专利名称：新型离心离合器的制作方法
技术领域：
本发明是属于机械软启动领域的一种新型离心离合器。背景技术：
我们知道，在机械领域中，机械设备尤其是大型机械设备的软启动是一个非常重 要的问题。在只限于机械设备的软启动及过载保护的情况下，目前比较常用的措施是采用 限矩型液力偶合器来完成这项工作。液力偶合器一般说具有下面的功能a、具有柔性传动 自动适应功能，b、具有减缓冲击和隔离扭振功能，C、具有使电机轻载起动功能，并能够利用 电机的最大力矩起动负载提高电机的起动性能，d、协调多机传动，均勻分布负载功能，e、具 有节电功能，f、具有过载保护功能等。所以说，液力偶合器目前在机械领域中起到了非常重 要的作用。但是，我们也知道，液力偶合器也具有一些无法克服的缺点，例如工作效率相对 较低，一般为96%左右，这种功率的损失在大型设备上就比较明显了。再如对于一些特殊 的行业，如煤矿等，处于安全的原因，只能使用水介质的液力偶合器，而水介质的液力偶合 器由于采用的工作介质是水，所以很容易产生泄露，从而很容易造成其它零部件(如轴承、 油封等)过早损坏，因此使用寿命相对较低，需要经常的维修或更换，这样，就给企业造成 了很多麻烦和损失。这个问题目前在一定程度上已经成为了一个行业性的难题。
发明内容
本发明的目的是提出一种采用机械的方法来完成机械设备软启动要求的结构相 对比较简单、制造成本相对较低、工作效率相对较高、过载保护比较灵敏、使用寿命相对也 比较长，具有较好的减缓冲击和隔离扭振等功能的新型离心离合器的原理性技术方案。本发明是这样实现的，机构中具星轮为外星轮的滚柱式超越离合器机构，其特征 在于将星轮为外星轮的滚柱式超越离合器机构中的外星轮5上与多个滚柱2接触处附近 的实体部分分别制成与外星轮5分体的并且可在外力的作用下沿外星轮5的径向做有约束 运动的阶梯矩形的滚柱垫块3，在滚柱垫块3与外星轮5之间装有可使滚柱垫块3向着将滚 柱2压紧在滚柱垫块3与内环1之间的方向运动的主弹簧机构4，并将星轮为外星轮的滚柱 式超越离合器机构中的弹簧顶销机构去掉，在滚柱2的一侧装有一个可在离心力作用下通 过有约束的运动将滚柱2顶紧在工作位置上的圆柱形的滚柱顶柱6。机构中的滚柱2采用沿滚柱垫块3径向中心线左右对称分布的结构形式。主弹簧机构4的作用力是机械弹性力或液压力或气压力。滚柱顶柱6通过滚柱垫块3上制有的与滚柱接触的工作面一侧对应的另一侧上对 应制有的平行于滚柱2轴线的斜面在离心力的作用下做有约束的运动，在滚柱垫块3的制 有的平行于滚柱2轴线的斜面一侧的下端附近固定装有与滚柱顶柱6保持一定距离的在磁 力作用下将滚柱顶柱(6)吸向内环1外圆表面附近的矩形或圆柱形磁铁7。在沿滚柱垫块3径向中心线左右对称分布的两滚柱2之间通过两滚柱2的共同约束装有在离心力的作用下沿外星轮5的径向做有约束运动的滚柱顶柱6，并在外星轮5左右 两端面上装有的星轮盖板的内侧上的靠近滚柱顶柱6两端面附近固定装有与滚柱顶柱6保 持一定距离的在磁力作用下将滚柱顶柱6吸向内环(1)外圆表面附近的矩形或圆柱形磁铁 7。由于本技术方案的工作目的是解决机械设备的软启动问题，所以，虽然采用了滚 柱式超越离合器的结构，但一般情况下是不考虑机构的超越运行问题的，一般情况下，新型 离心离合器可采用机构中的滚柱2采用沿滚柱垫块3径向中心线左右对称分布的安装形 式，因为这种结构可以实现设备电机的正、反转要求。具体工作时，外星轮5与输入端的电动机连接，内环1与负载连接，由于滚柱顶柱 6的重量在设计时就使其重量相对较小，所以，当设备的电动机在刚刚启动而转速相对较低 时，滚柱顶柱6产生的离心力对滚柱2基本上是起不到推紧作用的，另一方面，由于滚柱2 产生的离心力是反向的使其远离正常工作位置的，所以，这时新型离心离合器的输入端基 本上是处于一种空载转动的状态，当电动机的转速达到一定程度时，比如达到了额定转速 的70% -80%时，这时电动机的工作转矩达到了最大值，这时，滚柱顶柱6由于电动机转速 提高的原因，其产生的离心力也相应的增大了，所以，达到了克服滚柱2产生的离心力而将 滚柱2顶至正常的工作位置上的程度，这时新型离心离合器开始逐步的启动，由于这时电 动机的起步转矩达到了最大值，而新型离心离合器由于是采用滚柱式超越离合器的基本工 作原理的，所以从原理上说，新型离心离合器是可以适应在任何转速下结合的，另外，由于 机构中将星轮为外星轮的滚柱式超越离合器机构中的外星轮5上与多个滚柱2接触处附近 的实体部分分别制成与外星轮5分体的并且可在外力的作用下沿外星轮5的径向做有约束 运动的阶梯矩形的滚柱垫块3，在滚柱垫块3与外星轮5之间装有可使滚柱垫块3向着将滚 柱2压紧在滚柱垫块3与内环1之间的方向运动的主弹簧机构4，一般情况下，主弹簧机构 4采用标准的碟形弹簧就可以了。可以看出，具体工作时，机构中由负载通过内环1及滚柱 2对滚柱垫块3产生的正压力与滚柱垫块3自身产生的离心力与主弹簧机构4产生的推力 的合力来进行平衡，当滚柱垫块3自身产生的离心力与主弹簧机构4产生的弹性推力的合 力一定时，离心式机械离合器所能传递的最大工作转矩也就随之而定了，所以，机构具有良 好的限矩功能，而且，过载打滑的反应也比较灵敏，这时即使是负载超载出现了机构打滑的 现象，滚柱2相对于内环1及滚柱垫块3也是处在一种相对合理的接触应力下的滚动摩擦 状态下，这一点与普通的滚子轴承的工作原理有些相似，因此，这时即使是较长时间的过载 打滑，一般说滚柱2也不会有太大的磨损。而且，由于采用了主弹簧机构4，所以，配合滚柱 式超越离合器原有的功能，就可以更有效的吸收由原动机产生的扭振，这就使新型离心离 合器具有较好的减缓冲击和隔离扭振的功能。因此，这时负载可以在电动机的驱动下顺利 的启动，从而达到了软启动的目的。由于本发明可以满足一般机械设备软启动的要求，而且结构相对比较简单、制造 成本相对较低、工作效率相对较高、过载保护比较灵敏、使用寿命相对也比较长，具有较好 的减缓冲击和隔离扭振等功能，所以，实施后可以收到比较积极的效果。四
本发明有2个附图，图1是新型离心离合器的基本原理示意图，图2是新型离心离合器机构中的滚柱2采用沿滚柱垫块3径向中心线左右对称分 布的安装形式的基本原理示意图。各图中1、内环，2、滚柱，3、滚柱垫块，4、主弹簧机构，5、外星轮，6、滚柱顶柱，7、磁铁。五具体实施例方式下面，结合说明书附图，对本发明作进一步的具体说明。从图1图2中可以看出，机构中具星轮为外星轮的滚柱式超越离合器机构，其特征 在于将星轮为外星轮的滚柱式超越离合器机构中的外星轮5上与多个滚柱2接触处附近 的实体部分分别制成与外星轮5分体的并且可在外力的作用下沿外星轮5的径向做有约束 运动的阶梯矩形的滚柱垫块3，在滚柱垫块3与外星轮5之间装有可使滚柱垫块3向着将滚 柱2压紧在滚柱垫块3与内环1之间的方向运动的主弹簧机构4，并将星轮为外星轮的滚柱 式超越离合器机构中的弹簧顶销机构去掉，在滚柱2的一侧装有一个可在离心力作用下通 过有约束的运动将滚柱2顶紧在工作位置上的圆柱形的滚柱顶柱6。可以看出，由于机构中采用了分体制造的滚柱垫块3，并通过主弹簧机构4来对其 进行压紧，所以这时机构与传统的滚柱式超越离合器就有了很大的区别，我们知道，传统的 滚柱式超越离合器结合后在正常的工作状态下是依靠机构微小的弹性变形和斜楔机构的 配合产生的自琐性能来传递转矩的，这种自琐的状态是不需要附加的外力的，因此，机构在 过载打滑的状态下其接触应力一般说是非常大的，所以，如机构较长时间的过载打滑，机构 就很容易损坏，而且，在这种自琐状态下，由于微小的一个条件变化，就有可能引起机构最 大输出转矩的变化，所以，也无法满足可靠的限制输出转矩大小的要求。而采用本技术方案 后，情况就不一样了，这时，由于采用了主弹簧机构4来压紧滚柱垫块3及滚柱2，由于机构 中各零件的刚性不同，所以机构在工作时主要的弹性变形是发生在主弹簧机构4上面的， 由于主弹簧机构4对机构的磨损具有一定的自动补偿能力，所以一般情况下，机构的滚柱 楔入角在设计时可以选的大一些，具体工作时，在起步阶段由于与外星轮5连接的输入端 转速相对较低所以滚柱顶柱6不起作用，因此机构处于空转状态，当输入端的转速达到一 定程度后，滚柱顶柱6开始工作，并将滚柱2推紧在工作位置上，机构开始结合，由于主弹簧 机构4的弹性力是可以事先调节好的，这时机构的最大输出转矩也是给定的，一般要大于 负载的静止起动转矩，所以，这时机构的与内环连接的输出端实际上是在做一个恒转矩的 输出，一般情况下，这个给定的输出转矩与负载的静止起动转矩之间的差值越小，负载的起 动加速度就相对越小，而启动时间也相对越长，这个给定的输出转矩与负载的静止起动转 矩之间的差值越大，负载的起动加速度就相对越大，而启动时间也相对越短。当负载在恒定 的起动转矩下起动后，在正常载荷的范围内，机构中的滚柱2是处于一种自琐的工作状态 下的，这一点与传统的滚柱式超越离合器的正常工作状态是相似的，但是，一旦负载出现卡 滞等超载现象时，系统中力的平衡条件立刻发生变化，当滚柱垫块3对滚柱2的压力角超过 系统的摩擦角时，机构立刻打滑，过滤掉所有的尖峰载荷，对负载起到了良好的过载保护作 用，可以看出，机构在过载打滑的过程中，与传统的滚柱式超越离合器的过载打滑条件是完 全不同的，这时自琐条件已被破坏，机构是依靠主弹簧机构4的事先设定好的弹性力来压 紧滚柱2的，而不是象传统的滚柱式超越离合器那样依靠机构中材料自身的弹性变形情况下的极限条件来达到打滑状态的，因此，就打滑状态下的接触应力而言，二者的差别也是很 大的，前者显然是可以设计的相对较小的，而后者则无法事先准确的设定这个打滑转矩。也 可以说，前者的打滑转矩是设定在一个良性的工作环境中的，而后者的打滑转矩是破坏性 的。机构中的滚柱2采用沿滚柱垫块3径向中心线左右对称分布的结构形式。采用这种结构的主要目的是为了适应有些机械在运行过程中有时需要使电动机 正、反转工作的工作要求。主弹簧机构4的作用力是机械弹性力或液压力或气压力。在有些情况下，新型离心离合器的输出的最大转矩可能是需要根据不同的工作条 件进行经常调整的，所以这时可采用液压力或气压力来替代碟形弹簧的产生的弹性力，但 采用这种方案在结构相对要复杂一些，一般情况下，可采用与外星轮5同轴旋转的环形油 缸或环形汽缸来驱动滚柱垫块4，这时，由于输入的液压力或气压力是连续可调的，所以就 可以满足输出转矩可调整的要求。滚柱顶柱6通过滚柱垫块3上制有的与滚柱接触的工作面一侧对应的另一侧上对 应制有的平行于滚柱2轴线的斜面在离心力的作用下做有约束的运动，在滚柱垫块3的制 有的平行于滚柱2轴线的斜面一侧的下端附近固定装有与滚柱顶柱6保持一定距离的在磁 力作用下将滚柱顶柱(6)吸向内环1外圆表面附近的矩形或圆柱形磁铁7。在沿滚柱垫块3径向中心线左右对称分布的两滚柱2之间通过两滚柱2的共同约 束装有在离心力的作用下沿外星轮5的径向做有约束运动的滚柱顶柱6，并在外星轮5左右 两端面上装有的星轮盖板的内侧上的靠近滚柱顶柱6两端面附近固定装有与滚柱顶柱6保 持一定距离的在磁力作用下将滚柱顶柱6吸向内环(1)外圆表面附近的矩形或圆柱形磁铁 7。可以看出，根据不同的设计需要，滚柱垫块3对应于滚柱顶柱6部位的形状可以 设计成很多种形式，其目的就是要导引在滚柱2的带动下同步转动的滚柱顶柱6在离心力 的作用下由原来与滚柱2脱离的位置处移动到将滚柱2顶紧在工作位置上，所以在设计时 可以根据不同的情况灵活掌握。对于滚柱顶柱6采用在沿滚柱垫块3径向中心线左右对称 分布的两滚柱2之间通过两滚柱2的共同约束在离心力的作用下沿外星轮5的径向做有约 束运动的情况，在离心力足够的可能的情况下滚柱顶柱6的工作直径应尽量小一些，这样 设计时比较方便。在机构中，磁铁7的作用是事先给滚柱顶柱6 —个在磁力作用下将其拉 向远离将滚柱2顶紧在工作位置的方向的力，这样，当外星轮在机构起动初期转速较低时， 滚柱顶柱6产生的离心力是不足以克服磁铁7的吸力的，所以这时滚柱顶柱6是无法进入 将滚柱2顶紧的工作状态的，因此这时驱动设备的电动机基本上是处于空载起动的状态下 的，当电动机起动成功或达到一定的转速时，滚柱顶柱6产生的离心力也随之加大了，这时 就可以克服了磁铁7磁力的束缚及滚柱2自身产生的离心力，将滚柱2顶紧在工作位置上 了。在对机械设备的软起动要求不高的情况下，机构中也可以不安装磁铁7，而是直接依靠 滚柱顶柱6产生的离心力来顶紧滚柱2并起动设备，这样做的缺点是匹配方面不太方便，有 时可能出现在起动过程中电动机可能在转速不是很高的情况下设备就开始启动了的情况。由于本技术方案的工作目的是解决机械设备的软启动问题，所以，虽然采用了滚 柱式超越离合器的结构，但一般情况下是不考虑机构的超越运行问题的，一般情况下，新型离心离合器可采用机构中的滚柱2采用沿滚柱垫块3径向中心线左右对称分布的安装形 式，因为这种结构可以实现设备电机的正、反转要求。 具体工作时，外星轮5与输入端的电动机连接，内环1与负载连接，由于滚柱顶柱 6的重量在设计时就使其重量相对较小，所以，当设备的电动机在刚刚启动而转速相对较低 时，滚柱顶柱6在磁铁7的吸力影响下产生的离心力对滚柱2基本上是起不到推紧作用的， 所以，根据滚柱式超越离合器的基本原理可以看出，当滚柱楔入角设计合理时这时滚柱2 是无法自己进入楔紧的工作状态的。另一方面，由于滚柱2自身产生的离心力是反向的使 其远离正常工作位置的，所以，这时新型离心离合器的输入端基本上是处于一种空载转动 的状态，当电动机的转速达到一定程度时，比如达到了额定转速的70% -80%时，这时电动 机的工作转矩达到了最大值，这时，滚柱顶柱6由于电动机转速提高的原因，其产生的离心 力也相应的增大了，达到了足以克服了磁铁7的吸力作用及滚柱2自身产生的离心力，而将 滚柱2顶至正常的工作位置上的程度，这时新型离心离合器开始逐步的启动，由于这时电 动机的起步转矩达到了最大值，而新型离心离合器由于是采用滚柱式超越离合器的基本工 作原理的，所以从原理上说，新型离心离合器是可以适应在任何转速下结合的，另外，由于 机构中将星轮为外星轮的滚柱式超越离合器机构中的外星轮5上与多个滚柱2接触处附近 的实体部分分别制成与外星轮5分体的并且可在外力的作用下沿外星轮5的径向做有约束 运动的阶梯矩形的滚柱垫块3，在滚柱垫块3与外星轮5之间装有可使滚柱垫块3向着将滚 柱2压紧在滚柱垫块3与内环1之间的方向运动的主弹簧机构4，一般情况下，主弹簧机构 4采用标准的碟形弹簧就可以了。可以看出，具体工作时，机构中由负载通过内环1及滚柱 2对滚柱垫块3产生的正压力与滚柱垫块3自身产生的离心力与主弹簧机构4产生的推力 的合力来进行平衡，当滚柱垫块3自身产生的离心力与主弹簧机构4产生的弹性推力的合 力一定时，离心式机械离合器所能传递的最大工作转矩也就随之而定了，所以，机构具有良 好的限矩功能，而且，过载打滑的反应也比较灵敏，这时即使是负载超载出现了机构打滑的 现象，滚柱2相对于内环1及滚柱垫块3也是处在一种相对合理的接触应力下的滚动摩擦 状态下，这一点与普通的滚子轴承的工作原理有些相似，因此，这时即使是较长时间的过载 打滑，一般说滚柱2也不会有太大的磨损。而且，由于采用了主弹簧机构4，所以，配合滚柱 式超越离合器原有的功能，就可以更有效的吸收由原动机产生的扭振，这就使新型离心离 合器具有较好的减缓冲击和隔离扭振的功能。因此，这时负载可以在电动机的驱动下顺利 的启动，从而达到了软启动的目的。
权利要求
1.一种新型离心离合器，具有星轮为外星轮的滚柱式超越离合器机构，其特征在于 将星轮为外星轮的滚柱式超越离合器机构中的外星轮( 上与多个滚柱( 接触处附近的 实体部分分别制成与外星轮(5)分体的并且可在外力的作用下沿外星轮(5)的径向做有约 束运动的阶梯矩形的滚柱垫块(3)，在滚柱垫块C3)与外星轮( 之间装有可使滚柱垫块 (3)向着将滚柱(2)压紧在滚柱垫块(3)与内环(1)之间的方向运动的主弹簧机构，并 将星轮为外星轮的滚柱式超越离合器机构中的弹簧顶销机构去掉，在滚柱O)的一侧装有 一个可在离心力作用下通过有约束的运动将滚柱(2)顶紧在工作位置上的圆柱形的滚柱 顶柱(6)。
2.根据权利要求1所述的新型离心离合器，其特征在于机构中的滚柱(2)采用沿滚 柱垫块(3)径向中心线左右对称分布的结构形式。
3.根据权利要求1所述的新型离心离合器，其特征在于主弹簧机构的作用力是 机械弹性力或液压力或气压力。
4.根据权利要求1所述的新型离心离合器，其特征在于滚柱顶柱(6)通过滚柱垫块 (3)上制有的与滚柱接触的工作面一侧对应的另一侧上对应制有的平行于滚柱2轴线的斜 面在离心力的作用下做有约束的运动，在滚柱垫块(3)的制有的平行于滚柱2轴线的斜面 一侧的下端附近固定装有与滚柱顶柱(6)保持一定距离的在磁力作用下将滚柱顶柱(6)吸 向内环(1)外圆表面附近的矩形或圆柱形磁铁(7)。
5.根据权利要求2所述的新型离心离合器，其特征在于在沿滚柱垫块(3)径向中心 线左右对称分布的两滚柱(2)之间通过两滚柱(2)的共同约束装有在离心力的作用下沿外 星轮( 的径向做有约束运动的滚柱顶柱(6)，并在外星轮( 左右两端面上装有的星轮盖 板的内侧上的靠近滚柱顶柱(6)两端面附近固定装有与滚柱顶柱(6)保持一定距离的在磁 力作用下将滚柱顶柱(6)吸向内环⑴外圆表面附近的矩形或圆柱形磁铁(7)。
全文摘要
本发明是属于机械软启动领域的一种新型离心离合器，机构中具星轮为外星轮的滚柱式超越离合器机构，其特征在于将星轮为外星轮的滚柱式超越离合器机构中的外星轮5上与多个滚柱2接触处附近的实体部分分别制成与外星轮5分体的并且可在外力的作用下沿外星轮5的径向做有约束运动的阶梯矩形的滚柱垫块3，在滚柱垫块3与外星轮5之间装有可使滚柱垫块3向着将滚柱2压紧在滚柱垫块3与内环1之间的方向运动的主弹簧机构4，并将星轮为外星轮的滚柱式超越离合器机构中的弹簧顶销机构去掉，在滚柱2的一侧装有一个可在离心力作用下通过有约束的运动将滚柱2顶紧在工作位置上的圆柱形的滚柱顶柱6。
文档编号F16D43/21GK102042352SQ200910019559
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月11日 优先权日2009年10月11日
发明者陈伯恒 申请人:陈伯恒