大型轮毂圆锥过盈联接结构及装拆方法

赵月江 范强龙 许宝华/浙江上风实业股份有限公司

0 引言

圆锥面过盈联接用以承受轴向力或传递转矩，适用于大型、重载需要多次装拆的联接。这种过盈联接结构简单、定心性好、承载能力强，在变载和冲击条件下能可靠的工作，广泛应用于大型离心风机的皮带轮、轴流风机叶轮轮毂、输送机械传动滚筒、通用机械的大齿轮和大蜗轮等。但是，现有过盈联接技术要求配合面的加工精度较高，而且装拆困难[1]。结构改进前，带外锥面的圆锥套的大径端无法兰，采用通用工具装拆困难，通常设计专用液压螺栓拉伸器装拆，但结构复杂、制造成本高。

针对如何克服过盈联接技术存在装拆困难的问题，研究既结构简单，又能实现快速装拆的新方法，结构改进后，带外锥面的圆锥套的大径端增设法兰，采用螺钉连接的方法，装拆非常方便。下面结合图例介绍一种可快速装拆的大型轮毂圆锥过盈联接结构及其装拆方法。

1 实例结构

以大型皮带轮轮毂圆锥过盈联接结构为例：它由轮毂、圆锥套和内六角圆柱头螺钉组成（装配图见图1，立体图见图2）。

1.1 轮毂联接部位的内部结构

图1 过盈联接的装配图

图2 过盈联接立体结构图

轮毂联接部位的内部结构（见图3）的内孔呈圆锥形，圆锥部分的小径端设有4 个均布用于安装内六角圆柱头螺钉的沉孔，轮毂圆锥部分大径端设有用于安装圆锥套法兰外径的沉孔。装配时，通过螺钉联接压紧圆锥套。圆锥部分的大径端设有对称2 个供拆卸圆锥套用的螺纹孔，螺纹孔直径与安装在小径端内的4 颗内六角圆柱头螺钉直径一致。拆卸时，将4 颗内六角圆柱头螺钉中其中2 颗拧在圆锥部分大径端螺纹孔上，将圆锥套逐步从轮毂中间孔内顶出。

1.2 圆锥套的结构

图3 轮毂联接部位的内部结构图

圆锥套（见图4）的内孔呈圆柱形，外形呈圆锥形。圆锥套的一侧有1条3mm宽的开口，开口的长度与圆锥套的长度一致；在圆锥套开口的对称位置上设置键槽；圆锥套的大径端设有法兰，该法兰上设有4 个用于安装内六角圆柱头螺钉的螺纹孔，螺纹孔的直径和数量与轮毂联接部位的螺钉一致。圆锥套的圆锥部分与法兰之间设置一圈砂轮越程槽，方便圆锥套的外圆磨加工。

1.3 结构特点

轮毂和圆锥套的锥度选用1：7，结合部位表面粗糙度为Ra≤1.6μm，两者圆锥面的接触率≥80%[2]。轮毂中间孔内圆锥面与圆锥套的外圆锥面的配合，是通过4 颗内六角圆柱头螺钉联接，使两者的结合面压紧形成过盈联接。过盈量的大小是根据所需传递载荷值来计算确定，并通过螺钉对圆锥套的压紧力来保证[3-4]。

图4 圆锥套的结构图

2 装拆方法

大型轮毂圆锥过盈联接结构的装拆方法，结合图例其步骤方法如下：

1）圆柱形轴伸上装上普通型平键[5]，利用圆锥套上的键槽将圆锥套用手推移到圆柱形轴伸上，到达规定的位置；

2）将轮毂装在圆锥套上，拧上4颗内六角圆柱头螺钉，采用力矩扳手按对角、交叉的程序均衡地拧紧，从而完成圆锥过盈联接的安装；

3）圆锥过盈联接拆卸时，拆卸所有内六角圆柱头螺钉，将其中的2颗内六角圆柱头螺钉拧在轮毂上的2个螺纹孔上（图1中螺纹孔用1/4圈涂黑表示），交叉、均衡地拧入，将圆锥套逐步从轮毂中间孔内顶出。

3 结论

我公司使用的该项联接技术，已应用在秦山核电站大型离心通风机从动皮带轮与主轴的联接，以及大型地铁轴流风机叶轮轮毂与电机轴的联接，至今这些风机已连续安全运行了14年，实践证明了该项联接技术是成功可靠的。该项联接技术也可应用在大型输送机械传动滚筒、大型通用机械的大齿轮和大蜗轮等与轴的联接等。

[1]王三民.机械设计计算手册[M].北京：化学工业出版社，2009.

[2]成大先.机械设计手册[M].第五版第2卷.北京：化学工业出版社，2011.

[3]GB/T 15755-1995.圆锥过盈配合的计算和选用[S].

[4]惠晓伟.过盈联接在风机空心主轴设计中的应用[J].风机技术，2013（3）：45-47.

[5]许宝华.通风机主轴圆锥形轴伸联接问题探讨[J].风机技术，2009（4）：51-52.