CN105460823B - 力封闭式反馈型扭矩限制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种力封闭式反馈型扭矩限制装置，涉及限制装置技术领域，为了防止船用起重机、车间起重机或卷烟机因打滑导致事故，起到安全保护的作用。该限制装置包括接近开关，接近开关接入设备电气控制系统，顶部感应区靠近动作环左侧端面安装，花键式轴套内孔和电机或者液压马达等动力源连接，连接接口包括单键或花键的形式，其右侧外花键和所述动作环内花键连接，动作环通过端面的圆周变深度滑槽和滚珠与滚珠支撑体连接，滚珠嵌入所述滚珠支撑体的半圆形凹槽内，输出连接件通过弹性体、调整垫、弹性体螺栓和滚珠支撑体实现浮动连接，滚珠支撑体通过连接螺栓和扭矩限制装置壳体固连，弹簧支撑套和弹簧导套用于扭矩调节压簧的辅助导向支撑。

Description

力封闭式反馈型扭矩限制装置
技术领域
本发明涉及限制装置技术领域，尤其涉及一种力封闭式反馈型扭矩限制装置。
背景技术
在机械传动中，通常会存在机械冲击，尤其是(船用)起重、卷扬类设备，其机械环境因素往往难以准确预估，不加扭矩限制装置往往会造成设备损坏。扭矩限制器是一种应用广泛的机械安全传动装置，作为一个安全部件，当出现机械故障或超出设定扭矩时，通常以打滑的形式限制传动系统所传递的扭矩，当过载情形消失后自行恢复，这样就防止了机械损坏。实现打滑的原理一般有两种形式，其一是通过各种构型的摩擦面实现超载打滑，打滑时传递扭矩稳定，其二是通过滚珠-凹槽式结构实现超载打滑，打滑时传递扭矩明显波动。
现有的扭矩限制器只能起到扭矩超载保护的作用，在生产实际中，一些特殊的设备，比如船用起重机、车间起重设备或卷扬机等，在连续过载时不允许持续打滑，否则会导致起吊对象跌落、甚至人身伤害等安全事故。
发明内容
本发明提供了一种力封闭式反馈型扭矩限制装置，为了防止船用起重机、车间起重设备或卷扬机打滑导致事故，起到安全保护作用。
为了达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种力封闭式反馈型扭矩限制装置，包括接近开关，所述接近开关接入设备电气控制系统，顶部感应区靠近动作环左侧端面安装，花键式轴套内孔和电机或者液压马达等动力源连接，连接接口包括单键或花键的形式，其右侧外花键和所述动作环内花键连接，所述动作环通过端面的圆周变深度滑槽和滚珠与滚珠支撑体连接，所述滚珠嵌入所述滚珠支撑体的半圆形凹槽内，输出连接件通过弹性体、调整垫、弹性体螺栓和滚珠支撑体实现浮动连接，所述滚珠支撑体通过连接螺栓和扭矩限制装置壳体固连，弹簧支撑套和弹簧导套用于扭矩调节压簧的辅助导向支撑，扭矩调节码盘的旋进旋出实现弹簧的预紧力设定，码盘紧固螺栓用于锁止调节码盘设定弹簧预紧力后的位置，扭矩限制装置通过输出连接件内孔和外部动力输出件连接，连接接口可以为单键或花键形式。
本发明的有益效果为：本发明尤其适用于过载打滑可能导致安全事故的工作场合，比如船用起重设备、卷扬机或者化工行业易燃易爆环境下工作的机械设备。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅为本发明的一些实施例，对于本领域或普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种力封闭式反馈型扭矩限制装置的结构示意图；图2为动作环结构图；图3为动作环圆周变深度滑槽工作原理展开图。
图1中：1-接近开关，2-花键式轴套，3-动作环，4-扭矩调节码盘，5-码盘紧固螺栓，6-弹簧支撑套，7-扭矩限制装置壳体，8-扭矩调节压簧，9-弹簧导套，10-滚珠，11-滚珠支撑体，12-弹性体，13-调整垫，14-连接螺栓，15-弹性体螺栓，16-输出连接件；图2中：1-花键槽，2-圆周变深度滑槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供的力封闭式反馈型扭矩限制装置的核心是通过接近开关、弹簧调力锁止机构、圆周变深度滑槽-滚珠机构、动作环轴向限位机构、弹性体浮动连接机构等构件的有机组合，实现传动系统超出设定扭矩时，动作环发出轴向动作信号，同时保持动力有效传递，不发生打滑现象；接近开关感应到动作环动作信号后，设备电气控制系统切断动力回路，从而起到机电联锁安全保护作用。
接近开关接入设备电气控制系统，感应过载动作信号；弹簧调力锁止机构用于设定额定工作扭矩；圆周变深度滑槽-滚珠机构用于检测扭矩，传动系统达到设定扭矩时动作环发出轴向位移信号；动作环轴向限位机构用于保持过载扭矩，使传动机构不脱开；弹性体浮动连接机构用于降低扭矩限制装置安装精度。
本发明具有以下特点：
1)圆周变深度滑槽-滚珠机构用于检测扭矩，传动系统达到设定扭矩时动作环发出轴向位移信号；
2)动作环轴向限位机构用于保持过载扭矩，使传动机构不脱开；
3)本发明通过机电联锁设计思路，实现对机械传动系统扭矩保持、过载断电的有效安全保护；
4)本发明尤其适用于过载打滑可能导致安全事故的工作场合。
本发明尤其适用于过载打滑可能导致安全事故的工作场合，比如船用起重设备、卷扬机或者化工行业易燃易爆环境下工作的机械设备。
参见图1和图2，本发明实施例提供的力封闭式反馈型扭矩限制装置中的接近开关1接入设备电气控制系统，顶部感应区靠近动作环3左侧端面安装，花键式轴套2内孔和电机或者液压马达等动力源连接，连接接口可以为单键或花键等形式，其右侧外花键和动作环3内花键连接，动作环3通过端面的圆周变深度滑槽和滚珠10与滚珠支撑体11连接，滚珠10嵌入滚珠支撑体11的半圆形凹槽内，输出连接件16通过弹性体12、调整垫13、弹性体螺栓15和滚珠支撑体11实现浮动连接，滚珠支撑体11通过连接螺栓14和扭矩限制装置壳体7固连，弹簧支撑套6，弹簧导套9用于扭矩调节压簧8的辅助导向支撑，扭矩调节码盘4的旋进旋出实现弹簧的预紧力设定，码盘紧固螺栓5用于锁止调节码盘设定弹簧预紧力后的位置，扭矩限制装置通过输出连接件16内孔和外部动力输出件连接，连接接口可以为单键或花键等形式。
当工作扭矩达到设定扭矩时，滚珠10驱动动作环3产生向左的一个约3mm的位移量，其大小取决于扭矩限制装置壳体7右侧面和动作环3左侧面的设计间隙Δx，动作环3沿着花键式轴套2左移，花键保持接触，此时接近开关1感应到动作环的位移，输出报警信号。在发出报警信号的同时，扭矩限制装置并不脱开，而是以花键式轴套2和动作环3之间的花键连接、动作环3和滚珠支撑体11之间的圆周变深度滑槽-滚珠接触副形式刚性传递扭矩，起到了扭矩保持的作用。
扭矩限制装置动作环工作原理见图3，假定扭矩限制装置具有良好的润滑工况，忽略动作环产生动作时的摩擦力，则有如下关系：M＝kr(x0+Δx)tanθ，式中，M为设定的限制扭矩，k为弹簧刚度系数，r为圆周变深度滑槽分布圆半径，x0为弹簧预安装长度，Δx为动作环位移，θ为动作环圆周变深度滑槽导程角。根据上述工作原理和扭矩方程可以进行具体的力封闭式反馈型扭矩限制装置设计。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应该在涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种力封闭式反馈型扭矩限制装置，其特征在于：包括接近开关(1)，所述接近开关(1)接入设备电气控制系统，所述接近开关的顶部感应区靠近动作环(3)左侧端面安装，花键式轴套(2)内孔和动力源连接，所述动力源为电机或液压马达，花键式轴套内孔和动力源之间的连接接口为单键或花键的形式，所述花键式轴套右侧外花键和所述动作环(3)内花键连接，所述动作环(3)通过端面的圆周变深度滑槽和滚珠(10)与滚珠支撑体(11)连接，所述滚珠(10)嵌入所述滚珠支撑体(11)的半圆形凹槽内，输出连接件(16)通过弹性体(12)、调整垫(13)、弹性体螺栓(15)和滚珠支撑体(11)实现浮动连接，所述滚珠支撑体(11)通过连接螺栓(14)和扭矩限制装置壳体(7)固连，弹簧支撑套(6)和弹簧导套(9)用于扭矩调节压簧(8)的辅助导向支撑，扭矩调节码盘(4)的旋进旋出实现弹簧的预紧力设定，码盘紧固螺栓(5)用于锁止调节码盘设定弹簧预紧力后的位置，扭矩限制装置通过输出连接件(16)内孔和外部动力输出件连接，输出连接件(16)内孔和外部动力输出件之间的连接接口为单键或花键的形式。
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