一种具有可调热膨胀系数的防胀紧圆环制造技术

本发明专利技术公开了一种具有可调热膨胀系数的防胀紧圆环，该圆环由外环(1)、外环驱动环(2)、中环(3)、中环驱动环(4)与内环(5)构成。其中外环(1)、中环(3)与内环(5)的材料具有较低热膨胀系数；外环驱动环(2)与中环驱动环(4)的材料具有较高热膨胀系数。外环(1)、外环驱动环(2)、中环(3)、中环驱动环(4)与内环(5)由外至内依次采用卯榫结构相连接。本发明专利技术实际应用时外环(1)与孔相配合，内环(5)与轴相配合。当轴孔配合处温度上升时，外环驱动环(2)和中环驱动环(4)的热膨胀量较大，可驱动外环(1)、中环(3)和内环(5)向内收缩或向外扩张，从而实现外环(1)与内环(5)可调的热膨胀系数。本发明专利技术防胀紧圆环具有可调热膨胀系数的特点，可通过改变结构尺寸设计出同时适应轴与孔热变形的防胀紧结构。

An anti expansion ring with adjustable thermal expansion coefficient

【技术实现步骤摘要】
一种具有可调热膨胀系数的防胀紧圆环
本专利技术涉及轴孔配合防胀紧装置，具体涉及一种具有可调热膨胀系数的防胀紧圆环。
技术介绍
轴是支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的重要机械零件，广泛应用于驱动，传动等装置。轴和孔的精密配合是保证机器正常运转的前提条件，然而在某些特殊场合中，如高速电机以及数控主轴，轴的高速旋转会伴随大量的热产生，高温下材料的热膨胀会直接导致轴和孔的间隙减小从而加剧磨损，严重时甚至会发生轴卡死等情况。目前针对此类问题的解决方法主要分为两类，一类是提高润滑和加强散热，但此举无疑提高了设计难度与制造成本。如申请号CN200820083506.3公开的高速机床电机主轴润滑控温系统以及申请号CN201220248136.0公开的主轴自动润滑机构。另一类是研发具有极低热膨胀系数甚至零热膨胀系数的新型材料，复合陶瓷凭借其高弹性模量、抗腐蚀和低热膨胀系数等优点逐渐被应用于高速轴承中。但是其价格昂贵和易碎的特点限制了其在振动环境中的应用。此外因瓦合金凭借其铁磁性原理可在一定温度范围内实现极低的热膨胀系数，有时甚至为零或负值，但是其硬度和强度较低，一般不用于承载零件设计。因此利用现有材料来设计具有可调热膨胀系数的圆环以解决高温下轴孔胀紧难题具有较大的应用需求。
技术实现思路
本专利技术目的在于解决高温环境下轴孔配合间隙减小所导致的轴卡死问题，提出一种具有可调热膨胀系数的防胀紧圆环。由外环，外环驱动环，中环，中环驱动环和内环构成。其中外环，中环和内环材料的热膨胀系数较小；外环驱动环，中环驱动环材料的热膨胀系数较大，所有上述零件通过卯榫结构连接。实际使用时外环外表面与孔内表面配合，内环内表面与轴外表面配合。通过改变圆环结构参数可直接影响外环和内环在高温环境下的热膨胀量。选取合适的结构和材料参数可实现外环热膨胀系数与孔热膨胀系数一致，内环热膨胀系数与轴热膨胀系数一致，从而防止高温环境下的轴孔胀紧。本专利技术的优点在于。1、所有零件选用普通常见金属材料，成本低廉且加工难度小。2、本专利技术选用两种具有不同热膨胀系数的材料，通过改变结构尺寸参数可实现内外环人为可控的热膨胀系数，以适应轴和孔的热变形。3、所有零件通过卯榫结构连接，组装方便快捷且装配误差小。4、本专利技术为中空的混联网状结构，具有轻质高强度特征。5、所有零件均具有平面特征，采用线切割一体化加工，加工精度高。附图说明图1为本专利技术防胀紧圆环整体结构等轴测视图。图2位本专利技术防胀紧圆环装配爆炸图。图3为本专利技术防胀紧圆环整体结构正视图。图4为本专利技术防胀紧圆环胞元局部视图。图5为本专利技术防胀紧圆环结构尺寸图。图中。1-外环2-外环驱动环3-中环4-中环驱动环5-内环6-胞元101-外圆102-A内支撑杆103-A榫头104-A切槽201-B切槽202-C切槽203-A卯眼204-B卯眼205-A驱动杆301-中圈302-A外支撑杆303-B内支撑杆304-B榫头305-C榫头306-D切槽307-E切槽401-F切槽402-G切槽403-C卯眼404-D卯眼405-B驱动杆501-内圈502-B外支撑杆503-D榫头504-H切槽505-内孔具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。本专利技术一种具有可调热膨胀系数的防胀紧圆环，由外环1、外环驱动环2、中环3与中环驱动环4，以及内环5构成，如图1所示；所述外环1、中环3和内环5由低热膨胀系数材料加工制作而成，如钨钢；所述外环驱动环2和中环驱动环4由高热膨胀系数材料加工制作而成，如铝合金；所述外环1、外环驱动环2、中环3与中环驱动环4，以及内环5由外至内依次采用卯榫结构相连接；本专利技术实际应用时外环1与孔相配合，内环5与轴相配合；当环境温度上升时，外环驱动环2和中环驱动环4的热膨胀量较大，可驱动热膨胀量较小的外环1、中环3和内环5向内收缩或向外扩张，从而实现外环1与内环5的可调热膨胀系数，以防止轴孔胀紧。所述外环1包括外圆101、A内支撑杆102、A榫头103与A切槽104，外圆101外表面与孔配合；内表面圆周方向上均匀分布A内支撑杆102与A切槽104，相邻的A内支撑杆102呈夹角α(α取值越小越好，一般应小于5°)且中间间隔A切槽104。A榫头103位于A内支撑杆102顶端，截面为圆形且直径略大于A内支撑杆102的宽度。所述外环驱动环2包括B切槽201、C切槽202、A卯眼203、B卯眼204与A驱动杆205。V型B切槽201沿圆周方向均匀分布在外环驱动环2外侧，B切槽201开口方向向外且V型夹角为βI(一般应小于15°)，相邻B切槽201之间夹角为α；V型C切槽202沿圆周方向均匀分布在外环驱动环2内侧，C切槽202开口方向向外内且V型夹角为(一般应小于10°)，相邻C切槽202之间夹角为α。B切槽201与C切槽202之间相隔A驱动杆205，多个A驱动杆205首尾相连构成封闭圆环。A卯眼203与B卯眼204均匀分布在A驱动杆205首尾连接处，不同的是A卯眼203均匀分布在V型C切槽202顶点处且开口方向向内；B卯眼204分布在V型B切槽201顶点处且开口方向向外，相同的是A卯眼203与B卯眼204截面均为圆形且直径等于A榫头103直径大小。所述中环3包括中圈301、A外支撑杆302、B内支撑杆303、B榫头304、C榫头305、D切槽306与E切槽307。中圈301外表面圆周方向上均匀分布A外支撑杆302与D切槽306，相邻的A外支撑杆302呈夹角α(α取值越小越好，一般应小于5°)且中间间隔D切槽306。C榫头305位于A外支撑杆302顶端且截面为圆形，C榫头305直径略大于A外支撑杆302的宽度且等于A卯眼203直径大小。中圈301内表面圆周方向上均匀分布B内支撑杆303与E切槽307，相邻的B内支撑杆303呈夹角α(α取值越小越好，一般应小于5°)且中间间隔E切槽307。B榫头304位于B内支撑杆303顶端且截面为圆形，B榫头304直径略大于B内支撑杆303的宽度。所述中环驱动环4包括F切槽401、G切槽402、C卯眼403、D卯眼404与B驱动杆405。V型F切槽401沿圆周方向均匀分布在中环驱动环4外侧，F切槽401开口方向向外且V型夹角为βII(一般应小于15°)，相邻F切槽401之间夹角为α；V型G切槽402沿圆周方向均匀分布在中环驱动环4内侧，G切槽402开口方向向内且V型夹角为(一般应小于10°)，相邻G切槽402之间夹角为α。F切槽401与G切槽402之间相隔B驱动杆405，多个B驱动杆405首尾相连构成封闭圆环。C卯眼403与D卯眼404均匀分布在B驱动杆405首尾连接处，不同的是C卯眼403均匀分布在V型G切槽402顶点处且开口方向向内；D卯眼404分布在V型F切槽401顶点处且开口方向向外，相同的是C卯眼403与D卯眼404截面均为圆形且直径等于B榫头304直径大小。所述内环5包括内圈501、B外支撑杆502、D榫头503、H切槽504与内孔505。内孔505与轴配合；内圆501外表面圆周方向上均匀分布B外支撑杆502与H切槽504，相邻的B外支撑杆502呈夹角α(α取值越小越好，一般应小于5°)且中间间隔H切槽504。D榫头503位于B外支撑杆502顶端，截面为圆形且直径略大于A内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有可调热膨胀系数的防胀紧圆环，其特征在于：该防胀紧圆环由外环(1)、外环驱动环(2)、中环(3)、中环驱动环(4)与内环(5)构成；所述外环(1)包括外圆(101)、A内支撑杆(102)、A榫头(103)与A切槽(104)，外圆(101)内表面圆周方向上均匀分布A内支撑杆(102)与A切槽(104)，相邻的A内支撑杆(102)呈夹角α且中间间隔A切槽(104)。A榫头(103)位于A内支撑杆(102)顶端且截面为圆形；所述外环驱动环(2)包括B切槽(201)、C切槽(202)、A卯眼(203)、B卯眼(204)与A驱动杆(205)。V型B切槽(201)沿圆周方向均匀分布在外环驱动环(2)外侧且开口方向向外；V型C切槽(202)沿圆周方向均匀分布在外环驱动环(2)内侧且开口方向向外内。B切槽(201)与C切槽(202)之间相隔A驱动杆(205)，多个A驱动杆(205)首尾相连构成封闭圆环。A卯眼(203)与B卯眼(204)均匀分布在A驱动杆(205)首尾连接处；所述中环(3)包括中圈(301)、A外支撑杆(302)、B内支撑杆(303)、B榫头(304)、C榫头(305)、D切槽(306)与E切槽(307)。中圈(301)外表面圆周方向上均匀分布A外支撑杆(302)与D切槽(306)，相邻的A外支撑杆(302)呈夹角α且中间间隔D切槽(306)。C榫头(305)位于A外支撑杆(302)顶端且截面为圆形。中圈(301)内表面圆周方向上均匀分布B内支撑杆(303)与E切槽(307)，相邻的B内支撑杆(303)呈夹角α且中间间隔E切槽(307)。B榫头(304)位于B内支撑杆(303)顶端且截面为圆形；所述中环驱动环(4)包括F切槽(401)、G切槽(402)、C卯眼(403)、D卯眼(404)与B驱动杆(405)。V型F切槽(401)沿圆周方向均匀分布在中环驱动环(4)外侧且开口方向向外；V型G切槽(402)沿圆周方向均匀分布在中环驱动环(4)内侧且开口方向向内。F切槽(401)与G切槽(402)之间相隔B驱动杆(405)，多个B驱动杆(405)首尾相连构成封闭圆环。C卯眼(403)与D卯眼(404)均匀分布在B驱动杆(405)首尾连接处；所述内环(5)包括内圈(501)、B外支撑杆(502)、D榫头(503)、H切槽(504)与内孔(505)。内圆(501)外表面圆周方向上均匀分布B外支撑杆(502)与H切槽(504)，相邻的B外支撑杆(502)呈夹角α且中间间隔H切槽(504)。D榫头(503)位于B外支撑杆(502)顶端且截面为圆形；所述外环(1)、中环(3)与内环(5)所用材料的热膨胀系数较小；外环驱动环(2)与中环驱动环(4)所用材料的热膨胀系数较大；所述外环(1)、外环驱动环(2)、中环(3)与中环驱动环(4)，以及内环(5)由外至内依次采用卯榫结构相连接。...

【技术特征摘要】
1.一种具有可调热膨胀系数的防胀紧圆环，其特征在于：该防胀紧圆环由外环(1)、外环驱动环(2)、中环(3)、中环驱动环(4)与内环(5)构成；所述外环(1)包括外圆(101)、A内支撑杆(102)、A榫头(103)与A切槽(104)，外圆(101)内表面圆周方向上均匀分布A内支撑杆(102)与A切槽(104)，相邻的A内支撑杆(102)呈夹角α且中间间隔A切槽(104)。A榫头(103)位于A内支撑杆(102)顶端且截面为圆形；所述外环驱动环(2)包括B切槽(201)、C切槽(202)、A卯眼(203)、B卯眼(204)与A驱动杆(205)。V型B切槽(201)沿圆周方向均匀分布在外环驱动环(2)外侧且开口方向向外；V型C切槽(202)沿圆周方向均匀分布在外环驱动环(2)内侧且开口方向向外内。B切槽(201)与C切槽(202)之间相隔A驱动杆(205)，多个A驱动杆(205)首尾相连构成封闭圆环。A卯眼(203)与B卯眼(204)均匀分布在A驱动杆(205)首尾连接处；所述中环(3)包括中圈(301)、A外支撑杆(302)、B内支撑杆(303)、B榫头(304)、C榫头(305)、D切槽(306)与E切槽(307)。中圈(301)外表面圆周方向上均匀分布A外支撑杆(302)与D切槽(306)，相邻的A外支撑杆(302)呈夹角α且中间间隔D切槽(306)。C榫头(305)位于A外支撑杆(302)顶端且截面为圆形。中圈(301)内表面圆周方向上均匀分布B内支撑杆(303)与E切槽(307)，相邻的B内支撑杆(303)呈夹角α且中间间隔E切槽(307)。B榫头(304)位于B内支撑杆(303)顶端且截面为圆形；所述中环驱动环(4)包括F切槽(401)、G切槽(402)、C卯眼(403)、D卯眼(404)与B驱动杆(405)。V型F切槽(401)沿圆周方向均匀分布在中环驱动环(4)外侧且开口方向向外；V型G切槽(402)沿圆周方向均匀分布在中环驱动环(4)内侧且开口方向向内。F切槽(401)与G切槽(402)之间相隔B驱动杆(405)，多个B驱动杆(405)首尾相连构成封闭圆环。C卯眼(403)与D卯眼(404)均匀分布在B驱动杆(405)首尾连接处；所述内环(5)包括内圈(501)、B外支撑杆(502)、D榫头(503)、H切槽(504)与内孔(505)。内圆(501)外表面圆周方向上均匀分布B外支撑杆(502)与H切槽(504)，相邻的B外支撑杆(502)呈夹角α且中间间隔H切槽(504)。D榫头(503)位于B外支撑杆(502)顶端且截面为圆形；所述外环(1)、中环(3)与内环(5)所用材料的热膨胀系数较小；外环驱动环(2)与中环驱动环(4)所用材料的热膨胀系数较大；所述外环(1)、外...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢岩，于靖军，裴旭，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11