□ 張乘風(fēng) □ 蓋明明 □ 張 欣 □ 毛玉鵬 □ 楊 文

1.陜煤集團(tuán) 澄合礦業(yè)有限公司 陜西渭南 710089

2.西安斯克達(dá)機(jī)械制造有限公司 西安 710005

聯(lián)軸器是用來(lái)連接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件［1］。聯(lián)軸器與軸的裝配大多是通過(guò)有鍵連接，其配合方式根據(jù)不同場(chǎng)合有間隙配合、過(guò)渡配合和過(guò)盈配合三種［2］。對(duì)于小型設(shè)備上的聯(lián)軸器，使用過(guò)渡配合或過(guò)盈配合效果較好，裝配或拆卸也較為容易。對(duì)于中型或大型設(shè)備上使用的聯(lián)軸器，其與軸的裝配或拆卸難度卻大大增加，一般在裝配時(shí)，需要借助輔助工具或采用溫差法［3］才能進(jìn)行裝配，尤其是對(duì)于裝配精度要求較高時(shí)，由于裝配方法不當(dāng)或裝配不到位，需要反復(fù)拆卸重裝，很容易造成零件損傷。在拆卸時(shí)，對(duì)于過(guò)渡配合或過(guò)盈量較小的連接，一般采用簡(jiǎn)單的輔助工具即可拆卸，但是對(duì)于過(guò)盈量較大或因摩擦腐蝕作用發(fā)生咬死、卡死的連接，其拆卸難度極大，在拆卸過(guò)程中極易對(duì)軸和聯(lián)軸器造成損傷，甚至致使軸或聯(lián)軸器直接報(bào)廢。對(duì)于一些特殊場(chǎng)合，如煤礦井下不允許明火加熱（溫差法拆卸），在拆卸時(shí)需要將被拆件移至地面進(jìn)行操作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，這些都極大提高了維修及更換的難度和成本。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種新型內(nèi)錐套聯(lián)軸器，這種新型聯(lián)軸器不僅提高了聯(lián)軸器的裝拆效率，降低了裝拆難度，而且有效防止了軸與聯(lián)軸器因裝拆造成的損傷，同時(shí)這種聯(lián)軸器可以代替大多數(shù)傳統(tǒng)類(lèi)型的聯(lián)軸器，適用面廣，具有較大的應(yīng)用價(jià)值，圖1所示為新型內(nèi)錐套聯(lián)軸器的實(shí)物圖。

▲圖1 新型內(nèi)錐套聯(lián)軸器實(shí)物圖

1 技術(shù)分析

1.1 結(jié)構(gòu)分析

本文研究的新型內(nèi)錐套聯(lián)軸器，特點(diǎn)是在傳統(tǒng)聯(lián)軸器的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)內(nèi)錐套和相關(guān)附件，這種聯(lián)軸器可以代替大多數(shù)傳統(tǒng)聯(lián)軸器，以下以梅花形彈性聯(lián)軸器為例進(jìn)行分析說(shuō)明。

圖2所示為新型內(nèi)錐套聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)示意圖，該聯(lián)軸器主要由內(nèi)錐套、內(nèi)螺紋圓柱銷(xiāo)、拉緊螺釘、卡簧、調(diào)整墊片、半聯(lián)軸器主動(dòng)盤(pán)、半聯(lián)軸器從動(dòng)盤(pán)、梅花形彈性元件等組成。其中內(nèi)錐套、內(nèi)螺紋圓柱銷(xiāo)、拉緊螺釘、卡簧、調(diào)整墊片為新型內(nèi)錐套聯(lián)軸器的關(guān)鍵部件；半聯(lián)軸器主動(dòng)盤(pán)、半聯(lián)軸器從動(dòng)盤(pán)和梅花形彈性元件等為傳統(tǒng)聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)部件。

▲圖2 新型內(nèi)錐套聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)圖

內(nèi)錐套是新型聯(lián)軸器能夠快速裝配和拆卸的關(guān)鍵部件，也是連接傳動(dòng)軸與聯(lián)軸器的中間部件，起到扭矩傳遞的作用。新型聯(lián)軸器能否可靠工作，內(nèi)錐套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝起到至關(guān)重要的作用。由于內(nèi)錐套的結(jié)構(gòu)造成其發(fā)生應(yīng)力集中的部位較多，主要有三處：鍵槽處、螺紋孔處和騎縫銷(xiāo)孔處，因此需要滿足零件強(qiáng)度要求［4］，使其在過(guò)載情況下不發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞；內(nèi)錐套內(nèi)孔與軸若為過(guò)盈配合，則過(guò)盈量可以根據(jù)需要進(jìn)行控制（可以通過(guò)調(diào)節(jié)拉緊螺釘?shù)睦o力來(lái)輔助控制），而不需要考慮因無(wú)法裝配或拆卸而降低過(guò)盈量；內(nèi)錐套外錐面與半聯(lián)軸器主/從動(dòng)盤(pán)內(nèi)孔配合為間隙配合（實(shí)際工作時(shí)，內(nèi)錐套外壁面在拉緊螺釘?shù)淖饔孟屡c半聯(lián)軸器主/從動(dòng)盤(pán)為過(guò)盈配合），以保證內(nèi)錐套與半聯(lián)軸器主/從動(dòng)盤(pán)能夠容易分離。

1.2 扭矩傳遞過(guò)程分析

對(duì)于大多數(shù)傳統(tǒng)類(lèi)型的聯(lián)軸器，其扭矩的傳遞過(guò)程是：主動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)扭矩通過(guò)軸上的鍵直接傳遞到半聯(lián)軸器的主動(dòng)盤(pán)上，再通過(guò)半聯(lián)軸器的主動(dòng)盤(pán)傳遞到半聯(lián)軸器的從動(dòng)盤(pán)上，同樣再通過(guò)從動(dòng)軸上的鍵將半聯(lián)軸器從動(dòng)盤(pán)上的扭矩傳遞到從動(dòng)軸上。

而本文研究的新型內(nèi)錐套聯(lián)軸器，其扭矩的傳遞過(guò)程是：主動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)扭矩通過(guò)軸上的鍵直接傳遞到內(nèi)錐套上，內(nèi)錐套上的扭矩又通過(guò)圓柱銷(xiāo)傳遞到半聯(lián)軸器的主動(dòng)盤(pán)上，再通過(guò)半聯(lián)軸器的主動(dòng)盤(pán)傳遞到半聯(lián)軸器的從動(dòng)盤(pán)上，同樣再通過(guò)圓柱銷(xiāo)將半聯(lián)軸器從動(dòng)盤(pán)上的扭矩傳遞到內(nèi)錐套上，內(nèi)錐套上的扭矩再通過(guò)鍵傳遞到從動(dòng)軸上。

從上述分析中可以看到，相比傳統(tǒng)類(lèi)型的聯(lián)軸器，本文研究的新型聯(lián)軸器，其在扭矩傳遞過(guò)程中增加了一個(gè)內(nèi)錐套的傳遞過(guò)程，這個(gè)內(nèi)錐套雖然使扭矩傳遞過(guò)程變得復(fù)雜，但是由于內(nèi)錐套外錐面與半聯(lián)軸器主/從動(dòng)盤(pán)為過(guò)盈配合，并且扭矩是通過(guò)騎縫銷(xiāo)進(jìn)行傳遞的，因此這個(gè)過(guò)程并不會(huì)影響聯(lián)軸器的使用。

2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

2.1 內(nèi)錐套設(shè)計(jì)

圖3所示為內(nèi)錐套的結(jié)構(gòu)示意圖，內(nèi)錐套為開(kāi)縫錐套并開(kāi)有鍵槽（如圖2所示），在內(nèi)錐套開(kāi)縫一側(cè)锪平臺(tái)并開(kāi)有安裝頂絲螺釘?shù)穆菁y孔，同時(shí)在內(nèi)錐套小端開(kāi)有安裝拉緊螺釘?shù)穆菁y孔和安裝內(nèi)螺紋圓柱銷(xiāo)的騎縫銷(xiāo)孔。開(kāi)縫錐套的作用是在安裝或拆卸聯(lián)軸器時(shí)，通過(guò)頂絲螺釘?shù)臄Q入作用可以將開(kāi)縫錐套撐開(kāi)，以方便內(nèi)錐套與軸的快速安裝或拆卸。內(nèi)錐套小端的螺紋孔用于安裝拉緊螺釘，拉緊螺釘產(chǎn)生的拉緊力不僅可以調(diào)節(jié)錐套內(nèi)壁面與軸的配合方式，而且可以保證內(nèi)錐套與半聯(lián)軸器主/從動(dòng)盤(pán)之間產(chǎn)生較大的抱緊力，從而使聯(lián)軸器、錐套及軸緊密地組裝在一起。騎縫銷(xiāo)孔用于安裝內(nèi)螺紋圓柱銷(xiāo)，內(nèi)螺紋圓柱銷(xiāo)起定位和傳遞扭矩的作用。

2.2 半聯(lián)軸器主/從動(dòng)盤(pán)設(shè)計(jì)

▲圖4 半聯(lián)軸器主/從動(dòng)盤(pán)結(jié)構(gòu)圖

▲圖3 內(nèi)錐套結(jié)構(gòu)圖

新型內(nèi)錐套聯(lián)軸器的半聯(lián)軸器主/從動(dòng)盤(pán)與傳統(tǒng)類(lèi)型聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)形式基本上一樣，只是將傳統(tǒng)類(lèi)型聯(lián)軸器的聯(lián)軸器盤(pán)內(nèi)孔改為與內(nèi)錐套配合的錐孔，并與內(nèi)錐套配作銷(xiāo)孔，同時(shí)開(kāi)有安裝卡簧的環(huán)形槽，如圖4所示。半聯(lián)軸器主/從動(dòng)盤(pán)的作用與傳統(tǒng)類(lèi)型聯(lián)軸器的作用一樣，最終也是將主動(dòng)軸的扭矩傳遞到半聯(lián)軸器主/從動(dòng)盤(pán)上，再?gòu)陌肼?lián)軸器的從動(dòng)盤(pán)上將扭矩傳遞到從動(dòng)軸上。

3 安裝及拆卸方法

如圖4所示，半聯(lián)軸器主動(dòng)盤(pán)和半聯(lián)軸器從動(dòng)盤(pán)結(jié)構(gòu)基本相同，其安裝及拆卸方法也基本相同，因此僅介紹半聯(lián)軸器主動(dòng)盤(pán)的安裝及拆卸方法。

安裝時(shí)，先將頂絲螺釘擰入到頂絲螺紋孔中，將內(nèi)錐套撐開(kāi)，然后將內(nèi)錐套推入到主動(dòng)軸上的合適位置，再將頂絲螺釘擰出。當(dāng)內(nèi)錐套安裝好后，將半聯(lián)軸器主動(dòng)盤(pán)裝到內(nèi)錐套上，確定好位置后，打入內(nèi)螺紋圓柱銷(xiāo)進(jìn)行定位，同時(shí)根據(jù)需要選擇合適的調(diào)整墊片并用力矩扳手?jǐn)Q緊拉緊螺釘，最后再將卡簧裝入到半聯(lián)軸器主動(dòng)盤(pán)中的環(huán)形槽中，以保證拉緊螺釘和圓柱銷(xiāo)不發(fā)生松動(dòng)和軸向竄動(dòng)，由此完成了聯(lián)軸器的安裝。

拆卸時(shí)，先將卡簧卸下，再將拉緊螺釘擰出，圓柱銷(xiāo)退出，即可將半聯(lián)軸器主動(dòng)盤(pán)從內(nèi)錐套上拆下，然后再將頂絲螺釘擰入到頂絲孔中，撐開(kāi)內(nèi)錐套，即可將內(nèi)錐套從軸上拆下，這樣就完成了聯(lián)軸器的拆卸。

該新型聯(lián)軸器在陜煤集團(tuán)澄合王村斜井已試驗(yàn)使用了1年多，在使用過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)任何問(wèn)題。它將會(huì)在礦山機(jī)械、石油機(jī)械、化工機(jī)械、起重機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械等行業(yè)中具有較大的應(yīng)用價(jià)值和推廣價(jià)值。

［1］ 彭常戶， 楊金祥.錐套式聯(lián)軸器 ［J］.機(jī)械制造，2000,38（10）：28-29.

［2］ 濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.北京：高等教育出版社，2007.

［3］ 劉惠民.大型齒輪聯(lián)軸器與軸的熱裝配 ［J］.軋鋼，1992（2）：30-44.

［4］ 宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)（上、下冊(cè)）［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.