CN106050949B - 一种用于软启动的柔性扭矩增量联轴器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于软启动的柔性扭矩增量联轴器，由行星齿轮传动机构、柔性扭矩传递结构、过载保护机构、转速转换机构组成；所述行星齿轮传动机构中的内齿轮与行星架输出轴通过柔性扭矩传递结构和过载保护机构连接。本发明能够在重载电机启动过程中产生放大扭矩，并且具有缓冲作用，能够降低瞬时启动电流，解决电机的重载启动问题。并且在设备运行过程中能够根据波动负载或刮板输送机卡滞产生柔性的扭矩增量，降低吸收了电机与传动件的尖峰载荷，减弱了其造成的机械与电网冲击，使得电机平稳运行；延长了传动部件的使用寿命；减缓了启动过程和运行过程中由于大负载和波动负载造成的电网冲击及电器烧毁。

Description

一种用于软启动的柔性扭矩增量联轴器
技术领域
本发明属于重载设备软启动技术领域，尤其涉及一种用于软启动的柔性扭矩增量联轴器。
背景技术
在未来的世界能源格局中，煤炭的角色很重要。面对现代工业的飞速发展，煤炭的用量不断增加，推动了大型、特大型矿井的不断开拓，使得国内外的刮板输送机正在朝着大输送量、大功率、长运距、高强度、高性能的方向发展。随着刮板输送机性能参数的不断增大，其输送量也是不断提高。
但是当刮板输送机意外停机后，输送机上的大量煤炭以及停机后冒顶、片帮的落煤使得刮板输送机重启时电机很难启动。刮板输送机本身的形体较大，各部件质量较重，在运动过程中需要克服多种阻力，比如负载较重时，刮板输送机的牵引链以及刮板与溜槽之间存在着很大的静摩擦力，刮板输送机的过载系数可高达2.5～3.0，造成启动过程须有很大的启动转矩。而且刮板输送机的启动特征主要是过载启动和频繁启动，且负载无规律地频繁波动，容易因为部件的疲劳与冲击而损坏运输设备及传动设备，损坏传动件、断链条、打齿等故障。并且在电机重载启动过程与负载频繁波动过程中，造成由于严重的电网冲击和瞬时电流过大而烧电机和跳闸，严重影响到煤矿的正常开采进程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于软启动的柔性扭矩增量联轴器，旨在解决电机由于负载超重而难启动以及超载运行的问题。
本发明是这样实现的，一种用于软启动的柔性扭矩增量联轴器，所述用于软启动的柔性扭矩增量联轴器由行星齿轮传动机构、柔性扭矩传递结构、过载保护机构、转速转换机构等其他零部件组成；所述行星齿轮传动机构中的内齿轮与行星架输出轴通过柔性扭矩传递结构和过载保护机构连接；行星齿轮传动机构可通过减速功能实现扭矩放大，柔性扭矩传递结构能够实现扭矩的柔性传递，具有缓冲效果，过载保护机构实现柔性扭矩增量联轴器的过载保护，当负载超过极限扭矩时，通过主动件与从动件的相对滑动实现过载保护，转速转换机构能够实现输出高、低转速的转换。
进一步，所述行星齿轮传动机构设置有太阳轮；所述太阳轮与左机体之间通过第二深沟球轴承定位；内齿轮通过第一深沟球轴承和第一孔用挡圈与太阳轮定位；行星轮与行星轮轴空套均布安装于行星架上，行星架与太阳轮轴之间通过轴套形成转动副，其输出轴通过第三深沟球轴承与右机体形成转动副；轴套通过第二孔用挡圈与行星架台阶孔进行定位。
进一步，所述柔性扭矩传递结构设置有第一扭转弹簧和第二扭转弹簧，所述第一扭转弹簧与第二扭转弹簧在左端面通过均匀分布的8个内六角平端紧定螺钉连接，组成双层迭套式扭转弹簧；所述第一扭转弹簧左端通过端面花键与内齿轮右端的端面花键连接传递扭矩，右端与第二扭转弹簧加工有螺纹孔，用于安装内六角平端紧定螺钉；所述第二扭转弹簧左端内侧加工有8个均匀分布的V型凹槽，用于与过载保护机构的钢球配合。
进一步，所述过载保护机构设置有连接体，所述连接体通过内表面花键与行星架输出轴外花键配合传递扭矩与运动；径向加工有8个均匀分布的孔用于碟簧组与钢球的导向，孔内部加工有部分螺纹安装调节螺柱，8个碟簧组地每组由多个碟簧采用对合组合方式进行组合；所述钢球安装于连接体的导向孔内并与第二扭转弹簧内侧的V形凹槽配合；所述调节螺柱用于调节过载保护机构的极限扭矩。
进一步，所述转速转换机构设置有内齿轮，所述内齿轮外侧加工有棘齿，所述棘爪与内齿轮外侧的棘齿配合，电磁锁安装于固定环上，用于悬挂棘爪，销用于连接棘爪与固定环形成回转副，所述固定环通过内六角圆柱头螺钉固定于左机体和右机体上，用于安装电磁锁、辅助弹簧片、棘爪、销；所述辅助弹簧片固定于固定环内侧，用于辅助棘爪与内齿轮棘齿的配合。
进一步，所述用于软启动的柔性扭矩增量联轴器还设置有左法兰，所述左法兰通过内六角圆柱头螺钉与左机体固定，用于与电机法兰对接，右法兰通过内六角圆柱头螺钉与右机体固定，用于与减速器法兰对接；所述左机体与右机体通过六角头全螺纹螺栓固定连接，用于安装和封闭内部零件；吊环螺钉安装于左机体与右机体法兰间，用于柔性扭矩增量联轴器的搬运与正确安装；油孔堵头用于密封轴承润滑通道入口；第一毡密封和第二毡密封分别用于密封太阳轮轴与左法兰、行星架输出轴与右法兰之间的间隙；第一O型密封圈和第二O型密封圈分别用于左法兰与左机体、右法兰与右机体的端面密封。
本发明提供的用于软启动的柔性扭矩增量联轴器，能够在重载电机启动过程中产生放大扭矩，并且具有缓冲作用，能够降低瞬时启动电流10％，解决电机的重载启动问题。并且在设备运行过程中能够根据波动负载或刮板输送机卡滞产生柔性的扭矩增量，降低吸收了电机与传动件的尖峰载荷，减弱了其造成的机械冲击8％，使得电机平稳运行。本发明能有效解决电机重载启动与超载运行过程中，电机由于启动力矩不足、瞬时启动电流过大出现烧电机和跳闸等现象，以及传动件由于频繁冲击而出现疲劳或者过载损坏的问题。
本发明的输入端与电机输出轴连接，输入转速与转矩，输出端与减速器输入端连接进而传递扭矩和转速于刮板输送机等重载设备。能够通过内部的行星减速机构与矩形截面扭转弹簧等功能部件在电机重载启动过程中输出柔性的扭矩增量，完成重载设备的超载启动，并能够根据重载设备负载的变化自适应地输出柔性扭矩增量，减轻了由于负载变化对传动部件产生的机械冲击损坏以及对电网造成的冲击污染。通过启动过程柔性扭矩增量的产生以及运行过程中产生自适应地柔性扭矩增量降低了传动部件以及刮板输送机的冲击损坏，延长了传动部件的使用寿命；减缓启动过程和运行过程中由于大负载和波动负载造成的电网冲击及电器烧毁，降低企业的成本18％。
本发明结构设计合理，功能部件简单，易于加工生产，且操作方便有利于推广应用。
附图说明
图1是本发明实施例提供的用于软启动的柔性扭矩增量联轴器结构示意图。
图2是本发明实施例提供的图1的剖视图。
图3是本发明实施例提供的矩形截面弹簧结构图。
图4是本发明实施例提供的过载保护装置结构图。
图5是本发明实施例提供的转速转换机构结构图。
图中：1、左法兰；2、油孔堵头；3、第一孔用弹性挡圈；4、吊环螺钉；5、第一内六角圆柱头螺钉；6、固定环；7、钢球；8、第一扭转弹簧；9、第二扭转弹簧；10、内六角紧定螺钉；11、右法兰；12、第一O型密封圈；13、第一深沟球轴承；14、第一毡圈；15、轴套；16、第二孔用弹性挡圈；17、轴套筒；18、第二内六角圆柱头螺钉；19、太阳轮；20、行星架；21、右机体；22、连接体；23、碟簧组；24、调节螺柱；25、第一轴用挡圈；26、内齿轮；27、行星轮；28、六角螺母；29、六角头全螺纹螺栓；30、齿轮轴；31、第二深沟球轴承；32、左机体；33、第三深沟球轴承；34、第二毡圈；35、第二O型密封圈；36、电磁锁；37、辅助弹簧片；38、棘爪；39、销。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1和图2所示，本发明实施例的用于软启动的柔性扭矩增量联轴器包括左法兰(1)、油孔堵头(2)、第一孔用弹簧挡圈(3)、吊环螺钉(4)、第一内六角圆柱头螺钉(5)、固定环(6)、钢球(7)、第一扭转弹簧(8)、第二扭转弹簧(9)、内六角紧定螺钉(10)、右法兰(11)、第一O型密封圈(12)、第一深沟球轴承(13)、第一毡圈(14)、轴套(15)、第二孔用弹性挡圈(16)、轴套筒(17)、第二内六角圆柱头螺钉(18)、太阳轮(19)、行星架(20)、右机体(21)、连接体(22)、碟簧组(23)、调节螺柱(24)、轴用弹性挡圈(25)、内齿轮(26)、行星轮(27)、六角螺母(28)、六角头全螺纹螺栓(29)、齿轮轴(30)、第二深沟球轴承(31)、左机体(32)、第三深沟球轴承(33)、第二毡圈(34)、第二O型密封圈(35)、电磁锁(36)、辅助弹簧片(37)、棘爪(38)、销(39)等部件组成。
本实施例中，如图1柔性扭矩增量联轴器结构图，行星齿轮传动机构包括太阳轮(19)、第一深沟球轴承(31)、第一孔用挡圈(3)、行星轮(27)、行星轮轴(30)、内齿轮(26)、行星架(20)、第一轴用挡圈(25)、轴套(15)和第二孔用挡圈(16)等零件。所述太阳轮(19)与左机体(32)之间通过第二深沟球轴承定位，所述内齿轮(26)通过第一深沟球轴承(31)和第一孔用挡圈(3)与太阳轮(19)定位，所述4个行星轮(27)与行星轮轴(30)空套均布安装于行星架上，所述行星架(20)与太阳轮(19)轴之间通过轴套(15)形成转动副，其输出轴通过第三深沟球轴承(13)与右机体(21)形成转动副，所述轴套(15)通过第二孔用挡圈(16)与行星架(20)台阶孔进行定位。
本实施例中，图3为矩形截面扭转弹簧结构图，其为柔性扭矩传递结构的主要部件，包括第一扭转弹簧(8)、内六角平端紧定螺钉(10)和第二扭转弹簧(9)。所述第一扭转弹簧(8)与第二扭转弹簧(9)在左端面通过均匀分布的8个内六角平端紧定螺钉(10)连接，组成双层迭套式扭转弹簧，所述第一扭转弹簧左端通过端面花键与内齿轮(26)右端的端面花键连接传递扭矩，右端与第二扭转弹簧(9)配钻加工有螺纹孔，用于安装内六角平端紧定螺钉(10)，所述的第二扭转弹簧(9)左端内侧加工有8个均匀分布的V型凹槽，用于与过载保护机构的钢球(7)配合。
本实施例中，图4为过载保护装置结构图，包括连接体(22)、碟簧组(23)、钢球(7)、调节螺柱(24)等。所述连接体(22)通过内表面花键与行星架(20)输出轴外花键配合传递扭矩与运动，径向加工有8个均匀分布的孔用于碟簧组(23)与钢球(7)的导向，孔内部加工有部分螺纹安装调节螺柱(24)，所述的8个碟簧组(23)地每组由多个碟簧采用对合组合方式进行组合，所述的钢球(7)安装于连接体(22)的导向孔内并与第二扭转弹簧(9)内侧的V形凹槽配合，所述的调节螺柱(24)用于调节过载保护机构的极限扭矩。
本实施例中，图5为转速转换机构结构图，包括内齿轮(26)、棘爪(38)、电磁锁(36)、辅助弹簧片(37)、固定环(6)和销(39)等，并且都成对使用。所述内齿轮(26)外侧加工有棘齿，所述棘爪(38)与内齿轮(26)外侧的棘齿配合，所述电磁锁(36)安装于固定环(6)上，用于悬挂棘爪(38)，所述销(39)用于连接棘爪(38)与固定环(6)形成回转副，所述固定环(6)通过内六角圆柱头螺钉(5)固定于左机体(32)和右机体(21)上，用于安装电磁锁(36)、辅助弹簧片(37)、棘爪(38)、销(39)等，所述辅助弹簧片(37)固定于固定环(6)内侧，用于辅助棘爪(38)与内齿轮(26)棘齿的配合。
本实施例中，柔性扭矩增量联轴器还包括左法兰(1)、右法兰(11)、左机体(32)、右机体(21)、吊环螺钉(4)、油孔堵头(2)、毡密封(14)和(34)、第一O型密封圈(12)和第二O型密封圈(35)等。所述左法兰(1)通过内六角圆柱头螺钉(18)与左机体固定，用于与电机法兰对接，所述右法兰(11)通过内六角圆柱头螺钉(18)与右机体固定，用于与减速器法兰对接，所述左机体(32)与右机体(21)通过六角头全螺纹螺栓固定连接，用于安装和封闭内部零件，所述吊环螺钉(4)安装于左机体(32)与右机体(21)法兰间，用于柔性扭矩增量联轴器的搬运与正确安装，所述油孔堵头(2)用于密封轴承润滑通道入口，所述第一毡密封(14)和第二毡密封(34)分别用于密封太阳轮(19)轴与左法兰(1)、行星架(20)输出轴与右法兰(11)之间的间隙，所述第一O型密封圈(12)和第二O型密封圈(35)分别用于左法兰(1)与左机体(32)、右法兰(11)与右机体(21)的端面密封。
本发明的工作原理：
柔性扭矩增量联轴器的输入端为行星齿轮传动机构的太阳轮(19)，输出轴则为行星架(20)；行星架(20)输出轴与过载保护机构的连接体(22)通过花键连接，过载保护机构从动件为第二扭转弹簧(9)的左端，第一扭转弹簧(8)的左端连接内齿轮(26)；转速转换机构是基于棘轮棘爪结构，其中棘轮与内齿轮(26)同体，棘爪(38)通过固定环安装于左机体(32)和右机体(21)上。柔性扭矩增量联轴器的输入端通过左法兰(1)与电机输出端法兰连接，输出端通过右法兰(11)与减速器输入端连接。
电机停机时，转速转换机构中的棘爪(38)与内齿轮(26)的棘轮齿槽配合固定内齿轮(26)。电机启动后，通过行星减速机构获得放大的输出扭矩；在过载保护范围内，行星架(20)输出轴旋转带动第一扭转弹簧(8)和第二扭转弹簧(9)扭转，当扭转弹簧正好平衡内齿轮(26)的反向扭矩时，内齿轮(26)与行星架(20)相对静止，无减速，输出扭矩与电机输出扭矩相同。此时内齿轮的快速反转将棘爪(38)弹起，悬挂于固定在机体的电磁锁(36)上。若柔性扭矩增量联轴器负载变大，行星齿轮传动机构产生的柔性扭矩增量将平稳地克服大负载。而当输出轴负载大于过载保护机构的极限扭矩时，过载保护机构中主动件与从动件发生相对转动，完成过载保护。当电机停机后，电磁锁(36)上电，释放棘爪(38)，棘爪(38)在辅助弹簧片(37)的作用下卡在棘轮槽内，电磁锁(36)断电。如此往复，完成重载设备的软启动。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于软启动的柔性扭矩增量联轴器，其特征在于，所述用于软启动的柔性扭矩增量联轴器包括行星齿轮传动机构、柔性扭矩传递结构、过载保护机构、转速转换机构；所述行星齿轮传动机构中的内齿轮与行星架输出轴通过柔性扭矩传递结构和过载保护机构连接；
所述行星齿轮传动机构实现扭矩放大，柔性扭矩传递结构实现扭矩的柔性传递，过载保护机构实现柔性扭矩增量联轴器的过载保护，转速转换机构实现输出高、低转速的转换；
所述行星齿轮传动机构设置有太阳轮；所述太阳轮与左机体之间通过第二深沟球轴承定位；内齿轮通过第一深沟球轴承和第一孔用挡圈与太阳轮定位；行星轮与行星轮轴空套均布安装于行星架上，行星架与太阳轮轴之间通过轴套形成转动副，其输出轴通过第三深沟球轴承与右机体形成转动副；轴套通过第二孔用挡圈与行星架台阶孔进行定位；
所述柔性扭矩传递结构设置有第一扭转弹簧和第二扭转弹簧，所述第一扭转弹簧与第二扭转弹簧在左端面通过均匀分布的8个内六角平端紧定螺钉连接，组成双层迭套式扭转弹簧；所述第一扭转弹簧左端通过端面花键与内齿轮右端的端面花键连接传递扭矩，右端与第二扭转弹簧加工有螺纹孔，用于安装内六角平端紧定螺钉；所述第二扭转弹簧左端内侧加工有8个均匀分布的V型凹槽，用于与过载保护机构的钢球配合。
2.如权利要求1所述的用于软启动的柔性扭矩增量联轴器，其特征在于，所述过载保护机构设置有连接体，所述连接体通过内表面花键与行星架输出轴外花键配合传递扭矩与运动；径向加工有8个均匀分布的孔用于碟簧组与钢球的导向，孔内部加工有部分螺纹安装调节螺柱，8个碟簧组地每组由多个碟簧采用对合组合方式进行组合；所述钢球安装于连接体的导向孔内并与第二扭转弹簧内侧的V形凹槽配合；所述调节螺柱用于调节过载保护机构的极限扭矩。
3.如权利要求1所述的用于软启动的柔性扭矩增量联轴器，其特征在于，所述转速转换机构设置有内齿轮，所述内齿轮外侧加工有棘齿，棘爪与内齿轮外侧的棘齿配合，电磁锁安装于固定环上，用于悬挂棘爪，销用于连接棘爪与固定环形成回转副，所述固定环通过内六角圆柱头螺钉固定于左机体和右机体上，用于安装电磁锁、辅助弹簧片、棘爪、销；所述辅助弹簧片固定于固定环内侧，用于辅助棘爪与内齿轮棘齿的配合。
4.如权利要求1所述的用于软启动的柔性扭矩增量联轴器，其特征在于，所述用于软启动的柔性扭矩增量联轴器还设置有左法兰，所述左法兰通过内六角圆柱头螺钉与左机体固定，用于与电机法兰对接，右法兰通过内六角圆柱头螺钉与右机体固定，用于与减速器法兰对接；所述左机体与右机体通过六角头全螺纹螺栓固定连接，用于安装和封闭内部零件；吊环螺钉安装于左机体与右机体法兰间，用于柔性扭矩增量联轴器的搬运与正确安装；油孔堵头用于密封轴承润滑通道入口；第一毡密封和第二毡密封分别用于密封太阳轮轴与左法兰、行星架输出轴与右法兰之间的间隙；第一O型密封圈和第二O型密封圈分别用于左法兰与左机体、右法兰与右机体的端面密封。
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