CN103615472A

CN103615472A - 蜂窝软启动安全联轴器

Info

Publication number: CN103615472A
Application number: CN201310673821.7A
Authority: CN
Inventors: 邓浪高
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2014-03-05

Abstract

本发明属于机械领域，具体涉及一种蜂窝软启动安全联轴器。本发明的技术要点在于，它包括内齿壳和蜂窝转子，内齿壳的内圆周均布有轴向的V型齿槽，蜂窝转子的外圆周上均布有数圈圆柱形盲孔；所述盲孔内底部安装有弹簧，弹簧上安装有钢球，静止状态下钢球的一小部分嵌入内齿壳的V型齿槽里呈常态接触，而钢球另一大部分在蜂窝转子的盲孔内；所述内齿壳、钢球、弹簧和蜂窝转子组成联轴器的传力副。本发明既具有软启动性能优良和过载保护可靠的特点，又能具有较小的外径、较短的轴孔以及避免了润滑油对联轴器的不利影响。

Description

蜂窝软启动安全联轴器

技术领域

本发明属于机械传动领域，具体涉及一种蜂窝软启动安全联轴器。

背景技术

联轴器按启动模式可分为硬启动和软启动两大类，软启动联轴器中较常用的有钢球与钢砂离心式软启动安全联轴器。

钢球离心式软启动安全联轴器与钢砂离心式软启动安全联轴器通过钢球或钢砂的离心压力产生的摩擦力传递转矩，通常将联轴器装在传动链的高速端。当原动机启动时，由于转速很低，离心力很小，其产生的摩擦力也很小，联轴器打滑，主动侧随原动机旋转，被动侧静止，原动机为近似空载启动。随着转速的增加，摩擦力逐渐增大，联轴器的被动侧带动工作机开始旋转，直到与主动侧同步旋转，原动机的整个启动过程是一个平稳的逐渐加载的过程，实现了原动机的“软”启动，改变了普通联轴器连接时的“硬”启动方式。

现有的钢球软启动安全联轴器在使用中存在下列缺陷：

联轴器的外径较大，自重也较大，而且其轴孔长度比电动机的输出轴大了很多，大大增加了电动机轴承座的负担，危害了电动机轴承座的寿命。另外，这种钢球软启动安全联轴器是利用钢球与壳体的摩擦力来传递扭矩的，要求钢球的型腔内禁油，而往往轴承内的润滑油会不可避免地渗漏到联轴器的盛钢球的型腔内，造成钢球与壳体的摩擦系数大幅度降低，联轴器也因摩擦力降低而无法满足设备运行的扭矩要求，导致打滑、失效。

为避免上述钢球软启动安全联轴器的缺陷，我们开发了本发明：蜂窝软启动安全联轴器。本案进行了下列针对性的改进：

（1）联轴器的外径大幅减小，自重也自然大幅减小；

（2）联轴器的轴孔长度缩短到与电动机输出轴的长度基本相当；

（3）不利用摩擦力来传递扭矩，采用内齿壳的内圆周均布的V型齿槽进行扭矩传递，避免了润滑油对联轴器的不利影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蜂窝软启动安全联轴器，它既具有软启动性能优良和过载保护可靠的特点，又能具有较小的外径、较短的轴孔以及避免了润滑油对联轴器的不利影响。

本发明的目的是通过如下的技术方案来实现的：该蜂窝软启动安全联轴器，它包括内齿壳和蜂窝转子，内齿壳的内圆周均布有轴向的V型齿槽，蜂窝转子的外圆周上均布有数圈圆柱形盲孔；所述盲孔内底部安装有弹簧，弹簧上安装有钢球，静止状态下钢球的一小部分嵌入内齿壳的V型齿槽里呈常态接触，而钢球另一大部分在蜂窝转子的盲孔内；所述内齿壳、钢球、弹簧和蜂窝转子组成联轴器的传力副。

具体地说，所述蜂窝转子的外圆周上每圈圆柱形盲孔的数量是内齿壳的内圆周上V型齿槽数量的二分之一，蜂窝转子的外圆周上相邻圈的圆柱形盲孔相互错开排列，两圈圆柱形盲孔正好与内齿壳的内圆周上V型齿槽的位置各自对准。

进一步，所述联轴器的传力副的转矩力满足如下关系式：

F_T≈F_L*ct_gβ=mRω²ctgβ （1）

式（1）中，F_T为转矩力；F_L为向心力；β为V型齿槽的楔角，即V型齿槽斜面与盲孔轴线的倾角；m为钢球总重量；R为钢球的平均回转半径；ω为角速度。因此，内齿壳的V型齿槽采用不同的β值，可改变转矩力，β越小转矩力越大。

进一步，所述V型齿槽口边为圆弧边过渡。

本发明相比于现有技术，具有如下优点：

（1）本发明减小了联轴器的外径和自重，因此，减轻了电机、电机轴和电机轴承的负担，对电机的使用寿命有很大的好处。

（2）本发明适当的放大了要传递的扭矩力。内齿壳的内圆周均布的V型齿槽与蜂窝转子通过钢球进行力的传递，改变了原钢球软启动安全联轴器利用钢球与壳体内腔摩擦力进行力的传递的方式，V型齿槽传力比摩擦的传力要大些，同时传力也比较稳定，而摩擦的传力相对而言不够稳定，会受到润滑和其他因素的影响。由于V型齿槽在相同向心力时传递的扭矩力大得多，所以相同公称扭矩的软启动安全联轴器的外形尺寸可缩小很多，自重也相应缩小很多，还可让联轴器的轴孔长度与电机输出轴的轴颈长度基本相当，有利于改善电机轴的受力状况。

（3）本发明实现了电机的软启动和过载保护。当电机开始启动时，因速度较慢，向心力较小，此时仅有弹簧的小作用力来保持钢球与内齿壳的V型齿槽的接触，但因作用力太小，钢球被压入蜂窝转子的蜂窝孔内（即圆柱形盲孔内），蜂窝转子只能空转。随着速度逐步加快，向心力逐步加大，传到内齿壳的扭矩越来越大，打滑的程度越来越小，接近或达到额定转速后，内齿壳不再打滑而与蜂窝转子同步运转。而在运行过程中，当出现异常卡滞，扭矩大于过载保护扭矩值时，内齿壳会因转矩力不够而打滑，从而起到过载保护作用。

（4）实验证明，本发明使用性能超群，使用寿命长。内齿壳的V型齿槽采用不同的β值，可改变转矩力，β越小转矩力越大。而V型齿槽口边的圆弧边过渡又能让钢球在脱开槽口的过程当中呈越来越轻易的状态，过载保护也就十分敏感。

（5）本发明的内齿壳和蜂窝转子内有润滑油时可减少各零件的磨损，因而整个联轴器不禁油，更不用担心轴承的润滑油进到型腔。

本发明的蜂窝软启动安全联轴器也充分继承了钢球软启动安全联轴器的优点，具有易制造、软启动性能优良和过载保护可靠的特点，能广泛应用于球磨机、破碎机、辊压机、输送机及各类风机，适用于各种需要软启动和过载保护的场合。

附图说明

图1是本发明实施例联轴器传力副的结构受力分析示意图。

图2是本发明实施例的纵剖结构示意图。

图3是图2的A-A截面剖视图

图4是图2中内齿壳的主视图。

图5是图4的B-B截面剖视图。

图6是图2中蜂窝转子的纵剖结构示意图。

图7是图6的C-C截面剖视图。

图8是图6的D向展开图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。

参见图2、图3，本实施例的联轴器包括内齿壳1和蜂窝转子2；参见图4、图5，内齿壳1的内圆周均布有轴向的V型齿槽3，参见图6、图7、图8，蜂窝转子2的外圆周上均布有四圈圆柱形盲孔4；从图2、图3可见，每个盲孔4内底部安装有弹簧5，弹簧5上安装有两个钢球6，静止状态下钢球6的上部分嵌入内齿壳1的V型齿槽3里呈常态接触，而钢球6的下部分在蜂窝转子2的盲孔4内；内齿壳1、钢球6、弹簧5和蜂窝转子2组成联轴器的传力副。

从图3可看到，蜂窝转子2的外圆周上每圈圆柱形盲孔4的数量是内齿壳1的内圆周上V型齿槽3数量的二分之一；从图8可看到，蜂窝转子2的外圆周上相邻圈的圆柱形盲孔4相互错开排列，两圈圆柱形盲孔4的数量加起来等于内齿壳1的内圆周上V型齿槽3的数量，并且各个盲孔4与内齿壳1的内圆周上V型齿槽3的位置各自对准。从图4中可见，V型齿槽3的槽口边为圆弧边过渡。

参见图1，本发明蜂窝软启动安全联轴器的原理如下：

（1）内齿壳的内圆周均布的V型齿槽与蜂窝转子通过锥形体进行力的传递，受力分析时，弹簧的压力和摩擦力相对影响很小，作为定性分析，我们可以忽略不计（钢-钢的摩擦系数在有润滑油的情况下为0.1～0.12）：

公称扭矩为：

T=9.55*P/n；

式中P为公称功率，n为公称转速。

扭矩力为：

F_T=T/R₂

式中R₂为内齿壳的齿形节圆半径。

要传递的扭矩力（即为F_T）是靠钢球在蜂窝转子旋转时产生的离心作用而形成的，因此，我们可通过受力分析计算出钢球的重量和数量以及确定联轴器的结构尺寸。

对于某一型号的蜂窝软启动安全联轴器，还可通过调整钢球的数量改变联轴器的过载保护扭矩值。

（2）当电机开始启动时，弹簧作用力也很小，因速度较慢，向心力较小，钢球被压入蜂窝转子的蜂窝孔内，蜂窝转子只能空转。随着速度逐步加快，向心力逐步加大，传到内齿壳的扭矩越来越大，打滑的程度越来越小，接近或达到额定转速后，内齿壳不再打滑而与蜂窝转子同步运转。运行过程中，当出现异常卡滞，扭矩大于过载保护扭矩值时，内齿壳会因转矩力不够而打滑，从而起到过载保护作用。

向心力：

F_L=mRω²；

式中m为钢球的总重量，R为钢球的平均回转半径，ω为角速度。

（3）内齿壳的V型齿槽采用不同的β值，可改变转矩力，β越大转矩力越小。转矩力为：

F_T≈F_L*ctgβ=mRω²ctgβ；

式中β为V型齿槽的楔角，即斜面与轴线的倾角，式中忽略了摩擦力的因数。

（4）内齿壳和蜂窝转子内有润滑时可减少各零件的磨损，因而不禁油，更不用担心轴承的润滑油进到型腔。本案中弹簧对钢球的作用力很小，起到让钢球与内齿壳的V型齿槽呈常态接触，这对启动有良好的稳定作用。

Claims

1.一种蜂窝软启动安全联轴器，其特征在于：它包括内齿壳和蜂窝转子，内齿壳的内圆周均布有轴向的V型齿槽，蜂窝转子的外圆周上均布有数圈圆柱形盲孔；所述盲孔内底部安装有弹簧，弹簧上安装有钢球，静止状态下钢球的一小部分嵌入内齿壳的V型齿槽里呈常态接触，而钢球另一大部分在蜂窝转子的盲孔内；所述内齿壳、钢球、弹簧和蜂窝转子组成联轴器的传力副。

2.根据权利要求1所述的蜂窝软启动安全联轴器，其特征在于：所述蜂窝转子的外圆周上每圈圆柱形盲孔的数量是内齿壳的内圆周上V型齿槽数量的二分之一，蜂窝转子的外圆周上相邻圈的圆柱形盲孔相互错开排列，两圈圆柱形盲孔正好与内齿壳的内圆周上V型齿槽的位置各自对准。

3.根据权利要求1所述的蜂窝软启动安全联轴器，其特征在于：所述联轴器的传力副的转矩力满足如下关系式：

F_T≈F_L*ct_gβ=mRω²ctgβ （1）

式（1）中，F_T为转矩力；F_L为向心力；β为V型齿槽的楔角，即V型齿槽斜面与盲孔轴线的倾角；m为钢球总重量；R为钢球的平均回转半径；ω为角速度。

4.根据权利要求1所述的蜂窝软启动安全联轴器，其特征在于：所述V型齿槽口边为圆弧边过渡。