一种锁紧联接法兰的制作方法

专利名称：一种锁紧联接法兰的制作方法
专利说明本实用新型涉及一种用于轴与另一种零部件之间联接的机械基础件，特别涉及一种用于MW级大型风力发电设备输入输出轴的无键联接，同样适用于通用机械法兰类产品的无键联接。 一般轴与另一零部件之间进行动力传递的联接方式有很多，如键联接、花键联接, 或通过轴与毂或轴套之间的胀套和锁紧盘的联接。在大扭矩交变载荷、冲击载荷的工况F， 花键和键的联接方式已逐渐被无键联接方式所替代。常见的无键联接方式有两种一种是轴与毂孔之间用胀套联接,结合图8 ；另一种是轴与轴套用锁紧盘联接,结合图7。但当法兰类结构联接时，以上联接结构显得繁琐、复杂，过多的工件数量、复杂的结构，都会引起联接部件体积大、材料消耗增大、工艺复杂、成本增高、可靠性降低。本实用新型所要解决的技术问题是提供一种锁紧联接法兰,该锁紧联接法兰能够实现轴与法兰轴套的最简约的联接方式，使联接部件数量最少、结构尺寸小，安装快速、方便；从而节省大量原材料，并降低使用成本。为实现上述发明目的,本发明创造采用如下技术方案一种锁紧联接法兰,包括锁紧外套、法兰盘及连接两者的高强度螺栓；所述法兰盘的内套至少设有两个呈阶梯型的外锥体，且起于法兰盘内套小端面的一个外锥体具有法兰内套长锥面，另一个外锥体具有法兰内套短锥面；所述锁紧外套设有对应于法兰盘内套外锥体的两个呈阶梯型的内锥孔，一个内锥孔具有锁紧外套内锥长锥面，另一个内锥孔具有锁紧外套内锥短锥面；所述锁紧外套内锥长锥面与法兰内套长锥面形成锥面配合,且锥度相同，锥角方向同向；所述锁紧外套内锥短锥面与法兰内套短锥面形成锥面配合，且锥度相同,锥角方向同向；所述法兰盘内套的阶梯型外锥体的锐角和钝角均为圆弧过渡。为更好的实施本发明创造，所述法兰内套长锥面长度设为L4,所述法兰内套短锥
面长度设为L3，满足L3 L4。为更好的实施本发明创造,所述法兰盘内套孔为直孔或多级台阶孔，设置为台阶孔时,每级台阶孔径尺寸相差5 10mm。为更好的实施本发明创造,所述法兰盘法兰端面上设有数个退卸螺栓丝孔。为更好的实施本发明创造，所述高强度螺栓通过法兰盘法兰端面的法兰安装螺栓孔，旋入锁紧外套的丝孔中，连接两者；或所述高强度螺栓通过锁紧外套通丝孔，旋入法兰盘螺栓丝孔中。为更好的实施本发明创造,所述法兰盘法兰端面的法兰安装螺栓孔内设有法兰退卸丝孔，拆卸锁紧外套与法兰盘时,退卸螺栓拧入退卸丝孔中，顶住锁紧外套丝孔中的退卸销，顶开法兰盘与锁紧外套。为更好的实施本发明创造，所述高强度螺栓与法兰盘法兰端面之间设有垫片。为更好的实施本发明创造，所述锁紧外套的一端内孔设有环形锥面台阶，所述法兰盘内套外径端部也设有与锁紧外套的环形锥面台阶相配合的环形锥面台阶,且两环形锥面台阶锥角方向相同。为更好的实施本发明创造，所述法兰内套长锥面与锁紧外套内锥长锥面配合间隙为零时,所述法兰内套短锥面与锁紧外套内锥短锥面的锥面配合间隙δ为0.04 0.3mm。为更好的实施本发明创造,所述法兰盘内套外锥体,所述锁紧外套内锥孔上均涂有Mo、润滑油或含有Mo、的涂层。由于采用如上所述的技术方案，本发明创造具有如下优越性1、本发明创造的锁紧联接法兰，是一种无键联接装置，使用时，将锁紧联接法兰套在轴的安装位置接额定的扭紧力矩拧紧高强度螺栓，锁紧装置对轴施加径向压力；即该装置利用自身的锥度结构,从内部对轴施加压力，使轴与锁紧联接法兰孔之间形成过盈配合, 来传递扭矩和轴向力。这种可控的过盈联接，可安全地传递大扭矩和轴向载荷。2、由于法兰盘的内套短锥增加了法兰根部的刚度。锁紧后，法兰盘长锥与短锥面和锁紧外套端部平面、长短锥面同时受力；法兰受弯矩载荷并开始弯曲变形时,锁紧外套内端面对法兰起到一定支撑作用，可用较小的轴径承受较大的弯矩载荷；法兰上有减应力圆弧，对局部应力有释放作用。3、本发明创造通过法兰盘、锁紧外套以及螺栓，实现轴与法兰的联接，结构简单， 尺寸紧凑,工艺性好,联接成本低。4、本发明创造通过法兰盘、锁紧外套锥面配合，实现高精度的自动定心、自动定位，可传递大扭矩，承载大轴向力，可联接不可焊材料，动平衡性好，运用于低速至高速运转设备轴的刚性联接，并可做到等强度设计，可联接轴径超过IOOOmm的轴。5、法兰盘法兰端面的安装螺栓孔既可作安装螺栓孔，又可作拆卸螺栓孔用，作用时,在丝孔内放入退卸销，成倍地增大了拆卸力。由于该孔的两用型,可以减少法兰端面上的拆卸螺栓孔数量，增强了法兰根部的强度。

图1为本实用新型锁紧联接法兰的主剖视图；图2为本实用新型锁紧联接法兰的左端面视图；图3为本实用新型锁紧联接法兰配合间隙图；图4为本实用新型锁紧联接法兰反向螺栓安装图；图5为本实用新型锁紧联接法兰法兰盘的结构示意图；图6为本实用新型锁紧联接法兰锁紧外套的结构示意图；图7为现有的轴与轴套采用锁紧盘联接的结构示意图；图8为现有的轴与毂孔之间采用胀套联接的结构示意图；图中1 一锁紧外套；2 —法兰盘；3 —高强度螺栓；4 一垫片；5 —轴；6 —退卸螺栓；7 —退卸螺栓丝孔；8 —法兰盘螺栓孔；9 一退卸销；10 —法兰内套长锥面；11 一法兰内套短锥面；12 —法兰内套内端面；13 —法兰定位台阶；14 一法兰安装螺栓孔；15 —法兰退卸丝孔； 16 一锁紧外套内锥长锥面；17 —丝孔；18 —锁紧外套内锥短锥面；19 一锁紧外套内端面； 20-锁紧外套的通丝孔；21 法兰盘螺栓丝孔。以下结合优选实施方式对本发明创造进一步说明，需强调的是，本发明发明创造并不局限于下述实施方式，任何不脱离或等同于本发明创造的结构设置均在本发明创造的保护范围之内。结合图1、图4、图5和图6,本实施例的锁紧联接法兰主要由锁紧外套1、法兰盘2 和连接两者的高强度螺栓3组成。锁紧外套1设置在法兰盘2的内套外锥体上，数条高强度螺栓3穿过法兰盘端面的法兰安装螺栓孔14,旋入锁紧外套的丝孔17中，连接两者；或者数条高强度螺栓3穿过锁紧外套通丝孔20,旋入法兰盘螺栓丝孔21中。高强度螺栓头部垫有垫片4。锁紧外套内锥孔与法兰盘内套外锥体相接触,锁紧外套内锥长锥面川与法兰内套长锥面10形成锥面配合，且锥度相同，锥角方向同向；锁紧外套内锥短锥面18与法兰内套短锥面11形成锥面配合，且锥度相同，锥角方向同向。配合面处均涂有MW2润滑油或含有Mo、的涂层,作用是为了减小锥面摩擦系数和摩擦阻力，防止锥面相对挤压移动时发生黏着,提高了重复使用次数，便于拆卸。锁紧联接法兰外锥体的所有锐角和钝角均为圆弧结合图1、图5和图6，在锁紧外套1的一端内孔设有环形锥面台阶，法兰盘内套外径端部也设有与锁紧外套1的环形锥面台阶相配合的环形锥面台阶,且两环形锥面台阶锥角方向相同,锥度相同，即为同锥同向。该结构增强了法兰根部的强度和刚度,使得法兰根部应力分布更均匀，提高了法兰承载弯矩载荷的能力。结合图1、图5,根据配合的轴5直径大小，法兰盘内套孔为直孔或多级台阶孔,本实例设置为两级台阶孔。当设置为多级台阶孔时,每级台阶孔径尺寸相差5 10mm。结合图1、图3,使用本实用新型的锁紧联接法兰时,先将锁紧联接法兰装在轴5 —丨二，并调到要求的安装位置，然后用扳手按规定的顺序和力矩逐个拧紧每个高强度螺栓3。 这时，长度为L4法兰内套长锥面10和锁紧外套内锥长锥面化先接触，然后用力矩扳手按要求继续加压拧紧,此时,长度为L3的法兰内套短锥面11和锁紧外套内锥短锥面18接触, 相互滑移。当长锥面配合间隙为零时,短锥面配合间隙δ为0.04 0.30mm之间。法兰盘和锁紧外套的长锥面先接触是为了保证使用过程中锁紧外套均匀变形、受力均匀。结合图1、图5和图6，高强度螺栓拧紧前法兰盘和锁紧外套间距离L2 > 0，拧紧后 L2=0,且法兰内套内端面12与锁紧外套内端面19相接触。由于法兰盘端为锥体的大端,锁紧外套向法兰盘移动时,锁紧外套膨胀，外径变大。当高强度螺栓达到额定扭矩时,高强度螺栓的轴向拉力通过锥面作用产生巨大的径向压力，使得法兰盘内套弹性变形，产生过盈， 压配到轴上，以达到传递扭矩的作用。法兰盘2设有法兰定位台阶13，其宽度L1与另一组法兰相连，这种联接在同等尺寸条件下,传递的扭矩几倍于键联接,优于花键联接，并适应 结合图1、图2，拆卸时，按顺序逐个松开高强度螺栓3，锁紧外套2与法兰盘1内套自动分离,直到每个高强度螺栓3回到安装初始位置,高强度螺栓拉力消除，锁紧力消除。 结合图1、图2、图5和图6,长期使用后，由于锈蚀等环境因素,拆卸时如发现锁紧外套1与法兰盘2内套没有自动分离，或分离不彻底，可使用高强度螺栓3拧入法兰盘法兰端面上设有的退卸螺栓丝孔7，将锁紧外套1顶离法兰盘2端面。为了减少法兰端面退卸螺栓丝孔数量,增强法兰强度，并提高退卸力，也可使用大于高强度螺栓3的退卸螺栓6,从法兰退卸丝孔15拧入,将退卸销9拧入锁紧外套1的丝孔17内,退卸螺栓6顶住退卸销9,将锁紧外套1顶离开法兰盘2端面，锁紧力解除。最后从轴....t将锁紧联接法兰取—F即可。安装、拆卸都非常方便。
权利要求1.一种锁紧联接法兰，包括锁紧外套(1)、法兰盘( 及连接两者的高强度螺栓(3)； 所述法兰盘的内套至少设有两个呈阶梯型的外锥体，且起于法兰盘内套小端面的一个外锥体具有法兰内套长锥面(10),另一个外锥体具有法兰内套短锥面(11)；所述锁紧外套(1) 设有对应于法兰盘内套外锥体的两个呈阶梯型的内锥孔，一个内锥孔具有锁紧外套内锥长锥面ae)，另一个内锥孔具有锁紧外套内锥短锥面(18)；所述锁紧外套内锥长锥面(16)与法兰内套长锥面(10)形成锥面配合，且锥度相同，锥角方向同向；所述锁紧外套内锥短锥面(18)与法兰内套短锥面(11)形成锥面配合,且锥度相同,锥角方向同向；所述法兰盘内套的阶梯型外锥体的锐角和钝角均为圆弧过渡。
2.根据权利要求1所述的锁紧联接法兰，其特征是所述法兰内套长锥面(10)长度设为L4,所述法兰内套短锥面(11)长度设为L3,满足L3≥1/5 L4。
3.根据权利要求1所述的锁紧联接法兰,其特征是所述法兰盘法兰端面上设有数个退卸螺栓丝孔(7)。
4.根据权利要求1所述的锁紧联接法兰，其特征是所述法兰盘内套孔为直孔或多级台阶孔,设置为台阶孔时,每级台阶孔径尺寸相差5 10mm。
5.根据权利要求1所述的锁紧联接法兰,其特征是所述高强度螺栓通过法兰盘法兰端面的法兰安装螺栓孔(14)，旋入锁紧外套的丝孔(17)中，连接两者；或所述高强度螺栓通过锁紧外套通丝孔(20),旋入法兰盘螺栓丝孔(21)中。
6.根据权利要求1所述的锁紧联接法兰,其特征是所述法兰盘法兰端面的法兰安装螺栓孔(14)内设有法兰退卸丝孔(15),拆卸锁紧外套⑴与法兰盘(2)时,退卸螺栓(6) 拧入退卸丝孔(15)中，顶住锁紧外套丝孔(17)中的退卸销(9)，顶幵法兰盘⑵与锁紧外套⑴。
7.根据权利要求1所述的锁紧联接法兰，其特征是所述锁紧外套(1)的一端内孔设有环形锥面台阶,所述法兰盘U)内套外径端部也设有与锁紧外套的环形锥面台阶相配合的环形锥面台阶，且两环形锥面台阶锥角方向相同。
8.根据权利要求1所述的锁紧联接法兰，其特征是所述法兰内套长锥面(10)与锁紧外套内锥长锥面(16)配合间隙为零时,所述法兰内套短锥面(11)与锁紧外套内锥短锥面 (18)的锥面配合间隙δ为0.04 0.3mm。
9.根据权利要求1所述的锁紧联接法兰，其特征是所述法兰盘内套外锥体，所述锁紧外套内锥孔上均涂有Mo、润滑油或含有MoiS2的涂层。
10.根据权利要求1所述的锁紧联接法兰,其特征是所述高强度螺栓(3)与法兰盘法兰端面之间设有垫片W)。
专利摘要本实用新型公开的一种锁紧联接法兰，涉及一种用于轴与零部件之间联接的机械基础件，包括锁紧外套(1)、法兰盘(2)及连接两者的高强度螺栓(3)；所述法兰盘的内套至少设有两个呈阶梯型的外锥体，其中一个外锥体具有法兰内套长锥面(10)，另一个外锥体具有法兰内套短锥面(11)；所述锁紧外套设有对应于法兰盘内套外锥体的两个呈阶梯型的内锥孔，一个内锥孔具有锁紧外套内锥长锥面(16)，另一个内锥孔具有锁紧外套内锥短锥面(18)；所述锁紧外套的长锥面和短锥面分别与法兰盘的长锥面和短锥面形成锥面配合；该锁紧联接法兰能够使联接部件结构尺寸大大变小，安装所需空间小；安全地传递大扭矩和轴向载荷。
文档编号F16D1/076GK202100618SQ20112020844
公开日2012年1月4日 申请日期2011年6月20日 优先权日2011年6月20日
发明者李明, 李静 申请人:洛阳精联机械基础件有限公司