一种扭矩可调的摩擦式软启动器的制作方法

1.本发明涉及联轴器技术领域，特别是涉及一种扭矩可调的摩擦式软启动器。


背景技术：

2.摩擦式软启动器属于联轴器领域，用于电机与减速机之间的连接，特别是大功率电机，主要适用于带负载启动、工作机启动惯量大、启动困难、需要过载安全保护、较频繁启动而不需要大范围调速的机械设备。如鼓引风机、泵、油田抽油机、带式输送机、刮板输送机、堆取料机、球磨机、破碎机、矿粉烧结机、空压机、清砂辊筒机、起重机行走机构、轧钢厂推钢机、锅炉炉排传动等。一般转速为600～3000rpm(超过3000rpm，功率范围为30～7100kw，工作环境为-40℃～+80℃。广泛用于冶金，矿山，石油，化工，起重运输、通用机械等机械设备中大功率电机的节能软启动和动力传递。
3.目前现有的摩擦式软启动器主要存在问题：(1)力矩没办法精准控制，特别是在一些特别的行业或设备要求力矩精准控制的场合，无法使用；(2)调节力矩困难，如果现场的工况需要临时调节，需要把整个联轴器拆卸掉，重新填充钢球，联轴器需要重新安装找正，操作起来复杂困难，对操作工人的技能水平要求高，如果重新填充各腔体的钢球出现不均匀、动平衡超差，电机轴与减速机轴容易断裂，带来安全隐患；(3)很难实现安全保护的作用，一旦负载大于摩擦式节能软启动器的安全系数，钢球就会在主壳体内部打滑，主动端与从动端脱开，联轴器瞬间温度快速上升，如果操作工人发现不及时，继续上升，温度过高热量传递到电机轴上损坏电机，严重的情况，整个联轴器都将没法直接继续使用。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的上述问题，本发明旨在提供一种扭矩可调的摩擦式软启动器，解决了现有技术中的摩擦式软启动器需要将整个联轴器拆卸后才能进行扭力调节的问题。
5.为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：提供了一种扭矩可调的摩擦式软启动器，其包括主动端部件、从动端部件和扭力限制保护器；
6.主动端部件包括主壳体和用于电机输出端连接的转子，主壳体的两端分别连接有电机端盖和柱销端盖，主壳体内部填充有离心介质；转子设置在主壳体内部，转子的圆周外壁分别与电机端盖和柱销端盖转动连接，转子上设置有位于主壳体内部的叶片；柱销端盖的外侧壁上设置有旋转法兰；
7.从动端部件包括柱销圈和从动端，柱销圈的一侧通过轴承与旋转法兰转动连接，柱销圈的另一侧连接有从动端，从动端用于与减速机端连接；
8.扭力限制保护器包括扭力调节部件和扭力固定部件，扭力调节部件设置在旋转法兰的圆周外壁上，扭力固定部件设置在柱销圈的圆周外壁上，扭力调节部件包括保持套，保持套内设置有可轴向移动的第一顶杆；扭力固定部件包括顶端具有凹槽的第二顶杆；第一顶杆和第二顶杆之间设置有用于传递扭力的第一钢球；第一钢球的一部分位于保持套内与第一顶杆端部接触，第一钢球的另一部分与第二顶杆上的凹槽接触。
9.本发明的基本原理为：电机带动转子旋转，转子通过叶片带动离心介质离心运动，离心介质达到主壳体的内壁上产生离心压力，离心力逐渐转化为与壳体内壁的最大静摩擦力矩，电机的转速越快，产生的摩擦力越大，直到能够带动负载一起转动，一旦带动负载转动，整个联轴器内部相对静止，从而完成动力传递，实现软启动的功能。扭力限制保护器包括扭力限制壳体和设置在扭力限制壳体内部的扭力调节盖和碟簧，扭力限制保护器可以通过调整扭力调节盖压缩碟簧，实现扭力传递的调整；当负载超过了扭力限制保护器设置的扭矩，旋转法兰、柱销圈产生相对转动，在凹槽的作用下，大钢球将推动第一顶杆向后运动，大钢球与第二顶杆上的凹槽脱离，实现扭力传递的阻断，电机端正常运行，负载端静止，实现过载情况下对电机的安全保护。在需要现场调节扭矩，只需要从旋转法兰上面拆卸扭力调节部件，通过工具调整第一顶杆在保持套内的位置即可实现，无需拆卸整个软启动器，装卸方便，维护保养成本低，提高了工作效率。
10.进一步地，为了使柱销圈与旋转法兰连接更加紧密，提升柱销圈旋转的稳定性，柱销圈靠近旋转法兰的一侧凸起设置有圆柱台阶；旋转法兰中部设置有与其外圆同心的多台阶的圆柱孔，柱销圈上的圆柱台阶位于旋转法兰的圆柱孔内，且圆柱台阶与圆柱孔之间设置有轴承。
11.进一步地，为了增加轴承的安装稳定性，防止轴承脱离，旋转法兰上的圆柱台阶的外侧面上设置有轴承挡板。
12.进一步地，柱销圈上设置有上设置有多个呈圆柱结构的尼龙柱销，多个所述尼龙柱销以转子的轴线为中心均匀分布在柱销圈的圆周内壁和从动端的外圆上；从动端一端的圆周外壁与多个尼龙柱销的圆周内壁接触；多个尼龙柱销通过柱销压盖与从动端可拆卸连接。尼龙柱销的设置，可以补偿从动端与转子之间的轴向偏差、角度偏差和径向偏差，减振降噪、防冲击、安装精度要求低。
13.进一步地，所述扭力调节部件和扭力固定部件均包括淬火钢套，所述保持套和第二顶杆分别设置在所述扭力调节部件和扭力固定部件上淬火钢套的内部；所述旋转法兰的外侧壁上和柱销圈外侧壁上均设置有与扭力调节部件和扭力固定部件上淬火钢套配合的台阶孔。
14.进一步地，转子的圆周外壁上设置有多个叶片，多个叶片以转子轴线为中心轴环向均匀布置，多个叶片将主壳体内部分割成多个腔体，每个腔体内均设置有等量的离心介质。每个腔体设置有等质量和等数量的离心介质，离心介质可以为钢丸、钢球等介质，多个腔体使得离心介质在主壳体内部填充均匀，动平衡好，使得软启动器启动平稳顺畅其安全系数高。
15.进一步地，为了使得主动端部件和从动端部件之间的扭力传递，扭力限制保护器的数量为多个，多个扭力限制保护器以转子轴线为中心轴环向均匀布置在旋转法兰和柱销圈的圆周外侧壁。
16.进一步地，扭力调节部件还包括与旋转法兰圆柱外壁固定连接的扭力限制壳体，扭力限制壳体内螺纹连接有扭力调节盖，扭力限制壳体的外圆上设置有螺纹孔且螺纹孔通过螺钉锁紧所述扭力调节盖，扭力限制壳体的内底面上设置有底部锥环；
17.保持套的一侧与扭扭力调节盖连接，第一顶杆的两端分别位于扭力限制壳体和保持套内部；
18.第一顶杆位于扭力限制壳体内部的杆段上套设有滑压环和碟簧；碟簧的两端分别与滑压环的一侧端面和扭力调节盖的内端面接触；
19.底部锥环的一端端面与扭力限制壳体底部的内端面固定连接，底部锥环的另一端端面、滑压环的另一侧端面和第一顶杆的圆周外壁三者之间设置有第二钢球，底部锥环、滑压环和第一顶杆与第二钢球的接触面均为圆弧曲面结构；
20.扭力固定部件还包括与柱销圈圆周外壁固定连接的后撑板，后支撑板的端面上设置有淬火钢套，第二顶杆设置在淬火钢套内部；
21.第一钢球的外圆分别与第一顶杆的端面和第二顶杆的的凹槽接触。
22.进一步地，后撑板上设置有螺纹限位杆，螺纹限位杆螺纹穿过后撑板与第二顶杆端部固定连接，螺纹限位杆上设置有锁紧螺母，锁紧螺母一端面与后撑板接触。螺纹限位杆调节第二顶杆在淬火钢套内的位置，改变第二顶杆上的凹槽在轴向上的位置，当负载超过了扭力限制保护器设置的扭矩，大钢球脱离凹槽，使得大钢球完全位于保持套内部，旋转法兰与柱销圈完全脱开，阻断主动端部件向从动端部件扭力的传递。
23.进一步地，摩擦式软启动器还包括套设在主壳体外部的恢复挡圈；每根第一顶杆的一端均位于扭力限制壳体外部；恢复挡圈的端面通过螺钉与每根第一顶杆的端部固定连接。停机状态下当需要恢复的时候，只需要用橡胶榔头轻微的敲击恢复挡圈，恢复挡圈通过第一顶杆推动第一钢球，使得第一钢球一部分位于保持套内与第一顶杆端部接触，第一钢球的另一部分与第二顶杆上的凹槽接触，实现扭力的传递，使得整个软启动器又可以正常的工作。
24.本发明的有益效果：1、扭矩可调的摩擦式软启动器将电机的重载启动转化为空载启动，实现机械软启功能，降低启动电流、减少启动能耗约65％，除启动、制动阶段外，在正常运转中，主、从动端无转速差、无摩擦损耗，传动效率可达99％以上。
25.2、扭矩可调的摩擦式软启动器可以从根本上解决带载启动“大马拉小车”的不合理状况，既可降低电机容量，提高电网功率因数和电机效率，减少无功损耗,节约电能，又可以简化电机启动设备，降低设备费用。
26.3、当工作机超载或卡死，扭力限制保护器自动脱开，电机端正常运行，负载端静止，解除工作机超载与卡死情况后，可以快速恢复联轴器运行。
27.4、扭矩可调的摩擦式软启动器传递的扭矩可调节，容易实现过载安全保护。一般可通过调节扭力限制保护器的力矩，预设最佳过载保护转矩，力矩可以根据现场的使用工况实时现场调节，不需要拆机。
附图说明
28.图1为一种扭矩可调的摩擦式软启动器的剖视结构示意图。
29.图2为扭力限制保护器的剖视结构示意图。
30.其中，1、主壳体；2、转子；3、电机端盖；4、柱销端盖；5、离心介质；6、叶片；7、旋转法兰；8、柱销圈；9、从动端；10、保持套；11、第一顶杆；12、第二顶杆；13、第一钢球；14、轴承；15、轴承挡板；16、尼龙柱销；17、柱销压盖；18、扭力限制壳体；19、扭力调节盖；20、滑压环；21、碟簧；22、底部锥环；23、后撑板；24、淬火钢套；25、螺纹限位杆；26、恢复挡圈；27、第二钢球。
具体实施方式
31.下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
32.如图1～图2所示，本发明提供了一种扭矩可调的摩擦式软启动器，其包括主动端部件、从动端部件和扭力限制保护器。
33.扭力限制保护器的数量为多个，多个扭力限制保护器以转子2轴线为中心轴环向均匀布置在旋转法兰7和柱销圈8的圆周外壁，使得主动端部件和从动端部件之间的扭力传递更加顺畅平稳。
34.主动端部件包括主壳体1和用于电机输出端连接的转子2，主壳体1的两端分别连接有电机端盖3和柱销端盖4，主壳体1内部填充有离心介质5；转子2设置在主壳体1内部，转子2的圆周外壁分别与电机端盖3和柱销端盖4转动连接，转子2上设置有位于主壳体1内部的叶片6；柱销端盖4的外侧壁上设置有旋转法兰7。
35.从动端部件包括柱销圈8和从动端9，柱销圈8的一侧通过轴承14与旋转法兰7转动连接，柱销圈8的另一侧连接有从动端9，从动端9用于与减速机端连接。
36.柱销圈8靠近旋转法兰7的一侧凸起设置有圆柱台阶；旋转法兰7中部设置有与其外圆同心的多台阶的圆柱孔，柱销圈8上的圆柱台阶位于旋转法兰7的圆柱孔内，且圆柱台阶与圆柱孔之间设置有轴承14，使柱销圈8与旋转法兰7连接更加紧密，提升柱销圈8旋转的稳定性。
37.为了增加轴承14的安装稳定性，防止轴承14脱离，旋转法兰7上的圆柱台阶的外侧面上设置有轴承挡板15。扭力限制保护器包括扭力调节部件和扭力固定部件，扭力调节部件设置在旋转法兰7的圆周外壁上，扭力固定部件设置在柱销圈8的圆周外壁上。扭力调节部件包括保持套10，保持套10内设置有可轴向移动的第一顶杆11；扭力固定部件包括顶端具有凹槽的第二顶杆12；第一顶杆11和第二顶杆12之间设置有用于传递扭力的第一钢球13；第一钢球13的一部分位于保持套10内与第一顶杆11端部接触，第一钢球13的另一部分与第二顶杆12上的凹槽接触。扭力调节部件和扭力固定部件均包括淬火钢套24，保持套10和第二顶杆12分别设置在扭力调节部件和扭力固定部件上淬火钢套24的内部；旋转法兰7的外侧壁上和柱销圈8外侧壁上均设置有与扭力调节部件和扭力固定部件上淬火钢套24配合的台阶孔。
38.本发明的基本原理为：电机带动转子2旋转，转子2通过叶片6带动离心介质5离心运动，离心介质5达到主壳体1的内壁上产生离心压力，离心力逐渐转化为与壳体内壁的最大静摩擦力矩，电机的转速越快，产生的摩擦力越大，直到能够带动负载一起转动，一旦带动负载转动，整个联轴器内部相对静止，从而完成动力传递，实现软启动的功能。扭力限制保护器可以通过调整第一顶杆11的位置，实现扭力传递的调整；当负载超过了扭力限制保护器设置的扭矩，旋转法兰7、柱销圈8产生相对转动，在凹槽的作用下，大钢球将推动第一顶杆11向后运动，大钢球与第二顶杆12上的凹槽脱离，实现扭力传递的阻断，电机端正常运行，负载端静止，实现过载情况下对电机的安全保护。在需要现场调节扭矩，只需要从旋转法兰7上面拆卸扭力调节部件，扭力限制保护器包括扭力限制壳体18和设置在扭力限制壳
体18内部的扭力调节盖19和碟簧21，扭力限制保护器可以通过调整扭力调节盖19压缩碟簧21，无需拆卸整个软启动器，装卸方便，维护保养成本低，提高了工作效率。
39.柱销圈8的上设置有多个呈圆柱结构的尼龙柱销16，多个尼龙柱销16以转子2的轴线为中心环向均匀分布在柱销圈8的圆周内壁和从动端9的外圆上；
40.从动端9一端的圆周外壁与多个尼龙柱销16的圆周内壁接触；多个尼龙柱销16通过柱销压盖17与从动端可拆卸连接。多个尼龙柱销16的设置，可以补偿从动端9与转子2之间的轴向偏差、角度偏差和径向偏差，减振降噪、防冲击、安装精度要求低。
41.转子2的圆周外壁上设置有多个叶片6，多个叶片6以转子2轴线为中心轴环向均匀布置，多个叶片6将主壳体1内部分割成多个腔体，每个腔体内均设置有等量的离心介质5。每个腔体设置有等质量和等数量的离心介质5，离心介质5可以为钢丸、钢球等介质，多个腔体使得离心介质5在主壳体1内部填充均匀，动平衡好，使得软启动器启动平稳顺畅其安全系数高。
42.力调节部件还包括与旋转法兰7圆柱外壁固定连接的扭力限制壳体18，扭力限制壳体18内螺纹连接有扭力调节盖19，扭力限制壳体18的外圆上设置有螺纹孔且螺纹孔通过螺钉锁紧扭力调节盖19，扭力限制壳体18的内底面上设置有底部锥环22。保持套10的一侧与扭扭力调节盖19连接，第一顶杆11的两端分别位于扭力限制壳体18和保持套10内部。第一顶杆11位于扭力限制壳体18内部的杆段上套设有滑压环20和碟簧21；碟簧21的两端分别与滑压环20的一侧端面和扭力调节盖19的内端面接触。
43.底部锥环22的一端端面与扭力限制壳体18底部的内端面固定连接，底部锥环22的另一端端面、滑压环20的另一侧端面和第一顶杆11的圆周外壁三者之间设置有第二钢球27，底部锥环22、滑压环20和第一顶杆11与第二钢球27的接触面均为圆弧曲面结构。
44.扭力固定部件还包括与柱销圈8圆周外壁固定连接的后撑板23，后支撑板的端面上设置有淬火钢套24，第二顶杆12设置在淬火钢套24内部。第一钢球13的外壁分别与第一顶杆11的端面和第二顶杆12的的凹槽接触。
45.摩擦式软启动器还包括套设在主壳体1外部的恢复挡圈26；每根第一顶杆11的一端均位于扭力限制壳体18外部；恢复挡圈26的端面通过螺钉与每根第一顶杆11的端部固定连接。
46.扭力限制保护器实现扭力限制保护功能的工作原理为：根据客户的使用力矩调节扭力调节部件的扭力调节盖19，调整完以后安装到旋转法兰7上，扭力限制保护器通过第一钢球13与第二顶杆12上的凹槽配合后传动力矩，一旦出现负载超过了设置的扭矩，旋转法兰7、柱销圈8产生相对转动，第一钢球13滑出凹槽且将推动第一顶杆11向后运动，第一顶杆11推动第二钢球27，第二钢球27在底部锥环22的锥面的反作用力下，向后上方移动并推动滑压环20朝向保持套10的开口处移动，移动的滑压环20压缩压缩碟簧21，当碟簧21压缩到一定程度以后，第二钢球27处于第一顶杆11的最大的外圆上，同时第一钢球13完全处于保持套10的内部，且第一钢球13与凹槽处于脱离状态，旋转法兰7与柱销圈8完全脱开，旋转法兰7柱销圈8相对转动，实现电机安全保护的功能，停机状态下当需要恢复的时候，只需要用橡胶榔头轻微的敲击恢复挡圈26，又可以正常的工作。后撑板23上设置有螺纹限位杆25，螺纹限位杆25螺纹穿过后撑板23与第二顶杆12端部固定连接，螺纹限位杆25上设置有锁紧螺母，锁紧螺母一端面与后撑板23接触。螺纹限位杆25调节第二顶杆12在淬火钢套24内的位
置，改变第二顶杆12上的凹槽在轴向上的位置，当负载超过了扭力限制保护器设置的扭矩，大钢球脱离凹槽，使得大钢球完全位于保持套10内部，旋转法兰7与柱销圈8完全脱开，阻断主动端部件向从动端部件扭力的传递。
47.扭力限制保护器实现扭矩调节的基本原理为：如果需要现场调节扭矩，只需要从旋转法兰7上面拆卸扭力调节部件，用力矩扳手选择对应的力矩值，现场调节扭力调节盖19的力矩进行调节，调节扭力调节盖19压缩碟簧21，使得第一钢球13与第二顶杆12的凹槽之间产生较大的预压力，实现扭矩调节的功能。
48.综上所述，本发明提供的一种扭矩可调的摩擦式软启动器，既可以实现扭力可以随时调节，同时又能够实现软启动，达到了使用现场过载安全保护作用，不损坏电机、联轴器，不需要长时间停产，现场快速恢复和操作快速方便的技术效果。