一种特殊球顶结构端面齿型挠性联轴器的制作方法

本发明涉及传送旋转运动的联轴器技术领域，具体涉及一种特殊球顶结构端面齿型挠性联轴器。

背景技术：

泵、压缩机、风机等流体机械领域，机械侧转子转轴与电机侧转子转轴的连接形式通常采用刚性法兰盘联轴器连接、柔性金属盘膜片联轴器连接以及柔性内外齿轮啮合联轴器连接。

一、刚性法兰联轴器：两转轴的连接形式为刚性连接，组装时两个转轴需要整体钻孔并精铰孔，大型零件加工困难，连接需使用特制螺栓，螺栓传递扭矩和承受剪切力、弯距，易失效，当两转轴存在角度偏差、径向位移偏差时无法补偿，装配难度大且麻烦，优点是可传递大扭矩并能保证瞬态下扭矩的传递。

二、柔性金属盘膜片联轴器：两转轴的连接形式为柔性连接，当两转轴存在角度偏差、径向位移偏差时可通过膜片进行补偿，通常使用在小轴径、小扭矩场合，缺点是不能传递大扭矩，金属盘与两转轴采用键连接容易造成轴向松动。

三、柔性内外齿轮啮合联轴器：两转轴的连接形式为柔性连接，当两转轴存在角度偏差、径向位移偏差时可通过内外齿轮间隙进行补偿，缺点是要求机械侧和电机侧的转子部件为静定结构，即每一侧至少采用2个径向轴承支撑转子，需要特殊腔室储存润滑油润滑啮合的齿轮，结构复杂，装配工作繁琐，耗时长。

因此，就需要优化泵侧转子转轴和电机侧转轴连接形式，解决一侧转子静定结构和另一侧转子非静定结构的转子部件的连接和对中问题，同时又能简化装配工作，缩短装配时间，在特殊工作区域如核电站能极大的减少维护人员遭受辐照的时间。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种特殊球顶结构端面齿型挠性联轴器，采用半刚性结构，当两转轴存在角度偏差、径向位移偏差时，通过隔膜结构进行补偿，满足机械侧和电机侧的转子部件为非静定结构，及单侧采用一个径向轴承支撑，同时，各零件均采用刚性的端面齿结构连接，可传递大扭矩，解体后复装动平衡的重复性好、对中的重复性好。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种特殊球顶结构端面齿型挠性联轴器，其一端连接泵轴，另一端连接电机轴，其特征是，该特殊球顶结构端面齿型挠性联轴器包含：

泵轴侧半联轴器，其一端与泵轴连接；

中间可拆联轴节，其一端与泵轴侧半联轴的另一端连接；

电机侧半联轴器，其一端与中间可拆联轴节的另一端连接；

推力头，设置在中间可拆联轴节的另一端内，推力头的头部为球形；

挡板，设置在电机侧半联轴器的一端内，推力头的球形头部顶住该挡板，来自被驱动端的推力及拉力由推力头至挡板再传递至电机轴；

所述中间可拆联轴节的另一端为一环状隔膜结构，该隔膜结构中间截面最小，由中间向内缘及外缘方向截面逐步增大，以补偿驱动端与泵轴的角位移，平衡不对中引起的交变载荷。

上述的特殊球顶结构端面齿型挠性联轴器，其中：

所述推力头的头部为球面。

上述的特殊球顶结构端面齿型挠性联轴器，其中：

所述泵轴与泵轴侧半联轴器一端、中间可拆联轴节一端与泵轴侧半联轴器另一端、以及电机侧半联轴器一端与中间可拆联轴节另一端均采用刚性端面齿连接结构，使扭矩和弯矩均由端面齿传递，以及确保连接的各零件自对中。

上述的特殊球顶结构端面齿型挠性联轴器，其中：

所述推力头的预紧力大于转子工作时产生的最大拉力。

上述的特殊球顶结构端面齿型挠性联轴器，其中：

所述中间可拆联轴节另一端的端面齿位于其隔膜结构的外缘上。

上述的特殊球顶结构端面齿型挠性联轴器，其中：

所述中间可拆联轴节的另一端设有内孔，推力头设置在该内孔中，内孔用于导向推力头并传递推力。

上述的特殊球顶结构端面齿型挠性联轴器，其中：

所述电机侧半联轴器与电机轴采用液压式过盈连接。

上述的特殊球顶结构端面齿型挠性联轴器，其中

推力头装配时预加载荷。

本发明与现有技术相比具有以下优点：采用半刚性结构，当两转轴存在角度偏差、径向位移偏差时，通过隔膜结构进行补偿，满足机械侧和电机侧的转子部件为非静定结构，及单侧采用一个径向轴承支撑，同时，各零件均采用刚性的端面齿结构连接，可传递大扭矩，解体后复装动平衡的重复性好、对中的重复性好，还能满足在特殊瞬态如叶轮侧卡转子工况发生时在最小截面处断裂而保护机组安全。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的可拆中间联轴节的立体图；

图3为本发明的可拆中间联轴节的剖视图；

图4为本发明的径向位移补偿原理图；

图5为本发明的推力头的整体结构示意图；

图6为本发明的隔膜结构横截面应力分布图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，一种特殊球顶结构端面齿型挠性联轴器，其一端连接泵轴1，另一端连接电机轴7，所述特殊球顶结构端面齿型挠性联轴器包含：泵轴侧半联轴器2，其一端与泵轴1连接；中间可拆联轴节3，其一端与泵轴侧半联轴2的另一端连接；电机侧半联轴器6，其一端与中间可拆联轴节3的另一端连接；推力头4，设置在中间可拆联轴节3的另一端内；挡板5，设置在电机侧半联轴器6的一端内，推力头4的头部41顶住该挡板5，来自被驱动端（即将机械能转换为液体动能的叶轮，图中未显示）的推力及拉力由推力头4至挡板5再传递至电机轴7；如图2、3所示，所述中间可拆联轴节3的另一端为一环状隔膜结构31，该隔膜结构31中间截面最小，由中间向内缘及外缘方向截面逐步增大，以补偿驱动端与泵轴1的角位移，平衡不对中引起的交变载荷，上述结构使得隔膜结构31各半径处横截面与应力的分布情况如图6所示，隔膜结构31的半径对应图中横轴，由R1至R2半径逐步增大，在特殊瞬态工况下，若泵侧转子卡住，可以引起中间可拆联轴节3在隔膜结构31的中间截面最小处（最薄弱处）断裂进而保护机组安全，而正常工作状态下，截面最小处应力为0，能满足应力和扭矩传递需求。

如图5所示，所述推力头4的头部41为球面以补偿转子不对中时的角度位移，球面允许小的变形，推力头4装配时预加载荷，且推力头4的预紧力必须大于转子工作时产生的最大拉力，这样，保证了工作过程中中间可拆联轴节3、推力头4、电机侧半联轴器6和挡板5永久接触，防止推力头4受到拉力时产生松动。

所述泵轴1与泵轴侧半联轴器2一端、中间可拆联轴节3一端与泵轴侧半联轴器2另一端、以及电机侧半联轴器6一端与中间可拆联轴节3另一端均采用刚性端面齿连接结构，扭矩和弯矩均由端面齿传递，并确保联轴器转动过程中连接的各零件自对中，本实施例中，泵轴1与泵轴侧半联轴器2在端面齿啮合处由第一螺栓螺母8连接固定，中间可拆联轴节3与泵轴侧半联轴器2在端面齿啮合处由第二螺栓螺母9连接固定，电机侧半联轴器6与中间可拆联轴节3在端面齿啮合处由第三螺栓螺母10连接紧固。

如图2、3所示，所述中间可拆联轴节3另一端的端面齿位于其隔膜结构31的外缘上，中间可拆联轴节3的另一端设有内孔32，推力头4设置在该内孔32中，内孔32用于导向推力头4并传递推力，采用这种外缘固定内缘导向的方式，中间可拆联轴节3各截面的载荷沿环形分布，外延承受拉力，内圆承受压力。

如图4所示，本实施例中，当装配泵轴承与电机轴7不对中为f=1mm时，根据泵轴承所处位置的长度隔膜结构31可补偿最大V=0.25mm的角度偏差。

所述电机侧半联轴器6与电机轴7采用过盈连接，通过自带液压结构与电机轴7紧固，并用螺钉将挡板5与电机轴7端面紧固，避免了电机轴7开设键槽而增加额外应力失效的风险。

本发明的优点是，根据核主泵的运行工况，低压启动时转子承受拉力，当达到额定运行工况是转子承受压力，该联轴器为可承受双向扭矩及双向推力（拉力和压力）的传递设计，因多处采用刚性端面齿的结构连接，轴向连接通过螺栓紧固，螺栓仅承受轴向预紧力，扭矩和弯矩均由端面齿传递；根据端面齿连接的特点，连接的各零件可保证自对中，可拆中间联轴节的特殊结构设计可以补偿驱动端轴与泵侧转轴的的角位移，此外整个周期内具有免维护、振动小、在轴向两个方向（拉力和压力工况下）均无松动，并且无需润滑等优点；并且能满足在特殊瞬态如叶轮侧卡转子工况发生时在最小截面处断裂而保护机组安全；此外采用端面齿结构重量轻，强度高，运行稳定可靠，装拆方便。当需要对泵侧零件进行维修时，将中间可拆联轴节3拆下即可，大大节省了维修和维护时间，并且端面齿的连接特点，使得复装后的联轴器继续保证动平衡精度和对中精度。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。