专利名称：双向重载小惯量弹性安全联轴器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一双向重载小惯量弹性安全联轴器，适用于轧机(特别是双向轧制的可逆式轧机)、破碎机、采金船、挖泥船及其它具有剧烈冲击载荷的动力设备传递巨大扭矩(从1至4600千牛米)，缓冲减震保护设备传动系统，延长设备使用寿命。
国内外现有的、具有多弹性元件组合式类型的弹性联轴器，如中国的重载橡胶弹性安全联轴器(中国专利号85101485·2)，德国Cadeflex重载金属簧弹性联轴器(英国专利号771034)，美国橡胶滚子联轴器(美国专利号3329953)，法国橡胶球联轴器(法国专利号2246175)，苏联橡胶块联轴器(苏联专利号323690)以及弹性套柱销联轴器(中国标准GB4323-94)等在弹性元件的布置上，它们都是在与被联接轴轴线垂直的一个同心圆环形空间内(例如在从动半联轴器上，或主动半联轴器上，或在两个半联轴器的爪臂相交的中间位置上)布置一组弹性元件来传递扭矩的，联轴器外经尺寸的设计值取决于这一组弹性元件的数量及大小。这种传统的弹性元件布置结构在弹性联轴器系列设计时，随着额定扭矩的增加，弹性元件的个数增多、面积增大，必然导致弹性联轴器的外径相应增大，致使联轴器的转动惯量急剧增长，这对于现代化的传动系统，特别是调速频繁的轧机系统是十分不利的。长期以来，正是由于重载弹性联轴器的外径太大，惯量太大(只适用于单向传动的轧机)，满足不了现代传动技术的迫切需求，限制了它的应用和发展。
本发明的目的在于提出一种新颖的、在两个环形空间座内布置两组弹性元件的双向重载小惯量弹性安全联轴器，它的主要零部件结构合理、加工工艺性好、装拆及维修方便。在相同外径尺寸下，它的额定扭矩可比重载橡胶弹性安全联轴器(中国专利85101485·2)增加50%至100%。换句话说，在同等额定扭矩情况下，它的外径及重量都比重载橡胶弹性安全联轴器小，转动惯量相应减少很多。因此，它既能减少设备所受动载荷的冲击损害，又能更好地满足现代设备调速传动系统希望小惯量的技术要求。
本发明是这样实现的。此联轴器由安全销座、安全销、两组梯形传动爪、两组弹性元件和它的两个环形腔座组成。在弹性元件两个环形腔座的相对面上各固定安装一组梯形传动爪。此两组梯形传动爪分别插入对面弹性元件环形腔座的凹形空腔中。两组弹性元件分别置于两组梯形传动爪的两侧。位于一号环形腔座与安全销座之间的二号环形腔座通过轴承套装在安全销座上，并通过三个安全销与它相互联接。运转中，主动轴的动力是经安全销座后分两条路径、通过两组弹性元件同时传递到从动轴的。当用于有双向载荷的设备时，梯形传动爪两侧采用相同数量、相同刚度特性及尺寸规格的弹性元件，使联轴器正反转时具有相同的工作特性。当用于单向载荷的设备时，梯形传动爪两侧的弹性元件采用不同的刚度特性。正向弹性元件是传递扭矩的主弹簧。反向弹性元件主要用于缓和传动爪的反向冲击。更换弹性元件的配方成分或在联轴器上的安装数量，就能实现传动系统的现场刚度调整，适应不同用户的设备要求。
下面参照附图对本发明的实现进行详细描述。
附
图1是本发明的实施例。
附图2是图1中的安全销座2，它亦是主动半联轴器。
附图3是图1中弹性元件的一号环形腔座6，它亦是从动半联轴器。
附图4是图1中的弹性元件二号环形腔座4。
附图5是图1中的梯形传动爪8、34。
附图6是图1中的多孔梯形弹性元件46、48、56、58。
附图7是图1中的带润滑槽、导向段和蝶形弹簧的安全销装置22、24、26、28、30、32。
附图8是本发明的一个不带安全销装置的实施例。
在附图1的实施例中，本发明主要由安全销座2，弹性元件的一号腔座6和二号腔座4，两组梯形传动爪8、34，两组弹性元件46、48、56、58以及三个安全销装置22组成。第一组梯形传动爪34(图中为6个)通过钢套36、压垫38用螺母40固定安装在弹性元件的二号腔座4上。梯形传动爪34的扁头77插入弹性元件一号环形腔坐6上对应的一组凹形空腔7中。一组梯形弹性元件56、58(图中每腔装2个，共12个)放置在梯形传动爪34的两侧。第二组梯形传动爪8(图中为6个)通过钢套10、压垫12用螺母14固定安装在弹性元件的一号腔座6上。梯形传动爪8的扁头77插入弹性元件二号环形腔座4上对应的一组凹形空腔5中。另一组梯形弹性元件46、48放置在梯形传动爪8的两侧(图中每腔装2个，共12个)。二号环形腔座4通过轴承16、端盖18和垫环42套置在安全销座2上。安全销座2和二号环形腔座46、之间经三个安全销22相联接。安全销22由弹簧26预紧，彼此相距120度，在正常情况下传递扭矩，在超载到设计规定的最大值时剪断，以保护设备。本联轴器运转时，力从主动半联轴器即安全销座2经安全销22传到弹性元件二号腔座4，然后分由两条缓冲路径同时向从动半联轴器即弹性元件一号腔座6上传递。一条路径是力从二号腔座4经钢套36，梯形传动爪34传到弹性元件58(旋转方向相反时，则传到弹性元件56)，经弹性元件58缓冲后，通过凹形腔7传递到从动半联轴器6上;另一条路径是力从弹性元件二号腔座4上的凹形腔5传到弹性元件48(旋转方向相反时，则传到弹性元件46)，经弹性元件48缓冲后，通过梯形传动爪8、钢套10传递到从动半联轴器6上。同样，力也可由弹性元件的一号腔座6，沿相反的方向，经由上述两条缓冲路径同时传到安全销座2。当安全销22因超载剪断时，两半联轴器之间力的传递就随之终断。此时即使主动半联轴器2仍随原动机旋转，从动半联轴器6与弹性元件的二号腔座4也会在载荷阻力矩作用下减速直至停止运转。
附图1中的零件20、44为凹形腔7和5的盖板。52、54为螺钉及垫圈。42为定位环，环体上开有给自身摩擦面和轴承16加润滑剂的孔道。43为润滑腔。50为安全销防护罩。
本发明的弹性联轴器与被联接轴之间的联接方式可以是轴颈与轴孔间的紧配合，也可以采用半联轴器上带法兰盘9、41与被联接轴上的法兰盘(图中未画出)之间用螺栓方式联接。这种情况下，安全销座2上的圆台3的直径可缩小很多，使轴承16的内外径相应缩小，制造成本下降。
附图2中安全销座2亦是主动半联轴器，结构为三角形，运转中装三个安全销22，在圆周方向彼此相距120度。每个角79的端部开有装安全销22及安全销套24的通孔77。两邻角间的120度U形空间便于梯形传动爪8、34和弹性元件46、48的安装，亦便于安全销22破断后的拆换。安全销座2上设有套装轴承16用的圆台3和装端盖18用的端面1。安全销座2的结构也可呈在圆周方向均布的多边形(最少为两角的腰鼓形83，这种结构运转中装两个安全销22)。根据需要，安全销座2可设与主动轴联接的法兰盘41。
附图3中弹性元件一号环形腔座6亦是从动半联轴器。在其上面，沿一个环形空间均布有一组供插入传动爪34和放置弹性元件56、58的凹形空腔7(图中的空腔abcdefgh呈“凹”字形状，共6个)。在腔座6上按圆周方向还均布有一组通孔81(图中共6个)，它们与凹形空腔7呈交叉配置。孔81内装入钢套10，梯形传动爪8的锥柄55插入钢套10中。梯形传动爪的矩形台肩51(或偏心圆台肩53)镶嵌在孔81处的矩形槽11(或偏心圆坑13)中定位，以防止传动爪8在传力过程中绕锥柄55的轴线旋转。腔座6也可设与从动轴联接的法兰盘9。
附图4中弹性元件二号环形腔座4上的凹形空腔5、通孔75、矩形槽71(或偏心圆坑73)都分别与弹性元件一号环形腔座6上的凹形腔7、通孔81、矩形槽11(或偏心圆坑13)具有相同的形状和位置分布，供安装另一组弹性元件46、48、钢套36和梯形传动爪34的使用，在环形腔座4的外缘上缘开有供装安全销22和销套24的一组通孔69，它们与安全销座2上的通孔77相对应。
附图5中梯形传动爪8、34的一端是在力的传递方向呈梯形截面EFGH的扁头77，另一端是根部带矩形台肩51(或偏心圆台肩53)的圆锥柄55。装入联轴器后，此梯形两腰EH和FG的延伸线通过联轴器腔座4、6的圆心。扁头77端部的缺角47能减少联轴器现场安装时所需的轴向空间尺寸A。在梯形传动爪8、34的扁头上还开有一组与梯形弹性元件46、48、56、58上孔57相对应的散热用风道通孔45。孔49是一组使孔45与外部接通的风道。
附图6中弹性元件46、48、56、58是一种新颖的多孔梯形弹性元件，由专门的弹性材料配方在模具中制作成型。此弹性元件在受力的垂直方向为圆形截面65。对不同的规格，截面65上的散热通风孔57的个数也不同(最少为一个孔)。在力的传递方向，弹性元件46、48、56、58的截面ABCD呈梯形。装入联轴器后，此梯形两腰边AD和BC的延伸线通过联轴器腔座4、6的圆心。弹性元件两侧面上有保持其自身均匀变形空间的圆周凸边59。不同特性和功能的弹性元件，外表面可具有不同色彩(黑色、白色、彩色等)或标记，便于维护和检查。
附图7中安全销22的圆柱形表面上设有涂抹润滑剂的沟槽23。沟槽23可为直沟或曲线形状。安全销本体的前端有便于安装的圆锥台状的导向段33。在联轴器上，安全销22经蝶形弹簧26、压碗28、弹性垫圈30和螺帽32预紧后，将安全销座2和弹性元件二号腔座4联接起来。运转中加装安全销防护罩50。蝶形弹簧26既可缓解安全销22遇到的轴向冲击拉力，又可在断销时将两半断销的破口迅速脱离接触，以免断口毛边擦伤联轴器本体。
附图8是本发明的另一种实施例，适用于不需加装安全销或安全销已装在联轴器外其它部位的传动设备。与图1中实施例相比较，它省去了安全销座2，安全销装置22、24、26、28、30、32、50，轴承16，端盖18和定位环42等零部件。它的主动半联轴器和从动半联轴器在结构上与图1实施例中的从动半联轴器6完全相同。在功能上它们分别兼作弹性元件的一号环形腔座及二号环形腔座。多孔梯形弹性元件46、48、56、58和梯形传动爪8、34等零件及其安装方式都与图1实施例相同。
与现有技术相比，本发明的联轴器在两个环形空间内装有两组弹性元件，结构紧凑，外径减小，使转动惯量大幅度降低，不仅能传递单向重载扭矩，更能满足可逆旋转、传递双向重载扭矩的要求。本发明的一台额定扭矩为1250千牛米的工业装置已在中国一家钢厂的钢板轧机主传动系统中使用，技术经济指标已达到并超过当前国内外重载弹性联轴器的水平，对轧钢机起到了保护作用，提高了设备的有效作业率。
权利要求
1.一种用于机械传动的双向重载小惯量弹性安全联轴器。此联轴器包括有一个安全销座2，弹性元件的两个环形腔座4、6，两组梯形传动爪8、34，两组弹性元件46、48、56、58，和安全销22。其特征是在弹性元件的一号环形腔座6和安全销座2之间设置弹性元件的二号环形腔座4。两个腔座4、6上各安装一组梯形传动爪34、8。此两组传动爪8、34分别插入对面环形腔座4、6上的两组凹形空腔5、7中。两组弹性元件46、48、56、58分别置于两组梯形传动爪8、34两侧。二号环形腔座4通过轴承16套装在安全销座2上，它们之间用安全销22联接。去除安全销22及安全销座2，只采用两个环形腔座6，两组梯形传动爪8、34及两组弹性元件46、48、56、58可构成本发明的简化型结构。
2.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于安全销座2的结构为三角形，在圆周方向邻角彼此相距120度，角端79上有一组供装安全销22及销套24的通孔77，通孔77与环形腔座4的安全销安装孔69相对应。安全销座2的结构也可为在圆周方向均布的多角形(最少为两角的腰鼓形83，端头79上开有一组通孔77)。
3.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于安全销座2上有支托轴承16的圆台3。
4.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于环形腔座6上按圆周方向均布一组凹形空腔7。
5.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于环形腔座6上按圆周方向均布一组用于安装梯形传动爪8的圆孔81。圆孔81与凹形腔7交叉配置。
6.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于在环形腔座6上圆孔81的部位开有两边平行的直槽11(或偏心圆坑13)。
7.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于环形腔座4上按圆周方向均布一组凹形空腔5。
8.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于环形腔座4上按圆周方向均布一组用于安装梯形传动爪34的圆孔75。圆孔75与凹形腔5交叉配置。
9.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于在环形腔座4上圆孔75的部位开有两边平行的直槽71(或偏心圆坑73)。
10.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于环形腔座4的外缘上开有供装安全销22的一组通孔69。通孔69与安全销座2上的安全销孔77相对应。
11.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于梯形传动爪8、34在传力方向的截面EFGH呈梯形。装入联轴器后此梯形两腰EH和FG的延伸线通过联轴器腔座4、6的圆心。
12.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于梯形传动爪8、34的扁头端具有缺角47;圆锥柄55与扁头77的联接段为矩形台肩51(或偏心圆台肩53)。台肩51(或53)与环形腔座6、4上的直槽11、71(或偏心圆坑13、73)随形配合。
13.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于在梯形传动爪8、34的扁头77上开有一组通孔45、49。通孔45与梯形弹性元件46、48、56、58上的一组散热风孔57相对应。
14.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于在安全销22的圆柱形表面上开有润滑沟槽23。沟槽23为直槽或曲线状槽。
15.根据权利要求1所述的联轴器，其特征在于安全销22的端部设有呈圆锥台状的导向段33。
全文摘要
此联轴器由安全销座、安全销、两组梯形传动爪、两组弹性元件和它的两个环形腔座组成。在弹性元件两个环形腔座的相对面上各安装一组梯形传动爪。此两组梯形传动爪分别插入对面弹性元件环形腔座的凹形空腔中。两组弹性元件分别置于两组梯形传动爪的两侧。位于中间的弹性元件环形腔座通过轴承套装在安全销座上，并通过一组安全销与它联接。本发明的特点是在与被联接轴轴线垂直的、不同平面内的两个环形空间装有两组弹性元件，因而它比其它多弹性元件重载弹性联轴器的外径和转动惯量都更小。
文档编号F16D9/00GK1070457SQ9110729
公开日1993年3月31日 申请日期1991年9月11日 优先权日1991年9月11日
发明者潘凤珍, 陈剑林 申请人:陈小梦