两个轴之间的刚性连杆联轴器的制作方法

文档序号:15305158发布日期:2018-08-31 20:52阅读:2267来源:国知局

联轴器是一种用于在轴的端部连接两个轴以便在它们之间传递动力的装置,其确保轴之间可能的偏离(径向、角度、轴向或其组合)不会导致扭矩传递的不规则性,也不会产生可能导致振动的内力。

虽然本发明的联轴器主要特征在于高刚性并且在扭矩传递中没有反冲,由于其支持某些类型的偏离,本发明的联轴器是挠性的且产生少量的内力。具体地,它特别设计用于存在很大扭矩的情况(诸如涡轮机和发电机之间,例如风力涡轮机或类似的应用场合)以及轴之间存在可能的径向或角度的偏离或甚至存在轴向移动(位移)的情况。



背景技术:

万向接头允许显著的角度和径向偏离,并且实际上经常用于在平行的轴之间传递运动。而其具有的问题是输出速度变化,这导致要使用由中间轴连接在一起的双万向接头。即使如此,维持联轴器的角速度也很困难,为此目的,两个接头的轴必须平行。另一方面,通过这种类型的联轴器可以传递的功率相对较低,并且不能应用于上述情况。

专利文献de4205666公开了一种具有两个通过接头连接的端轴的联轴器,其中两个相应的连杆组件安装在两端,固定在致动元件和联轴器之间。存在四个连杆,其以90°排列,可在一定程度上(角度和轴向)补偿相互连接的单元之间的位移。连杆安装在橡胶衬套上,可在一定程度上实现缓冲功能,并补偿在联轴器旋转过程中的距离变化。这种类型的联轴器能够平衡一定的径向和角度的偏离,但是非常有限。

在专利ep2557327中描述的联轴器具有驱动侧紧固单元和负载侧紧固单元,所述驱动侧紧固单元和负载侧紧固单元围绕旋转轴线布置在共同的径向平面中并且包含多个切向连杆,所述切向连杆在它们的端部处通过轴承或球形接头连接至相应的部件,周向间隔大约90°,从而使得形成所谓的恒速接头成为可能。该恒速接头导致形成恒速联轴器,但其中不会在联轴器的输入和输出之间引入也可补偿轴向位移的弹性体。

专利文献us2014228131同样描述了一种用于在驱动侧头部和负载侧紧固件之间传输显著扭矩的联轴器。这种连接是通过一根中间轴实现的,该中间轴在驱动侧和负载侧与多个切向连杆连接,这些切向连杆的周向间隔在80°至100°之间,铰接这些连杆的每个接头都是由多个串联连接的接头组成的,以允许在所有三个xyz轴上运动。



技术实现要素:

本发明的目的是提出一种在两个轴之间的刚性连杆联轴器,其具有一定的布置和一定数量的连杆,且在连杆之间有一定的周向相移,从而实现更紧凑的联轴器,同时在非常刚性的布置中有更有效的转矩传递并且没有反弹,其中由于偏离而产生的力最小。

该联轴器包括插入到致动轴或驱动轴与被致动轴或负载轴之间的间隔元件,间隔元件由两端通过三个连杆附接到驱动轴和负载轴上,所述三个连杆具有的长度使得在这两种情况下,它们呈近似60°的周向相移,所有连杆在两端被铰接至用于方便连杆在任何方向旋转的球形接头,以便所述联轴器可以自行适应在径向和轴向上或在间隔元件和负载之间存在间隙时可能发生的所有可能的偏离。

根据本发明的特定特征,在间隔元件和驱动轴之间存在另一个被轴向定位在这两个元件之间的连杆。所述连杆的目的在于通过防止这两个元件之间的相对轴向移动而稳定该区域,其中要防止两个元件间的相对轴向移动超过一所需范围,该所需范围是由于径向偏离发生时间隔元件相对于马达发生略微的错位而导致的。因此,间隔元件和马达轴之间的连接点的连杆始终位于与两个元件的轴基本垂直的同一平面内。

根据本发明的另一个特征,间隔元件具有三角形棱柱结构,与从驱动侧和负载侧传递扭矩的每个连杆相对应的球形接头中的一个布置在每个顶点。

附图说明

作为说明的补充和出于帮助使本发明的特征更易于理解的目的,本说明书附有一组附图,其为说明性而非限制性的,所示如下:

图1示出了根据本发明制造的联轴器的总体透视图。

图2示出了沿着该联轴器的垂直平面的轴向截面图。

图3表示图2中标记的a-a部分。

图4至7示出了受驱动轴和负载轴之间可能存在的错位影响,联轴器能够吸收的不同偏离的示意性侧视图:

-图4示出了对准的联轴器。

-图5示出了具有轴向间隙的联轴器。

-图6示出了具有径向位移的联轴器。

-图7示出了具有角位移的联轴器。

具体实施方式

根据附图,本发明的联接器包括插入到致动轴或驱动轴(1)与负载轴(2)之间的间隔元件(6)。两个连接点通过相应的铰接连杆组件(3)构成,一方面分别连接间隔元件(6)和致动轴(1),另一方面连接间隔元件(6)和负载轴(2)。轴上的连杆(3)在马达侧和负载侧以及间隔元件侧(6)上的所有接头都由球形接头(4)构成,摩擦可忽略不计,使得最小内力的唯一来源由连杆的偏离而形成。

在每个区域中(在驱动轴(1)和间隔元件(6)之间,以及在间隔元件和负载轴(2)之间)的连杆(3)相对于联轴器的轴被切向布置,并且其具有的长度使得在这两种情况下,它们呈近似60°的周向相移。(见图3)。

另一方面,在该优选实施方式中,间隔元件(6)具有三角形棱柱结构,其中与从驱动侧和负载侧传递扭矩的每个连杆相对应的球形接头中的一个被分别布置在每个顶点。在这种三角形结构中,每侧的连杆数量(两侧均为三个)以及周向相移(设置为60°)可提供更紧凑的联轴器和更高效的扭矩传递,因为转动惯量相对于任何现有技术而言都是有所减小的。

除了传递扭矩的六个铰接连杆(3)之外,还有在此被称为轴向连杆(5)的第七个连杆,其旨在通过将间隔元件(6)连接到驱动轴(1)而使得间隔元件(6)在轴向上稳定,从而防止在该区域中的两个元件之间的轴向间隙超过一所需范围,该所需范围是由于联轴器中角度偏离发生时间隔元件(6)相对于马达(1)发生略微的错位而导致的(参见图6)。如图5所示,在另一侧(即间隔元件(6)面向负载(2)的一侧),没有轴向连杆或其他防止这两个元件(6、2)之间出现轴向间隙的任何装置。

由于每个连杆(3)设置球形接头(4),有可能制造出能进行所有可能运动的联轴器,如图4至图7所示,以及它们的全部或部分的组合。球形接头(4)可选地配备防反冲系统,以确保系统的高水平扭转刚度不会因反冲而受损。

图4显示了一个对准的联轴器,其中驱动轴(e1)和负载轴(e2)相互接合。这对于任何联轴器都是理想的;然而,这种对准通常是假设的,因为通常总会存在某种偏离,在这种情况下,联轴器本身将采用如下的适当配置:

-当轴(e1)和(e2)对准但联轴器有一定的轴向间隙时,间隔元件(6)被面对负载轴(2)的负载的表面分开;为此,连杆(3)所在位置是使其位于彼此平行的平面中,但其并不垂直于轴(e2),因为如图5所示这些连杆(3)占据了该区域中存在的开口。

-当径向偏离(图6)发生时,这意味着轴(e1)和(e2)平行但彼此不接合时,发生的情况是间隔元件(6)因其轴的端部分别和驱动轴(e1)和负载轴(e2)接合而发生弯曲。为了实现这一点,连杆(3)通过球形接头(4)实现的所在位置是使得它们的平面朝向负载(2)旁的一点汇聚。

-当轴(e1)和(e2)形成接近360°的角度但未相互接合的情况下发生角度偏离(图7)时,连杆(3)需要通过球形轴承(4)实现的所在位置是使得它们的平面朝向负载(2)旁的一点汇聚。

可选地,连杆(3)可以配备负载测量系统以监测施加的轴向负载和扭矩。

在充分描述了本发明的性质和优选实施方式的情况下,特别要指出的是,为所有适当的目的本文所描述的元件的材料、形状、尺寸和布置可以被修改,并且还要指出的是,不需要改变所附权利要求中要求保护的本发明的实质特点。

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