一种新型扭矩限制器的设计.pdf

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1、·28·煤矿机电2015年第3期任晓力．一种新型扭矩限制器的设计[J]．煤矿机电，2015(3)：28．30．doi：10．16545／j．cnki．emet．2015．03．010一种新型扭矩限制器的设计任晓力(山西天地煤机装备有限公司，山西太原030007)摘要：介绍一种扭矩限制器，能够对减速器起过载保护的作用，而且能自复位。重点介绍了新型安全扭矩限制器的设计原理和计算过程。该扭矩限制器结构简单、体积小、发热不严重，提高了系统的稳定性。关键词：联轴器；扭矩限制器；自复位中图分类号：THl33．4文献标识码：B文章编号：1

2、001—0874(2015)03—0028—03DesignofANewTorqueLimiterRell,Xiaoli(ShanxiTiandiCoalMiningMachineryCo．，Lid．，Taiyuan030007，China)Abstract：IntroducesAnewtorquelimiter．Itisabletoprotectthereducerfromoverloadandtoself-reset．Focusesonthedesignprinciplesandcalculatingprocessoft

3、helimiter．Thestructureofthetorquelimiterissimple，thevolumeiSsmallandthethermalemissioniSlOW．Thestabilityofthesystemimproves．Keywords：coupling；torquelimiter；self-reset0引言时、易于维护、发热不严重的扭矩限制器m3I。掘进机输送装置减速器常采用摩擦力矩限制器，或剪切销来实现过载保护。摩擦力矩限制器发热严重，很容易烧结，可靠性不高；而剪切销需要频繁更换，维护极不方便

4、；液力偶合器体积过于庞大，无法适用于掘进机。本文介绍一种体积小、保护及1扭矩限制器的结构和工作原理新型力矩限制器的结构如图l所示，由左联轴节、橡胶弹性体、套筒、弹簧组件、右联轴节组成。左联轴节与套筒通过橡胶弹性体连接，右联轴节与套筒通过弹簧组件连接，弹簧组件由弹簧、内滚珠座、7i联轴竹；2一橡胶弹。r}体；3一套简：4—41"IT*轴节；5一弹簧；6一

5、』、J滚珠懈；7一滚珠：8—9t、滚珠瞪图1扭矩限制器结构示意图2015年第3期煤矿机电·29·滚珠、外滚珠座组成，其中外滚珠座用螺纹固定在套筒内，内滚珠座和弹簧压入右联轴节

6、内，传递力矩的滚珠放在外滚珠座和内滚珠座之间，滚珠在套筒的导向弧线槽和圆槽之间移动。图2为套筒的内部结构图。当传递的力矩大于额定力矩时，滚珠就从外滚珠座内弹出，沿着套筒的导向弧线槽进入圆槽，此时套筒有轴向位移，压缩橡胶弹性体使其发生轴向变形。图3为不传递扭矩时的示意图。右联轴节与电机相连，当输出的扭矩变小时，轴向力变小，发生轴向变形的橡胶弹性体将滚珠从圆槽沿导出弧线槽压人内滚珠座内，传递扭矩。＼j．．7图2套筒结构示意图图3不传递扭矩时的示意图2设计计算2．1传递的额定扭矩以传递功率45kW的电动机为例，额定转矩：Me=95

7、49尸／凡=292Nm式中：尸——传递功率，P=45kW；n——电动机转速，n=1480r／rain。图4滚珠受力图电动机最大力矩为2．5倍的额定力矩，即：2．5×292=730Nm。图4为滚珠的受力分析图，由力学分析可知，转矩为：M=nFIL式中：n——滚珠的个数；F——滚珠受到的压力；L——力臂。经过三角几何计算，弹簧压缩力为：F22COSa。F1其中d满足下式：[r_(Ⅳ一等)COS(90+0刊]tan仅=(Ⅳ一酱)sin(90+0刊式中：卜滚珠转角；口——作用点径线与套筒轴线的夹角。又因弹簧的压缩力F：为：F2=K(

8、Z+△Z)式中：卜弹簧的刚度系数；z——弹簧安装时的预压缩量；△Z一滚珠的轴向行程。由此确定扭矩与弹簧弹力及压缩量之间的关系。2．2套筒设计套筒外圆有四个螺纹通孑L，以便安装外滚珠座；内圆有导向弧线槽和圆槽。滚珠可在套筒的导向弧线槽和圆槽之间移动。当滚珠从外滚珠座沿导向槽进入圆槽，滚珠截面受力简化图如图5所示。B为橡胶弹性体轴向拉力作用到滚珠上的分力，F。为右联轴节转动时作用在滚珠上的分力。当F4>F，时，·30·煤矿机电2015年第3期滚珠沿导向槽进入圆槽；当凡接近于0时，即右联轴节的转速接近零，套筒就压迫滚珠(此时电动机

9、有反转的趋势)沿导向槽进入外滚珠座，实现自复位并传递扭矩。m图5在导向槽中的受力图2．3像胶jql性体橡胶弹性体镶嵌在左联轴器和套筒之间，起到传递扭矩的作用，同时由于受到套筒轴向的压力而产生轴向的变形。3结语本扭矩限制器结构简单、体积小、保护及时、可靠性高、发热不严重。当刮板输送机中电动机