用于摩擦联接两个同轴的构件的装置 技术领域 本发明涉及一种如独立权利要求前序部分所述的用于摩擦联接两个同轴的构件 的装置， 还涉及一种组装和拆卸这种联接的方法。
背景技术 公知有许多不同的方法可以抗扭地连接两个同轴的构件， 例如两个轴， 或者一个 轴与一个轮彀 (Nabe)。此外， 为了能够简单快捷地进行组装、 保养和拆卸， 这种连接首先必 须是可无损松脱的。
其中常见的是利用锥形油压过盈配合 (lpressverbands) 的摩擦连接。在这种连接中， 例如具有锥形内孔的轮彀被压紧在具有锥形壳面 (Mantelflaeche) 的轴上， 在此， 油被压入中间间隙中， 由此使外组件弹性地扩展， 从而能够使外组件推到内锥体上。 在到达 期望的位置之后释放间隙中的油压， 由此使外组件收缩并置于内组件上。由于外组件的持 续的弹性变形， 在内组件的接触面和外组件的接触面之间会产生挤压力 (Anpressdruck)。 这种油压过盈配合可传递的最大扭矩与该挤压力、 接触面积以及面之间的静摩擦系数成比 例。
具有锥形销的轴和具有锥形内孔的轮彀生产费用昂贵、 成本极高， 并且在生产出 现错误时， 可能会使整个构件 ( 有时是非常大且沉重的构件 ) 无法使用。另外， 经常会由不 同的生产企业提供待连接的构件， 其前提是要进行精确的配位。 因此， 通常更具有成本效益 的是， 为这两种构件配备圆柱形的内表面和外表面并利用相应的油压过盈配合联接装置使 二者连接。 这种装置由具有圆柱形内壳体和锥形外壳体的内套筒以及具有锥形内壳体和圆 柱形外壳体的外套筒组成。 外套筒被压紧在内套筒上， 由此， 一方面在两个套筒部件之间形 成摩擦连接， 另一方面在内套筒与轴或者外套筒与轮彀之间形成摩擦连接。 如果需要的话， 也可以仅使用内套筒或外套筒， 然后其直接与另一构件的锥面共同作用。 类似地， 具有内套 筒和外套筒的联接装置还可以用于使两个具有柱形销的同轴的轴的摩擦连接， 其中内套筒 设置在相对的轴端部上， 从而使两个轴在外套筒压紧之后与联接装置摩擦连接， 由此也相 互连接。上述类型的锥形油压过盈配合联接装置例如由 Voith Turbo 公司， Heidenheim， Deutschland 以名称 “Hycon” 提供。
优选利用液压工具将锥形轮彀或外套筒压紧在锥形内组件上， 所述液压工具可以 在内锥体上沿圆周增大的方向移动或拉动外锥形部件。为了使外构件， 必要时还有外套筒 扩开， 将液压油压入锥形间隙中， 从而使两个锥面不再彼此重叠地贴靠。 相应的油隙压力在 沿内锥体圆周减小的方向上产生轴向力。该轴向力是油隙压力 ( lspaltdruck) 和锥体 壳面沿纵向的投影 (Projektion) 的乘积。例如在专利文献 EP 1775490 A1 中描述了这种 液压工具， 其中， 将液压螺母旋紧在轴上， 并且利用压力作用的环形活塞 (Ringkolben) 将 滚动轴承压紧在锥形的轴端部上。
还 公 知 有 一 种 系 统， 其 中 液 压 工 具 集 成 在 联 接 装 置 中。 例 如， SKFCoupling Systems AB， Hofors， Schweden 以名称 “OKC” 和 “OKF” 提供了这种联接装置。这种装置由锥形内套筒、 锥形外套筒和环形活塞组成， 该环形活塞的狭长端部与内套筒连接， 并与外套 筒一起形成液压腔 (Hydraulikkammer)。
图 1 示出了在现有技术中已知的联接装置的剖视图， 以进行说明。为了将轮彀 5 压紧在轴 4 上， 将内套筒形式的第一联接件或内联接件 2 设置在外套筒 31 形式的第二联接 件或外联接件 3 中， 并利用螺栓 67 形状配合地与液压工具 6 连接。在液压工具 6 中设置具 有密封件 63 的环形活塞 62， 该环形活塞 62 尚位于回缩 (eingefahrene) 位置。环形活塞 62 和液压工具 6 的主体构成环形的液压腔 61。环形活塞 62 贴靠在内套筒 21 上。为了组 装， 此时将轮彀 5 安装在外套筒 31 上， 而轴 4 则回缩到内套筒 21 中。此时通过液压输入管 69″对液压腔 62 施加压力 Pax， 由此在液压工具 6 上并由此在外套筒 31 上产生轴向向左作 用的力。随后通过第二液压输入管 69′和液压导管 68、 38， 以压力 Psp 在外套筒 31 的锥形 内表面 33 上设置螺旋形分配槽 34， 从而在锥面 22 和 32 之间形成油隙， 并且外套筒 31 与轮 彀 5 一起弹性地扩开。外套筒 31 此时悬浮在内套筒 21 上， 并由于液压工具的向左作用的 拉力而向左移动， 直到拉力等于基于油隙的相反的作用力。所述两个液压压力值 Pax 和 Psp 此时交替上升， 直到轮彀 5 到达期望的末端位置 (Endposition)。随后释放油隙压力， 由此 外套筒 31 收缩并安放在内套筒 21 上。在一定的等待时间之后， 锥面 22 与 32 之间的间隙 是无油的， 并且释放了轴向液压压力。这形成了轮彀 5 与在轴 4 上的两个套筒 31、 21 的摩 擦压配合。随后移开液压工具 6。将顺序颠倒即可进行拆卸。 在这种已知的锥形油压过盈配合联接装置中， 当到达末端位置之后释放油隙压力 时会出现 ： 由于油隙压力的轴向力下降， 套筒 31 在拉力不变的情况下会突然再向左滑动一 次， 一方面， 这会导致外套筒 31 和轮彀 5 的膨胀公差超范围 ； 另一方面， 会使锥面 22、 32 非 垂直、 不可控、 彼此重叠地安放， 这会造成对表面的损伤。在此会形成使间隙端部上的漏损 增大的伤痕 (Kratzer)， 这甚至会导致在以后拆卸时无法得到所需的油隙压力。 在这种情况 下， 所述联接装置不再能无损地松脱。在拆卸联接装置时也会出现同样的问题， 其中， 当油 隙压力升高时， 外套筒 31 会根据液压工具的力是太大还是太小而沿两个方向滑动。
由于在不规则成形的外组件中， 特别是在轮彀 5 中， 整个长度上的径向弹性并不 相同， 所以由于不同的挤压力会使油隙变得厚度不均。在这种情况下， 优选在外套筒 31 的 两个端部上设置环形密封件 35′、 35″， 从而使间隙端部上的漏损最小， 从而获得较高的油 隙压力。
在另一公知的锥形油压过盈配合联接装置中， 对内套筒 21 进行涂层以提高静摩 擦系数， 由此可以把静摩擦系数从 μ ＝ 0.14( 钢 / 钢 ) 或 μ ＝ 0.18( 钢 / 脱脂钢 ) 提高 到 μ ＝ 0.3。这种改善的数值允许传递更大的扭矩或设计更小的联接装置。当压紧外套筒 时， 尤其是如上所述在释放油压时突然滑动的情况下， 特殊涂层会损伤由合成材料构成的 密封件 35′、 35″。因此， 提高静摩擦系数与使用密封件增加最大油隙压力的兼容性很差。
发明内容
本发明的目的在于， 提出一种没有上述缺点的、 用于摩擦联接两个同轴的构件的 装置。
通过根据独立权利要求的根据本发明的装置、 根据本发明的液压工具、 根据本发 明的联接器和根据本发明的方法实现了上述以及其他的目的。 更多的优选实施方式将在所附权利要求中给出。
在根据本发明的装置中通过设置安全装置 (Sicherungsmittel) 来防止突然滑 动， 这可调节地确定了外联接件在沿内联接件的锥形圆周增加的方向上的最大位移末端位 置 (Verschiebungsendposition)， 或者在到达所期望的外联接件末端位置之后将该位置固 定。所述安全装置可以如随后将对此做出说明地构造为不同的方式。例如， 安全装置可以 设置在液压工具上， 或者设置在与液压工具相对的联接装置的端部。 附图说明 下面根据附图对根据本发明的装置进行说明。
图 1 示出了根据现有技术的联接装置的剖视图。
图 2、 图 4 和图 6 示出了根据本发明装置的可能的实施方式的剖视图， 在该装置中 设有两个套筒。
图 3、 图 5 和图 7 示出了类似于图 2、 图 4 和图 6 的根据本发明装置的可能的实施 方式， 其中轮彀具有锥形内壳面。
图 8 和图 9 示出了根据本发明装置的两种可能的实施方式， 以使两个同轴的轴联 接。
图 10 示出了根据本发明装置的外套筒和内套筒的一种可能的实施方式， 该装置 具有静摩擦增强涂层。
具体实施方式
图 2 以剖视图示出了根据本发明的联接装置 1 的一种可能的实施方式， 在所示出 的例子中该装置使轴 4 和轮彀 5 摩擦连接。
在轴 4 上设置有套筒 21 形式的第一联接件或内联接件 2， 该套筒 21 具有圆柱形内 表面 23 和锥形外壳面 22。在内套筒 21 上设置有套筒 31 形式的第二联接件或外联接件 3， 该套筒 31 具有锥形内壳面 32 和圆柱形外表面 33。最后， 在外套筒 31 上设置有轮彀 5， 该 轮彀 5 在此为法兰彀。液压工具 6( 即液压螺母 ) 借助于连接装置 67( 即多个螺栓 67) 与 外套筒 31 形状配合地连接， 并且能够在外套筒 31 上施加沿纵向向左作用的拉力。所示装 置 1 的各个构件与图 1 的装置中的那些构件相对应， 因此省略与其相关的说明。
在图 2 所示的装置 1 中， 外套筒 31 位于其在释放油隙压力之后应该停留的末端 位置。为了防止外套筒在此不期望地由液压工具 6 拉动进一步向左滑动， 设有安全装置 7。 在示出的示例中， 该安全装置是设置在轴 4 上的环 7， 其利用作为止动件 71 的环形凸出部 (Absatz) 支承在内套筒 21 的末端边棱上。环 7 通过多个螺栓 77 形式的连接装置与外套筒 31 形状配合地连接。
在组装期间， 安全件 7 并非与外套筒 31 连接。在到达外套筒 31 和轮彀 5 的末端 位置之后， 环被推向左边， 直到环到达内套筒 21。随后， 螺栓 77 通过孔插入环中， 旋入外套 筒 31 的相应螺纹孔中并轻轻拉紧， 直到在环 7 和内套筒 21 之间不再有间隔。随后， 油隙压 力 Psp 可以均匀地降低到零。 虽然在此时油隙压力向右的作用力变小， 但是在液压 Pax， 1 且向 左的拉力保持不变时， 由于安全装置 7 的阻止使外套筒不再向左滑动。
在一段完全能够使油从锥形间隙流出的等待时间之后， 可以释放液压 Pax 并且移开液压工具 6。安全装置 7 优选保持位置不变。然而， 这也可以由两个或更多的分段组合在 一起来实现， 由此在组装后可以被再次移除。
在拆卸根据本发明的装置 1 时， 将液压工具 6 和安全装置 7( 如果尚不存在的话 ) 形状配合地固定在外套筒 41 上。随后使工具 6 的液压压力 Pax 升高到最大值 Pax， 在此， 2， 该压力优选高于在组装时的最大轴向压力 Pax， 1。由此产生的拉力从开始就被套筒 21 和 31 之间的摩擦阻力 (Reibschluss) 吸收。随后油隙压力升高到值 Psp， 在该压力下可产生足 1， 够的油隙。在此时拉力被安全装置 7 吸收， 并因此通过安全装置 7 使套筒 31 不可能向左滑 动。向右的滑动也被液压工具 6 的较大的轴向拉力阻止， 在此拉力当然必须大于油隙压力 的力。 随后， 可以使液压压力 Pax 缓慢地下降。 如果在此时拉力小于油隙压力的反向力， 则外 套筒 31 开始向右移动直到拆卸位置。由于在此处从开始就存在油隙， 所以不会受到损伤。
图 3 示出了一种根据本发明的装置 1， 该装置基本上与图 2 所示出的装置相同。 但 是在所示出的示例中没有外套筒， 而是轮彀 5 自身作为外联接件 3 并且具有锥形内壳面 52， 该壳面 52 具有分配槽 54、 液压导管 58 和密封件 55′、 55″。
当然， 根据本发明的装置还可以类似地利用具有锥形销的轴来实现， 其中该锥形 销本身是内联接件 2。 图 4 示出了根据本发明的联接装置的另一种可能的实施方式， 其具有与图 2 中的 装置类似的构造。然而在此情况下， 安全装置是具有外螺纹 771 的安全环 7， 外螺纹 771 接 合入外套筒 31 的相应的内螺纹中。另一方面， 环 7 具有贴靠在内套筒 21 的末端边棱上的 环形突出部 71。该安全环 7 的尺寸应选择为， 使它在起始位置和末端位置都可以很容易地 旋转， 尤其是不会卡在轴 4 上。为了使安全环 7 动作， 在示出的示例中设有径向孔 72， 具有 销栓或钩形扳手的环可以通过该径向孔 72 旋转。可选地也可以使用轴向伸展的槽、 端侧的 轴向孔或端侧的径向槽。
操作与已讨论的实施方式类似地进行。在于组装过程结尾释放油隙液压压力之 前， 或在拆卸过程中形成液压工具 6 和油隙液压压力的轴向液压之前， 将安全环 7 旋入外套 筒 31 的内螺纹中， 直到突出部 71 位于内套筒 21 的边棱上。外套筒 31 在此时可以不再被 进一步向左推到内套筒 21 上。在组装后， 安全环 7 优选保持位置不变。为了防止在轴转动 期间安全环松脱， 为此在外套筒 31 中在相应的径向孔中设置螺纹螺栓 78， 该螺纹螺栓 78 被 旋在外螺纹 771 上， 由此固定安全环 7。
图 5 示出了如图 4 所示的装置， 替代作为外联接件 3 的外套筒 31， 其具有锥形轮彀 5。
图 6 示出了根据本发明的装置 1 的另外一种扩展变型， 其中安全装置 7 设置 在液压工具 6 上。液压工具 6 主要包括两个部件 62 ′和 62 ″， 它们构成环形的液压腔 61。内部件 62 ″支承在内套筒 21 上， 而外部件 62 ′则通过螺栓 67 形状配合地与外套 筒 31 连接。内部件 62 ″的远离轴 4 的端部具有外螺纹或非连续的螺旋形的插接构型 (Bajonettprofil)771。 在到达外套筒 31 的末端位置之后， 在其上可以设置有安全螺母 7 形 式的安全装置并且该安全装置齐平地 (buendig) 设置在外部件 62′上， 从而使外部件 62′ 相对于内部件 62″不再可能进一步向左移动， 由此外套筒 31 也相对于内套筒 21 不再可能 移动。为了控制， 安全螺母 7 可以具有径向穿孔 72′或轴向穿孔 72″。
这种变型具有特殊的优点， 即外套筒 31 可以构造得更简单， 特别是没有轴向孔或
内螺纹 ； 而且在所组装的联接装置 1 中不保留安全装置 7， 而是保留在可移动且可多次使用 的液压工具 6 中， 从而降低了制造成本。
图 7 示出了如图 6 所示的装置， 其具有作为外联接件 3 的锥形轮彀 3。
图 8 示出了用于连接两个同轴的轴 41 和 42 的根据本发明的联接件 1。液压工具 6 构造为多件式， 并且围绕第一轴 41 组装在一起， 其中各个组件通过连接件 65、 特别是螺栓 连接件来连接。液压工具 6 在示出的示例中通过锯齿构型 64 与内套筒 21 形状配合地连接。替代地， 当然也可以使用螺纹或其他合适的固定方法来达成此目的。 在示出的示例中， 借助于多个压力互联的液压缸 61 将外套筒 31 向右推到内套筒 21 上， 该 液压缸 61 控制位于外套筒 31 上的活塞 62， 并因此产生向右的轴向推力。在内套筒 21 的对 置端部设置有同样为多件式安全环 7 形式的安全装置， 该装置通过锯齿构型 74 与内套筒 21 连接。在到达外套筒 31 的末端位置之后， 将螺栓 71 拧入安全环 7 的相应的轴向孔中， 直到 它们到达外套筒 31， 由此阻止套筒向右进一步滑动。组装完成后， 液压工具 6 和安全装置 7 均可被移除并用于组装其他的联接。
与图 8 类似， 图 9 同样示出了一种用于连接两个同轴的轴 41 和 42 的根据本发明 的联接装置 1。然而在这种情况下， 安全装置设计为一体化的锁紧螺母 7， 其旋在内套筒 21 的相应的内螺纹 771 上， 直到它到达外套筒 31， 由此形状配合地使外套筒 31 不能向右进一 步滑动。在这种变型中， 安全装置 7 在组装后保持位置不变， 并利用螺纹螺栓 78 确保不会 松脱转动。
图 10 示出了根据本发明的装置的外套筒 31 和内套筒 21 的一种实施方式， 该装置 的内壳面具有静摩擦增强涂层 321。外套筒 31 的内壳面 32 具有两个密封件 35′、 35″， 它 们设置在两个纵侧的端部。在这两个密封件之间设有带有涂层 321 的壳面 32， 该涂层 321 增强了外套筒 31 的壳面 32 与内套筒 21 的壳面 22 之间的静摩擦。例如， 利用火焰喷涂法 (Flammsprühverfahren) 的具有硬质金属微粒的涂层是合适的， 在该方法中金属部分不受 热。对内套筒 21 的锥形外壳面 22 不进行涂层。由此可以使静摩擦系数达到 μ ＝ 0.5 ～ 0.7。 此外， 这种设置还具有以下优点 ： 就是在套筒组件相对于彼此意外滑动时， 特别是在组 装或拆卸过程中释放或形成油隙压力时， 密封件 35′、 35″也不会接触粗糙的静摩擦增强 涂层 321， 因此不会造成损伤。为了进一步提高摩擦阻力， 也可以在套筒 21、 31 的圆柱形表 面 23、 33 上设置相应的涂层 231、 331， 其中， 在此可以对整个表面进行涂层， 因为在压力下， 圆柱形表面 23、 33 与待联接的构件 4、 5 之间不会发生横向移动。
附图标记列表
1 联接装置
11 旋转轴线
2 第一联接件或内联接件
21 内套筒
22 锥形外壳面
23 圆柱形内表面
231 静摩擦增强涂层
3 第二联接件或外联接件
31 外套筒32 锥形内壳面 321 静摩擦增强涂层 33 圆柱形外表面 331 静摩擦增强涂层 34 分配槽 35′， 35″密封件 38 液压导管 4轴 41 第一轴 42 第二轴 5 轮彀 52 锥形内壳面 54 分配槽 55′， 55″密封件 58 液压导管 6 液压工具 61 液压腔 62， 62′， 62″活塞件 63， 63′， 63″密封件 64 锯齿构型 65 连接装置 66′， 66″液压接头 67 连接装置 68 液压导管 69′， 69″输入管 7 安全装置 71 止动件 72， 72′， 72″孔 74 锯齿构型 75 连接装置 77 连接装置 771 螺纹 78 螺纹螺栓