專利名稱：一種旋轉(zhuǎn)體的可分離聯(lián)接系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來將一轉(zhuǎn)子體與一旋轉(zhuǎn)軸相聯(lián)接的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)是經(jīng)濟(jì)的、能發(fā)揮作用的並且制造和檢驗並不麻煩。它可以相當(dāng)可靠地傳遞大的扭矩，它不需在兩個要聯(lián)接的物體之間作任何相對的軸向位移，它使兩個相聯(lián)接的物體之間獲得並保持精確和最優(yōu)的中心對準(zhǔn)，以致不再需要進(jìn)行兩相結(jié)合物體的最終平衡，這使得分別進(jìn)行平衡的可旋轉(zhuǎn)物體的互換成為一件簡單的事，並且從一個容易接近的區(qū)域來操縱，可簡便和迅速地將聯(lián)接系統(tǒng)接合和分離無限的次數(shù)，因此，它特別適用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的領(lǐng)域，尤其是燃?xì)廨啓C(jī)和旋轉(zhuǎn)多臂機(jī)(rotarydobby)的領(lǐng)域。
就目前的工藝水平來說，當(dāng)將一要被旋轉(zhuǎn)的物體，例如一個接頭、一個葉輪或者特別是一臺燃?xì)廨啓C(jī)的盤狀轉(zhuǎn)子，安裝到一旋轉(zhuǎn)軸上去，以使得能從一預(yù)定的可方便接近的區(qū)域進(jìn)行操作，將聯(lián)軸節(jié)方便地分離，並使聯(lián)軸節(jié)完全是同心的，以免產(chǎn)生不平衡的情況，並且可以傳遞大扭矩時，如果由于顯而易見的理由，把已知的使用鍵或者溝槽的塞入系統(tǒng)排除在外的話-這些系統(tǒng)使軸的強(qiáng)度降低並引入不平衡度，唯一可行的方法是使用一強(qiáng)制接合的截頭錐體聯(lián)接系統(tǒng)，如由本申請人于1982年4月8日提出申請、于1985年5月14日發(fā)布的前美國4，516，906號專利中所描述的那種系統(tǒng)。
在此已知的系統(tǒng)中，扭矩從旋轉(zhuǎn)軸傳遞給轉(zhuǎn)子體，是通過兩個要相聯(lián)接的物體的兩個截頭錐形表面之間的徑向過盈來傳遞的。這種徑向過盈之獲得，是靠將上述兩個截頭錐形表面作相對的軸向移動。更明確地來說，旋轉(zhuǎn)軸的一個截頭錐形端頭被插入到轉(zhuǎn)子體中相對應(yīng)的一個截頭錐形的軸向空腔之中，旋轉(zhuǎn)軸被一根裝在空心軸中的拉桿鎖緊在轉(zhuǎn)子體上。此拉桿將兩個要相聯(lián)接的物體拉緊在一起，以致兩個截頭錐形表面緊密配合並且互相滲入，直至它們之間產(chǎn)生足夠的徑向過盈，借摩擦力來傳遞所需的扭矩。
然而，這樣一種聯(lián)接系統(tǒng)具有一系列的缺點(diǎn)。這些缺點(diǎn)常常引起一些問題，以致人們不愿意采用。
其主要缺點(diǎn)無疑是轉(zhuǎn)子體的截頭錐形空腔和軸的截頭錐形端頭(后者一般是固定的元件，包括支承軸承和止推軸承)，相互之間總會發(fā)生靠攏或移開的相對軸向移動。當(dāng)聯(lián)接系統(tǒng)尺寸大時(例如，在地面燃?xì)廨啓C(jī)的軸與轉(zhuǎn)子之間的動力傳遞中)，這種軸向移動可大至若干毫米。這會引起嚴(yán)重的問題，因為諸如葉片之類的轉(zhuǎn)子脆弱的部分，運(yùn)轉(zhuǎn)時它們的外端正好在一錐形表面上掠過，會有由摩擦而發(fā)生損壞的危險，或者密封件會斷裂。雖然不能否認(rèn)，這種聯(lián)接系統(tǒng)具有使裝用的渦輪機(jī)維護(hù)十分簡單的優(yōu)點(diǎn)，因為它可以從機(jī)器的外面進(jìn)行拆卸，但由于有上述這些危險，在某些情況下，在燃?xì)廨啓C(jī)中就不宜采用一個截頭錐體的聯(lián)接系統(tǒng)。
上述這種已知的聯(lián)接系統(tǒng)還有一個缺點(diǎn)，這缺點(diǎn)來自兩個要相聯(lián)接表面的實際截頭錐體形狀。這種形狀的表面難以制造和檢驗，不可能使轉(zhuǎn)子體和旋轉(zhuǎn)軸之間獲得最優(yōu)的中心對準(zhǔn)。如大家所知道的，這會使得在裝好的總成中產(chǎn)生相當(dāng)大的不平衡度，以致如果隨后不對相結(jié)合的軸和轉(zhuǎn)子體進(jìn)行平衡的話，這種強(qiáng)制接合的截頭錐體聯(lián)接系統(tǒng)使不能采用。所以，便不可能很快地將與軸分開平衡的一些轉(zhuǎn)子互換。
另外一個缺點(diǎn)是這種聯(lián)接系統(tǒng)不能傳遞很大的扭矩。
本發(fā)明的目的是提供一種系統(tǒng)，來消除上述缺陷。這種系統(tǒng)使得轉(zhuǎn)子體和空心旋轉(zhuǎn)軸可以作有效和簡單的可分離聯(lián)接，而在上述要聯(lián)接的物體之間不需要任何相對的軸向運(yùn)動。這種系統(tǒng)具有相當(dāng)高的可靠度，因此可以傳遞大的扭矩，最后，這種系統(tǒng)使軸和轉(zhuǎn)子體之間可以獲得最優(yōu)的中心對準(zhǔn)，從而轉(zhuǎn)子體可以方便地和另一轉(zhuǎn)子體互換，而不必重新對聯(lián)接在一起的總成進(jìn)行平衡。
之所以能做到這一點(diǎn)，主要是因為聯(lián)接系統(tǒng)不是采用截頭錐形表面，而是采用了圓柱形表面。眾所周知，圓柱形表面的制造和檢驗要簡單得多。所以，由于所說圓柱形表面可以制造和檢驗得很完善，這就總可以旋轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子體之間的同心度或者說中心對準(zhǔn)度，保持在一個最優(yōu)的水平上，而不平衡度降到最小程度，其影響可以忽略不計。這創(chuàng)造了條件，允許用另一個與軸分開獨(dú)立平衡過的轉(zhuǎn)子體，方便地、迅速和經(jīng)濟(jì)地來更換轉(zhuǎn)子體，而不需進(jìn)行最后的平衡，從而解決了成批生產(chǎn)中的一個極端重要的問題，並為旋轉(zhuǎn)機(jī)械，尤其是燃?xì)廨啓C(jī)開辟了一個新的境界。
這種可靠度高，所述圓柱形表面不需要軸向位移的可分離聯(lián)接系統(tǒng)，是這樣實現(xiàn)的即根據(jù)本發(fā)明，軸的圓柱形表面具有和要聯(lián)接的轉(zhuǎn)子體中空腔圓柱形表面同樣大小的直徑和軸向長度，但具有足夠的公差，以使能自由地安裝。在其表面上制有深度很淺的溝槽，其大小為十分之幾毫米。這些溝槽的作用是減輕壓力，這在下文中還要加以解釋。上述淺槽延伸在要相聯(lián)接的圓柱形表面的整個長度上，它們具有主要是在制造時由機(jī)械加工形成的尖銳的邊緣，這些溝槽等距離均勻分布在上述圓柱形表面的圓周上，實際上形成一個有槽的圓柱形軸頭，其中溝槽的尺寸大致和將它們隔開的實體部分尺寸相等。
通過試驗發(fā)現(xiàn)，在圓周上等間距地布置8～12條縱向溝槽，所得結(jié)果最佳，因為溝槽數(shù)多了，槽就較細(xì)，不能保證有效的聯(lián)接，而溝槽數(shù)少了，槽就較寬，就會產(chǎn)生張力，使要聯(lián)接的轉(zhuǎn)子體承受不正常的和過高的應(yīng)力。
因為上述溝槽的功用純粹是減輕壓力，其目的是防止接觸而產(chǎn)生壓力傳遞，它們的制造公差不必太嚴(yán)，也不必有特殊的表面，所以它們的成形簡單，費(fèi)用不高。由于溝槽很淺，旋轉(zhuǎn)軸的機(jī)械強(qiáng)度不會因此降低。
在旋轉(zhuǎn)軸的上述有溝槽的圓柱形軸頭中，制有一截頭錐形的孔，其長度等于上述軸頭的長度，其大直徑在軸頭的自由端。這個孔和一相對應(yīng)的截頭錐形塞相配合，后者延伸成一根拉桿狀，穿過空心旋轉(zhuǎn)軸的整個長度並可在軸的另一端，在一個可方便接近的區(qū)域，由一適當(dāng)?shù)囊簤焊?活塞裝置，用預(yù)定的負(fù)荷拉緊，然后用一鎖緊螺帽將其鎖緊在該位置上，而上述液壓缸-活塞裝置保持拉桿在所需的負(fù)荷不張緊。這樣，靠所加負(fù)荷的作用，在上述塞頭和孔的截頭錐形表面之間，產(chǎn)生了一個相對的軸向運(yùn)動，這通過旋轉(zhuǎn)軸的上述有槽的圓柱形軸頭中的相互作用，促使上述軸頭發(fā)生徑向膨脹，從而徑向壓緊要聯(lián)接的轉(zhuǎn)子體中圓柱形空腔的表面，而不需要軸和轉(zhuǎn)子體之間有任何的軸向運(yùn)動，這是符合需要的。
然而，在旋轉(zhuǎn)軸圓柱形連接表面中所提供的縱向減壓槽的作用下，這種徑向彈性壓縮只發(fā)生在非減壓區(qū)域。因此形成一種狀態(tài)，即一個徑向壓縮層包含有等距分布的非壓縮區(qū)，這樣就產(chǎn)生一種張緊的狀態(tài)，以致其所引起的彈性變形，與減壓區(qū)相對應(yīng)，在轉(zhuǎn)子體圓柱形空腔中產(chǎn)生突起的或者說膨脹的部分，這些部分滲入上述軸的縱向溝槽中。在扭矩的傳遞中，這些膨脹部分的作用猶如一系列的微形鍵。試驗證明，這些微形鍵可以傳遞比用一同樣長度和平均直徑的普通強(qiáng)制聯(lián)接的截頭錐形聯(lián)接系統(tǒng)可傳遞的扭矩大2至3倍。這使得這種系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域也可以擴(kuò)展到強(qiáng)制接合的截頭錐形體聯(lián)接所不能使用的一些場合，因為在這些情況下，后者所提供的扭轉(zhuǎn)可靠度不足。
再者，因為轉(zhuǎn)子體的上述膨脹部分和有槽軸頭的上述徑向膨脹是由彈性變形所產(chǎn)生的，很明顯，為了拆卸的目的，將由拉桿施加在截頭錐形塞上的負(fù)荷除去時，上述彈性變形便消失，轉(zhuǎn)子體可以方便地拆下，而沒有絲毫粘住的現(xiàn)象，這使得此系統(tǒng)可以實際上分離無限的次數(shù)。
下面借助于附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。這些


一些最佳實施例，這些實施例作為非限制性的例子而給出，只是說明可以做出的技術(shù)或結(jié)構(gòu)方面的一些變型，但並不脫離本發(fā)明的范圍。
圖1是一臺燃?xì)廨啓C(jī)的局部縱斷面，在斷面所通過的部分中，采用了按本發(fā)明的制造的可分離聯(lián)接系統(tǒng)。
圖2是圖1中所用的可分離聯(lián)接系統(tǒng)的放大的分解透視圖。
圖3是通過圖2的可分離聯(lián)接系統(tǒng)的縱斷面，該系統(tǒng)處于安裝的狀態(tài)。
圖4是按本發(fā)明制造的可分離聯(lián)接系統(tǒng)的高倍放大細(xì)節(jié)，所表示的是該系統(tǒng)彈性徑向膨脹的作用。
圖5是通過按本發(fā)明的一個變型實施例的局部縱向斷面，表示用于一臺旋轉(zhuǎn)多臂機(jī)的可分離聯(lián)接系統(tǒng)。
在圖中，標(biāo)號1指的是一臺燃?xì)廨啓C(jī)動力級2的定子外殼，其輥?zhàn)?在圖中由兩個帶葉片的盤組成，用上述轉(zhuǎn)子的轂5支承在動力軸4上，突出在軸外。轂5具有一圓柱形的軸向空腔6(見圖2)，它構(gòu)成上述轉(zhuǎn)子的內(nèi)聯(lián)接表面。動力軸4上相應(yīng)的圓柱形聯(lián)接表面7插入此軸向空腔6之中。上述軸4是空心的並且兩頭分別有端件8和9，其中端件8還具有上述圓柱形聯(lián)接表面7。兩個端件由一根中心管10連接在一起，用壓配合裝在其上。軸用兩個支承軸承11和12以及一個止推軸承13(見圖1)可以旋轉(zhuǎn)地支承著。止推軸承13和軸4的端件8的止推環(huán)14相配合。上述這些軸承由燃?xì)廨啓C(jī)外殼16的構(gòu)架15支承。
上述兩個圓柱形聯(lián)接表面6和7具有同樣的軸向長度和大致相等的直徑，以使表面6可以簡單和自由地套裝在表面7之上。在所述的聯(lián)接表面7上設(shè)置有銳邊的縱向溝槽17，其深度很淺，沿上述表面7的整個軸向長度上延伸。溝槽17等距離均勻地分布在圓柱形聯(lián)接表面7的圓周上，實際上形成一有槽的圓柱形軸頭18。溝槽的寬度最好與隔開溝槽的實體部分19的寬度相等(見圖2)。
根據(jù)一最佳實施例，溝槽的尺寸選為圍繞軸頭18布置8至12條。貫通上述有槽圓柱形軸頭18的軸向孔20是截頭錐形的，其大直徑是在軸頭的自由端21，它與一相應(yīng)的截頭錐形塞22相配合，該塞22和拉桿23的一端是一體的。拉桿23穿過空心軸4的內(nèi)部，靠在預(yù)定負(fù)荷下產(chǎn)生的徑向干擾將上述圓柱形聯(lián)接表面6和7鎖緊在一起。這預(yù)定負(fù)荷是由一液壓缸-活塞裝置用液壓產(chǎn)生的。然后用一個作用在拉桿23的另一螺紋端23′上的鎖緊螺母24與空心動力軸4的端部9的前邊緣25相配合，保持這預(yù)定的負(fù)荷。于是，由張緊拉桿23所引起的塞22的軸向運(yùn)動，使軸頭18作彈性徑向膨脹，結(jié)果其聯(lián)接表面7的實體部分19壓縮轉(zhuǎn)子體轂5的圓柱形空腔6的內(nèi)表面。上述不連續(xù)的彈性壓縮使得空腔6的上述內(nèi)表面，以其隆起部分29膨脹進(jìn)入軸頭18的溝槽之中。這些隆起部分29在扭矩的傳遞中起了微形鍵的作用(見圖4)。
圖5所示的改型實施例，特別適用于旋轉(zhuǎn)多臂機(jī)的領(lǐng)域。在這種多臂機(jī)中所要傳遞的扭矩要小得多。這里采用一個空心的截頭錐形塞26，它使拉桿27得以穿過上述空心截頭錐形塞26，並借助一鎖緊螺母24，從塞的同一端進(jìn)行操作，將其張緊。為此目的，拉桿27具有一為上述螺母24而制有螺紋的端頭23′，而其另一端28也制有螺紋，所以它可旋入旋轉(zhuǎn)軸4′之中，軸4′就不必再是空心的了。
權(quán)利要求
1.一種將一轉(zhuǎn)子體與一旋轉(zhuǎn)機(jī)械的空心軸作可分離聯(lián)接的系統(tǒng)，包括一拉桿，它在空心軸中工作，以使軸的聯(lián)接表面以徑向過盈和上述轉(zhuǎn)子體的軸向空腔的內(nèi)聯(lián)接表面鎖緊，該徑向過盈是在由一個液壓缸一活塞裝置和一個鎖緊螺母得到的預(yù)定負(fù)荷下產(chǎn)生的，其特征在于上述兩聯(lián)接表面實質(zhì)上是圓柱形的，具有同樣的軸向長度和大致相等的直徑，其公差足以讓它們中的一個自由地、同軸心地裝在另一個之上，在空心軸的圓柱形聯(lián)接表面上制有縱向、銳邊的溝槽，其深度很淺，沿上述聯(lián)接表面的整個軸向長度延伸，它們圍繞上述表面的周向等距離地分布，實際上形成一個有槽的圓柱形軸頭，在該軸頭的內(nèi)部制有一截頭錐形孔，其長度與上述圓柱形聯(lián)接表面的長度相等，其大直徑在軸頭的自由端，上述截頭錐形孔與一相應(yīng)的截頭錐形塞相配合，后者與上述拉桿的一端成一體形式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于上述縱向溝槽的寬度大約和隔開上述溝槽的實體部分寬度相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)，其特征在于上述縱向溝槽的數(shù)目為8至12個，它們繞空心軸的圓柱形聯(lián)接表面的圓周等距離分布。
4.根據(jù)上面任一權(quán)利要求的系統(tǒng)，其特征在于上述縱向溝槽的深度為十分之一毫米左右。
全文摘要
一種將一轉(zhuǎn)子體與一旋轉(zhuǎn)機(jī)械，特別是燃?xì)廨啓C(jī)和旋轉(zhuǎn)多臂機(jī)的軸作可分離聯(lián)接的系統(tǒng)，其中，上述軸的聯(lián)接表面是一圓柱形表面。在聯(lián)接表面的全長上制有深度很淺的銳邊縱向溝槽，它們均勻地等距離分布，形成一有槽的圓柱形軸頭。軸頭的內(nèi)部有一截頭錐形孔，與相應(yīng)的截頭錐形塞相配合。此塞和一拉桿的一端是一體的。此拉桿將軸的圓柱形表面與上述轉(zhuǎn)子體的圓柱形聯(lián)接表面，靠徑向過盈鎖緊在一起。
文檔編號F16D1/04GK1039473SQ8910481
公開日1990年2月7日 申請日期1989年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1988年7月15日
發(fā)明者科斯坦地諾·文西格拉, 馬西姆·科彼尼 申請人:努弗彼格諾工業(yè)機(jī)械及鑄造有限公司