CN111219405A

CN111219405A - 锁紧螺母组件和装配锁紧螺母组件的方法

Info

Publication number: CN111219405A
Application number: CN201811403742.3A
Authority: CN
Inventors: 戴兵; 马求山; 夏曙华
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-11-23
Filing date: 2018-11-23
Publication date: 2020-06-02

Abstract

本发明涉及一种用于旋转轴(6)的锁紧螺母组件和装配锁紧螺母组件的方法，该锁紧螺母组件具有旋转轴线，其中，锁紧螺母组件的质心在该旋转轴线上，并且锁紧螺母组件包括两个相互抵靠的锁紧螺母(1，2)，其中，锁紧螺母(1，2)的质心偏离于旋转轴线，并且质心的位置使得在锁紧螺母(1，2)随旋转轴(6)转动时，锁紧螺母(1，2)的离心力产生能够将锁紧螺母(1，2)压紧到旋转轴(6)的力矩。

Description

锁紧螺母组件和装配锁紧螺母组件的方法

技术领域

本发明涉及一种锁紧螺母组件，特别涉及一种用于主轴轴承的锁紧螺母组件。本发明涉及一种用于装配锁紧螺母组件的方法。

背景技术

锁紧螺母能够用于对安装于轴上的轴承等的被固定部件进行定位固定，锁紧螺母具备锁定机制，使得即使因振动、冲击在锁紧螺母与紧固面之间产生缝隙，也不发生松动。

在现有技术中，通过多种措施防止螺母松动。例如，用两个一样的螺母拧在同一支螺栓上，在两个螺母之间附加的拧紧力矩，使得螺栓可靠地连接。或者，能够采用和防松垫片配合使用锁紧螺母。还有一种方案是由两部分组成锁紧螺母，例如在专利文件US 6,609,867 B2教导了一种锁紧螺母，其中每个部分都有交错的凸轮，由于内部楔式设计坡斜角度大于螺栓的螺母角度，这个组合便紧紧的咬合成一个整体，当有振动发生时，锁紧螺母凸起部分相互错动，产生抬升张力，从而达到防松效果。然而上述三种锁紧螺母更不适合用于高速转动的轴件并且由于其锁紧机制可能会损坏轴件的外螺纹。

还有一种措施是在螺母的外周表面至内周螺纹面钻有贯穿的螺纹孔，用来拧入小直径的沉头螺钉，目的是给螺纹施加一个向心方向的力，防止锁紧螺母松开，这种锁紧螺母能够用于锁紧旋转运动类零件的轴端，特别是高精密的轴承的轴端，比如用于滚珠丝杠安装端轴承的防松。然而，特别是当锁紧螺母被安装在主轴上，锁紧螺母的锁紧力矩向主轴轴承提供轴向力，以保持主轴轴承的适当游隙，锁紧螺母却常常在工作一段时间后因离心力而松动，导致主轴轴承失效，这会对主轴***造成严重损坏。这种故障发生频率较高，并且维修所需的时间成本和经济成本都较高。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有防松效果的锁紧螺母，该锁紧螺母方便安装并且能够用于高速旋转的旋转轴，特别用于装配有高精密轴承的主轴。

该技术问题通过一种用于旋转轴的锁紧螺母组件解决，该锁紧螺母组件具有旋转轴线，其中，锁紧螺母组件的质心在该旋转轴线上，并且锁紧螺母组件包括两个相互抵靠的锁紧螺母，其中，每个锁紧螺母的质心偏离于旋转轴线，并且质心的位置使得在锁紧螺母随旋转轴转动时，锁紧螺母的离心力产生能够将锁紧螺母压紧到旋转轴的力矩。

本发明的范围内，旋转轴和装配在该旋转轴上锁紧螺母组件具有共同的旋转轴线。也就是说，两个锁紧螺母具有共同的旋转轴线，并且两个锁紧螺母具有同心的通孔，通孔内设置有与旋转轴的外螺纹相配合的内螺纹。由于锁紧螺母的质心在径向上偏离于锁紧螺母组件的旋转轴线，因此当锁紧螺母随旋转轴转动时，锁紧螺母受到离心力。通过合理地设置锁紧螺母的质心的轴向位置，能够使得离心力产生能够将锁紧螺母压紧到旋转轴的力矩。从整体上看，由于产生了这样的力矩，锁紧螺母的内螺纹与旋转轴的外螺纹的牙面配合更为紧密，从而实现良好的锁紧效果。

在锁紧螺母的一种可能的设计方案中，锁紧螺母采用匀质材料，并且形状是非旋转对称的，即锁紧螺母不是回转体结构，因此锁紧螺母的质心不在锁紧螺母的旋转轴线上。在这种情况下，借助由质心和旋转轴线构成的平面剖切该锁紧螺母，锁紧螺母在剖切所得的截面内的平面形状是非轴对称的，从而离心力能产生将锁紧螺母压紧到旋转轴的力矩。在锁紧螺母是非匀质结构的情况下，能够通过计算合理设计锁紧螺母的结构，使得其质心不在其旋转轴线上并且离心力能够产生将锁紧螺母压紧到旋转轴的力矩。

此外，通过设置两个锁紧螺母相互抵靠且通过合理布置两个锁紧螺母的相对位置使得锁紧螺母组件的质心设计在旋转轴线上，锁紧螺母组件的合力矩由此为零，因此即使当锁紧螺母组件随旋转轴高速转动，锁紧螺母组件也能够保持转动平衡。另外，由于旋转轴的转速越高，锁紧螺母的离心力越大，上述力矩也越大，因此旋转越快，锁紧螺母的防松效果越好。因此，在广泛应用于高速旋转领域，尤其是机床工业，电机制造业和新能源汽车的主轴轴承上，能够使用这种锁紧螺母。

在一种优选的实施方式中，两个锁紧螺母的质量相等，且在锁紧螺母组件随旋转轴转动时，两个锁紧螺母的离心力产生相同大小的力矩。从而锁紧螺母组件的各部件能够实现稳定的配合。在这种情况下，例如能够采用两个均质的且形状相同的锁紧螺母，这两个锁紧螺母均具有非旋转对称的结构。这样布置两个锁紧螺母，使得两个锁紧螺母沿轴向相互抵靠地布置在旋转轴上，并且各自的质心相对锁紧螺母组件的旋转轴线相对布置，从而锁紧螺母组件的整体的质心在锁紧螺母组件的旋转轴线上，也就是说构成锁紧螺母组件的旋转对称形状。

在另一种优选的实施方式中，锁紧螺母组件的轴向端面垂直于旋转轴线。从而该轴向端面能够用作向轴承提供保持轴承游隙的轴向力的作用面。因此根据本发明的锁紧螺母组件能够特别用于具有主轴轴承。

在这种情况下，有利地设置锁紧螺母组件旋转对称，并且两个锁紧螺母相互完全贴靠，且两个锁紧螺母的贴靠面不垂直于旋转轴线。也就是说，两个半螺母的贴靠面延伸在倾斜于锁紧螺母的中轴线的平面内。由此能够以最简单的方式实现锁紧螺母组件旋转对称，且锁紧螺母的质心偏离的结构，且便于制造。

优选地，锁紧螺母的贴靠面能够是光滑的平面。例如，两个锁紧螺母的贴靠面能够均经研磨处理，从而两个锁紧螺母能够紧密贴靠在一起，并且不会相对移动，进而影响锁紧螺母组件的转动平衡。

备选地，也能将贴靠面设计为波浪形，或者在贴靠面上对应地设置齿形凸出部和凹口。

在另一种优选的实施方式中，锁紧螺母具有用于相互定位和连接的结构。其中，连接结构应当是可拆卸式的。

有利地，锁紧螺母具有沿轴向延伸的定位孔和连接件，锁紧螺母组件还包括插接在定位孔中的连接件和拧紧在连接孔中的连接件。例如，能够在锁紧螺母的轴向端面上相应地设置的用于容纳定位销的定位孔，两个锁紧螺母特别在径向上由定位销相互定位，从而能够可靠地保证两个锁紧螺母的相对位置。备选地，还能够通过外部的工具确定各个锁紧螺母的相对位置。此外，在两个锁紧螺母的轴向端面上设置相应的螺纹孔。锁紧螺母组件的螺栓从一锁紧螺母的螺纹孔穿入并向另一锁紧螺母延伸。在将锁紧螺母组件装配到旋转轴后，拆下螺栓。备选地，还能够通过外部的工具定位和/或连接各个锁紧螺母，并在完成装配后拆除。

在另一种优选的实施方式中，锁紧螺母组件的外周表面具有凹槽。从而便于将锁紧螺母组件拧到旋转轴的外螺纹上。

在另一种优选的实施方式中，锁紧螺母组件的用于拧紧到旋转轴的内螺纹是连续的。从而能够将锁紧螺母精准地旋合在旋转轴上，特别能够用于高精密轴承。例如能够在固定连接各个锁紧螺母后一步制造内螺纹。

上述技术问题还通过一种用于装配上述锁紧螺母组件的方法解决，其中依次进行如下步骤：

-对准两个锁紧螺母的定位孔，将定位件插接到定位孔中；

-将连接件拧紧到两个锁紧螺母的连接孔中；

-将锁紧螺母组件作为整体拧到旋转轴上的指定位置；以及

-拆除定位件和连接件。

附图说明

下面结合附图来示意性地阐述本发明的优选实施方式。附图为：

图1是根据本发明的一种优选实施方式的锁紧螺母组件的侧视图，

图2是根据图1的锁紧螺母组件的从另外的角度观察的侧视图，

图3是根据图1的锁紧螺母组件的剖视图，以及

图4是根据图1的锁紧螺母组件在工作时的受力情况的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一种优选实施方式的锁紧螺母组件的侧视图。锁紧螺母组件包括两个沿轴向相互贴合的锁紧螺母，即第一锁紧螺母1和第二锁紧螺母2。第一锁紧螺母1和第二锁紧螺母2共同构成基本呈圆环形的锁紧螺母组件。如图1所示，第一锁紧螺母1和第二锁紧螺母2形状相同，均是非旋转对称的结构。第一锁紧螺母1和第二锁紧螺母2具有同轴的且直径相同的中心孔，各中心孔内均设有内螺纹(未示出)，锁紧螺母组件的中心通孔内螺纹是一致且连续的。在图1中能够清楚地看到第二锁紧螺母2的轴向端面。图2示出了根据图1的锁紧螺母的从另外的角度观察的侧视图，即示出了第一锁紧螺母1的轴向端面。图3示出根据图1的锁紧螺母的沿锁紧螺母组件的旋转轴线剖切所得的剖视图。结合图1、图2和图3，能够看到第一锁紧螺母1和第二锁紧螺母2均是非旋转对称的结构，通过对置的布置方式使得锁紧螺母组件基本为旋转对称的结构。第一锁紧螺母1和第二锁紧螺母2的贴靠面延伸在倾斜于锁紧螺母组件的旋转轴线的平面内并且贴靠面如图所示地垂直于纸面。两个锁紧螺母1，2相应地具有对置的沿轴向延伸的定位孔，用于容纳作为定位件的定位销4。同时，两个锁紧螺母1，2相应地具有对置的沿轴向延伸的螺纹孔，用于容纳作为连接件的螺栓3。如图1和图2所示，这样确定螺纹孔和定位孔的周向位置，使得螺纹孔和定位孔沿锁紧螺母的圆周方向均匀分布，并且将一对螺纹孔或一对定位孔布置在锁紧螺母的轴向尺寸最大和最小的位置，从而保证锁紧螺母组件的转动平衡。此外，锁紧螺母1，2的外周表面设有在装配时方便夹具夹紧锁紧螺母组件的凹槽5。

在制造和装配锁紧螺母组件的过程中，首先通过定位销4将各个只具有中心孔的锁紧螺母1，2相互定位，然后通过螺栓3连接两个锁紧螺母1，2，接下来在一个工序中将锁紧螺母组件的中心孔攻丝，然后将锁紧螺母组件拧到旋转轴6上，最后拆除定位销4和螺栓3。

图4示出了上述优选实施方式的锁紧螺母的两个锁紧螺母的受力情况的示意图。图示中示出沿由第一锁紧螺母1的质心、第二锁紧螺母2的质心以及锁紧螺母组件的旋转轴线构成的平面剖切锁紧螺母组件得到的截面。如图所示，锁紧螺母组件被拧紧在旋转轴6上，并且随旋转轴6高速旋转，在这种情况下，第一锁紧螺母1受到离心力F₁，并且在该截面内第一锁紧螺母1在离心力F₁和力臂L₁的作用下产生弯矩T₁。弯矩T₁将第一锁紧螺母1压紧到旋转轴6上。同理，第二锁紧螺母2受到离心力F₂，并且在截面内第二锁紧螺母2在离心力F₂和力臂L₂的作用下产生弯矩T₂。弯矩T₂将第二锁紧螺母2压紧到旋转轴6上。由于第一锁紧螺母1和第二锁紧螺母2被相同地设计，因此，各自的离心力F₁，F₂大小相同，方向相反，其力臂L₁，L₂长度相等，因此，产生的弯矩T₁和T₂大小相同且沿同一方向作用。由此，由相互抵靠的第一锁紧螺母1和第二锁紧螺母2构成锁紧螺母组件转动平衡，且可靠地压紧在旋转轴6上。离心力F₁，F₂越大，产生的弯矩T₁和T₂越大，这有利于锁紧螺母组件夹紧到旋转轴上。

虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应该理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。

附图标记列表

1 第一锁紧螺母

2 第二锁紧螺母

3 螺栓

4 定位销

5 凹槽

6 旋转轴

Claims

1.一种用于旋转轴(6)的锁紧螺母组件，所述锁紧螺母组件具有旋转轴线，其特征在于，所述锁紧螺母组件的质心在所述旋转轴线上，并且所述锁紧螺母组件包括两个相互抵靠的锁紧螺母(1，2)，其中，所述锁紧螺母(1，2)的质心偏离于所述旋转轴线，并且所述质心的位置使得在所述锁紧螺母(1，2)随所述旋转轴(6)转动时，所述锁紧螺母(1，2)的离心力产生能够将所述锁紧螺母(1，2)压紧到所述旋转轴(6)的力矩。

2.根据权利要求1所述的锁紧螺母组件，其特征在于，两个锁紧螺母(1，2)的质量相等，且在所述锁紧螺母组件随所述旋转轴(6)转动时，所述两个锁紧螺母(1，2)的离心力产生相同大小的力矩。

3.根据权利要求1所述的锁紧螺母组件，其特征在于，所述锁紧螺母组件的轴向端面垂直于所述旋转轴线。

4.根据权利要求3所述的锁紧螺母组件，其特征在于，所述锁紧螺母组件旋转对称，并且所述两个锁紧螺母(1，2)相互完全贴靠，且所述两个锁紧螺母(1，2)的贴靠面不垂直于所述旋转轴线。

5.根据权利要求4所述的锁紧螺母组件，其特征在于，所述贴靠面是平面。

6.根据权利要求1所述的锁紧螺母组件，其特征在于，所述锁紧螺母(1，2)具有用于相互定位和相互连接的结构。

7.根据权利要求6所述的锁紧螺母组件，其特征在于，所述锁紧螺母(1，2)具有沿轴向延伸的定位孔和连接孔，所述锁紧螺母组件还包括插接在所述定位孔中的定位件(4)和拧紧在所述连接孔中的连接件(3)。

8.根据权利要求1所述的锁紧螺母组件，其特征在于，所述锁紧螺母组件的外周表面具有凹槽(5)。

9.根据权利要求1所述的锁紧螺母组件，其特征在于，所述锁紧螺母组件的用于拧紧到所述旋转轴(6)的内螺纹是连续的。

10.一种用于装配根据权利要求7所述的锁紧螺母组件的方法，其特征在于依次进行如下步骤：

-对准两个锁紧螺母(1，2)的定位孔，将所述定位件(4)***所述定位孔中；

-将所述连接件(3)拧紧到两个锁紧螺母(1，2)的连接孔中；

-将所述锁紧螺母组件作为整体拧到所述旋转轴(6)上的指定位置；以及

-拆除所述定位件(4)和所述连接件(3)。