CN102900787B - 限扭超越离合器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种限扭超越离合器，涉及机电一体化产品中机械传动基础件技术领域，具体包括内环（1）、楔紧件（2）、垫圈（3）、轴挡（4）、密封件（5）、外环（6）、摩擦片（7）、法兰压盘（8）、支撑套（10）、密封圈（9）、圆柱压簧（11）、调节螺栓（12）、端盖（13）、防护盖（16）、释放螺栓（17）、垫片（19）、碟簧（20）、螺钉（15）和插销（14），其中，所述外环（6）两端面和法兰压盘（8）及支撑套（10）靠摩擦片通过调节螺栓和圆柱压簧加载使其连成一体。本发明提供一种限扭超越离合器，能够具有超越离合器的各种功能，并兼有限扭器过载安全可靠保护传动件及力矩均衡，低能耗，有效避免倒转飞车重大事故发生的目的。

Description

限扭超越离合器

技术领域

本发明涉及机电一体化产品中机械传动基础件技术领域，尤其涉及一种限扭超越离合器。

背景技术

超越离合器是原动机和工作机之间或机器内部主动轴与从动轴间动力传递接合与分离功能的传动重要基础件。目前随着现代科学技术的发展，应用领域在不断拓展。使用的工况更加复杂、恶劣，特别是突发的过载或冲击造成超越离器的损坏及引发传动系统的故障。由于近年来大功率、大倾角、长距离上运带式输送机的迅速发展及应用，采用多驱动的方式，把超越离合器（逆止器）相应地分别的安装在各驱动单元里，因为超越离合器受各元件的制造、安装误差、扭转刚度及运转磨损情况不同等影响，使得某一超越离合器在进行逆止作用时有可能承受大部分甚至全部的逆止力矩，导致超越离合器或传动系统的轴损坏，会造成倒转飞车的重大事故。虽然在设计时选用较大的安全系数，将安装在多驱动各单元的超越离合器的安全余量放得很大，采用“大马拉小车”的措施，增加耗能，加大设备成本，但是还不能杜绝此类事故的发生。

因此，当下需要迫切解决的一个技术问题就是：如何能够提出一种有效的措施，以解决上述技术中存在的问题。

发明内容

本发明提供一种限扭超越离合器，能够具有超越离合器的各种功能，并兼有限扭器过载安全可靠保护传动件及力矩均衡，低能耗，有效避免倒转飞车重大事故发生的目的。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种限扭超越离合器，具体包括内环（1）、楔紧件（2）、垫圈（3）、轴挡（4）、密封件（5）、外环（6）、摩擦片（7）、法兰压盘（8）、支撑套（10）、密封圈（9）、圆柱压簧（11）、调节螺栓（12）、端盖（13）、防护盖（16）、释放螺栓（17）、垫片（19）、碟簧（20）、螺钉（15）和插销（14），其中，所述外环（6）两端面和法兰压盘（8）及支撑套（10）靠摩擦片通过调节螺栓和圆柱压簧加载使其连成一体。

进一步地，所述楔紧件为楔块或滚柱。

进一步地，所述外环的外圆与支撑套的内孔之间留有一定的间隙。

进一步地，所述摩擦片用的为无石棉摩擦材料，摩擦系数为0.34。

进一步地，所述圆柱压簧用于限扭超越离合器加力过程。

进一步地，所述碟簧用于限扭超越离合器释放过程。

综上，使用本发明所述的限扭超越离合器只要所承受的扭矩在预设的某一限定值范围内，就可以充分的发挥限扭超越离合器的功能，便可确保限扭超越离合器和整机的传动件安全可靠运行。特别是在多驱动的场合，很好的保证不正常扭矩分配而造成超载的损害。通过调控摩擦机构的调节螺栓改变加给摩擦片上的力矩大小，将限扭超越离合器承受的力矩调节到某一限定值范围，避免了因严重过载或冲击造成传动系统和超越离合器倒转飞车。

同时，该限扭超越离合器还设有扭矩释放机构，有利于安装调试，特殊情况低速反向旋转等工况条件下使用，并且非常方便。

本发明具有结构紧凑、新颖；两套调节机构，调节方便，可实现多功能，过载及严重冲击保护，安全可靠，避免重大事故；降低成本，节约能源，经济合理等优点。

附图说明

图1.a是本发明的限扭超越离合器结构的主视图；

图1.b是本发明的限扭超越离合器的结构侧视半剖图；

图2.a是本发明的限扭超越离合器组成中的超越离合器结构单元；

图2.b是本发明限扭超越离合器结构中的摩擦缓冲机构单元图；

图3是本发明限扭超越离合器在双驱动应用布局示意图。

具体实施方式

本发明的技术方案是在超越离合器的结构基础上，保证其功能，合理的、充分的利用超越离合器的主要零件，采用一件多用，另引入限扭器结构中的摩擦缓冲机构的原理，增加少量必须专用零件，发明设计具有超越离合器的功能，又兼有限扭器的功能的结构新颖、多功能的新型传动件—限扭超越离合器。

本发明的限扭超越离合器结构中楔紧件、组合摩擦副、扭矩调节及其释放功能等是核心。楔紧件是超越离合器的关键部件，根据其技术要求、功能和使用的工况条件，可设计和选用楔块式或滚柱式，发挥各自特点。离合器的外环为一件多用功能，不但与内环组成离合器中旋转楔紧件的滚道，而且又作为摩擦机构的一个元件与法兰压盘和支撑套件组成摩擦副。并不同于普通超越离合器靠键或螺栓直接固定在机座上，无任何刚性联接，而是靠外环两端面的摩擦力，通过法兰压盘与机座或其传动件联接。扭矩调节是通过调节螺栓并调节到预设的限定值范围内，用数显扳手或其它加力方法实施。通过释放螺栓对碟簧施加大于限定值的扭矩，实施释放功能。

本发明的限扭超越离合器的原理是：限扭超越离合器的组成中超越离合器的外环（6）的内径与内环（1）的外径构成滚道放置楔紧件，而且外环（6）的两端面与法兰压盘（8）、支撑套（10）的内端面和摩擦片（7）配对成摩擦副，通过调节螺栓（12）和圆柱压簧（11）对摩擦片（7）施加的摩擦力将其连成一体。同时外环（6）的外圆与支撑套（10）相应内孔之间留有间隙，通过调节螺栓（12）调节圆柱压簧加给摩擦片端面压力，可将超越离合器所承受的扭矩调节到某一预设的限定值范围内。

当限扭超越离合器通过法兰压盘被联接在传动系统中，由电机或减速机轴伸带动运转。如因停车、过载、严重冲击等突发事故，限扭超越离合器欲进入逆止状态，这时若其中的超越离合器所承受的扭矩大于超越离合器限定值时，外环将克服其与摩擦片之间的摩擦扭矩，并与固定不动的法兰压盘和支撑套之间产生相对滑动脱开，将超过限定值的那部分扭矩卸给主机其它装置分担（如多驱动），从而避免整台主机逆止扭矩的峰值过分集中在某一台限扭超越离合器或其他传动件上，保护了限扭超越离合器的传动装置安全。随着超越离合器的使用时间增长，摩擦副会受到磨损，这时圆柱压簧能给予适量补偿，使其承载能力仍保持在限定值范围内。但是如果磨损量增加到一定值时，超越离合器所承受的扭矩下降到小于规定某一限定值，将影响限扭超越离合器正常工作可靠性，甚至无法正常工作。因此，要定期检查、测量，拧紧调节螺栓，调节摩擦压力，使限扭超越离合器所承受的扭矩仍在限定值范围内。

另外，该限扭超越离合器还设有扭矩释放功能机构，由3个释放螺栓（17）、支撑套（10）、碟簧（20）和端盖（16）组成。

图1.a是限扭超越离合器结构主视图，而图1.b是限扭超越离合器结构侧视半剖图。图中表示出该限扭超越离合器是由特殊超越离合器与限扭摩擦机构巧妙的、紧凑的、合理的组合设计技术实施方案。是本发明的限扭超越离合器清晰、完整的结构图。所述限扭超越离合器具体包括内环（1）、楔紧件（2）、垫圈（3）、轴挡（4）、密封件（5）、外环（6）、摩擦片（7）、法兰压盘（8）、支撑套（10）、密封圈（9）、圆柱压簧（11）、调节螺栓（12）、端盖（13）、防护盖（16）、释放螺栓（17）、垫片（19）、碟簧（20）、螺钉（15）和插销（14），其中，所述外环（6）不是直接固定在机座（架）上，且与机座无有刚性联接，外环两端面和法兰压盘（8）及支撑套（10）靠摩擦片通过调节螺栓和圆柱压簧加载使其连成一体，用调节螺栓改变加给摩擦片上的压力大小，将限扭超越离合器所承受的力矩调节到限制在某一限定值范围，可用带数显的扭力扳手加载并读出数值。

其中，所述外环的外圆与支撑套的内孔之间留有一定的间隙。所述摩擦片用的为无石棉摩擦材料，具有良好的耐磨性，适宜而稳定的摩擦系数，本方案所述中采用的摩擦系数为0.34。

在图2.a中，内环（1）、楔紧件（楔块、滚柱、弹簧等）（2）、外环（6）、垫圈（3）、轴挡（4）、密封件（5）等组成超越离合器单元。根据使用的工况条件要求可以设计制造成为接触式或非接触式楔块及滚柱式超越离合器，其结构及工作原理同于特殊超越离合器。但是本发明的超越离合器的外环不是通过键或螺栓与机座刚性的固定上，而外环则是通过可调摩擦机构实施给摩擦片的压力，靠摩擦力经法兰压盘与机座或其他传动件联接，实现其功能。外环是限扭超越离合器中的超越离合器及可调限扭摩擦机构的共用件。

在图2.b中，外环（6）、摩擦片（7）、法兰压盘（8）、密封圈（9）、支撑套（10）、圆柱压簧（11）、调节螺栓（12）、端盖（13）、插销（14）等组成可调摩擦缓冲机构，法兰压盘（8）端面和支撑套一个侧面端面靠摩擦片（7）的摩擦力与外环（6）的端面通过调节螺栓、圆柱压簧连成一体。同时，外环的外圆与支撑套的相应内孔之间留有间隙，通过调节螺栓来调节加在摩擦片端面的压力，可以改变摩擦力的大小，从而可将限扭超越离合器所承受的扭矩调整限制在某一限定值内。

同时，在图2.b中也表示出扭矩释放机构，由释放螺栓（17）、支撑套（10）、垫片（19）、碟簧（20）、端盖（13）和插销组成。当需要释放功能时，首先松动释放螺栓，拔下端盖上插在支撑套上的插销，然后顺时针将端盖沿着螺栓孔的中心圆转动a角，这时释放螺栓进入端盖大通孔中，拧紧释放螺栓，限扭超越离合器的释放功能就开始工作了。

现将限扭超越离合器中的离合器设计为非接触楔块式超越离合器时，对其工作原理进行如下说明：限扭超越离合器的内环采用键与传动系统主机的高速轴伸联接，外环是靠其摩擦机构通过法兰压盘的螺栓孔与机座或其他传动件相连置于传动系统之中。当主机启动时，带动内环和楔块装配（楔紧件）一块转动，转动时会产生离心力，有迫使楔块装配与外环脱离接触的趋势。但当其旋转产生的离心力矩还不足以克服复位弹簧施加给楔块的转矩时，这时楔块与内环工作面相互接触，并与外环产生相对滑动摩擦，当内环转速逐渐提高，并等于或大于该离合器的最小非接触转速时，这时所产生的离心力矩等于或大于复位弹簧预加的转矩和楔块的质力矩，这样迫使楔块在支撑孔中偏移而与外环脱离接触，实现非接触运转，无摩擦、无磨损，减少发热，提高使用寿命。此时限扭超越离合器正常的运行，但是，当停车、突然停电或机械故障等造成严重的过载或冲击发生时，这时外环在传动中打滑自动脱开，同时，超越离合器中楔块装置（楔紧件）也失去楔合功能，因此，限扭超越离合器处于失去传递动力和运动的作用，起到保护整个传动系统传动件安全的作用。当传动系统逐渐恢复运转、扭矩减小到预设的某一限定值时，限扭超越离合器又恢复正常功能。

图3所示为限扭超越离合器在双驱动带输送机上工作应用示意。图3中的布局是电机（3－1、3－7）、限扭超越离合器（3－2、3－5）、减速机（3－3、3－6）和输送机（3－4）。一般输送机必须布置超越离合器，以防止输送机停车及机械故障等发生严重过载或冲击时造成倒转飞车事故。同时又因各超越离合器元件制造、安装和运转磨损状态不同的影响，在逆止状态下，各超越离合器承受的逆止力矩不平衡，因此所有的制动力矩会率先作用在其中的一个上。现当使用带限矩功能的限扭超越离合器时，如率先承受制动力矩的超越离合器则会打滑自动脱开，直到其他超越离合器工作，这时制动逆止力矩由所有超越离合器共同承担。有效避免峰值扭矩对系统的损坏，同时也很好的保护超越离合器本身不受超载的影响。

本发明所述的限扭超越离合器适用于带式输送机、冶金机械、矿山机械、石化机械、印刷机械、机床、减速机、发电机设备及军工产品等机械传动中，有广阔的应用前景。

以上对本发明所提供的限扭超越离合器进行了详细介绍，本文中应用了具体个别实例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种限扭超越离合器，其特征在于，包括内环(1)、楔紧件(2)、垫圈(3)、轴挡(4)、密封件(5)、外环(6)、摩擦片(7)、法兰压盘(8)、支撑套(10)、密封圈(9)、圆柱压簧(11)、调节螺栓(12)、端盖(13)、防护盖(16)、释放螺栓(17)、垫片(19)、碟簧(20)、螺钉(15)和插销(14)，其中，所述外环(6)两端面和法兰压盘(8)及支撑套(10)靠摩擦片通过调节螺栓和圆柱压簧加载使其连成一体；外环(6)的内径与内环(1)的外径构成滚道放置楔紧件(2)，而且外环(6)的两端面与法兰压盘(8)、支撑套(10)的内端面和摩擦片(7)配对成摩擦副；外环(6)的外圆与支撑套(10)相应内孔之间留有间隙，通过调节螺栓(12)调节圆柱压簧(11)加给摩擦片端面压力，可将超越离合器所承受的扭矩调节到某一预设的限定值范围内；扭矩释放功能机构由释放螺栓(17)、支撑套(10)、碟簧(20)、端盖(13)和插销(14)组成，当需要释放功能时，首先松动释放螺栓(17)，拔下端盖(13)上插在支撑套(10)上的插销(14)，然后顺时针将端盖(13)沿着螺栓孔的中心圆转动a角，这时释放螺栓进入端盖大通孔中，拧紧释放螺栓，限扭超越离合器的释放功能就开始工作了；所述摩擦片用的为无石棉摩擦材料，摩擦系数为0.34。

2.根据权利要求1所述的限扭超越离合器，其特征在于，所述楔紧件为楔块或滚柱。