弹性变形，如图3所示，从而实现对主动鼓形外齿轮7、从动鼓形外齿轮17的限位，此时左右内止口密封圈1的唇形跟随主动鼓形外齿轮7、从动鼓形外齿轮17的偏转发生相应变形，并一直保持与主动鼓形外齿轮7、从动鼓形外齿轮17两者小端外圆的紧密贴合；当联轴器运行工况不再需要主动轴28、从动轴25发生相对位移时，在弹性回复力的作用下，主动鼓形外齿轮7、从动鼓形外齿轮17快速恢复中位，此时左右内止口密封圈1的唇形与主动鼓形外齿轮7、从动鼓形外齿轮17两者小端外圆恢复正常贴合状态，在整个过程中，还通过设有的O形圈A4、B10、C12、D14、E20对相应结合面进行密封，从而实现本结构对内、外齿啮合空间的全密封，防止润滑油脂的泄漏风险。

当主动轴28、从动轴25带动主动鼓形外齿轮7、从动鼓形外齿轮17靠近，并相对于图1所示的对中位置具有最大轴向、径向和角向位移时，弹性止动件B9与左中心挡板11的H面并发生弹性变形，弹性止动件C16与右中心挡板13的I面接触并发生弹性变形，如图4所示，从而实现对主动鼓形外齿轮7、从动鼓形外齿轮17的限位，此时左右内止口密封圈1的唇形跟随主动鼓形外齿轮7、从动鼓形外齿轮17的偏转发生相应变形，并一直保持与主动鼓形外齿轮7、从动鼓形外齿轮17两者小端外圆的紧密贴合；当联轴器运行工况不再需要主动轴28、从动轴25发生相对位移时，在弹性回复力的作用下，主动鼓形外齿轮7、从动鼓形外齿轮17快速恢复中位，此时左右内止口密封圈1的唇形与主动鼓形外齿轮7、从动鼓形外齿轮17两者小端外圆恢复正常贴合状态，在整个过程中，还通过设有的O形圈A4、B10、C12、D14、E20对相应结合面进行密封，从而实现对内、外齿啮合空间的全密封，防止润滑油脂的泄漏风险。

对于其它15种限位和复位装置具体形式，其限位、复位功能及作用机理和效果基本相同，不再赘述。