專利名稱：用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件的自動(dòng)防松脫機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)防松脫機(jī)構(gòu)，特別是涉及一種用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件的 自動(dòng)防松脫機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
由于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)部件在離心力的作用下會(huì)發(fā)生變形。為了便于制造和安 裝，大多數(shù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子并非一體式結(jié)構(gòu)，而是由芯軸和芯軸上套裝的多個(gè)部件共同組 成。由于芯軸和其上的套裝部件直徑不同，受到離心力作用而發(fā)生的變形也不同，因此不恰 當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)常常導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行過程中結(jié)構(gòu)連接的松動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行時(shí)振動(dòng)和噪聲的顯 著增加。目前最為常用的防止松脫的方式是過盈裝配，S卩外套部件的孔徑小于芯軸軸頸處 的軸徑的一種裝配形式，兩者直徑之差稱為過盈量，過盈量的大小根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以 通過轉(zhuǎn)子的最高轉(zhuǎn)速和結(jié)構(gòu)形式推算出來。安裝時(shí)利用熱脹冷縮的原理，將外套部件加熱 到一定的溫度后安裝到芯軸上，當(dāng)外套部件冷卻后，便可形成具有一定預(yù)應(yīng)力的緊固連接。 這樣的設(shè)計(jì)和技術(shù)雖然已廣泛應(yīng)用，但在某些場(chǎng)合的使用中存在以下一些缺點(diǎn)1、難于進(jìn)行裝配。由于是利用了熱脹冷縮的原理，通過不同部件之間存在的溫差 實(shí)現(xiàn)過盈裝配，但對(duì)于過盈量要求比較大的高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，往往外套部件需要整體加熱到 幾百度的高溫，甚至還需要對(duì)芯軸進(jìn)行冷卻處理才能進(jìn)行裝配，而裝配的過程要求快速準(zhǔn) 確，否則由于外套和芯軸間高速的熱交換使得兩者間的溫差迅速的減小，會(huì)出現(xiàn)外套“卡 死”的現(xiàn)象而無法完成。2、要對(duì)過盈裝配的部件進(jìn)行拆卸和檢修困難，因?yàn)椴鹦稌r(shí)很難做到只加熱外套部 件使其受熱膨脹而讓芯軸和芯軸上的其它部件保持低溫，無法完全解除部件與芯軸間的預(yù) 應(yīng)力；此外加熱過程的熱傳導(dǎo)往往還會(huì)影響到芯軸上或周邊的如絕緣導(dǎo)線、電子器件等其 它的一些部件，使它們受到一定程度的破壞甚至喪失功能。3、對(duì)于某些結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備，有可能因?yàn)闊o法實(shí)現(xiàn)更大過盈量的裝配而限制 了其最高轉(zhuǎn)速，從而損失了效率。另一種常用的防松脫的裝配形式是錐度配合，即將部件和芯軸的配合面設(shè)計(jì)成為 帶有一定錐度的斜面，通過壓緊機(jī)構(gòu)使錐面始終保持貼合，從而避免了過盈裝配中安裝困 難的缺點(diǎn)，但錐度配合具有兩方面的缺點(diǎn)1、首先是軸向定位不精確，為了保證徑向的緊密配合，需要從軸向進(jìn)行壓緊，而壓 緊的同時(shí)部件會(huì)產(chǎn)生軸向的位移，對(duì)于軸向位移有嚴(yán)格要求的設(shè)備，需要謹(jǐn)慎使用這種裝 配結(jié)構(gòu)。2、安裝方便但拆卸困難。為了能夠?qū)崿F(xiàn)緊固配合，錐面角度的大小應(yīng)小于材料間 摩擦力自鎖的臨界角。由于轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)部件通過軸向位移彌補(bǔ)了產(chǎn)生的徑向間隙，因 此當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，部件與芯軸間無法回到各自的初始位置，其間的配合與過盈配合相似，拆 卸過程同樣的困難。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種新型的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的部件連接方式，使設(shè)備 運(yùn)行在任何轉(zhuǎn)速下均能自動(dòng)保持部件間的緊密連接，避免高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的部件松脫，從 而提高機(jī)械使用過程中的可靠性和安全性。(二)技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件的自動(dòng)防松 脫機(jī)構(gòu)，設(shè)置在所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)子芯軸上，其包括連接部件，套設(shè)在所述轉(zhuǎn)子芯軸上；錐套，套設(shè)在所述轉(zhuǎn)子芯軸和連接部件之間；壓縮彈簧機(jī)構(gòu)，設(shè)置在所述錐套上端，壓緊所述錐套；壓緊螺母，設(shè)置在所述壓緊彈簧機(jī)構(gòu)上端，壓緊所述壓緊彈簧機(jī)構(gòu)。其中，所述防松脫機(jī)構(gòu)還包括導(dǎo)向鍵，設(shè)置在所述壓縮彈簧機(jī)構(gòu)和所述轉(zhuǎn)子芯軸 之間。其中，所述防松脫機(jī)構(gòu)還包括隔套，設(shè)置在所述壓縮彈簧機(jī)構(gòu)外部，防護(hù)所述壓 縮彈簧機(jī)構(gòu)。其中，所述壓緊彈簧機(jī)構(gòu)包括下彈簧座，與所述錐套相接觸；上彈簧座，正對(duì)所述下彈簧座設(shè)置；若干彈簧，安裝在所述下彈簧座和所述上彈簧座之間。其中，所述防松脫機(jī)構(gòu)還包括導(dǎo)向鍵，其設(shè)置在所述上、下彈簧座和所述轉(zhuǎn)子芯 軸之間，其中，所述錐套設(shè)置為楔形。其中，所述錐套的楔形角度大于錐套所用材料與所述轉(zhuǎn)子芯軸(4)所用材料間的 摩擦力自鎖的臨界角。(三)有益效果上述技術(shù)方案描述的高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件的自動(dòng)防松脫機(jī)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)1、裝配過程簡單，不需要對(duì)部件進(jìn)行特殊加熱或冷卻處理，只須順次安裝并上緊 壓緊螺母即可，壓緊螺母由于受到壓緊彈簧的反作用力，本身具有防松效果，無需進(jìn)行特殊 的防松設(shè)計(jì)；2、連接部件的軸向定位通過止口平面實(shí)現(xiàn)，錐套的移動(dòng)只起到保持部件與芯軸緊 密連接的作用，與傳統(tǒng)的錐面配合相比，這樣的結(jié)構(gòu)具有軸向定位精度高的特點(diǎn)；3、采用低摩擦系數(shù)材料的錐套，并將錐面角度設(shè)計(jì)為大于摩擦力自鎖的臨界角 度，既保留了錐面配合的優(yōu)點(diǎn)，又克服了一般錐面配合自鎖帶來的結(jié)構(gòu)拆卸的困難；4、提高了機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)速范圍，尤其對(duì)于大輪盤轉(zhuǎn)子，只要各部分材料強(qiáng)度 允許，在任意轉(zhuǎn)速下都不會(huì)發(fā)生松動(dòng)問題。


圖1是本發(fā)明用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件的自動(dòng)防松脫機(jī)構(gòu)示意圖。
其中，1 壓緊螺母；2 導(dǎo)向鍵；3 連接部件；4 轉(zhuǎn)子芯軸；5 上彈簧座；6 彈簧； 7:隔套；8:下彈簧座；9:錐套。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施 例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明是在錐度配合的基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件防松脫機(jī)構(gòu)進(jìn)行的改進(jìn)，防松脫機(jī) 構(gòu)的剖面示意圖如圖1所示，連接部件3設(shè)置在轉(zhuǎn)子芯軸4的特定位置上，使連接部件3和 轉(zhuǎn)子芯軸4 一起旋轉(zhuǎn)，通過在連接部件3和轉(zhuǎn)子芯軸4中間加入減摩性能好的金屬材料(例 如=ZCuSnlO-I青銅材料等)制造的、可以沿轉(zhuǎn)子芯軸4軸向串動(dòng)的楔形錐套9作為過渡件， 配以壓緊彈簧機(jī)構(gòu)，通過壓緊螺母1將壓緊彈簧機(jī)構(gòu)和錐套9壓緊，壓緊彈簧機(jī)構(gòu)外還設(shè)有 隔套7作為壓緊彈簧機(jī)構(gòu)的防護(hù)，壓緊彈簧機(jī)構(gòu)與芯軸間設(shè)有導(dǎo)向鍵2，使整個(gè)機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)子 芯軸4同步旋轉(zhuǎn)，并可為壓緊彈簧機(jī)構(gòu)沿轉(zhuǎn)子芯軸4軸向運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向。在所述防松脫機(jī)構(gòu)進(jìn)行安裝時(shí)，順次將連接部件3、錐套9、壓緊彈簧機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向鍵 2、隔套7、壓緊螺母1等安裝到轉(zhuǎn)子芯軸4上，上緊壓緊螺母1即可。其中連接部件3通過 下端的止口平面進(jìn)行軸向定位，可以精確保障其軸向位置不發(fā)生串動(dòng)。轉(zhuǎn)子運(yùn)行過程中，由 于離心力的作用，連接部件3產(chǎn)生較大的徑向變形，并與錐套9之間產(chǎn)生了連接縫隙，錐套9 則在壓緊彈簧機(jī)構(gòu)的作用下自動(dòng)向下運(yùn)動(dòng)填補(bǔ)間隙，在其它結(jié)構(gòu)相對(duì)位置保持不變的情況 下，保持了結(jié)構(gòu)部件間的緊密連接。轉(zhuǎn)速下降時(shí)，連接部件3變形逐漸恢復(fù)，擠壓楔形錐套 9，并迫使錐套9在其作用下頂起壓緊彈簧機(jī)構(gòu)，恢復(fù)初始狀態(tài)。拆卸過程與安裝過程相反， 由于沒有大的結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力，順次卸除各零部件即可。在本實(shí)施例中，錐套9通過一個(gè)與之相連的壓緊彈簧機(jī)構(gòu)始終保持對(duì)連接部件3 與轉(zhuǎn)子芯軸4間隙的壓緊狀態(tài)。錐套9楔形角度應(yīng)大于錐套9所用材料與轉(zhuǎn)子芯軸4所用 材料間摩擦力自鎖的臨界角，以確保在轉(zhuǎn)速下降時(shí)錐套9在受連接部件3擠壓作用下能夠 退回到初始位置。壓緊彈簧機(jī)構(gòu)的壓緊力也需要能大到足以使連接部件3在受到外力作用 時(shí)，發(fā)生的變形足夠小，壓緊彈簧機(jī)構(gòu)中的彈簧6可以是若干個(gè)小彈簧，也可以是整圈的大 彈簧。由以上實(shí)施例可以看出，本發(fā)明實(shí)施例通過在轉(zhuǎn)子芯軸與連接部件之間加入一個(gè) 楔形剖面的錐套，以及在錐套上設(shè)置壓緊彈簧機(jī)構(gòu)，從而使機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件的自動(dòng)防松脫機(jī) 構(gòu)具有以下突出效果1、裝配過程簡單，不需要對(duì)部件進(jìn)行特殊加熱或冷卻處理，只須順次安裝并上緊 壓緊螺母即可，壓緊螺母由于受到壓緊彈簧的反作用力，本身具有防松效果，無需進(jìn)行特殊 的防松設(shè)計(jì)。2、連接部件的軸向定位通過止口平面實(shí)現(xiàn)，錐套的移動(dòng)只起到保持部件與芯軸緊 密連接的作用，與傳統(tǒng)的錐面配合相比，這樣的結(jié)構(gòu)具有軸向定位精度高的特點(diǎn)。3、由于采用了低摩擦系數(shù)材料的錐套，并且將錐面角度設(shè)計(jì)為大于摩擦力自鎖的 臨界角度，因此既保留了錐面配合的優(yōu)點(diǎn)，又克服了一般錐面配合自鎖帶來的結(jié)構(gòu)拆卸的 困難。4、提高了機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)速范圍，尤其對(duì)于大輪盤轉(zhuǎn)子，只要各部分材料強(qiáng)度允許，在任意轉(zhuǎn)速下都不會(huì)發(fā)生松動(dòng)的問題。 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換 也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件的自動(dòng)防松脫機(jī)構(gòu)，設(shè)置在所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)子芯軸(4)上，其特征在于，所述防松脫機(jī)構(gòu)包括連接部件(3)，套設(shè)在所述轉(zhuǎn)子芯軸(4)上；錐套(9)，套設(shè)在所述轉(zhuǎn)子芯軸(4)和連接部件(3)之間；壓縮彈簧機(jī)構(gòu)，設(shè)置在所述錐套(9)上端，壓緊所述錐套(9)；壓緊螺母(1)，設(shè)置在所述壓緊彈簧機(jī)構(gòu)上端，壓緊所述壓緊彈簧機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件的自動(dòng)防松脫機(jī)構(gòu)，其特征在于， 還包括導(dǎo)向鍵(2)，設(shè)置在所述壓縮彈簧機(jī)構(gòu)和所述轉(zhuǎn)子芯軸(4)之間。
3.如權(quán)利要求1所述的用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件的自動(dòng)防松脫機(jī)構(gòu)，其特征在于， 還包括隔套(7)，設(shè)置在所述壓縮彈簧機(jī)構(gòu)外部，防護(hù)所述壓縮彈簧機(jī)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件的自動(dòng)防松脫機(jī)構(gòu)，其特征在于， 所述壓緊彈簧機(jī)構(gòu)包括下彈簧座(8)，與所述錐套(9)相接觸；上彈簧座(5)，正對(duì)所述下彈簧座(8)設(shè)置；若干彈簧(6)，安裝在所述下彈簧座(8)和所述上彈簧座(5)之間。
5.如權(quán)利要求4所述的用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件的自動(dòng)防松脫機(jī)構(gòu)，其特征在于， 還包括導(dǎo)向鍵(2)，其設(shè)置在所述上、下彈簧座和所述轉(zhuǎn)子芯軸(4)之間。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件的自動(dòng)防松脫機(jī)構(gòu)，其 特征在于，所述錐套(9)設(shè)置為楔形。
7.如權(quán)利要求6所述的用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件的自動(dòng)防松脫機(jī)構(gòu)，其特征在于， 所述錐套(9)的楔形角度大于錐套(9)所用材料與所述轉(zhuǎn)子芯軸(4)所用材料間的摩擦力 自鎖的臨界角。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件的自動(dòng)防松脫機(jī)構(gòu)，設(shè)置在所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)子芯軸上，其包括連接部件，套設(shè)在所述轉(zhuǎn)子芯軸上；錐套，套設(shè)在所述轉(zhuǎn)子芯軸和連接部件之間；壓縮彈簧機(jī)構(gòu)，設(shè)置在所述錐套上端，壓緊所述錐套；壓緊螺母，設(shè)置在所述壓緊彈簧機(jī)構(gòu)上端，壓緊所述壓緊彈簧機(jī)構(gòu)。本發(fā)明裝配過程簡單，不需要對(duì)部件進(jìn)行特殊加熱或冷卻處理，采用壓緊彈簧進(jìn)行防松，無需進(jìn)行特殊的防松設(shè)計(jì)；連接部件的軸向定位精度高；采用低摩擦系數(shù)材料的錐套，并將錐面角度設(shè)為大于摩擦力自鎖的臨界角度，既保留了錐面配合的優(yōu)點(diǎn)，又克服了一般錐面配合自鎖帶來的結(jié)構(gòu)拆卸的困難；提高了機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)速范圍。
文檔編號(hào)F16D1/09GK101907135SQ201010229559
公開日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者于溯源, 吉治安, 徐旸, 楊國軍, 王捷, 趙鋼, 趙雷 申請(qǐng)人:清華大學(xué)