CN107842586A - 一种机械过载保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机械过载保护装置，包括主动齿轴，过载保护件和从动齿圈。主动齿轴上设有沿其周向分布的第一传动齿，相邻第一传动齿间形成第一弧形凹槽，相邻第一弧形凹槽的圆弧相切，过载保护件套设在主动齿轴上，该过载保护件包括多个弹性圆柱体。从动齿圈套设在过载保护件上，该从动齿圈靠近过载保护件的内壁上设有沿其周向分布的第二传动齿，相邻第二传动齿间形成第二弧形凹槽，相邻第二弧形凹槽的圆弧相切。弹性圆柱体置于第一弧形凹槽和第二弧形凹槽间，且弹性圆柱体与第一弧形凹槽和第二弧形凹槽的中心轴同轴。本发明结构简单、在负载过载时能切断扭力的传递，解决了传动卡死，电机堵转导致的末端转动件损坏以及电机烧毁等问题。
Description
技术领域
本发明涉及机械传动技术领域，具体涉及一种机械过载保护装置，尤其是在出现传动卡设、电机堵转时能够切断扭力传递的过载保护轴。
背景技术
在机械传动领域，电机产生的动力需要依靠传动系统传递，在工业传动中，由于工况环境恶劣或者传动环节的意外故障，难免会出现传动卡死，致使电机堵转的情况。而目前传动环节基本都使用动力源与负载刚性直联传动，一旦出现传动卡死、电机堵转的情况，往往会导致电机烧毁，减速箱损坏以及末端传动件损坏，不仅造成严重的经济损失，而且还会耽误生产，延误工期，对于设备的维修其维修成本高，维修周期较长。
现有技术中，针对上述问题也采取了一定的保护措施，但是目前的保护措施广泛的使用检测电机电流的方式来实现，而这种保护方式往往都是故障后保护，即故障已经造成损失之后才停机，不能从根本上解决问题。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于，提供一种结构简单、在负载过载时能够切断扭力传递的机械过载保护装置，从而有效解决了传动卡死，电机堵转时导致的末端转动件损坏以及电机烧毁等问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
一种机械过载保护装置，包括主动齿轴，过载保护件和从动齿圈，其中，
所述主动齿轴，用于与动力源连接输入动力，所述主动齿轴上设有沿其周向分布的第一传动齿，相邻所述第一传动齿间形成第一弧形凹槽，相邻所述第一弧形凹槽的圆弧相切，
所述过载保护件套设在所述主动齿轴上，所述过载保护件包括多个弹性圆柱体，
所述从动齿圈，用于与负载连接输出动力，所述从动齿圈套设在所述过载保护件上，所述从动齿圈靠近所述过载保护件的内壁上设有沿所述从动齿圈周向分布的第二传动齿，相邻所述第二传动齿间形成第二弧形凹槽，相邻所述第二弧形凹槽的圆弧相切，
所述弹性圆柱体置于所述第一弧形凹槽和第二弧形凹槽间，且所述弹性圆柱体的中心轴与所述第一弧形凹槽和第二弧形凹槽的中心轴同轴。
进一步地，所述主动齿轴包括主动轴和套设在所述主动轴上的第一柱体，所述第一传动齿沿所述第一柱体的周向均匀分布在其外表面上，
所述第一传动齿为长条形，且沿所述第一柱体的轴向延伸。
进一步地，所述从动齿圈包括第二柱体和套设在所述第二柱体上的外圈，所述外圈用于与外接负载连接，
所述第二柱体套设在所述过载保护件上，所述第二传动齿沿所述第二柱体的周向均匀分布在其内壁上，
所述第二传动齿为长条形，且沿所述第二柱体的轴向延伸。
优选的，所述第一传动齿的齿高与所述第二传动齿的齿高相同。
进一步地，所述机械过载保护装置还包括第一端盖和第二端盖，所述第一端盖和第二端盖分别设置在所述主动齿轴的两端，用于使得所述主动齿轴与从动齿圈的中心轴同轴，并限制所述弹性圆柱体的轴向窜动。
优选的，所述第一端盖包括第一环形固定部和设置在所述第一环形固定部一侧的第三柱体，所述第一环形固定部与所述第三柱体同轴设置并套设在所述主动齿轴的一端部，
所述第二盖板包括第二环形固定部和设置在所述第二环形固定部一侧的第四柱体，所述第二环形固定部与所述第四柱体同轴设置并套设在所述主动齿轴的另一端部。
进一步地，所述机械过载保护装置还包括第一中间件和第二中间件，
所述第一中间件套设在所述主动齿轴的一端部并与所述第三柱体的内壁贴合，
所述第二中间件套设在所述主动齿轴的另一端部并与所述第四柱体的内壁贴合。
优选的，所述第一端盖和第二端盖均加工成轴套结构，所述轴套的内孔与所述主动轴间隙配合设置。
本发明的一种机械过载保护装置，具有如下有益效果：
本发明由于主动齿轴上设有沿其周向分布的第一传动齿，相邻所述第一传动齿间形成第一弧形凹槽，相邻第一弧形凹槽的圆弧相切，从动齿圈的内壁上设有沿所述从动齿圈周向分布的第二传动齿，相邻所述第二传动齿间形成第二弧形凹槽，相邻第二弧形凹槽的圆弧相切，在主动齿轴与从动齿圈间套设有由多个弹性圆柱体组成的过载保护件，且弹性圆柱体置于第一弧形凹槽和第二弧形凹槽间，弹性圆柱体与第一弧形凹槽和第二弧形凹槽的中心轴同轴，相邻弹性圆柱体外切，上述结构设置，使得当从动齿圈上的负载过载导致卡设堵转时，能够及时切断扭力的传递，从而能够有效的避免因传动卡死，电机堵转导致的末端转动件损坏以及电机烧毁，防止动力继续传递至故障部位导致的故障升级。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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它附图。
图1是本发明一实施例提供的机械过载保证装置的立体分解图；
图中：10-主动齿轴，20-过载保护件，30-从动齿轴圈，101-第一传动齿，102-第一弧形凹槽，21-弹性圆柱体，301-第二传动齿，302-第二弧形凹槽，11-主动轴，12-第一柱体，31-第二柱体，32-外圈，41-第一端盖，42-第二端盖，411-第一环形固定部，412-第三柱体，421-第二环形固定部，422-第四柱体，51-第一中间件，52-第二中间件。
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做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
具体实施例
本发明提供一种结构简单、在负载过载时能够切断扭力传递的机械过载保护装置，从而有效解决了传动卡死，电机堵转时导致的末端转动件损坏以及电机烧毁等问题。
请参阅图1，该机械过载保护装置包括主动齿轴10、过载保护件20和从动齿轴30，其中，主动齿轴10用于与动力源连接输入动力，此处的动力源一般为电机，主动齿轴10与电机的输出端连接，从而将电机提供的动力输入至传动系统。从动齿圈30用于与外接负载连接，从而向外输出动力，从动齿圈30套设在主动齿轴10外。
现有技术中，从动齿圈30直接套设在主动齿轴10上，这种刚性连接导致在出现过载卡死，从动齿圈30无法转动时，常因扭力过大使得末端传动损坏以及电机烧毁。
本发明的机械过载保护装置在主动齿轴10与从动齿圈30之间套设有具有弹性的过载保护件20，该弹性的过载保护件20在超出正常力矩情况下能够产生形变，从而使得主动齿轴10与从动齿圈30之间产生相对位移，实现了扭力传递的切断，既保护了动力源如电机也保护了该装置之后的运动机构，且自身不会损坏。
继续参阅图1，本发明的主动齿轴10上设有沿其周向分布的第一传动齿101，相邻所述第一传动齿101间形成第一弧形凹槽102，且相邻第一弧形凹槽102的圆弧相切，所述过载保护件20套设在所述主动齿轴10上，并与所述主动齿轴10相贴合。
所述过载保护件20由包括多个弹性圆柱体21，各个弹性圆柱体21依次排列形成一个套设在主动齿轴10外的柱形套。该弹性圆柱体21可以为实心圆柱体也可以为空心圆柱体，考虑到加工制造的难易程度，本实施例优选的该弹性圆柱体21为实心圆柱体，该实心圆柱体由弹性材料制成，如可以是聚氨酯橡胶、PU等。
所述从动齿圈30套设在所述过载保护件20上，所述从动齿圈30靠近所述过载保护件20的内壁上设有沿所述从动齿圈30周向分布的第二传动齿301，相邻所述第二传动齿301间形成第二弧形凹槽302，相邻第二弧形凹槽302的圆弧相切。
所述弹性圆柱体21置于所述第一弧形凹槽102和第二弧形凹槽302间，且所述弹性圆柱体21的中心轴与所述第一弧形凹槽102和第二弧形凹槽302的中心轴同轴。由于相邻第一弧形凹槽102的圆弧相切，且相邻第二弧形凹槽302的圆弧相切，当各弹性圆柱体21置于第一弧形凹槽102和第二弧形凹槽302间时，使得相邻弹性圆柱体21处于相切的状态。
该机械过载保护装置的工作原理如下：当动力源带动主动齿轴10旋转输入动力时，由于主动齿轴10上的第一弧形凹槽102的中心轴与弹性圆柱体21的中心轴及从动齿圈30上的第二弧形凹槽302的中心轴同轴，因此，在弹性圆柱体21不产生变形的情况下，主动齿轴10与从动齿圈30不会产生位移，二者会同步旋转，从而能够达到正常传动的目的。
当连接在从动齿圈30上的负载超限即过载导致出现卡死堵转时，从动齿圈30无法转动，但此时动力源仍向主动齿轴10输送动力，由于弹性圆柱体21置于第一弧形凹槽102与第二弧形凹槽302间，该弹性圆柱体21会在第一传动齿101与第二传动齿301的挤压下产生变形，其外壁面会被瞬间压扁，并同时被主动齿轴10上的第一传动齿101拨到从动齿圈30上的相邻的第二弧形凹槽302，由于上述过程同时发生在构成过载保护件20的所有弹性圆柱体21上，即所有弹性圆柱体21不断重复：变形→移动→变形→移动……的过程，从而实现了扭力传递的切断，使得动力源如电机不至于烧毁，也不至于动力继续传递到故障部位使故障升级。
在一个优选的实施方式中，所述主动齿轴10包括主动轴11和套设在所述主动轴11上的第一柱体12，所述第一传动齿101沿所述第一柱体12的周向均匀分布在其外表面上，所述第一传动齿101为长条形，且沿所述第一柱体12的轴向延伸，形成在相邻第一传动齿101间的第一弧形凹槽102因此也沿着第一主体12的轴向延伸。
所述从动齿圈30包括第二柱体31和套设在所述第二柱体31上的外圈32，所述外圈32用于与外接负载连接。该外圈3可以为齿轮、链轮、皮带轮或是联轴器，当然，还可以是其他形式，只要能实现将动力传出即可，本发明对此不作限制。
所述第二柱体31套设在所述过载保护件20上，所述第二传动齿301沿所述第二柱体31的周向均匀分布在其内壁上。所述第二传动齿301为长条形，且沿所述第二柱体31的轴向延伸，形成在相邻第二传动齿301间的第二弧形凹槽302因此也沿着第二主体31的轴向延伸。
第一传动齿101和第二传动齿301的齿高与产生的扭力的大小有关，一般扭力越大，齿高越高。此外，传动齿的齿高还与弹性圆柱体21的材质有关，不同的材质其具有的弹性不同，因此，不同的材质制成的弹性圆柱体21的形变程度也不同，优选的，第一传动齿101和第二传动齿301的齿高的确定同时考虑所承受扭力的大小以及弹性圆柱体的材质。
在一个优选的实施方式中，所述第一传动齿101的齿高与所述第二传动齿301的齿高相同，这样既可以降低制造难度，也可以达到较好的切断扭力传递的效果。当然，需要说明的是，第一传动齿101和第二传动齿301的齿高也可以不同，如第一传动齿101的齿高小于第二传动齿301的齿高。
由于弹性圆柱体21在变形、移动的过程中会由于与从动齿圈30和主动齿轴10产生摩擦而生热，为了防止弹性圆柱体21因无油发热而烧坏，在一实施方式中，于过载保护件20的安装位置加注润滑性物质，如凡士林或是对橡胶无腐蚀性的润滑脂，确保在扭力传递切断过程中的形变既顺畅，又能保护过载保护件20，从而延长该装置的使用寿命。
在另一优选的实施方式中，该机械过载保护装置还包括第一端盖41和第二端盖42，所述第一端盖41和第二端盖42分别设置在所述主动齿轴10的两端，用于使得所述主动齿轴10与从动齿圈30的中心轴同轴，并限制所述弹性圆柱体21的轴向窜动。
具体的，如图1所示，所述第一端盖41包括第一环形固定部411和设置在所述第一环形固定部411一侧的第三柱体412，所述第一环形固定部411与所述第三柱体412同轴设置。该第一环形固定部411套设在主动齿轴10的一端部，用于将第一端盖41与从动齿圈30连接，如在第一环形固定部412上设有沿其周向分布的第一螺栓孔，在从动齿圈30上设有与该第一螺栓孔相配合的第二螺栓孔，安装时，将第一环形固定部411贴合与从动齿圈30的一侧，并使得第一螺栓孔与第二螺栓孔对齐，然后安装螺栓并通过紧固件固定，从而将第一端盖41固定连接至从动齿圈30的一侧。
所述第二端盖42包括第二环形固定部421和设置在所述第二环形固定部421一侧的第四柱体422，所述第二环形固定部421与所述第四柱体422同轴设置。该第二环形固定部421套设在主动齿轴10的另一端部，用于将第二端盖42与从动齿圈30连接，如在第二环形固定部421上设有沿其周向分布的第三螺栓孔，在从动齿圈30上设有与该第三螺栓孔相配合的第四螺栓孔，安装时，将第二环形固定部421贴合与从动齿圈30的另一侧，并使得第三螺栓孔与第四螺栓孔对齐，然后安装螺栓并通过紧固件固定，从而将第二端盖42固定连接至从动齿圈30的另一侧。
在另一优选的实施方式中，该机械过载保护装置还包括第一中间件51和第二中间件52。
所述第一中间件51套设在所述主动齿轴10的一端部并与所述第三柱体412的内壁贴合。所述第二中间件52套设在所述主动齿轴10的另一端部并与所述第四柱体422的内壁贴合。具体的，在第三柱体412的内壁设有内陷的第一中间件51安置槽，在第四柱体422的内壁设有内陷的第二中间件52安置槽，第一中间件51和第二中间件52分别套设在主动齿轴10的两个端部并置于对应的安置槽内。
第一中间件51和第二中间件52的设置，一方面能够分别协助第一端盖41和第二端盖42确保主动齿轴10与从动齿圈30的同轴，另一方面当出现卡死，进行保护时，主动齿轴10会与第一端盖41和第二端盖42产生相对的旋转运动，从而能够防止因主动齿轴10与第一端盖41和第二端盖42的相互摩擦而导致的损坏。需要说明的是，这里的第一中间件51和第二中间件52可以是轴承，也可以是轴套，具体选择采用轴承还是轴套需要根据实际情况确定，本发明对此不作限制。
在另一优选的实施方式中，还可以将第一端盖41和第二端盖42均加工成轴套的结构，该轴套的内孔与主动轴11间隙配合设置。
当然，为了更加有效的实现保护，在该机械过载保护装置上还可以配合增加其他的电子运动检测部件，如检测扭力大小的部件和相应的报警部件等，如此可以实现更加可靠的自动故障判断停机以及故障预警功能。
本发明的一种机械过载保护装置，具有如下有益效果：
本发明由于主动齿轴上设有沿其周向分布的第一传动齿，相邻所述第一传动齿间形成第一弧形凹槽，相邻第一弧形凹槽的圆弧相切，从动齿圈的内壁上设有沿所述从动齿圈周向分布的第二传动齿，相邻所述第二传动齿间形成第二弧形凹槽，相邻第二弧形凹槽的圆弧相切，在主动齿轴与从动齿圈间套设有由多个弹性圆柱体组成的过载保护件，且弹性圆柱体置于第一弧形凹槽和第二弧形凹槽间，弹性圆柱体与第一弧形凹槽和第二弧形凹槽的中心轴同轴，相邻弹性圆柱体外切，上述结构设置，使得当从动齿圈上的负载过载导致卡设堵转时，能够及时切断扭力的传递，从而能够有效的避免因传动卡死，电机堵转导致的末端转动件损坏以及电机烧毁，防止动力继续传递至故障部位导致的故障升级。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。
Claims (8)
1.一种机械过载保护装置，其特征在于，包括主动齿轴(10)，过载保护件(20)和从动齿圈(30)，其中，
所述主动齿轴(10)，用于与动力源连接输入动力，所述主动齿轴(10)上设有沿其周向分布的第一传动齿(101)，相邻所述第一传动齿(101)间形成第一弧形凹槽(102)，相邻所述第一弧形凹槽(102)的圆弧相切，
所述过载保护件(20)套设在所述主动齿轴(10)上，所述过载保护件(20)包括多个弹性圆柱体(21)，
所述从动齿圈(30)，用于与负载连接输出动力，所述从动齿圈(30)套设在所述过载保护件(20)上，所述从动齿圈(30)靠近所述过载保护件(20)的内壁上设有沿所述从动齿圈(30)周向分布的第二传动齿(301)，相邻所述第二传动齿(301)间形成第二弧形凹槽(302)，相邻所述第二弧形凹槽(302)的圆弧相切，
所述弹性圆柱体(21)置于所述第一弧形凹槽(102)和第二弧形凹槽(302)间，且所述弹性圆柱体(21)的中心轴与所述第一弧形凹槽(102)和第二弧形凹槽(302)的中心轴同轴。
2.根据权利要求1所述的一种机械过载保护装置，其特征在于，所述主动齿轴(10)包括主动轴(11)和套设在所述主动轴(11)上的第一柱体(12)，所述第一传动齿(101)沿所述第一柱体(12)的周向均匀分布在其外表面上，
所述第一传动齿(101)为长条形，且沿所述第一柱体(12)的轴向延伸。
3.根据权利要求1所述的一种机械过载保护装置，其特征在于，所述从动齿圈(30)包括第二柱体(31)和套设在所述第二柱体(31)上的外圈(32)，所述外圈(32)用于与外接负载连接，
所述第二柱体(31)套设在所述过载保护件(20)上，所述第二传动齿(301)沿所述第二柱体(31)的周向均匀分布在其内壁上，
所述第二传动齿(301)为长条形，且沿所述第二柱体(31)的轴向延伸。
4.根据权利要求1所述的一种机械过载保护装置，其特征在于，所述第一传动齿(101)的齿高与所述第二传动齿(301)的齿高相同。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的一种机械过载保护装置，其特征在于，还包括第一端盖(41)和第二端盖(42)，所述第一端盖(41)和第二端盖(42)分别设置在所述主动齿轴(10)的两端，用于使得所述主动齿轴(10)与从动齿圈(30)的中心轴同轴，并限制所述弹性圆柱体(21)的轴向窜动。
6.根据权利要求5所述的一种机械过载保护装置，其特征在于，所述第一端盖(41)包括第一环形固定部(411)和设置在所述第一环形固定部(411)一侧的第三柱体(412)，所述第一环形固定部(411)与所述第三柱体(412)同轴设置并套设在所述主动齿轴(10)的一端部，
所述第二端盖(42)包括第二环形固定部(421)和设置在所述第二环形固定部(421)一侧的第四柱体(422)，所述第二环形固定部(421)与所述第四柱体(422)同轴设置并套设在所述主动齿轴(10)的另一端部。
7.根据权利要求6所述的一种机械过载保护装置，其特征在于，还包括第一中间件(51)和第二中间件(52)，
所述第一中间件(51)套设在所述主动齿轴(10)的一端部并与所述第三柱体(412)的内壁贴合，
所述第二中间件(52)套设在所述主动齿轴(10)的另一端部并与所述第四柱体(422)的内壁贴合。
8.根据权利要求5所述的一种机械过载保护装置，其特征在于，所述第一端盖(41)和第二端盖(42)均加工成轴套结构，所述轴套的内孔与所述主动轴(11)间隙配合设置。
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