PL157988B1

PL157988B1 - Gear with overload protection

Info

Publication number: PL157988B1
Application number: PL27024187A
Authority: PL
Inventors: Leszek Wojciechowski; Dariusz Okas; Edward Pieczora; Andrzej Bajer; Mariusz Thier
Original assignee: Polmag
Priority date: 1987-12-23
Filing date: 1987-12-23
Publication date: 1992-07-31
Also published as: PL270241A1

Abstract

Gear with overload protection mechanism, composed of a frictional, build-in on a driving shaft, plate coupling, equipped with an overload measurement unit and an electronic control unit for switch on and off the coupling in case of overload, characterised in that the plate (28) support (27) of the frictional coupling (4), mounted on the driving shaft (2), has a disc (26), and the plate (6) support (5) of the frictional coupling, mounted on the driven shaft (3) has a disc (11) fixed with a ring-shaped cylinder (7), with the disc being parallel to the disc (26), at the same time both discs (11 and 26) have the same diameters and recess and projections (12) on their circumference, but the length of the circumference of recess and projections (12) is the same in both discs. There are also sensors (29) placed opposite each disc, for which the spinning discs (11 and 26) provide impulses, at the same time the coupling plates (4) being pressed by a ring-shaped piston rod (3), located in the pressure chamber (31), connected with the power supply source by an electrohydraulic divider, which is controlled by an electronic control unit, converting the signals from the induction sensors (29).<IMAGE>

Description

Przedmiotem wynalazku jest przekładnia z zabezpieczeniem przeciążeniowym zawierająca sprzęgło cierne zabudowane na wale napędzającym wyposażona w element pomiarowy przeciążenia i elektroniczne urządzenie sterujące włączaniem i wyłączaniem sprzęgła w przypadku przeciążenia, służąca zwłaszcza do napędu strugów, przenośników stosowanych przy eksploatacji kopalin użytecznych.The subject of the invention is a gear with overload protection, including a friction clutch installed on the drive shaft, equipped with an overload measuring element and an electronic device controlling the clutch on and off in the event of an overload, used in particular to drive plows, conveyors used in the exploitation of useful minerals.

Znana jest z polskiego opisu patentowego nr P 254 475 przekładnia z zabezpieczeniem przeciążeniowym, zwłaszcza do napędu strugów węglowych wyposażona w wymienny człon pomiarowy, na którym jest przymocowany układ pasmowych tensometrów. Przekładnia ma dwa stopnie przełożenia z kołami czołowymi napędzającymi poprzez sprzęgło płytkowe wał wyjściowy. Sprzęgło jest włączane za pomocą sprężyn a wyłączane jest hydraulicznie. Człon pomiarowy ma postać wałka złożonego z pręta pomiarowego i połączonego z nim rozłącznie pręta sprzęgającego. Pręt pomiarowy jest usytuowany wewnątrz obrotowej tulei połączonej z wałem wyjściowym, a pręt sprzęgający jest usytuowany wewnątrz wału wyjściowego. Na pręcie pomiarowym są przymocowane pasmowe tensometry połączone z pierścieniami ślizgowymi osadzonymi na końcu obrot owej tulei. W pobliżu pierścieni ślizgowych są usytuowane wzmacniacze wartości zmierzonych. Obrotowa tuleja ma wykonany wzdłużnie kanał, łączący przestrzeń ciśnieniową z kanałem wylotowym elektromagnetycznego zaworu. Przestrzeń ciśnieniowa jest utworzona przez tłok pierścieniowy i wewnętrzny nośnik płytki sprzęgła. Zawór jest sterowany za pomocą elektronicznego urządzenia, które z kolei jest połączone poprzez wzmacniacze ze stykami przylegającymi do pierścieni ślizgowych.A transmission with overload protection, especially for the drive of coal plows, is known from the Polish patent specification No. P 254 475, equipped with an exchangeable measuring element on which a system of band strain gauges is attached. The gearbox has two gear stages with spur gears driving the output shaft through a plate clutch. The clutch is engaged by springs and disengaged hydraulically. The measuring member is in the form of a shaft composed of a measuring rod and a detachably connected coupling rod. A test rod is located inside a rotatable sleeve connected to the output shaft and a coupling rod is located inside the output shaft. Attached to the measuring rod are band strain gauges connected with slip rings mounted on the end of the rotating sleeve. Measured value amplifiers are located near the slip rings. The rotatable sleeve has a longitudinally formed channel connecting the pressure space to the outlet channel of the electromagnetic valve. The pressure space is formed by an annular piston and an internal clutch plate carrier. The valve is controlled by an electronic device, which in turn is connected via amplifiers to contacts adjacent to the slip rings.

W czasie pracy przekładni na pręt sprzęgający i pręt pomiarowy działają siły skręcające.During the operation of the gearbox, torsional forces act on the coupling rod and the measuring rod.

Tensometry mierzą naprężenia skrętne wału wyjściowego. Sygnały elektryczne są wzmacniane i przesyłane przez styki ślizgowe do elektronicznego urządzenia. W przypadku przeciążenia, urządzenie to uruchamia elektromagnetyczny zawór otwierający przepływ medium do przestrzeni ciśnieniowej. Sprzęgło zostaje wyłączone hydraulicznie.Strain gauges measure the torsional stresses of the output shaft. The electrical signals are amplified and transmitted via sliding contacts to the electronic device. In the event of an overload, this device activates an electromagnetic valve that opens the flow of the medium into the pressure space. The clutch is disengaged hydraulically.

157 988157 988

Niedogodnością znanego rozwiązania jest duża podatność na zakłócenia sygnału pomiarowego przekazywanego przez pierścienie ślizgowe wraz z przylegającymi do nich stykami. Ponadto pierścienie ślizgowe oraz styki ulegają szybkiemu zużyciu. Z uwagi, że człon pomiarowy jest obciążony dużym, zmiennym momentem skręcającym, tensometry a zwłaszcza ich miejsca mocowania ulegają częstemu uszkodzeniu.The disadvantage of the known solution is the high susceptibility to disturbances of the measurement signal transmitted by the slip rings together with the contacts adjacent to them. In addition, the slip rings and contacts are subject to rapid wear. Due to the fact that the measuring member is loaded with a large, variable torque, the strain gauges, and especially their mounting points, are frequently damaged.

Celem wynalazku jest skonstruowanie przekładni z zabezpieczeniem przeciążeniowym, w której do pomiaru przeciążenia wykorzystano czujniki indukcyjne.The aim of the invention is to construct a gear with overload protection, in which inductive sensors are used to measure the overload.

W przekładni według wynalazku wał napądzający jest połączony z wałem napędzanym za pomocą sprzęgła ciernego płytkowego, którego nośniki płytek są wyposażone w równoległe względem siebie tarcze o takich samych średnicach, przy czym tarcze te mają na zewnętrznym obwodzie wybrania a powstałe w ten sposób występy mają jednakową wysokość, a długość obwodowa wybrań i występów jest jednakowa. Występy te spełniają rolę nadajników impulsów dla czujników indukcyjnych przyporządkowanych dla każdej tarczy osobno i zamocowanych w korpusie przekładni. Sygnały pochodzące od czujników indukcyjnych są analizowane w elektronicznym urządzeniu sterującym.In the gearbox according to the invention, the drive shaft is connected to the driven shaft by means of a plate friction clutch, the plate carriers of which are equipped with discs of the same diameters parallel to each other, the discs having recesses on the outer periphery and the projections created in this way have the same height and the circumferential length of the recesses and projections is equal. These protrusions act as pulse transmitters for inductive sensors assigned to each disc separately and fixed in the gear housing. The signals from inductive sensors are analyzed in an electronic control device.

Korzystne jest połączenie zewnętrznego nośnika płytek z wałem napędzającym poprzez tuleję, która ma kołnierz o średnicy i występach takich samych jak tarcze nośników płytek sprzęgła. Kołnierz jest połączony z tarczą zewnętrznego nośnika płytek za pomocą co najmniej jednego kołka, przy czym kołnierzowi temu jest przyporządkowany również czujnik indukcyjny połączony z elektronicznym urządzeniem sterującym.It is preferable to connect the outer plate carrier to the drive shaft through a sleeve which has a flange with a diameter and projections the same as the clutch plate carrier plates. The flange is connected to the disk of the outer plate carrier by means of at least one pin, the flange also being associated with an inductive sensor connected to the electronic control device.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 i fig. 2 przedstawiają przekrój wzdłużny części przekładni od strony wału napędzającego a fig. 3 przedstawia przekrój poprzeczny przekładni płaszczyznę I-I zaznaczoną na fig. 2.The subject of the invention is shown in the embodiment in the drawing, in which Figs. 1 and 2 show a longitudinal section of the gear part from the side of the driving shaft, and Fig. 3 shows the cross-section of the gear on the plane I-I marked in Fig. 2.

W korpusie 1 przekładni przedstawionej na fig. 2 jest ułożyskowany napędzający wał 2. W jego wnętrzu jest usytuowany napędzany wał 3, na którego końcu jest osadzone koło łańcuchowe napędu, nie pokazane na rysunku. Przekładnia ma sprzęgło 4 cierne, wielopłytkowe. Wewnętrzny nośnik 5 płytek 6 jest osadzony za pomocą wielowypustu na drugim końcu napędzanego wału 3. Współosiowo do napędzającego wału 3 jest usytuowany pierścieniowy cylinder 7, połączony nieobrotowo z wewnętrznym nośnikiem 5 płytek 6. Z drugiej strony wewnętrzny nośnik 5 płytek 6 jest połączony za pomocą śrub 8 z pierścieniem 9 zamykającym sprzęgło 4 od strony napędzającego wału 2. Pierścieniowy cylider 7 jest połączony nieobrotowo z tarczą 11, która ma na obwodzie wybrania i występy 12 zaś zewnętrzny nośnik 27 płytek 28 osadzony na napędzającym wale 2 ma tarczę 26, która ma również na obwodzie wybrania i występy 12. Tarcze 11 i 26 są względem siebie równoległe i mają jednakowe średnice a długość obwodowa wybrań i występów jest w obu tarczach jednakowa. Naprzeciw każdej z tarcz są usytuowane indukcyjne czujniki 29, dla których wirujące tarcze są nadajnikami 10 impulsów.In the gear body 1 shown in Fig. 2, the driving shaft 2 is mounted. Inside it there is a driven shaft 3, at the end of which a drive sprocket, not shown in the drawing, is mounted. The gearbox has a 4-friction multi-plate clutch. The inner plate carrier 5 6 is splined at the other end of the driven shaft 3. Coaxial to the driving shaft 3 is an annular cylinder 7, connected non-rotatably with the inner plate carrier 5 6. On the other hand, the inner plate carrier 5 6 is bolted together 8 with the ring 9 closing the clutch 4 on the driving shaft 2 side. The annular cylinder 7 is connected non-rotatably with the disk 11, which has recesses and protrusions 12 on its circumference, and the outer plate carrier 27 28 mounted on the driving shaft 2 has a disk 26 which also has circumference of the recess and projections 12. Discs 11 and 26 are parallel to each other and have the same diameters, and the circumferential length of rebates and projections is the same in both disks. Opposite each of the discs are inductive sensors 29, for which the rotating discs are pulse transmitters.

W przestrzeni ograniczonej pierścieniowym cylindrem 7jest usytuowany pierścieniowy tłok 13 uszczelniany obwodowo za pomocą uszczelniających pierścieni 14. Na pierścieniowym tłoku 13 są wsparte sprężyny 15, osadzone w gniazdach 16 wykonanych w wewnętrznym nośniku 5 płytek 6. Wewnętrzny nośnik 5 płytek 6 ma promieniowe kanały 17 łączące się z rowkiem 18 wykonanym na jego obwodzie. Rowek 18 jest uszczelniony za pomocą uszczelniających pierścieni 19. Rowek 18 łączy się z promieniowym kanałem 20 wykonanym w napędzanym wale 3, a ten z kolei z wzdłużnym kanałem 21, na którego wejściu jest zamocowane oczkowe przyłącze 22. W rozwiązaniu ukazanym na fig. 1 do napędzającego wału 2 jest zamocowana tuleja 23 otaczająca sprzęgło 4. Tuleja 23 jest zakończona kołnierzem 24 o średnicy i występach 12 takich samych jak w tarczach 11 i 26. Kołnierz 24 jest połączony z tarczą 26 za pomocą co najmniej jednego kółka 25. Kołnierzowi 24 jest przyporządkowany również indukcyjny czujnik 29, dla którego wirujący kołnierz 24 stanowi nadajnik 10 impulsów.In the space delimited by the annular cylinder 7 there is an annular piston 13 sealed circumferentially by sealing rings 14. The annular piston 13 is supported by springs 15, seated in seats 16 made in the inner carrier 5 of the plates 6. The inner carrier 5 of the plates 6 has radial channels 17 interconnecting with a groove 18 made along its circumference. The groove 18 is sealed by sealing rings 19. The groove 18 connects to a radial channel 20 made in the driven shaft 3, and this in turn to a longitudinal channel 21, at the entrance of which a ring connection 22 is attached. In the solution shown in Fig. 1 to the driving shaft 2 is fitted with a sleeve 23 surrounding the clutch 4. The sleeve 23 is terminated by a flange 24 with a diameter and projections 12 of the same diameter as in the disks 11 and 26. The flange 24 is connected to the disk 26 by at least one wheel 25. The flange 24 is associated with also an inductive sensor 29 for which the rotating flange 24 is a pulse generator 10.

Każdy z indukcyjnych czujników 29 jest połączony z elektronicznym urządzeniem sterującym przetwarzającym sygnały pochodzące od czujników 29.Each of the inductive sensors 29 is connected to an electronic control device that processes the signals from the sensors 29.

Przekładnia ma dodatkowo temperaturowy czujnik 30 zabudowany w korpusie 1 i połączony z elektronicznym urządzeniem.The gearbox additionally has a temperature sensor 30 built into the body 1 and connected to an electronic device.

Przed uruchomieniem silnika elektrycznego napędzającego przekładnię, elektroniczne urządzenie przesterowuje rozdzielacz zabudowany na wejściu Oczkowego przyłącza 22. Medium z układu hydraulicznego poprzez kanały 21, 20, 17 jest podawane do ciśnieniowej komory 31.Before starting the electric motor driving the gear, the electronic device switches the distributor installed at the inlet of the ring connection 22. The medium from the hydraulic system is fed to the pressure chamber 31 through the channels 21, 20, 17.

157 988157 988

Przemieszczający się pierścieniowy tłok 12 powoduje zaciskanie się płytek 6, 28. Następuje połączenie napędzającego wału 2 z napędzanym wałem 3, przy czym siła zaciskająca płytki 6, 28 jest dobrana tak, aby powstały moment był mniejszy od dopuszczalnego momentu obrotowego. Wraz z wałami 2,3 wirują tarcze 11, 26 oraz kołnierz 24. Pojawienie się występu 12 w obszarze kontrolowanym przez czujnik 29, powoduje tłumienie zmiennego pola magnetycznego wytwarzanego w czujniku 29, a w konsekwencji zmianę jego stanu wyjścia.The moving annular piston 12 clamps the plates 6, 28. The drive shaft 2 is connected to the driven shaft 3, the clamping force of the plates 6, 28 being selected so that the torque generated is less than the allowable torque. The discs 11, 26 and the flange 24 rotate along with the shafts 2,3. The appearance of the protrusion 12 in the area controlled by the sensor 29 causes the damping of the alternating magnetic field generated in the sensor 29, and consequently changes its output state.

W momencie gdy nastąpi przeciążenie przekładni, następuje poślizg między płytkami 6 a 28 sprzęgła 4. Zmiany te są przenoszone na tarczę 26 i tarczę 11. Efektem tego jest zmiana okresów lub faz impulsów elektrycznych na wyjściu czujników 29, z których jeden jest przyporządkowany tarczy 26, a drugi tarczy 11. Stan ten jest wykrywany przez elektroniczne urządzenie, które przesterowuje rozdzielacz na wejściu Oczkowego przyłącza 22. Rozdzielacz łączy ciśnieniową komorę 31 ze spływem. Sprężyny 15 przesuwają pierścieniowy tłok 13, który zwalnia docisk do płytek 6, 28. Sprzęgło 4 odłącza napędzający wał 2 od napędzonego wału 3.When the gear is overloaded, the plates 6 and 28 of the clutch slide slip. These changes are transferred to the disc 26 and the disc 11. This results in a change in the periods or phases of electrical impulses at the output of sensors 29, one of which is assigned to disc 26, and the second of target 11. This condition is detected by an electronic device which overrides the distributor at the inlet of the ring connection 22. The distributor connects the pressure chamber 31 to the drain. The springs 15 move the annular piston 13 which releases the pressure against the plates 6, 28. The clutch 4 disengages the driving shaft 2 from the driven shaft 3.

Dodatkowe zabezpieczenie przekładni przed przeciążeniem stanowi kołek 25. Ścięcie kołka 25 jest sygnalizowane przez parę czujników 29, z których jeden jest przyporządkowany kołnierzowi 24 tulei 23, a drugi tarczy 26 zewnętrznego nośnika 27 płytek 28.An additional protection of the gear against overload is the pin 25. Shearing of the pin 25 is signaled by a pair of sensors 29, one of which is associated with the collar 24 of the sleeve 23, and the other with the disk 26 of the outer carrier 27 of plates 28.

Temperatura sprzęgła 4 jest kontrolowana za pomocą temperaturowego czujnika 30. Po przekroczeniu dopuszczalnej temperatury, czujnik 30 przesyła sygnał do elektronicznego urządzenia, które wyłącza silnik elektryczny napędu.The temperature of the clutch 4 is monitored by a temperature sensor 30. When the permissible temperature is exceeded, the sensor 30 transmits a signal to the electronic device which switches off the electric motor of the drive.

Fig. 3Fig. 3

Fig. 1Fig. 1

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 5000 zł.Department of Publishing of the UP RP. Circulation of 90 copies. Price PLN 5,000.

Claims

Patent claims

1.Overload-protected transmission, including a plate friction clutch on the drive shaft, equipped with an overload measuring element and an electronic control device for engaging and disengaging the clutch in the event of an overload, characterized in that the carrier (27) of the friction clutch plates (28) (4) mounted on the driving shaft (2) has a disc (26) and the carrier (5) of the plates (6) of the friction clutch (4) mounted on the driven shaft (3) has a disc (11) mounted through the ring cylinder (7), parallel to the disc (26), the disks (11 and 26) have the same diameters, and on the circumference of which there are recesses and protrusions (12), the circumferential length of the recesses and protrusions (12) is the same in both disks, and opposite each of the disks sensors (29) are located inductively, for which the rotating discs (11 and 26) are pulse transmitters, with the clutch plates (4) being pressed by an annular piston (3) located in a pressure chamber (31) connected to the power supplies iem through an electrohydraulic distributor controlled by an electronic control device that processes signals from inductive sensors (29).

2. A gear according to claim The clutch plate carrier (28) according to claim 1, characterized in that the carrier (27) of the clutch plates (28) is connected to the driving shaft (2) via a sleeve (23) ended with a flange (24) with a diameter and protrusions (12) the same as in the disks ( 11 and 26), the flange (24) being connected to the disk (26) by at least one pin (25), and the flange (24) is also associated with an inductive sensor (29) connected to the electronic control device.