PL246663B1 - Układ chłodząco-smarujący mechanicznych sprzęgieł podatnych skrętnie, zwłaszcza kulowych sprzęgieł rozruchowych - Google Patents

Abstract

Układ chłodząco-smarujący sprzęgieł podatnych skrętnie, zwłaszcza kulowych sprzęgieł rozruchowych charakteryzuje się tym, że posiada kule sprzęgające (10) między tarczą sprzęgłową (1) i (2), przemieszczające się po spiralnych rowkach (13a) i (13b), między tarczami (1) i (2) przepływa ciecz chłodząco-smarująca, przy czym ruchoma obudowa (6) i (11) wyposażona jest w żebra zewnętrzne i żebra wewnętrzne, a przez tarczę sprzęgłową (1) przeprowadzone są otwory przepływowe (5) i (7).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ chłodząco-smarujący mechanicznych sprzęgieł podatnych skrętnie, zwłaszcza kulowych sprzęgieł rozruchowych.

Znane rozwiązania konstrukcyjne sprzęgieł opisane w pracach: Skoć A., Spałek J., Markusik S. „Podstawy konstrukcji maszyn”, tom 2, WNT W-wa 2008 oraz Podstawy konstrukcji maszyn, tom 3 pod redakcją Marka Dietricha. - Wydawnictwo Naukowe PWN, W-wa 2017 nie przewidują stosowania w sprzęgłach mechanicznych żadnych układów chłodzenia i smarowania. Jeśli chodzi o chłodzenie znane rozwiązania sprzęgieł bazują na naturalnym oddawaniu ciepła do otoczenia. W przypadku sprzęgieł rozruchowych o dużej podatności skrętnej, zwłaszcza pracujących przy częstych rozruchach pod dużym obciążeniem jest to zdecydowanie niewystarczające, prowadzi do nadmiernego wzrostu temperatury, zagrożenia pożarowego i poparzeń. Stosowane, np. w napędach przenośników w podziemnych kopalniach węgla kamiennego, sprzęgła hydrokinetyczne wyposażone są w korki topikowe, które po przekroczeniu dopuszczalnej temperatury medium w sprzęgle, ulegają wytopieniu i gorąca ciecz zawarta w sprzęgłach wypływa na zewnątrz. Sprzęgła przestają wtedy przenosić obciążenie, powodując wymuszony postój całego systemu maszynowego. Jest to trudne do zaakceptowania ze względów ekologicznych i groźby poparzenia obsługi. Ciecz ze sprzęgła dostaje się do wód złożowych, następnie jest wypompowywana do zbiorników powierzchniowych i w ostatecznym rachunku dostaje się do rzek silnie je zanieczyszczając.

Rozwiązanie według wynalazku dotyczy układu skutecznego chłodzenia i smarowania elementów metalowych sprzęgieł rozruchowych o dużej podatności skrętnej przeznaczonych do stosowania w układach napędowych tych maszyn roboczych, których rozruch musi odbywać się przy dużym obciążeniu startowym. Gdy te rozruchy odbywają się często lub/i obciążenie robocze zmienia się w szerokich granicach, w sprzęgłach w których podatność skrętna uzyskiwana jest w wyniku współpracy elementów metalowych może występować nadmierne generowanie ciepła, na które zmienia się praca tarcia poślizgowego i potoczystego współpracujących elementów.

Istota wynalazku to układ chłodząco-smarujący sprzęgieł podatnych skrętnie, zwłaszcza kulowych sprzęgieł rozruchowych charakteryzujący się tym, że posiada kule sprzęgające między tarczą sprzęgłową, przemieszczające się po spiralnych rowkach. Między tarczami przepływa ciecz chłodząco-smarująca, przy czym ruchoma obudowa wyposażona jest w żebra zewnętrzne i żebra wewnętrzne, a przez tarczę sprzęgłową przeprowadzone są otwory przepływowe.

Układ chłodząco-smarujący posiada pierścienie zabezpieczające.

Układ według wynalazku służy do zmniejszenia pracy tarcia oraz do efektywnego chłodzenia sprzęgieł poprzez zastosowanie układu chłodząco-smarującego z wirującą osłoną samoczynnie aktywującą się w czasie przemieszczania się kul sprzęgających tarcze, podatnego sprzęgła kulowego.

Cele te osiągnięte zostały przez zastosowanie cieczy chłodząco-smarującej krążącej wewnątrz sprzęgieł w obiegu zamkniętym. Układ według wynalazku predysponowany jest do wykorzystania w jedno- i wielostopniowych sprzęgłach kulowych rozruchowych o dużej podatności skrętnej do ich chłodzenia i smarowania.

Układ chłodząco-smarujący sprzęgieł według wynalazku eliminuje zagrożenia wynikające z nadmiernego wzrostu temperatury elementów sprzęgieł oraz służy wydatnemu polepszeniu trwałości eksploatacyjnej sprzęgieł, w których jest wykorzystywany. Układ ten predysponowany jest do zastosowania w kulowych sprzęgłach rozruchowych w układach napędowych maszyn, których rozruchy odbywają się często i pod dużymi obciążeniami. Może być stosowany tak w sprzęgłach kulowych jednostopniowych jak i wielostopniowych. Może być też wykorzystany w innych rodzajach sprzęgieł mechanicznych.

Układ chłodząco-smarujący sprzęgieł podanych według wynalazku w przykładzie wykonania dla jednostopniowego sprzęgła kulowego przedstawia rysunek, na którym fig. 1 to przekrój wzdłużny sprzęgła z uwidocznieniem elementów układu chodząco-smarującego, fig. 2 to przekrój w płaszczyźnie A-A, fig. 3 to przekrój w płaszczyźnie B-B z uwidocznieniem kanałów umożliwiających przepływ cieczy.

Układ chłodząco-smarujący jednostopniowego sprzęgła kulowego ma ruchomą osłonę 6 i 11 zintegrowaną z jedną z tarcz sprzęgła 2. Działanie układu samoczynnie aktywuje się wówczas, gdy kule sprzęgające 10 przemieszczają się wewnątrz sprzęgła. Kule sprzęgające spełniają wtedy rolę tłoków wymuszających przepływ cieczy chłodząco-smarującej w kierunku zależnym od kierunku przemieszczania się kul. Na fig. 1 strzałkami pokazano alternatywne kierunki przepływu cieczy. Gdy kule zajmują ustaloną pozycję, ciecz nie jest przemieszczana, a ciepło wynikające z oporów tarcia nie jest wtedy generowane. Nie pracuje też wtedy toczne łożysko stożkowe 8 i łożyskowanie tarczy.

Układ posiada tarczę sprzęgłową 1. Ciecz otworami 5 i 7 przepływa do przestrzeni sprzęgła położonej najbliżej osi obrotu, smarując i chłodząc toczne łożysko stożkowe 8 i tuleję łożyska ślizgowego 9. Następnie ciecz przepływa szczeliną między tarczami sprzęgłowymi 1 i 2 chłodząc i smarując kule sprzęgające 10 i wypływając szczeliną między pierścieniami zabezpieczającymi 3 i 4 wydostaje się z przestrzeni międzytarczowej, tworząc w ten sposób zamknięty obieg. Ciepło odebrane przez ciecz od współpracujących elementów sprzęgła przekazywane jest do ruchomej obudowy 6 i 11, skąd w wyniku konwekcji i promieniowania ciepło oddawane jest do otoczenia, co ułatwiają wzdłużne żebra zewnętrzne 6a i wewnętrzne 6b na obudowie 6. Krążąca w obiegu zamkniętym ciecz chłodząco-smarująca zmniejsza opory ruchu ruchomych części sprzęgła, smarując powierzchnie tarcia, zmniejszając współczynniki tarcia poślizgowego i potoczystego, minimalizując zużycie elementów, a ew. produkty zużycia usuwa ze strefy tarcia.

Sprzęgło kulowe swoją maksymalną podatność skrętną uzyskuje, gdy kule sprzęgające 10 znajdują się na zewnętrznej średnicy tarcz, jak na fig. 1. Przemieszczając się tocznie po spiralnych rowkach 13a i 13b obu tarcz, kule mogą zajmować skrajne wewnętrzne położenie, wówczas pełny kątowy zakres podatności skrętnej sprzęgła jednostopniowego wynosi 2α (fig. 2).

Jako ciecz chłodząco-smarującą może być użyty olej o małej lepkości. Dla zastosowań, w których użycie oleju jest niepożądane ze względów bezpieczeństwa pożarowego, jak ma to miejsce, np. w napędach maszyn górnictwa podziemnego i w szeregu innych sytuacjach, możliwe jest zastosowanie emulsji wodno-olejowej o niewielkiej zawartości oleju i emulgatorów, cechującej się całkowitą niepalnością. Może to być, np. emulsja stosowana powszechnie w górniczej obudowie zmechanizowanej. Napełnianie i uzupełnianie cieczy odbywa się przez otwór zamykany króćcem wlewowym 14. Usuwanie cieczy następuje po wyjęciu zaślepki 12.

Claims (2)

1. Układ chłodząco-smarujący sprzęgieł podatnych skrętnie, zwłaszcza kulowych sprzęgieł rozruchowych znamienny tym, że posiada kule sprzęgające (10) przemieszczające się po spiralnych rowkach (13a) i (13b), między tarczą sprzęgłową (1) i (2), między tarczami (1) i (2) przepływa ciecz chłodząco-smarująca, przy czym ruchoma obudowa (6) i (11) wyposażona jest w żebra zewnętrzne (6a) i żebra wewnętrzne (6b), a przez tarczę sprzęgłową (1) przeprowadzone są otwory przepływowe (5) i (7).

2. Układ chłodząco-smarujący sprzęgieł według zastrz. 1 znamienny tym, że posiada pierścienie zabezpieczające (3) i (4).