CN109139737A - 一种用于管道矫正的滚柱式离合器 - Google Patents

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寇子明
张鹏
郭文朋
成文浩
张润泽
赵媛
申倬伟
温健
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Taiyuan University of Technology
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Shanxi Natural Gas Co Ltd
Taiyuan University of Technology
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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
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Abstract

一种用于管道矫正的滚柱式离合器，包括离合器外壳、爪轮、滚柱、慢速链轮、离合器盖、拨爪及弹簧；其特征是所述离合器盖的内端面轴对称设置有拨爪，且拨爪与爪轮相应配合；所述离合器外壳内安装有十字型爪轮及其滚柱，并在爪轮径向端面的通孔内设有弹簧。本发明解决了天然气管道在矫正过程中提升快慢速度之间的切换问题，满足了天然气管道矫正过程中所需拉力的提升要求，具有结构简单，安装方便等使用特点。

Description

一种用于管道矫正的滚柱式离合器
技术领域
本发明涉及一种滚柱式离合器，具体是一种用于天然气管道应急救援矫正过程中的滚柱式离合器。
背景技术
随着天然气管道广泛的铺设，在天然气管道应急救援矫正过程中慢速提升与快速提升的转换对超越离合器的要求越来越高，超越离合器是随着机电一体化产品的发展而出现的基础件，它是用于原动机和工作机之间或机器内部主动轴与从动轴之间动力传递与分离功能的重要部件，它是利用主、从动部分的速度变化或旋转方向的变换具有自行离合功能的装置。
开号为CN106438754A 公开了一种“滑块式双向超越离合器”，通过设置在所述主动部件与从动部件之间的弹性嵌合部件，使从动部件与主动部件相互结合或分离，以及超越控制部件，其能够在从动部件以小于或等于主动部件转速同向旋转时，使弹性嵌合部件保持从动部件与主动部件结合，并在从动部件大于主动部件转速或旋转方向相反时，形成使弹性嵌合部件脱出嵌合状态的运动曲面，从而将从动部件与主动部件分离，但仍然无法满足负载可调要求，再如公开号为CN103867603B 公开的一种“双向超越离合器”，当向某一个方向转动时从动轮转速超越主动轮，从动轮与主动轮自动分离，从动轮可以高于主动轮的转速自由旋转，无需再带动主动轮旋转，达到节能的目的，但是只能实现高速传动，无法满足低速提升要求；还有公开号为CN104565124B公开的“一种非接触式超越离合器”，用于多驱动场合的高速脱开与结合，从而使离合器的使用寿命大幅延长，也是无法满足低速提升要求。
针对上述超越离合器无法满足低速和负载可调的弊端，设计一种依据实际提升速度需求，并用于天然气管道矫正的滚柱式离合器，在慢速电机和快速电机之间切换的低速离合器具有重要的现实意义。
发明内容
本发明基于现有技术的不足，提供一种用于管道矫正的滚柱式离合器，在对采空塌陷区的油气输送管道进行应急处置时，以实现快速电机与慢速电机之间的无缝衔接。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：
一种用于管道矫正的滚柱式离合器，包括离合器外壳、爪轮、滚柱、慢速链轮、离合器盖、拨爪及弹簧；其特征在于：所述离合器盖的内端面轴对称设置有拨爪，且拨爪与爪轮相应配合；所述离合器外壳内安装有十字型爪轮及其滚柱，并在十字型爪轮径向端面的通孔内设有弹簧。
进一步的技术方案如下。
一种用于管道矫正的滚柱式离合器，所述十字型爪轮外缘凹处与离合器外壳内缘距离在弹簧安装处最大，且大于滚柱直径，在远离弹簧安装处逐渐变小，且最小距离小于滚柱直径。
一种用于管道矫正的滚柱式离合器，所述滚柱的直径是6mm，高度是10mm。
一种用于管道矫正的滚柱式离合器，所述拨爪的拨爪角度是45°。
一种用于管道矫正的滚柱式离合器，所述十字型爪轮压簧处的张角是20°，且径向端面处与滚珠轨道的角度是120°。
一种用于管道矫正的滚柱式离合器，所述滚柱在弹簧弹力作用下与离合器外壳内缘滚动接触。
一种用于管道矫正的滚柱式离合器，所述弹簧的刚度系数决定负载极限。
一种用于管道矫正的滚柱式离合器，所述离合器外壳作为主动件转动时，压缩弹簧带动滚柱和拨动爪轮慢速链轮转动，无超越作用；当慢速链轮作为主动件转动时，带动拨爪转动，爪轮压缩弹簧带动滚柱，离合器外壳不转动。
本发明上述所提供的一种用于管道矫正的滚柱式离合器，相对于现有技术所具有的优点和效果如下。
本管道矫正的滚柱式离合器满足了天然气管道矫正过程中所需3t拉力的提升要求，相比传统滚柱式双向超越离合器具有结构简单，安装方便，可实现提升快慢速之间平稳切换等特点。
本发明传动系统中的可承受极限负载是以弹簧刚度系数的调整来决定的，能更好地适应处置作业，同时本发明使快速电机超越慢速电机，从而在快慢速之间进行平稳切换，这在天然气管道矫正过程中具有实用意义。
附图说明
图1是本发明离合器的轴测结构示意图。
图2是本发明离合器的俯视结构示意图。
图3是本发明离合器的侧视结构示意图。
图中：1：离合器外壳；2：爪轮；3：滚柱；4：慢速链轮；5：离合器盖；6：拨爪；7：弹簧。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
实施本发明上述所提供的一种用于管道矫正的滚柱式离合器的技术方案，包括离合器外壳1、爪轮2、滚柱3、慢速链轮4、离合器盖5、拨爪6和弹簧7；其中，在该离合器盖5的内端面轴对称设置有角度为45°的拨爪6，并与爪轮2相应配合；在该离合器外壳1内安装有十字型爪轮2及其滚柱3，并在十字型爪轮2径向端面的通孔内设有弹簧7。
在上述具体实施方式中，其十字型爪轮2在压簧处的张角是20°，且在径向端面处与滚珠轨道的角度是120°，而且十字型爪轮2的外缘凹处与离合器外壳1的内缘距离在弹簧安装处的直径大于滚柱直径，在远离弹簧安装处的直径小于滚柱直径，在具体实施时滚柱3的直径可选择6mm，高度可选择10mm，滚柱3在弹簧7弹力作用下与离合器外壳7内缘滚动接触。
在上述具体实施方式中，弹簧7的刚度系数决定负载极限，根据实际情况可以选用不同的弹簧刚度系数以适应不同的负载极限，以满足不同野外天然气管道矫正过程中所需工况作业的应急需求，尤其是山坡等丘陵等野外作业用户施工的需求。
在上述具体实施方式中，当离合器1外壳作为主动件转动时，压缩弹簧7带动滚柱3和拨动爪轮2慢速链轮4转动，无超越作用；当慢速链轮4作为主动件转动时，带动拨爪6转动，爪轮2压缩弹簧7带动滚柱3，离合器外壳1不转动。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
如附图1所示，实施本发明上述所提供的一种用于管道矫正的滚柱式离合器，在该离合器盖5的内端面轴对称设置有拨爪6，且拨爪6与爪轮2相对应配合；在该离合器外壳1内安装有滚柱3和十字型爪轮2，并在十字型爪轮2的径向端面的通孔内装有弹簧7，其弹簧7安装在爪轮内部圆柱孔内，滚柱3在弹簧7弹力作用下与离合器外壳1滚动接触，且无明显压紧现象。
在上述具体实施例中，分别将离合器外壳1和慢速链轮4作为原动件，前者通过弹簧7推动滚柱3，进而带动爪轮2和慢速链轮4动作，后者经拨爪6拨动滚柱3实现超越作用，从而很好的在较大速比的快速和慢速之间进行切换。
在上述具体实施例中，当离合器外壳1作为主动件转动时，可承受负载大于3t，通过快慢速电机的选择，可以实现快速与慢速无缝衔接，从而完成大的传动比动力传递。
上述具体实施例的传动系统及其传动方法如下：
如附图1、如附图2和如附图3，离合器外壳1与电机连接，当离合器外壳1顺时针旋转，压缩弹簧6，带动左下角滚柱3与右上角滚柱3旋转，使离合器外壳1与爪轮2通过左下角滚柱3与右上角滚柱3锲紧，带动爪轮2旋转，爪轮2带动拨爪6旋转，从而使慢速链轮4顺时针转动。
当慢速链轮4主动，带动拨爪5转动，爪轮2顺时针旋转，爪轮2通过弹簧7带动右上角滚柱3与左下角滚柱3转动，左上角滚柱3与右下角滚柱3被拨爪6拨动，从而实现慢速链轮4顺时针旋转，此时离合器外壳1不随动，使得双向超越离合器起到超越作用。
上述具体实施例，利用慢速链轮4和离合器外壳1拨动滚柱3，巧妙利用爪轮2中弹簧7的弹力，通过离合器的超越作用实现双速切换；提升过程中快速与慢速相比，有较大的速比，使用传统减速器会大大的增加机器的体积，通过滚柱式超越离合器，有效地化解了在采空塌陷区的实际工况中，较大速比和体积要求小的矛盾；并且当实际工况要求负载较大时，可对弹簧刚度系数进行调节，以满足实际管道提升要求，因此本双速应急矫正装置不仅能够在提升速度上满足作业要求，而且能够使该装置进行宽度和高度的调整，以适应不同野外天然气管道矫正过程中所需工况作业的应急需求，尤其适用于山坡等丘陵等野外作业。

Claims (8)

1.一种用于管道矫正的滚柱式离合器，包括离合器外壳、爪轮、滚柱、慢速链轮、离合器盖、拨爪及弹簧；其特征在于：所述离合器盖（5）的内端面轴对称设置有拨爪（6），且拨爪（6）与爪轮（2）相应配合；所述离合器外壳（1）内安装有十字型爪轮（2）及其滚柱（3），并在十字型爪轮（2）径向端面的通孔内设有弹簧（7）。
2.如权利要求1所述的用于管道矫正的滚柱式离合器，其特征在于：所述十字型爪轮（2）外缘凹处与离合器外壳（1）内缘距离在弹簧安装处最大，且大于滚柱直径，在远离弹簧安装处逐渐变小，且最小距离小于滚柱直径。
3.如权利要求1所述的用于管道矫正的滚柱式离合器，其特征在于：所述滚柱（3）的直径是6mm，高度是10mm。
4.如权利要求1所述的用于管道矫正的滚柱式离合器，其特征在于：所述拨爪（6）的拨爪角度是45°。
5.如权利要求1所述的用于管道矫正的滚柱式离合器，其特征在于：所述十字型爪轮（2）压簧处的张角是20°，且径向端面处与滚珠轨道的角度是120°。
6.如权利要求1所述的用于管道矫正的滚柱式离合器，其特征在于：所述滚柱（3）在弹簧（7）弹力作用下与离合器外壳（1）内缘滚动接触。
7.如权利要求1所述的用于管道矫正的滚柱式离合器，其特征在于：所述弹簧（7）的刚度系数决定负载极限。
8.如权利要求1所述的用于管道矫正的滚柱式离合器，其特征在于：所述离合器（1）外壳作为主动件转动时，压缩弹簧（7）带动滚柱（3）和拨动爪轮（2）慢速链轮（4）转动，无超越作用；当慢速链轮（4）作为主动件转动时，带动拨爪（6）转动，爪轮（2）压缩弹簧（7）带动滚柱（3），离合器外壳（1）不转动。
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