一种传动轴键槽磨损自动补偿装置的制作方法

1.本实用新型属于机械设备传动设计技术领域，特别是涉及一种传动轴键槽磨损自动补偿装置。


背景技术：

2.在生产制造领域，机械设备广泛使用，而传动是机械设备工作必不可少的环节。键连接作为机械传动设计中最常见的连接方式之一，用于实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩。通常，传动轴与轮毂之间采用平键进行连接。具体方案是:根据实际传动力矩需求，在传动轴和轮毂上加工出与平键相匹配的键槽，安装的时候先将平键安装在轴上键槽中，然后再和轮毂装配，安装到位后，键的两侧面为工作面，与键槽侧面进行挤压从而实现扭矩传递功能。例如公告号为cn212202729u、公告日为2020.12.22的中国专利：一种平键传动结构，该专利采用的直接在键槽中安装平键使传动轴与转动件进行传动。但上述的键连接在不断受力冲击下，随着使用时间累积，会出现键槽削弱和键磨损的情况，达到一定磨损量后，会出现传动不稳定、甚至传动失效等问题；一旦出现键槽削弱和键磨损引发传动不稳定的情况，单只更换普通平键并不能有效解决问题，需要同时更换磨损的键、传动轴和轮毂，而中大型机械传动轴和轮毂的更换费时费力，增加了设备维保的难度和成本。


技术实现要素：

3.本实用新型为解决机械设备传动轴键槽磨损而导致的传动不稳定、传动失效以及键槽磨损更换作业难、更换成本高的问题，提供一种传动轴键槽磨损自动补偿装置，该补偿装置可保证传动的稳定性、延长传动轴使用时间，同时避免了传动轴及轮毂的更换麻烦，节省大量设备维保成本和生产停机成本。
4.本实用新型的技术方案如下：
5.一种传动轴键槽磨损自动补偿装置，包括组合键和张紧机构；所述组合键由楔形键与限位键组成，所述限位键的斜面与所述楔形键的斜面相互配合，组成一个宽度可调节的组合键，安装于传动轴与轮毂之间的键槽内；所述张紧机构包括下压力垫圈、螺杆、张力弹簧、上压力垫圈及锁紧螺母；所述螺杆的末端与传动轴的第一螺纹孔连接；所述下压力垫圈套接在靠近所述螺杆末端的一侧，且底部边沿压紧所述楔形键的外侧末端；所述上压力垫圈套接在靠近所述螺杆顶端的一侧；所述张力弹簧套接在所述螺杆的中部，一端与所述下压力垫圈抵接，另一端与所述上压力垫圈抵接；所述锁紧螺母旋接在所述螺杆的顶端用于锁紧整个张紧机构。
6.旋紧锁紧螺母，使上压力垫圈压紧张力弹簧，张力弹簧的张紧力会通过下压力垫圈紧紧的压住楔形键的外侧末端，从而产生一个使得组合键的宽度有变宽趋势的胀紧力，使楔形键相对于限位键会有轻微的轴向进给趋势，进而使得组合键的宽度变大，组合键两侧的工作面与键槽侧面紧密贴合，实现正常、稳定的扭矩传递。随着键槽的逐渐磨损，在张紧机构的压力下，组合键的宽度会自动调节变宽，确保键连接的长期稳定和传动轴的力矩
有效传递，从而实现传动轴键槽磨损自动补偿功能。
7.进一步，所述楔形键与限位键的斜面坡度相同，斜面坡度为1：60，斜面相互贴合，组合成一个圆头平键型的组合键。
8.进一步，所述限位键位于键槽内侧的一端形成勾状凸起，用于对所述楔形键进行限位保护。
9.进一步，所述楔形键的外侧末端设有第二螺纹孔，便使用拉拔器进行键的拆除作业，螺纹孔大小和深度根据实际情况设定。
10.当楔形键的外侧末端受到一定压力时，楔形键相对于限位键会有轻微的轴向进给趋势，总进给量的设定可以通过同时改变楔形键和限位键的长度来实现；组合键的长度、宽度、厚度和材料等设计，根据实际需要，参照圆头平键进行设计。
11.进一步，所述下压力垫圈与所述上压力垫圈的结构相同，均为中间带有凸台的环形圆柱体，凸台开设有通孔，通孔的直径比所述螺杆的公称直径大，所述下压力垫圈、上压力垫圈分别通过通孔套接在所述螺杆的两侧。
12.通孔的直径比螺杆的公称直径大，使上压力垫圈、下压力垫圈活动套接在螺杆上，在未张紧的情况下可进行活动。
13.进一步，所述凸台的外径比所述张力弹簧的内孔径小，所述张力弹簧的两端分别套接在所述下压力垫圈、上压力垫圈的凸台的外侧周缘，且与垫圈的环形面抵接。
14.凸台外径比张力弹簧内孔径稍小，用于限定张力弹簧径向的大概位置。
15.进一步，所述下压力垫圈的侧边圆柱面与轮毂留有间隙，便于下压力垫圈在未张紧时左右可活动。
16.进一步，所述上压力垫圈的直径比所述张力弹簧的外径大、但比所述下压力垫圈的直径小，避免视线遮挡、无法直观观察组合键的进给状态。
17.进一步，所述螺杆的顶端沿着轴向设有两个平行的切割面，方便螺杆安装拆卸，螺杆上被切割的位置要求螺牙旋合正常、无变形。
18.进一步，所述锁紧螺母与所述上压力垫圈之间设有平垫圈。
19.平垫圈根据实际使用需求，使用与锁紧螺母匹配的标准平垫，平垫的使用是为了让锁紧螺母与上压力垫圈的受力更加均匀。
20.本实用新型的有益效果为：
21.本实用新型采用组合键与张紧机构配合使用的方式，使得传动轴上的组合键具备一定的宽度补偿功能，较现有单纯使用平键连接轴与轮毂的形式，在保证键连接正常、扭矩传递稳定的情况，还可以在键槽出现磨损情况时，自动改变键的宽度进行适量补偿，延长设备使用寿命、确保设备长期稳定运行。这样，还节省了更换传动轴和轮毂的带来的备件、人力和停机成本。
附图说明
22.图1为本实用新型补偿装置的安装示意图；
23.图2为组合键的结构示意图；
24.图中：组合键1、楔形键101、限位键102、传动轴2、轮毂3、下压力垫圈4、螺杆5、张力弹簧6、上压力垫圈7、锁紧螺母8、平垫圈9。
具体实施方式
25.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
26.普通的平键连接，是通过键的两侧面与键槽侧面进行挤压从而实现扭矩传递，在不断冲击受力的情况下，使用一段时间后，连接件必然会有一定的形变甚至轻微滑移的情况，且开式机械的润滑环境较差，键与键槽不断磨损，键的尺寸会变小，键槽的尺寸会变大。当磨损到一定程度，键的工作面与键槽侧面出现间隙，连接件不能正常工作，导致出现传动不稳定、甚至传动失效的情况；
27.而键为标准件，当出现键槽和键磨损的时候，如果只更换平键，虽然键的磨损量得到消除，但是键槽的磨损量仍旧存在，键更换后平键侧面与键槽侧面的挤压力也较设计时小，很快也会出现更严重的磨损；所以需要将键槽磨损的传动轴和轮毂一并换掉。而传动轴与轮毂的更换是比较麻烦和耗时的，尤其对于一些中大型设备而言，还涉及到吊装等特殊作业，无疑增加设备维保难度和成本。
28.实施例1：
29.本实用新型为解决机械设备传动轴键槽磨损而导致的传动不稳定、传动失效以及键槽磨损更换作业难、更换成本高的问题，提供一种传动轴键槽磨损自动补偿装置。
30.如图1和图2所示，一种传动轴键槽磨损自动补偿装置，包括组合键1和张紧机构；其中，组合键1由特制的楔形键101与限位键102组成，限位键102的斜面与楔形键101的斜面相互配合，组成一个宽度可以一定范围调节的组合键1，安装于传动轴2与轮毂3之间的键槽内；张紧机构包括下压力垫圈4、螺杆5、张力弹簧6、上压力垫圈7及锁紧螺母8；螺杆5的末端与传动轴2的第一螺纹孔连接；下压力垫圈4套接在靠近螺杆5末端的一侧，且底部边沿压紧楔形键101的外侧末端；上压力垫圈7套接在靠近螺杆5顶端的一侧；张力弹簧6套接在螺杆5的中部，一端与下压力垫圈4抵接，另一端与上压力垫圈7抵接；锁紧螺母8旋接在螺杆5的顶端用于锁紧整个张紧机构。
31.补偿装置的工作原理如下：
32.旋紧锁紧螺母8，使上压力垫圈7压紧张力弹簧6，张力弹簧6的张紧力会通过下压力垫圈4紧紧的压住楔形键101的外侧末端，从而产生一个使得组合键1的宽度有变宽趋势的胀紧力，使楔形键101相对于限位键102会有轻微的轴向进给趋势，进而使得组合键1的宽度变大，组合键1两侧的工作面与键槽侧面紧密贴合，实现正常、稳定的扭矩传递。随着键槽的逐渐磨损，在张紧机构的压力下，组合键1的宽度会自动调节变宽，确保键连接的长期稳定和传动轴的力矩有效传递，从而实现传动轴键槽磨损自动补偿功能。
33.在本实施例中，组合键1由楔形键101和限位键102组成，两个键的斜面坡度相同，斜面坡度为1：60，斜面相互贴合，组合成一个类似圆头平键的特殊组合键。其中限位键102位于键槽内侧的一端有半圆头，类似勾状，形成勾状凸起，用于对楔形键101进行限位保护；楔形键101的末端设有第二螺纹孔，方便使用拉拔器进行键的拆除作业，螺纹孔大小和深度根据实际情况设定。当楔形键101的外侧末端受到一定压力时，楔形键101相对于限位键102会有轻微的轴向进给趋势，总进给量的设定可以通过同时改变楔形键101和限位键102的长
度来实现；组合键1的长度、宽度、厚度和材料等设计，根据实际需要，参照圆头平键进行设计。
34.在本实施例中，下压力垫圈4与上压力垫圈7的结构相同，均为中间带有凸台的环形圆柱体，凸台开设有通孔，通孔的直径比螺杆5的公称直径大，下压力垫圈4、上压力垫圈7分别通过通孔套接在螺杆5的两侧，使上压力垫圈7、下压力垫圈4在未张紧的情况下可进行活动。其中下压力垫圈4的凸台面朝外，上压力垫圈7的凸台面朝里，凸台的外径比张力弹簧6内孔径稍小，用于限定张力弹簧6径向的大概位置，张力弹簧6的两端分别套接在下压力垫圈4、上压力垫圈7的凸台的外侧周缘，且与垫圈的环形面抵接。下压力垫圈4的另一面为环形平面，底侧边沿用于压住楔形键101的外侧末端，下压力垫圈4的侧边圆柱面与轮毂3留有间隙，使下压力垫圈4在未张紧的情况下左右可移动。上压力垫圈7的直径比张力弹簧6的外径大、但比下压力垫圈4的直径小，避免视线遮挡、无法直观观察组合键1的进给状态。
35.上压力垫圈7与下压力垫圈4成对使用，配合螺杆5和锁紧螺母8将张力弹簧6锁住，产生对组合键1的轴向压力。
36.在本实施例中，螺杆5的螺纹为标准螺纹，公称直径和长度根据实际张紧力需要，结合张力弹簧6的长度进行设定。螺杆5的一端与传动轴2末端的第一螺纹孔连接，上面安装张紧机构的其它组件。螺杆5的另一端沿着轴向做两个平行的切割面，方便螺杆5安装拆卸，螺杆5上被切割的位置要求螺牙旋合正常、无变形。
37.在本实施例中，张力弹簧6是张紧机构的储能元件，当其处于压缩状态时，会产生一个张力作用于下压力垫圈4，使下压力垫圈4压住楔形键101的末端。弹簧可选用标准的圆柱螺旋压缩弹簧或模具用矩形截面圆柱螺旋压缩弹簧，具体规格根据实际张紧力需求选定，但要确保张紧力足够，给楔形键101提供充足的压力。
38.在本实施例中，锁紧螺母8与上压力垫圈7之间设有平垫圈9。平垫圈9根据实际使用需求，使用与锁紧螺母8匹配的标准平垫，平垫的使用是为了让锁紧螺母8与上压力垫圈7的受力更加均匀。
39.在本实施例中，锁紧螺母8用于锁紧张力弹簧6，根据实际需求选用相应规格的标准螺母。
40.本实用新型采用组合键1与张紧机构配合使用的方式，使得传动轴2上的组合键1具备一定的宽度补偿功能，较现有单纯使用平键连接轴与轮毂3的形式，在保证键连接正常、扭矩传递稳定的情况，还可以在键槽出现磨损情况时，自动改变键的宽度进行适量补偿，延长设备使用寿命、确保设备长期稳定运行。这样，还节省了更换传动轴2和轮毂3的带来的备件、人力和停机成本。
41.显然，本实用新型的上述实施例仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。