CN107725635A - 一种机械式过载保护装置及单向传递扭矩保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机械式过载保护装置、一种单向扭矩传递保护装置，包括：衬套、调整螺母、弹簧、链轮、主动轮、从动轮和轴，本发明的机械式过载保护装置，可以设定不同的极限扭矩值，能应用于不同的机械设备，应用范围广；设置了多种防止轴向窜动的结构以及利用轴对衬套进行支撑，可靠性高。本发明的单向传递扭矩保护装置，可实现单向扭矩传递，应用于禁止反转的设备，稳定性好，可靠性高。

Description

一种机械式过载保护装置及单向传递扭矩保护装置

技术领域

本发明属于机械设备的传动技术领域，具体涉及一种机械式过载保护装置、一种单向扭矩传递保护装置。

背景技术

机械行业不断向高端、智能化方向发展，机械设备的自我保护可以大大减少和避免设备应故障而损坏的情况，提高设备的寿命。例如：机床排屑机以及其他输送机等设备。在运转的过程中由于负荷过大或者异物卡住运输系统式，一种机械式过载保护装置就可以有效的切断电机与输送机动力传输，使得排屑机等设备停止运转，避免负荷过大导致传动系统损坏或电机过载烧毁。

目前多数过载保护装置使用摩擦片来传递扭矩，比如扭矩限制器，摩擦片经过几次过载打滑后摩擦力会逐渐消失，需要更换摩擦片。本发明采用的是端面键齿传递扭矩，无耗材，过载后自动断开，过载消失后可自动恢复。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种机械式过载保护装置、单向传递扭矩保护装置，本发明的机械式过载保护装置，可以设定不同的极限扭矩值，能应用于不同的机械设备，应用范围广；设置了多种防止轴向窜动的结构以及利用轴对衬套进行支撑，可靠性高。本发明的单向传递扭矩保护装置，可实现单向扭矩传递，应用于禁止反转的设备，稳定性好，可靠性高。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种机械式过载保护装置，包括：衬套、调整螺母、弹簧、链轮、主动轮、从动轮和轴，其中，

所述衬套的一端设有螺纹，用于安装所述调整螺母；另一端设有花键，用于与所述链轮的键槽、所述主动轮的键槽分别配合连接；

所述衬套内部通过轴承固定安装有所述轴；

所述主动轮的键齿与所述从动轮的键齿啮合，所述从动轮与所述轴固定连接；

所述调整螺母与所述链轮间安装有弹簧，用于通过调整弹簧的形变量改变所述主动轮与所述从动轮的最大扭矩。

进一步的，所述键齿为对称式斜面齿。

进一步的，还包括轴套和端盖，其中，

所述轴承设有两个，所述两个轴承之间设有轴套；

所述端盖固定安装于所述衬套的开口端；

所述轴贯穿的设于所述轴套、两个轴承和端盖内；

所述轴设有凸起，用于与所述轴承配合，防止所述轴的轴向窜动。

进一步的，所述链轮通过链条与电机连接。

进一步的，还包括紧固螺钉，其设置于所述调整螺母上。

进一步的，还包括螺钉，所述轴上设有螺纹孔，所述螺钉安装于所述螺纹孔内，对从动轮进行限位。

进一步的，所述键齿经过热处理。

同时，本发明提供了一种单向传递扭矩保护装置，其特征在于，包括：衬套、调整螺母、弹簧、链轮、主动轮、从动轮和轴，其中，

所述衬套的一端设有螺纹，用于安装所述调整螺母；另一端设有花键，用于与所述链轮的键槽、所述主动轮的键槽分别配合连接；

所述衬套内部通过轴承固定安装有所述轴；

所述主动轮的键齿与所述从动轮的键齿啮合，所述从动轮与所述轴固定连接；

所述调整螺母与所述链轮间安装有弹簧，所述弹簧为原始长度。

进一步的，所述键齿的形状为直角梯形或直角三角形。

进一步的，其特征在于，还包括轴套和端盖，其中，

所述轴承设有两个，所述两个轴承之间设有轴套；

所述端盖固定安装于所述衬套的开口端；

所述轴贯穿的设于所述轴套、轴承和端盖内；

所述轴设有凸起，用于与所述轴承配合，限制所述轴的轴向窜动。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明的机械式过载保护装置，可以设定不同的极限扭矩值，能应用于不同的机械设备，应用范围广；设置了多种防止轴向窜动的结构以及利用轴对衬套进行支撑，可靠性高。

(2)本发明的单向传递扭矩保护装置，可实现单向扭矩传递，应用于禁止反转的设备，稳定性好，可靠性高。

附图说明

图1为本发明保护装置横向的剖视图。

图2为本发明保护装置纵向的剖视图。

图3为本发明机械式过载保护装置主动轮键齿结构示意图。

图4为本发明机械式过载保护装置主动轮键齿结构示意图。

图5为本发明机械式过载保护装置双向扭矩传递键齿啮合示意图。

图6为本发明机械式过载保护装置双向扭矩传递键齿分离示意图。

图7为本发明单向传递扭矩传递保护装置主动轮键齿示意图。

图8为本发明单向传递扭矩传递保护装置从动轮键齿示意图。

图9为本发明单向传递扭矩传递保护装置单向扭矩传递键齿啮合示意图。

图10为本发明单向传递扭矩传递保护装置单向扭矩传递键齿啮合示意图。

其中，1衬套，2链轮，3主动轮，4端盖，5螺栓，6弹簧，7调整螺母，8轴承，9紧固螺钉，10轴套，11从动轮，12平键，13螺钉，14轴。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。请注意，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种机械式过载保护装置，保护装置整体结构的剖视图，如图1所示,机械式过载保护装置主要包括：衬套、调整螺母、弹簧、链轮、主动轮、从动轮和轴，其中，衬套的一端设有螺纹，螺纹上安装有调整螺母；衬套的另一端设有花键，用于与所述链轮的键槽、所述主动轮的键槽分别配合连接，主动轮与链轮贴合，且可以沿图1所示的保护装置设置的方向横向移动；所述衬套内部通过轴承固定安装有所述轴；所述主动轮的键齿与所述从动轮的键齿啮合，所述从动轮与所述轴固定连接；所述调整螺母与所述链轮间安装有弹簧，用于通过调整弹簧的形变量改变所述主动轮与所述从动轮的最大扭矩。

图5为本发明机械式过载保护装置双向扭矩传递键齿啮合示意图。如图5所示，本发明机械式过载保护装置使用时，首先通过形变量确定所述主动轮与所述从动轮的最大扭矩，然后启动电机，电机待通过链条带动链轮转动，链轮带动衬套转动，衬套带动主动轮转动，主动轮与从动轮在弹簧的压力下啮合，主动轮带动从动轮转动。图6为本发明机械式过载保护装置双向扭矩传递键齿分离示意图。如图6所示，当主动轮与从动轮之间的最大扭矩超过阈值时，主动轮和链轮往弹簧的一侧移动，弹簧被压缩，主动轮与从动轮脱离，此时电机带动链轮使得主动轮和衬套一直在转动，但是与轴连接设备已经停止运转，从而防止负荷过大导致机械设备和电机的损坏。当设备负荷减小，主动轮与从动轮之间的扭矩小于阈值，链轮和主动轮被弹簧的弹力推向从动轮的一侧，使得主动轮和从动轮重新啮合，从而实现打滑以后自动恢复工作状态。

由此，本发明的机械式过载保护装置通过调整弹簧的形变量改变所述主动轮与所述从动轮的最大扭矩，当主动轮与从动轮之间的扭矩超过阈值时，弹簧压缩，主动轮与从动轮分离，通过扭矩设定装置，通过调整螺母的松紧，设定弹簧的压缩距离。可以设定不同的极限扭矩值，应用于不同的机械设备，应用范围广，免维护，可重复使用。

根据本发明的具体实施例，所述衬套内部通过轴承固定安装有所述轴；衬套与轴的的具体连接关系可以理解为如图1所示的，轴的一部分设置于所述衬套的内部，衬套在工作时处于高速旋转并且悬空的状态，难以通过比较合理的方式实现衬套的固定，在本发明中，使用轴和设置在衬套内的轴承，通过轴对轴承的支撑进而实现了对衬套的支撑，而且轴和衬套可以相对旋转，不会影响本发明的过载保护装置主动轮和从动轮分离后轴对于衬套的支撑，增加了本发明过载保护装置的稳定性。

在本发明的一些优选的实施例中，轴的一部分与所述衬套的内部的具体连接部件包括：端盖、螺栓、两个轴承、轴套，图2为本发明保护装置纵向的剖视图，如图1和图2所示，端盖固定安装与所述衬套的开口端，螺栓有4个，均布在衬套的开口端的环形面上，进而将端盖固定于环形面。端面的作用是固定轴承。如图1所示，两个轴承设置于衬套内部的两端，两个轴承之间设置有轴套，轴贯穿的设置在两个轴承、轴套和端盖上，此外，轴设有凸起，用于与所述轴承配合，防止所述轴的轴向窜动，进一步增强了本发明过载保护装置的稳定性和可靠性。

相应的，根据本发明的具体实施例，如图4和图5所示，从动轮与轴的固定连接处设置有螺钉，设置的方式具体为，轴上设有螺纹孔，所述螺钉安装于所述螺纹孔内，对从动轮进行限位。

根据本发明的具体实施例，所述衬套的一端设有螺纹，螺纹上安装有调整螺母，为了防止调整螺母松动，在本发明的一些优选的实施例中，如图4和图5所示，调整螺母上设置了紧固螺钉，通过紧固螺钉对调整螺母进一步紧固，防止调整螺母松动或打滑。

根据本发明的具体实施例，如图1所示，衬套的另一端设有花键。链轮和主动轮设有键槽，分别与衬套连接，链轮和主动轮贴合，链轮通过链条与电机连接。参照图1，链轮和主动轮可横向移动。通过改变弹簧的形变设定扭矩，弹簧对链轮、主动轮施加压力，链轮主动轮向右移动，主动轮与从动轮啮合；当主动轮与从动轮之间的最大扭矩超过阈值时，主动轮和链轮往弹簧的一侧移动，弹簧被压缩，主动轮与从动轮脱离。

根据本发明的具体实施例，所述主动轮的键齿与所述从动轮的键齿啮合，本发明中的键齿为经过热处理后的键齿，键齿经过热处理后，其耐磨度和强度都大幅提高，提高了本发明的过载保护装置的使用寿命。

根据本发明的具体实施例，图3为本发明机械式过载保护装置主动轮键齿结构示意图，图4为本发明机械式过载保护装置主动轮键齿结构示意图。如图3和图4所示，本发明中的键齿为对称式斜面齿，可以实现双向的扭矩传递，当然本发明对于键齿的具体的高度以及倾斜度没有特别的限制，允许采用多种参数的结构。

根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种单向传递扭矩保护装置，如图1所示，主要包括：所述衬套的一端设有螺纹，用于安装所述调整螺母；另一端设有花键，用于与所述链轮的键槽、所述主动轮的键槽分别配合连接；所述衬套内部通过轴承固定安装有所述轴；所述主动轮的键齿与所述从动轮的键齿啮合，所述从动轮与所述轴固定连接；所述调整螺母与所述链轮间安装有弹簧，所述弹簧为原始长度。

图9为本发明单向传递扭矩传递保护装置单向扭矩传递键齿啮合示意图。如图9所示，本发明单向扭矩传递保护装置使用时，将弹簧设置为没有形变的状态，然后启动电机，电机待通过链条带动链轮转动，链轮带动衬套转动，衬套带动主动轮转动，主动轮与从动轮啮合，主动轮带动从动轮正向转动。图10为本发明单向传递扭矩传递保护装置单向扭矩传递键齿啮合示意图。如图10所示，当主动轮反向转动时，主动轮与从动轮之间打滑，主动轮和链轮往弹簧的一侧移动，弹簧被压缩，主动轮与从动轮脱离，此时电机带动链轮使得主动轮和衬套一直在转动，但是与轴连接的设备已经停止运转，从而实现本发明单向传递扭矩传递保护装置的单向扭矩传递。

根据本发明的具体实施例，图7为本发明单向传递扭矩传递保护装置主动轮键齿示意图。图8为本发明单向传递扭矩传递保护装置从动轮键齿示意图。如图7和图8所示，所述键齿的形状为直角梯形或直角三角形。进一步的，键齿的形状可以理解为，键齿的一侧为直角边，另一侧为倾斜度较大的斜边。当直角边为受力面时，主动轮与从动轮实现转动，当斜边为受力面时，主动轮与从动轮实现打滑，主动轮向靠近弹簧的一侧移动；当方向矫正时，弹簧推动主动轮靠近从动轮，实现单向扭矩的传递。

根据本发明的具体实施例，所述衬套内部通过轴承固定安装有所述轴；衬套与轴的的具体连接关系可以理解为如图1所示的，轴的一部分设置于所述衬套的内部，衬套在工作时处于高速旋转并且悬空的状态，难以通过比较合理的方式实现衬套的固定，在本发明中，使用轴和设置在衬套内的轴承，通过轴对轴承的支撑进而实现了对衬套的支撑，而且轴和衬套可以相对旋转，不会影响本发明的过载保护装置主动轮和从动轮分离后轴对于衬套的支撑，增加了本发明过载保护装置的稳定性。

在本发明的一些优选的实施例中，轴的一部分与所述衬套的内部的具体连接部件包括：端盖、螺栓、两个轴承、轴套，图2为本发明保护装置纵向的剖视图，如图1和图2所示，端盖固定安装与所述衬套的开口端，螺栓有4个，均布在衬套的开口端的环形面上，进而将端盖固定于环形面。端面的作用是固定轴承。如图1所示，两个轴承设置于衬套内部的两端，两个轴承之间设置有轴套，轴贯穿的设置在两个轴承、轴套和端盖上，此外，轴设有凸起，用于与所述轴承配合，防止所述轴的轴向窜动，进一步增强了本发明单向传递扭矩保护装置的稳定性和可靠性。

由此，本发明的单向传递扭矩传递保护装置实现了单向扭矩的传递，采用多种紧固结构，可靠性高，适用性广。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种机械式单向扭矩传递过载保护装置，装置主要包括：衬套、调整螺母、弹簧、链轮、主动轮、从动轮和轴，衬套的一端设有螺纹，螺纹上安装有调整螺母；衬套的另一端设有花键，用于与所述链轮的键槽、所述主动轮的键槽分别配合连接，主动轮与链轮贴合，且可以沿图1所示的保护装置设置的方向横向移动；所述衬套内部通过轴承固定安装有所述轴；所述主动轮的键齿与所述从动轮的键齿啮合，所述从动轮与所述轴固定连接；所述调整螺母与所述链轮间安装有弹簧，用于通过调整弹簧的形变量改变所述主动轮与所述从动轮的最大扭矩。

根据本发明的具体实施例，所述键齿的形状为经过承载扭矩计算的特殊的键齿，其一端为倾斜度较大的斜面，此斜面为受力面时，主动轮与从动轮出现打滑现象；键齿的另一端为倾斜度较小的斜面，此斜面为受力面时，主动轮带动从动轮转动。此外，还需要通过改变弹簧的形变量来确定主动轮与从动轮之间(较小的斜面为受力面时)的最大扭矩，较大的斜面为受力面时受到的影响较小。

本发明机械式过载保护装置使用时，首先通过形变量确定所述主动轮与所述从动轮(倾斜度较小的斜面为受力面时)的最大扭矩，然后启动电机，电机待通过链条带动链轮转动，链轮带动衬套转动，衬套带动主动轮转动，主动轮与从动轮在弹簧的压力下啮合，主动轮带动从动轮正向转动。当主动轮与从动轮之间的最大扭矩超过阈值时，主动轮和链轮往弹簧的一侧移动，弹簧被压缩，主动轮与从动轮脱离，此时电机带动链轮使得主动轮和衬套一直在转动，但是与轴连接设备已经停止运转，从而防止负荷过大导致机械设备和电机的损坏。当设备负荷减小，主动轮与从动轮之间的扭矩小于阈值，链轮和主动轮被弹簧的弹力推向从动轮的一侧，使得主动轮和从动轮重新啮合，从而实现打滑以后自动恢复工作状态。

若主动轮带动从动轮反向转动(倾斜度较大的斜面为受力面)，此时主动轮与从动轮之间受力面为倾斜度较大的受力面，从动轮对主动轮推力大于弹簧由于形变所产生的压力，此时，主动轮与所述从动轮脱离，从而实现单向扭矩传递以及过载保护。

综上所述，本发明的机械式过载保护装置，通过调整弹簧的形变量改变所述主动轮与所述从动轮的最大扭矩，当主动轮与从动轮之间的扭矩超过阈值时，弹簧压缩，主动轮与从动轮分离，通过扭矩设定装置，通过调整螺母的松紧，设定弹簧的压缩距离。可以设定不同的极限扭矩值，应用于不同的机械设备，应用范围广，免维护，可重复使用。本发明的单向传递扭矩保护装置，可实现单向扭矩传递，可防止反转给机械设备造成的损坏，应用于禁止反转的设备，稳定性好，可靠性高。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。

Claims (10)

1.一种机械式过载保护装置，其特征在于，包括：衬套、调整螺母、弹簧、链轮、主动轮、从动轮和轴，其中，

所述衬套的一端设有螺纹，用于安装所述调整螺母；另一端设有花键，用于与所述链轮的键槽、所述主动轮的键槽分别配合连接；

所述衬套内部通过轴承固定安装有所述轴；

所述主动轮的键齿与所述从动轮的键齿啮合，所述从动轮与所述轴固定连接；

所述调整螺母与所述链轮间安装有弹簧，用于通过调整弹簧的形变量改变所述主动轮与所述从动轮的最大扭矩。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述键齿为对称式斜面齿。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括轴套和端盖，其中，

所述轴承设有两个，所述两个轴承之间设有轴套；

所述端盖固定安装于所述衬套的开口端；

所述轴贯穿的设于所述轴套、两个轴承和端盖内；

所述轴设有凸起，用于与所述轴承配合，防止所述轴的轴向窜动。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述链轮通过链条与电机连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括紧固螺钉，其设置于所述调整螺母上。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括螺钉，所述轴上设有螺纹孔，所述螺钉安装于所述螺纹孔内，对从动轮进行限位。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述键齿经过热处理。

8.一种单向传递扭矩保护装置，其特征在于，包括：衬套、调整螺母、弹簧、链轮、主动轮、从动轮和轴，其中，

所述衬套的一端设有螺纹，用于安装所述调整螺母；另一端设有花键，用于与所述链轮的键槽、所述主动轮的键槽分别配合连接；

所述衬套内部通过轴承固定安装有所述轴；

所述主动轮的键齿与所述从动轮的键齿啮合，所述从动轮与所述轴固定连接；

所述调整螺母与所述链轮间安装有弹簧，所述弹簧为原始长度。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述键齿的形状为直角梯形或直角三角形。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括轴套和端盖，其中，

所述轴承设有两个，所述两个轴承之间设有轴套；

所述端盖固定安装于所述衬套的开口端；

所述轴贯穿的设于所述轴套、轴承和端盖内；

所述轴设有凸起，用于与所述轴承配合，限制所述轴的轴向窜动。