摩擦式偶合器

摘要

一种摩擦式偶合器，包括主传动轴(3)、摩擦盘(7)、离合壳(5)、内花键连接套(17)、使摩擦盘(7)轴向定位并受轴向弹簧压力的装置；启动时，通过摩擦块(25)在离心力的作用下与离合壳(5)径向内表面接触摩擦，控制摩擦盘(7)与离合壳内侧面的摩擦环(6、11)摩擦，实现动力传递；超载时，摩擦盘与摩擦环摩擦升温，摩擦盘密闭空腔(12)中的液体升温膨胀，强迫摩擦盘同摩擦环分开，实现电机与负载的分离。本摩擦式偶合器，具有重量轻、接合平稳、动力传递灵敏、接触摩擦力大、可控制偶合器表面温度、可长效使用等特点，彻底消除了超温安全隐患，特别适用于温度安全要求高的场所使用。

权利要求

1.一种摩擦式偶合器，包括主传动轴(3)、摩擦盘(7)、离合壳(5)、内花键连接套(17)、使摩擦盘(7)轴向定位并受轴向弹簧压力的装置；摩擦盘(7)的内斜齿(2)与主传动轴(3)一端的斜齿轮(4)配合，摩擦盘(7)的外圆周为双斜面，摩擦环(6、11)固定在离合壳(5)的内侧面，摩擦盘(7)的左、右斜面斜角分别与左、右摩擦环(6、11)表面斜角相等；内花键连接套(17)与所述离合壳(5)通过螺栓(18)固定连接，其特征是：在摩擦盘(7)内靠近双斜面的部位设有密闭的空腔(12)，空腔(12)内装有燃点高于

300℃的液体；在摩擦盘(7)的径向侧面均布至少两个摩擦块(25)，该摩擦块(25)在与摩擦盘(7)接触的一侧的周向两端设有凸台，杠杆支架(24)一端固定在摩擦盘(7)的径向侧面上，摩擦块(25)活动安装在两个杠杆支架(24)之间；杠杆(22)铰接在杠杆支架(24)上，杠杆(22)的一端通过芯轴(23)与相邻的另一杠杆的端部铰接、另一端抵压在摩擦块(25)的凸台上；在摩擦盘(7)径向设有与摩擦块(25)相同数量的柱塞座(10)，柱塞座(10)的轴线通过相邻两杠杆(22)的铰接轴心和摩擦盘(7)的旋转轴心，柱塞杆(9)一端液密封地安装在柱塞座(10)中、另一端与铰接相邻两杠杆(22)的芯轴(23)铰接。

2.根据权利要求1所述的摩擦式偶合器，其特征在于：所述使摩擦盘(7)轴向定位并受轴向弹簧压力的装置，是在主传动轴(3)右端设有左挡盘(1)、右挡盘(13)，左挡盘(1)左端用主传动轴上的凸台定位，右挡盘(13)右端用卡在主传动轴上的卡簧(14)定位；摩擦盘位于左挡盘(1)和右挡盘(13)之间，在摩擦盘(7)辐板上均布至少三个通孔，每个辐板通孔中安装一根空心导管(16)；导柱(20)是一个带凸台的柱体，导柱(20)的柱端安插在空心导管(16)中、凸台端的端部开有安装钢球的凹槽，凹槽的深度小于所装钢球(19)的直径；压缩弹簧(21)套装在空心导管(16)上，一端抵在摩擦盘(7)辐板上，另一端抵在导柱(20)的凸台上。

3.根据权利要求1或2所述的摩擦式偶合器，其特征在于：在所述离合壳(5)外圆周上设有至少一个散热阀(8)，该散热阀(8)的轴向通孔(28)与离合壳(5)内腔相通；该通孔(28)在近离合壳内腔端安放钢球(29)、在远离合壳内腔端装有带轴向通孔的丝堵(26)，压缩弹簧(27)一端抵在钢球(29)上、另一端抵在丝堵(26)上；所述散热阀的轴向通孔(28)近离合壳内腔端的直径小于钢球(29)的直径。

说明书

摩擦式偶合器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种偶合器，具体地说，涉及一种摩擦式偶合器。

背景技术

[0002] 矿用刮板机、带式输送机等机电设备，为使电动机与减速机在启动时自动接合，在超载时自动解除连接，主要采用液力离合器或离心式摩擦离合器。

[0003] 液力离合器是在离合器内腔局部充入液体介质，当电动机带动离合器转动时，液体介质在离心力的作用下冲击离合器的透平轮叶片，从而带动输出轴转动。液力离合器由于一般以油或水作为力的传递介质，运行中易产生高温引起油或水膨胀、升压，导致设置在离合器外壳上的易熔塞熔化，油、水泄露，最终导致停机，影响正常工作，因此使用寿命较短。

[0004] 离心式摩擦离合器是依靠离心块与离合器盘的摩擦结合或分开而实现离合的，使用该结构的离合器由于本体重、摩擦块与离合器盘瞬间接触，因此易导致输出轴因冲击力过大而断裂；另外，因瓦斯爆炸燃点为305℃，国家安标办规定，煤矿井下使用的离合器表面温度不得超过200±2℃，现有的离心式摩擦离合器超载时，表面温度将超过400℃，为防止温度超标，均采用一次性使用的措施，即一旦离合器表面温度超过200℃，摩擦块立即粉化后脱落，致使离合器只能一次性使用。由于上述原因，离心式摩擦离合器使用寿命也较短。

[0005] 2004年8月18日公告的中国实用新型专利说明书公开了本申请人申请的一种“摩擦式离合器”(申请号02241064.3，公告号CN2634180Y)，该摩擦式离合器，包括主传动轴、连接盘、离合箍、输出轴，所述连接盘的内花键与主传动轴一端的斜齿轮配合，连接盘的外圆周斜面与固定在离合箍内侧面上的摩擦环表面吻合；连接盘通过其两侧的两对外挡盘、内挡盘以及外挡盘与内挡盘之间的压缩弹簧定位。当电机启动运行时，主传动轴上的斜齿轮对连接盘内花键作用的轴向分力克服内挡盘和外挡盘之间压缩弹簧的弹簧力，推动连接盘轴向移动，使连接盘外圆周的斜面同离合箍内侧面的摩擦环接触摩擦，带动离合箍和固定连接在离合箍上的输出轴转动，实现动力传递。该摩擦式离合器与上述已有离心式摩擦离合器相比，因摩擦面之间为莫氏摩擦，而具有重量轻、摩擦接触面大、接触冲击小、使用寿命长等优点。为使主传动轴上的斜齿轮对连接盘更快捷地施加轴向作用力，该摩擦式离合器在连接盘的外圆周周边均匀设置风叶，以便主传动轴转动时，风叶的旋转阻力使连接盘转动滞后于主传动轴。但使用中发现，风叶的旋转阻力不足以使连接盘转动显著滞后于主传动轴，启动时连接盘与主传动轴接近同步空转，导致连接盘外圆周的斜面与离合箍内侧面的摩擦环接触摩擦力不足，且动力传递不够灵敏。另外，该摩擦式离合器，为防止温度超标，采用的也是一次性使用的措施。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种动力传递灵敏、接触摩擦力大、可控制偶合器表面温度、可长效使用的摩擦式偶合器。

[0007] 为实现上述目的，本发明摩擦式偶合器包括主传动轴、摩擦盘、离合壳、内花键连接套、使摩擦盘轴向定位并受轴向弹簧压力的装置；摩擦盘的内斜齿与主传动轴一端的斜齿轮配合，摩擦盘的外圆周为双斜面，摩擦环固定在离合壳的内侧面，摩擦盘的左、右斜面斜角分别与左、右摩擦环表面斜角相等，内花键连接套与所述离合壳通过螺栓固定连接；在摩擦盘内靠近双斜面的部位设有密闭的空腔，空腔内装有燃点高于300℃的液体；在摩擦盘的径向侧面均布至少两个摩擦块，该摩擦块在与摩擦盘接触的一侧的周向两端设有凸台，杠杆支架一端固定在摩擦盘的径向侧面上，摩擦块活动安装在两个杠杆支架之间；杠杆铰接在杠杆支架上，杠杆的一端通过芯轴与相邻的另一杠杆的端部铰接、另一端抵压在摩擦块的凸台上；在摩擦盘径向设有与摩擦块相同数量的柱塞座，柱塞座的轴线通过相邻两杠杆的铰接轴心和摩擦盘的旋转轴心，柱塞杆一端液密封地安装在柱塞座中、另一端与铰接相邻两杠杆的芯轴铰接。

[0008] 电机一旦启动，摩擦块在离心力的作用下即与离合壳径向内表面接触摩擦，使摩擦盘的转动速度滞后于主传动轴的转动速度，摩擦盘随之在斜齿轮轴向分力的推动下轴向运动，摩擦盘的外圆周斜面与离合壳内侧面的摩擦环摩擦，实现动力传递；因此，本发明与申请号为02241064.3的“摩擦式离合器”相比，具有动力传递灵敏、接触摩擦力大的特点。运行中一旦超载，摩擦盘的外圆周斜面与离合壳内侧面的摩擦环摩擦升温，使摩擦盘密闭空腔中的液体立即升温膨胀，在柱塞杆和杠杆的作用下，摩擦块与离合壳分离，摩擦盘随之与主传动轴同步空转、失去轴向分力，在压缩弹簧推力的作用下，摩擦盘的外圆周斜面同离合壳内侧面的摩擦环分开，实现电机与负载的分离。由于超载分离过程，在偶合器表面温度不高于150℃即可迅速完成，低于国家安标办规定的温度标准，偶合器无需一次性使用；另外，由于分离速度快，摩擦盘与摩擦环之间不会出现过磨损现象，同时，本偶合器在电机正反转时皆可使用，因此，本发明与申请号为02241064.3的“摩擦式离合器”和已有离心式摩擦离合器相比，具有可长效使用的优点，同时彻底消除了超温安全隐患。

附图说明

[0009] 图1是本发明摩擦式偶合器的轴向剖视图。

[0010] 图2是图1所示本发明摩擦式偶合器的径向剖视图。

[0011] 图3是图1中A处的局部放大视图，视出了散热阀的结构。

具体实施方式

[0012] 下面结合附图和实施例对本发明进行说明。

[0013] 以下所述“已有摩擦式离合器”，是指背景技术部分描述的申请号为02241064.3的“摩擦式离合器”。

[0014] 如图1、图2所示，本发明摩擦式偶合器包括主传动轴3、摩擦盘7、离合壳5、内花键连接套17、使摩擦盘7轴向定位并受轴向弹簧压力的装置；摩擦盘7的内斜齿2与主传动轴3一端的斜齿轮4配合，摩擦盘7的外圆周为双斜面，摩擦环6、11用沉头螺钉或用耐高温胶粘合的方式固定在离合壳5的内侧面，摩擦盘7的左、右斜面斜角分别与左、右摩擦环6、11表面斜角相等(图1中，主传动轴一侧为左，下同)；内花键连接套17与所述离合壳5通过螺栓18固定连接，为保证内花键连接套17与主传动轴3的同轴度，在内花键连接套17的径向外表面与主传动轴3的径向内表面之间间隙配合一耐磨铜套轴承15。上述实施方式与已有摩擦式离合器基本相同，其作用是使摩擦盘在转动滞后于主传动轴时，主传动轴上的斜齿轮对摩擦盘内斜齿施加轴向分力，推动摩擦盘轴向运动，从而使摩擦盘外圆周的斜面同离合壳内侧面的摩擦环接触摩擦，实现动力传递。

[0015] 为避免启动时摩擦盘与主传动轴接近同步空转，致使摩擦盘不能轴向移动现象的产生，如图1、图2所示，在摩擦盘7内靠近双斜面的部位设置密闭的空腔12，空腔12内装有燃点高于300℃的液体；在摩擦盘7的径向侧面均布至少两个摩擦块25，该摩擦块25在与摩擦盘7接触的一侧的周向两端设有凸台，杠杆支架24一端固定在摩擦盘7的径向侧面上，摩擦块25活动安装在两个杠杆支架24之间；杠杆22铰接在杠杆支架24上，杠杆22的一端通过芯轴23与相邻的另一杠杆的端部铰接、另一端抵压在摩擦块25的凸台上；在摩擦盘7径向设有与摩擦块25相同数量的柱塞座10，柱塞座10的轴线通过相邻两杠杆22的铰接轴心和摩擦盘7的旋转轴心，柱塞杆9一端液密封地安装在柱塞座10中、另一端与铰接相邻两杠杆22的芯轴23铰接(该端也可以与相邻两杠杆22的相交处相抵)。

[0016] 为使摩擦盘7轴向定位、并受轴向弹簧压力，已有摩擦式离合器中，与外挡盘(即本发明的左、右挡盘)相对设置两个内挡盘，每个内挡盘在其相对外挡盘的一侧均布与外挡盘数量相同的圆柱体，压缩弹簧安装在内外挡盘之间相对的一对圆柱体上；在内挡盘与连接盘(即本发明的摩擦盘)之间均匀分布至少三个钢球，使连接盘可通过钢球相对内挡盘转动。这种技术方案，尽管也可以用于本发明，但具有制做较复杂和压缩弹簧会因摩擦盘和挡盘相对转动而扭曲的缺点。为避免这种技术方案存在的缺点，如图1所示，本发明在主传动轴3右端设有左挡盘1、右挡盘13，左挡盘1左端用主传动轴上的凸台定位或左挡盘与主传动轴做成一体，右挡盘13右端用卡在主传动轴上的卡簧14定位；摩擦盘位于左挡盘1和右挡盘13之间，在摩擦盘7辐板上均布至少三个通孔，每个辐板通孔中安装一根空心导管16；导柱20是一个带凸台的柱体，导柱20的柱端安插在空心导管16中、凸台端的端部开有安装钢球的凹槽，凹槽的深度小于所装钢球19的直径，以便装在凹槽中的钢球19可抵在挡盘上滚动；压缩弹簧21套装在空心导管16上，一端抵在摩擦盘7辐板上，另一端抵在导柱20的凸台上。

[0017] 长期运行会使摩擦环产生一定的磨损。为此，如图1、图3所示，在离合壳5外圆周上安装至少一个散热阀8，该散热阀8的轴向通孔28与离合壳5内腔相通；通孔28在近离合壳内腔端安放钢球29、在远离合壳内腔端装有带轴向通孔的丝堵26，压缩弹簧27一端抵在钢球29上、另一端抵在丝堵26上；所述通孔28近离合壳内腔端的直径小于钢球29的直径。安装散热阀8后，偶合器运行旋转时，钢球29在离心力的作用下使弹簧27压缩，开启通孔28，排出磨损产生的污物；停机时，钢球29在压缩弹簧27的作用下，自动封闭通孔28，保持偶合器机体内腔的清洁。已有摩擦式离合器，直接在离合壳外圆周上开设通孔，在通孔内放置压缩弹簧和钢球，这种排出离合壳内部污物的方式，也可以在本发明中使用。

[0018] (电机正转、反转，本发明皆可使用，电机转向不同，会造成摩擦盘轴向移动方向不同、摩擦盘向左或向右移动，工作原理与过程相同。为更清楚地说明本发明，本自然段以摩擦盘向右移动进行描述)启动时，电机空载运行，主传动轴上的斜齿轮4对摩擦盘内斜齿2作用力的周向分力使摩擦盘7转动，活动安装在摩擦盘径向侧面上的摩擦块25在离心力的作用下径向向外运动，摩擦块25的径向外表面与离合壳5的径向内表面接触摩擦后，摩擦盘7的转动速度滞后于主传动轴3的转动速度，主传动轴上的斜齿轮4对摩擦盘内斜齿2作用力的轴向分力克服摩擦盘7与右挡盘13之间压缩弹簧21的弹簧力，推动摩擦盘7向右移动，使摩擦盘7外圆周的右斜面同离合壳内侧面的右摩擦环11接触摩擦，带动离合壳5和固定连接在离合壳上的内花键连接套17转动，从而带动安装在内花键连接套17中的从动轴(即减速机的输入轴)转动，实现动力传递。超载时，摩擦盘7外圆周的右斜面同离合壳内侧面的右摩擦环11出现滑差，摩擦升温，导致摩擦盘密闭空腔12中的液体膨胀，强迫摩擦盘上的柱塞杆9沿径向向外运动，推动与柱塞杆9铰接的杠杆22一端沿径向向外运动，杠杆22另一端推动摩擦块25的凸台径向向内运动，使摩擦块25与离合壳5分离。摩擦块25与离合壳5分离后，摩擦盘7与主传动轴3同步空转，主传动轴上的斜齿轮4对摩擦盘内斜齿2作用力的轴向分力小于摩擦盘7与右挡盘13之间压缩弹簧21的弹簧力，在弹簧推力的作用下，摩擦盘7外圆周的斜面同离合壳内侧面的右摩擦环11分开，实现电机与负载的分离。待解除超载故障后，密闭空腔12中的液体温度下降，自动重复上述摩擦块与离合壳接触摩擦→摩擦盘外圆周的斜面同离合壳内侧面的摩擦环接触摩擦过程，偶合器正常运转。

[0019] 电机正转、反转皆可使用，具有以下作用：当一侧的摩擦环因长期使用而有所磨损时，可使用另一侧的摩擦环，而不必更换偶合器；另外，用于刮板机、带式输送机等机电设备偶合时，如出现超载现象，可以通过让电机反转使刮板或输送带后退，排除故障后继续运行。

[0020] 偶合器或离合器表面温度控制是本领域技术人员一直想解决而无法解决的问题，正是因为无法控制超载时表面温度，现有偶合器或离合器才不得不一次性使用；一旦偶合器或离合器表面温度超过200℃，即自行报废，不仅增加设备投入，而且更换偶合器或离合器还会造成生产停顿。根据本发明的技术方案，申请人生产样机进行保密测试，结果发现：启动时，偶合器动力传递灵敏、接触摩擦力大；超载时，偶合器表面温度不高于150℃即可立即自动分离。

[0021] 本发明摩擦式偶合器是对已有摩擦式离合器的改进，因保留了原来的莫氏摩擦结构，而继承了已有摩擦式离合器所具有的摩擦接触面大、接合平稳、接触冲击小等优点。与已有摩擦式离合器相比，本发明摩擦式偶合器重量基本没有改变，以传递40Kw的额定功率为例，已有摩擦式离合器本体重35Kg，是传递同样功率离心式摩擦离合器本体重的一半；本发明摩擦式偶合器与已有摩擦式离合器相比，摩擦盘由实心改为空心结构，空心结构中增加的液体重量小于摩擦盘减少的金属重量，增加的摩擦块是复合摩擦阻燃材料，每个摩擦块仅约120克左右，使得本发明在使用4个摩擦块时比该摩擦式离合器尚轻0.5Kg。