CN102720773A - 静压花键装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种静压花键装置，该装置由花键轴和花键套构成，所述花键轴与花键套两啮合的齿面之间设有用于形成油膜的间隙，所述花键套内设有多个用于向该间隙注油的注油孔；所述花键轴与花键套两轴向定位面之间设有用于补偿轴向位移的间隙，所述花键套上通过螺栓连接有用于密封花键套与花键轴的端盖。通过注油孔向两啮合齿面的间隙中注入压力油，从而在两啮合齿面间形成具有一定刚度的油膜，并通过油膜将两齿隔开，保证扭矩传递过程中花键轴与花键套上的两齿间无刚性接触，实现了由传统花键副间的刚性干摩擦变为液体摩擦，在传递大扭矩过程中，只需极小的轴向力即可克服两花键副间的摩擦阻力，实现轴向变形补偿。

Description

静压花键装置
技术领域
本发明涉及传递扭矩结构技术，尤其涉及一种用于回转机构承载试验过程中扭矩载荷与非扭矩载荷传递的静压花键装置。
背景技术
在风力发电机组、汽车等回转设备的承载实验测试过程中，为了模拟被测样机的实际载荷承受情况，通常需要在被测试件01上施加六个自由度(沿水平轴转动扭矩Mx、沿水平轴移动力Fx、沿纵向轴移动力Fy、沿垂直轴移动力Fz、沿纵向轴转动扭矩My、沿垂直轴转动扭矩Mz)的载荷。此类针对回转机构的加载测试***通常如图1所示的架构：旋转驱动器04为被测试件01提供扭矩Mx，非扭矩加载器02提供除扭矩Mx外的其余五个载荷(力Fx、力Fy、力Fz、扭矩My、扭矩Mz)，旋转驱动器04与非扭矩加载器02之间通过联轴器03联接。
在测试过程中由于被测试件1的结构变形，需要联轴器03在传递扭矩的同时能够自动进行轴向补偿，以保证加载***的正常工作。联轴器03若采用传统的花键结构，在传递大扭矩时花键齿上则会存在较大压力，导致联轴器花键由于摩擦力因素而不能自由伸缩(或需克服很大摩擦力才能伸缩)，最终造成整个加载***的性能降低，无法保证被测试件获得预期的工况载荷。
发明内容
本发明提供一种静压花键装置，用于克服现有技术中的缺陷，实现在传递较大扭矩的同时能够自动进行轴向补偿，确保加载***的正常工作。
本发明提供的静压花键装置由花键轴和花键套构成，所述花键轴与花键套两啮合的齿面之间设有用于形成油膜的间隙，所述花键套内设有多个用于向该间隙注油的注油孔；所述花键轴与花键套两轴向定位面之间设有用于补偿轴向位移的间隙，所述花键套上通过螺栓连接有用于密封花键套与花键轴的端盖。
本发明的静压花键装置，在花键轴和花键套两啮合齿面间预留一定间隙，工作时由一液压泵(可采用流量固定的泵或变量泵)通过设在花键套内的注油孔向齿面该间隙中注入压力油，从而在两啮合齿面间形成具有一定刚度的油膜，并通过油膜将两齿隔开，保证扭矩传递过程中花键轴与花键套上的两齿间无刚性接触。实现了由传统花键副间的刚性干摩擦变为液体摩擦，在传递大扭矩过程中，只需极小的轴向力即可克服两花键副间的摩擦阻力，实现轴向变形补偿。
附图说明
图1为现有技术的结构示意图；
图2为本发明实施例一的主视图；
图3为图2中沿A-A向剖视图；
图4为本发明实施例二的主视图；
图5为图4中沿B-B向剖视图。
具体实施方式
实施例一
如图2、图3所示，本发明实施例一提供的静压花键装置由花键轴1和花键套2构成，花键轴1与花键套2两啮合的齿面之间设有用于形成油膜的间隙，该间隙在本实施例中沿所述花键轴1和花键套2的径向设置，称为径向间隙3；花键轴1与花键套2两轴向定位面之间设有用于补偿轴向位移的间隙，该间隙只能沿花键轴1和花键套2的轴向，称为轴向间隙4，花键套2上通过螺栓连接有用于密封花键套2与花键轴1的端盖5，花键套2内部设有多个用于向径向间隙3注油的注油孔6。本发明的静压花键装置，在花键轴和花键套两啮合齿面间预留径向间隙，工作时由一液压泵通过管道连接设在花键套内的注油孔6，向齿面径向间隙中注入压力油，从而在两啮合齿面间形成具有一定刚度的油膜，并通过油膜将两齿隔开，保证扭矩传递过程中花键轴与花键套上的两齿间无刚性接触。实现了由传统花键副间的刚性干摩擦变为液体摩擦，在传递大扭矩过程中，只需极小的轴向力即可克服两花键副间的摩擦阻力，实现轴向变形补偿；花键轴与花键套轴向定位面间预留的轴向间隙4，用于满足轴向变形补偿产生的自由滑动，实现轴向移动，通过花键套和端盖实现花键轴的轴向和径向定位。为了减轻花键轴的重量，可在花键轴内部设内腔10，在花键套2内部设内腔20，轴向间隙4与径向间隙3连通，因此，通过轴向间隙4可回收液压油。轴向间隙小于等于50毫米，具体可根据实际需要在轴向补偿的尺寸进行选择。注油孔内的注油压力在20～40兆帕之间，保证能在花键轴与花键套两啮合齿面间形成具有一定刚度的油膜。径向间隙在0.05～0.1毫米之间，以便于保持注油孔内的注油压力。
实施例二
在实施例一的基础上，如图4、图5所示，花键套2为分离结构，由轴套21和多个形成该花键套齿的配油块22构成；配油块22横截面呈扇形，其两径向侧面上开设有油槽23，轴套21的筒壁内部设有多个第一注油孔61，配油块22内设有两个第二注油孔62，第一注油孔61连通第二注油孔62一端，第二注油孔62另一端连通油槽23或径向间隙3；第一注油孔61与第二注油孔62共同构成注油孔6。作为该实施例的具体实施方式，如图4所示，每个配油块22内部均设有两个第二注油孔62，第二注油孔62呈L形，其中一端开设在配油块22的径向侧面上，另一端开设在配油块22大径端的弧形外壁上。
端盖5将配油块22压紧在轴套21内，端盖5与轴套21通过螺栓连接在一起；花键套2的此种分离结构，便于加工注油孔6，工作时由液压泵向第一注油孔61输送液压油，再经第二注油孔62喷入配油块22径向侧面与花键轴齿面之间(径向间隙)，形成油膜，将两齿隔开实现轴向变形补偿。油槽23的设置更加有利于在径向间隙内形成具有一定刚度的油膜。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种静压花键装置，该装置由花键轴和花键套构成，其特征在于，所述花键轴与花键套两啮合的齿面之间设有用于形成油膜的间隙，所述花键套内设有多个用于向该间隙注油的注油孔；所述花键轴与花键套两轴向定位面之间设有用于补偿轴向位移的间隙，所述花键套上通过螺栓连接有用于密封花键套与花键轴的端盖。
2.根据权利要求1所述的静压花键装置，其特征在于，设置在所述花键轴与花键套两啮合的齿面之间的间隙为径向间隙，设在所述花键轴与花键套两轴向定位面之间间隙为轴向间隙。
3.根据权利要求2所述的静压花键装置，其特征在于，所述轴向间隙与径向间隙连通。
4.根据权利要求3所述的静压花键装置，其特征在于，所述轴向间隙小于等于50毫米。
5.根据权利要求3所述的静压花键装置，其特征在于，所述径向间隙在0.05～0.1毫米之间。
6.根据权利要求3所述的静压花键装置，其特征在于，所述注油孔内的注油压力在20～40兆帕之间。
7.根据权利要求1-6任一所述的静压花键装置，其特征在于，所述花键套为分离结构，由轴套和多个形成该花键套齿的配油块构成；所述配油块横截面呈扇形，其两径向侧面上开设有油槽，所述轴套的筒壁内部设有多个第一注油孔，所述配油块内设有两个第二注油孔，所述第一注油孔连通所述第二注油孔一端，所述第二注油孔另一端连通所述油槽或径向间隙；所述第一注油孔与第二注油孔共同构成所述注油孔。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的静压花键装置，其特征在于，每个所述配油块内部均设有两个第二注油孔，所述第二注油孔呈L形，其中一端开设在所述配油块的径向侧面上，另一端开设在所述配油块大径端的弧形外壁上。
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