CN114215860B - 一种机械式定量调节扭矩限制器 - Google Patents

Abstract

一种机械式定量调节扭矩限制器，属于扭矩限制器机械设备领域。目前绝大多数机械式扭矩限制器没有可以根据刻度定量调节限制扭矩的功能，其扭矩设定只能通过试验获得，操作不便。本发明提出一种机械式定量调节扭矩限制器，输入端法兰（7）同轴心的设置在扭矩设定拨盘（1）的盘体内，输入端法兰（7）的中孔位置同轴心安装输出轴（3），输出轴（3）的输入端套装输入端滚动轴承（15），输出轴（3）的输出端套装输出端滚动轴承（4）；输入端法兰（7）通过每根导向柱（19）以及套装在其上的摩擦柱（6）对输出轴（3）施加或消除限制力矩。本发明通过简单的操作实现限制扭矩的设定，原理简单，不必进行复杂的调试工作，有效提高工作效率。

Description

一种机械式定量调节扭矩限制器

技术领域

本发明涉及一种机械式定量调节扭矩限制器。

背景技术

扭矩限制器主要功能为过载保护，也叫限扭，安全联轴器，或安全离合器，是连接主动机和工作机的一种部件，当超载或机械故障而导致所需扭矩超过设定值时，它以打滑形式限制传动系统所传动的扭力，当过载情形消失后恢复联结，这样就防止了机械损坏，避免昂贵的停机损失。

目前绝大多数机械式扭矩限制器没有可以根据刻度定量调节限制扭矩的功能，其扭矩设定只能通过试验获得，操作不便。此外，也有带有刻度的扭矩限制器，其操作步骤较多、调试过程复杂、使用不便。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的绝大多数机械式扭矩限制器在使用过程中存在的操作不方便和调试过程复杂的问题，而提出一种机械式定量调节扭矩限制器。

一种机械式定量调节扭矩限制器，组成包括：扭矩设定拨盘、限位用不完全齿轮、输出轴、输出端滚动轴承、转轴、一组摩擦柱、输入端法兰、一组拨动齿轮、一组限位销、一组限位压缩弹簧、一组导向销钉、刻度窗口、一组摩擦压缩柱弹簧、一组限位齿条、输入端滚动轴承、一组导向销压缩弹簧、一组导向压块；

一组摩擦柱、一组拨动齿轮、一组限位销、一组限位压缩弹簧、一组导向销钉、一组摩擦压缩柱弹簧、一组限位齿条、一组导向销压缩弹簧、一组导向压块的数量相适应；

扭矩设定拨盘的盘底中空；

限位用不完全齿轮是圆环体结构，侧面外壁设有一段齿轮和一个内陷的定位孔；

摩擦柱为内部中空的套筒结构，摩擦柱的外壁沿其轴向设有一段限位齿条；

输入端法兰为中空回转结构，包括上层的主圈体和下层的副圈体；输入端法兰同轴心的设置在扭矩设定拨盘的盘体内，输入端法兰的中孔位置同轴心安装输出轴，输出轴的输入端套装输入端滚动轴承，输出轴的输出端套装输出端滚动轴承；

主圈体的外圈侧壁的内侧均匀设置一组导向柱，每根导向柱的中轴线与输入端法兰的径向相同，摩擦柱对应的套装在每根导向柱上，摩擦压缩柱弹簧安装在摩擦柱内壁的限位槽内，并套装在导向柱的外部，摩擦压缩柱弹簧的两端别与摩擦柱内壁限位槽的槽底和主圈体的外圈侧壁的内侧相接触；

主圈体的外圈侧壁的内侧，在每两个导向柱之间还设置通孔，通孔的中轴线与输入端法兰的径向相同，通孔与主圈体外壁上设置的第一沉孔连通，第一沉孔的内径大于通孔的内径，限位销的一端位于通孔内，限位销的另一端位于第一沉孔内，且位于第一沉孔内的一段限位销上套装有一限位压缩弹簧，限位压缩弹簧位于第一沉孔的孔底和限位销尾部的顶板之间，限位销由于限位压缩弹簧的挤压其外侧与导向销钉的导向槽向贴合接触；

输入端法兰的上平面上沿轴向设置一组第二沉孔，第二沉孔与第一沉孔的中心轴相交且垂直，导向销钉安装在第二沉孔内，导向销钉的底部套装导向销压缩弹簧，导向销压缩弹簧的两端分别与导向销钉和第二沉孔的孔底接触；

输入端法兰内部还沿周向设置一组装配孔，转轴活动的安装在输入端法兰的装配孔内，转轴的下端固定安装限位用不完全齿轮、上端安固定安装在拨动齿轮；限位用不完全齿轮外表面上的定位孔的开口朝向位销的头部，限位用不完全齿轮上的一段齿轮与摩擦柱的外壁上的限位齿条相啮合；

扭矩设定拨盘套装在输出端滚动轴承外圈，扭矩设定拨盘的侧壁的内侧设置一段轮齿结构，用于与拨动齿轮啮合；扭矩设定拨盘底部表面沿扭矩设定拨盘的周向均匀设置一组导向压块，导向压块是表面圆滑的凸起结构。

优选地，所述的摩擦压缩柱弹簧安装在摩擦柱内部的孔内，摩擦柱内部具有限定摩擦压缩柱弹簧行程的卡位。

优选地，所述的扭矩设定拨盘包括上部的外罩体、下部的环体和一组腰块，上部的外罩体和下部的环体之间通过腰块连接；

所述的扭矩设定拨盘是通过外罩体套装在输出端滚动轴承的外部的；

所述的轮齿结构是设置在环体的内侧壁上的；

所述的一组导向压块是设置在环体下表面上的。

优选地，所述的导向压块的截面为等腰梯形，且腰部为凸起的圆滑曲面。

优选地，所述的摩擦柱、拨动齿轮、限位销、限位压缩弹簧、导向销钉、摩擦压缩柱弹簧、限位齿条、导向销压缩弹簧、导向压块的数量为16-30个。

优选地，所述的摩擦柱、拨动齿轮、限位销、限位压缩弹簧、导向销钉、摩擦压缩柱弹簧、限位齿条、导向销压缩弹簧、导向压块的数量为18个。

本发明的有益效果为：

本发明设置的扭矩设定拨盘与输出轴通过输出端滚动轴承的连接实现相对旋转运动与轴向定位，同样的，输入端法兰与输出轴通过输入端滚动轴承的连接实现相对旋转运动与轴向定位，输出轴和输入端法兰分别与动力输入源和输出的执行机构连接，进行动力传递与扭矩限制；摩擦柱和输出轴间的摩擦力实现了输入端法兰和输出轴之间的扭矩限制，当传递扭矩小于摩擦力时，扭矩正常传递，当传递扭矩大于摩擦力时，摩擦柱和输出轴间发生相对滑动，限制了传递的扭矩。

由于每个摩擦柱产生的限制摩擦力，与摩擦压缩柱弹簧产生的压力与表面摩擦系数有关，为固定值，所以本发明通过旋转扭矩设定拨盘释放或收起摩擦柱的数量来控制限制转矩的大小，从而通过采用一种多组摩擦单元的方式实现限制扭矩的定量控制，一方面可视化的实现了限制力矩的定量控制，另一方面操作简单不需要提前调试，操作步骤少有利于提升工作效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明涉及的扭矩限制器移除扭矩设定拨盘视图；

图3为本发明涉及的导向销钉局部视图；

图4为本发明涉及的拨动齿轮局部视图；

图5为本发明涉及的扭矩限制器移除扭矩设定拨盘俯视图；

图6为本发明涉及的限位用不完全齿轮及摩擦柱局部视图；

图7为本发明涉及的扭矩限制器局部视图；

图8为本发明涉及的导向销钉及刻度窗口局部剖视图。

具体实施方式

具体实施方式一：

本实施方式的一种机械式定量调节扭矩限制器，如图1- 8所示，组成包括：

扭矩设定拨盘1、限位用不完全齿轮2、输出轴3、输出端滚动轴承4、转轴5、一组摩擦柱6、输入端法兰7、一组拨动齿轮8、一组限位销9、一组限位压缩弹簧10、一组导向销钉11、刻度窗口12、一组摩擦压缩柱弹簧13、一组限位齿条14、输入端滚动轴承15、一组导向销压缩弹簧16、一组导向压块17；

一组摩擦柱6、一组拨动齿轮8、一组限位销9、一组限位压缩弹簧10、一组导向销钉11、一组摩擦压缩柱弹簧13、一组限位齿条14、一组导向销压缩弹簧16、一组导向压块17的数量相适应；

以下叙述方式和方位词的运用皆是为了方便叙述图1-8所示的方位，不作为特殊限定，其他类似的结构皆属于本发明保护范围内，

扭矩设定拨盘1的盘底中空；

限位用不完全齿轮2是圆环体结构，侧面外壁设有一段齿轮和一个内陷的定位孔；

摩擦柱6为内部中空的套筒结构，摩擦柱6的外壁沿其轴向设有一段限位齿条14；

输入端法兰7为中空回转结构，包括上层的主圈体18和下层的副圈体；输入端法兰7同轴心的设置在扭矩设定拨盘1的盘体内，输入端法兰7的中孔位置同轴心安装输出轴3，输出轴3下端的输入端套装输入端滚动轴承15，输出轴3上端的输出端套装输出端滚动轴承4；

输入端法兰7的主圈体18的外圈侧壁的内侧均匀设置一组导向柱19，每根导向柱19的中轴线与输入端法兰7的径向相同，摩擦柱6对应的套装在每根导向柱19上，摩擦压缩柱弹簧13安装在摩擦柱6内壁的限位槽内，并套装在导向柱19的外部，摩擦压缩柱弹簧13的两端别与摩擦柱6内壁限位槽的槽底和主圈体18的外圈侧壁的内侧相接触，为摩擦柱6和输入端法兰7之间提供预紧压力；

输入端法兰7的主圈体18的外圈侧壁的内侧，在每两个导向柱19之间还设置通孔，通孔的中轴线与输入端法兰7的径向相同，通孔与主圈体18外壁上设置的第一沉孔20连通，第一沉孔20的内径大于通孔的内径，限位销9的一端位于通孔内，限位销9的另一端位于第一沉孔20内，且位于第一沉孔20内的一段限位销9上套装有一限位压缩弹簧10，限位压缩弹簧10位于第一沉孔20的孔底和限位销9尾部的顶板之间，限位销9由于限位压缩弹簧10的挤压其外侧与导向销钉11的导向槽向贴合接触；

输入端法兰7的上平面上沿轴向设置一组第二沉孔21，第二沉孔21与第一沉孔20的中心轴相交且垂直，导向销钉11安装在第二沉孔21内，导向销钉11的底部套装导向销压缩弹簧16，导向销压缩弹簧16的两端分别与导向销钉11和第二沉孔21的孔底接触，为导向销钉11和输入端法兰7上平面的第二沉孔21的孔底之间提供预紧压力；

输入端法兰7内部还沿周向设置一组装配孔，转轴5活动的安装在输入端法兰7的装配孔内，转轴5可以在装配孔内自由转动，转轴5的下端固定安装限位用不完全齿轮2、上端安固定安装在拨动齿轮8；限位用不完全齿轮2外表面上的定位孔的开口朝向位销9的头部，限位用不完全齿轮2上的一段齿轮与摩擦柱6的外壁上的限位齿条14相啮合；

扭矩设定拨盘1套装在输出端滚动轴承4外圈，扭矩设定拨盘1的侧壁的内侧设置一段轮齿结构22，用于与拨动齿轮8啮合；扭矩设定拨盘1底部表面沿扭矩设定拨盘1的周向均匀设置一组导向压块17，导向压块17是表面圆滑的凸起结构。

具体实施方式二：

与具体实施方式一不同的是，本实施方式的一种机械式定量调节扭矩限制器，如图1- 8所示，摩擦压缩柱弹簧13安装在摩擦柱6内部的孔内，摩擦柱6内部具有限定摩擦压缩柱弹簧13行程的卡位。

具体实施方式三：

与具体实施方式一或二不同的是，本实施方式的一种机械式定量调节扭矩限制器，如图1- 8所示，扭矩设定拨盘1包括上部的外罩体23、下部的环体24和一组腰块25，上部的外罩体23和下部的环体24之间通过腰块25连接；

所述的扭矩设定拨盘1是通过外罩体23套装在输出端滚动轴承4的外部的；

所述的轮齿结构22是设置在扭矩设定拨盘1的环体24的内侧壁上的；

设置一段轮齿结构22，用于与拨动齿轮8啮合；

所述的一组导向压块17是设置在环体24下表面上的。

具体实施方式四：

与具体实施方式三不同的是，本实施方式的一种机械式定量调节扭矩限制器，如图1- 8所示，所述的导向压块17的截面为等腰梯形，且腰部为凸起的圆滑曲面。

具体实施方式五：

与具体实施方式一、二或四不同的是，本实施方式的一种机械式定量调节扭矩限制器，如图1- 8所示，所述的摩擦柱（6）、拨动齿轮（8）、限位销（9）、限位压缩弹簧（10）、导向销钉（11）、摩擦压缩柱弹簧（13）、限位齿条（14）、导向销压缩弹簧（16）、导向压块（17）的数量为16-30个。

具体实施方式六：

与具体实施方五不同的是，本实施方式的一种机械式定量调节扭矩限制器，如图1- 8所示，所述的摩擦柱（6）、拨动齿轮（8）、限位销（9）、限位压缩弹簧（10）、导向销钉（11）、摩擦压缩柱弹簧（13）、限位齿条（14）、导向销压缩弹簧（16）、导向压块（17）的数量为18个

工作原理：

扭矩设定拨盘1与输出轴3通过输出端滚动轴承4的连接实现相对旋转运动与轴向定位，同样的，输入端法兰7与输出轴3通过输入端滚动轴承15的连接实现相对旋转运动与轴向定位，输出轴3和输入端法兰7分别与动力输入源和输出的执行机构连接，进行动力传递与扭矩限制；输出轴3和输入端法兰7之间的扭矩限制，通过与输入端法兰7连接的摩擦柱6和输出轴3间的摩擦力实现，当传递扭矩小于摩擦力时，扭矩正常传递，当传递扭矩大于摩擦力时，摩擦柱6和输出轴3间发生相对滑动，限制了传递的扭矩，每个摩擦柱6产生的限制摩擦力，与摩擦压缩柱弹簧13产生的压力与表面摩擦系数有关，为固定值，本发明通过旋转扭矩设定拨盘1释放或收起摩擦柱6的数量来控制限制转矩的大小；

单个摩擦柱6对输出轴3产生的限制力矩，由摩擦压缩柱弹簧13的预紧力以及摩擦柱6与输出轴3的表面摩擦系数有关，通过计算可以定制单个摩擦柱6产生的限制力矩M，当n个摩擦柱6被释放限位，即产生的限制力矩为n*M，为已知的数值，并根据得到的数值可以在输入端法兰7上相应位置刻上相应数值，通过刻度窗口12即可观察到当前所设定的限制扭矩；

初始状态时，预紧的导向销压缩钉弹簧16将导向销钉11向外侧顶出，进而通过导向销钉上11的导向槽将限位销9沿装置径向向内侧顶住，限位销9插入限位用不完全齿轮2上定位孔内，进而限制限位用不完全齿轮2的转动；限位齿条14与摩擦柱6相对固定连接，限位用不完全齿轮2与限位齿条14相啮合限制摩擦柱6的轴向移动，与输入端法兰7脱离，不产生摩擦力；

当转动扭矩设定拨盘1时，导向销钉11沿导向压块17表面移动，使得扭矩设定拨盘11向内挤入；限位用不完全齿轮2在限位压缩弹簧10的作用下与导向销钉11的导向槽紧密贴合，向外拔出，释放限位用不完全齿轮2进而释放了摩擦柱6的限位，在摩擦压缩柱弹簧13的作用下，摩擦柱6挤向输出轴3，实现摩擦扭矩限制；

当反向转动扭矩设定拨盘1时，扭矩设定拨盘1上的轮齿与拨动齿轮8啮合并驱动其转动，通过转轴5带动限位用不完全齿轮2反向转动，限位用不完全齿轮2与限位齿条14发生啮合，并驱动摩擦柱6与输出轴3脱离，并回到初始位置；此时在导向销压缩弹簧16与限位压缩弹簧10压力的作用下，限位销9重新插入限位用不完全齿轮2的限位孔内，对其进行了限位。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种机械式定量调节扭矩限制器，其特征在于：组成包括：扭矩设定拨盘（1）、限位用不完全齿轮（2）、输出轴（3）、输出端滚动轴承（4）、转轴（5）、一组摩擦柱（6）、输入端法兰（7）、一组拨动齿轮（8）、一组限位销（9）、一组限位压缩弹簧（10）、一组导向销钉（11）、刻度窗口（12）、一组摩擦压缩柱弹簧（13）、一组限位齿条（14）、输入端滚动轴承（15）、一组导向销压缩弹簧（16）、一组导向压块（17）；

一组摩擦柱（6）、一组拨动齿轮（8）、一组限位销（9）、一组限位压缩弹簧（10）、一组导向销钉（11）、一组摩擦压缩柱弹簧（13）、一组限位齿条（14）、一组导向销压缩弹簧（16）、一组导向压块（17）的数量相适应；

扭矩设定拨盘（1）的盘底中空；

限位用不完全齿轮（2）是圆环体结构，侧面外壁设有一段齿轮和一个内陷的定位孔；

摩擦柱（6）为内部中空的套筒结构，摩擦柱（6）的外壁沿其轴向设有一段限位齿条（14）；

输入端法兰（7）为中空回转结构，包括上层的主圈体（18）和下层的副圈体；输入端法兰（7）同轴心的设置在扭矩设定拨盘（1）的盘体内，输入端法兰（7）的中孔位置同轴心安装输出轴（3），输出轴（3）的输入端套装输入端滚动轴承（15），输出轴（3）的输出端套装输出端滚动轴承（4）；

主圈体（18）的外圈侧壁的内侧均匀设置一组导向柱（19），每根导向柱（19）的中轴线与输入端法兰（7）的径向相同，摩擦柱（6）对应的套装在每根导向柱（19）上，摩擦压缩柱弹簧（13）安装在摩擦柱（6）内壁的限位槽内，并套装在导向柱（19）的外部，摩擦压缩柱弹簧（13）的两端别与摩擦柱（6）内壁限位槽的槽底和主圈体（18）的外圈侧壁的内侧相接触；

主圈体（18）的外圈侧壁的内侧，在每两个导向柱（19）之间还设置通孔，通孔的中轴线与输入端法兰（7）的径向相同，通孔与主圈体（18）外壁上设置的第一沉孔（20）连通，第一沉孔（20）的内径大于通孔的内径，限位销（9）的一端位于通孔内，限位销（9）的另一端位于第一沉孔（20）内，且位于第一沉孔（20）内的一段限位销（9）上套装有一限位压缩弹簧（10），限位压缩弹簧（10）位于第一沉孔（20）的孔底和限位销（9）尾部的顶板之间，限位销（9）由于限位压缩弹簧（10）的挤压其外侧与导向销钉（11）的导向槽向贴合接触；

输入端法兰（7）的上平面上沿轴向设置一组第二沉孔（21），第二沉孔（21）与第一沉孔（20）的中心轴相交且垂直，导向销钉（11）安装在第二沉孔（21）内，导向销钉（11）的底部套装导向销压缩弹簧（16），导向销压缩弹簧（16）的两端分别与导向销钉（11）和第二沉孔（21）的孔底接触；

输入端法兰（7）内部还沿周向设置一组装配孔，转轴（5）活动的安装在输入端法兰（7）的装配孔内，转轴（5）的下端固定安装限位用不完全齿轮（2）、上端安固定安装在拨动齿轮（8）；限位用不完全齿轮（2）外表面上的定位孔的开口朝向位销（9）的头部，限位用不完全齿轮（2）上的一段齿轮与摩擦柱（6）的外壁上的限位齿条（14）相啮合；

扭矩设定拨盘（1）套装在输出端滚动轴承（4）外圈，扭矩设定拨盘（1）的侧壁的内侧设置一段轮齿结构（22），用于与拨动齿轮（8）啮合；扭矩设定拨盘（1）底部表面沿扭矩设定拨盘（1）的周向均匀设置一组导向压块（17），导向压块（17）是表面圆滑的凸起结构。

2.根据权利要求1所述一种机械式定量调节扭矩限制器，其特征在于：所述的摩擦压缩柱弹簧（13）安装在摩擦柱（6）内部的孔内，摩擦柱（6）内部具有限定摩擦压缩柱弹簧（13）行程的卡位。

3.根据权利要求1或2所述一种机械式定量调节扭矩限制器，其特征在于：所述的扭矩设定拨盘（1）包括上部的外罩体（23）、下部的环体（24）和一组腰块（25），上部的外罩体（23）和下部的环体（24）之间通过腰块（25）连接；

所述的扭矩设定拨盘（1）是通过外罩体（23）套装在输出端滚动轴承（4）的外部的；

所述的轮齿结构（22）是设置在环体（24）的内侧壁上的；

所述的一组导向压块（17）是设置在环体（24）下表面上的。

4.根据权利要求3所述一种机械式定量调节扭矩限制器，其特征在于：所述的导向压块（17）的截面为等腰梯形，且腰部为凸起的圆滑曲面。

5.根据权利要求1、2或4所述一种机械式定量调节扭矩限制器，其特征在于：所述的摩擦柱（6）、拨动齿轮（8）、限位销（9）、限位压缩弹簧（10）、导向销钉（11）、摩擦压缩柱弹簧（13）、限位齿条（14）、导向销压缩弹簧（16）、导向压块（17）的数量为16-30个。

6.根据权利要求5所述一种机械式定量调节扭矩限制器，其特征在于：所述的摩擦柱（6）、拨动齿轮（8）、限位销（9）、限位压缩弹簧（10）、导向销钉（11）、摩擦压缩柱弹簧（13）、限位齿条（14）、导向销压缩弹簧（16）、导向压块（17）的数量为18个。

Images