Предохранительная муфта Советский патент 1989 года по МПК B21B35/14 F16D7/00 

1

Изобретение относится к прокатно. у производству, а именно к оборудованию приводов прокатных станов.

Цель изобретения - повыиение стаг бильности и точности срабатывания.

На фиг.1 показана муфта, поперечный разрез; на фиг.2 - направление усилий, действующих при работе муфты; на фиг.З - положение рычага и упора предохранительного механизма в момент срабатьгеания муфты; на фиг.А - то же, после срабатывания муфты; на фиг.З - направление сил, действующих на инерционный цилиндр в го- ризонтальном положении; на фиг.б - то же, в вертикальном верхнем положении; на фиг.7 - то же, в нижнем положении.

Предохранительная муфта состоит из ведущей полумуфты 1. с закрепленными на ней посредством шарниров рыча- гами 2, шарнирно соединенными с полусферическими элементами 3, рабочими поверхностями, входящими в контакт со сферическими торцовыми поверхностями « штоков А, уста новленных в радиальных пазах, выполненных в --ве- домой полумуфте 5, снабженных заг- лущками 6 и имеющих упорные бурты 5. Образованные между штоками 4 и загл,- лушками 6 пространства с жидкостной месдозы сообщены между собой посредством канала 7, а посредством канала 8 - с накопительной емкостью 9 и рабочей полостью 10 плунжерного насоса, корпус 11 которого установлен в радиальном пазу, выполненном в полумуфте 5. Плунжер насоса 12 под-: пружинен посредством прукины 13 и входит в контакт с цилиндрическим элементом 14 инерционного узла, устап новленным в соосном насосу пазу е и .

подпружиненным в радиальном направлении пружиной 15.

В пазу е неподвижно установлена ограничительная крьщ1ка 16 с закрепленным на ней упругим амортизатором 17. Канал 8 оборудован клапаном 18 избыточного давления и перепускными клапанами 19.и 20. На ведущей полуя/ муфте 1 шарнирно смонтирован упор 21, имеющий гаарнирно связанную с ним по, луцилиндрическую головку 22, поверх- ность которой входит в контакт с аналогичной поверхностью впадины f, выполненной в ведомой полумуфте 5,

Центры кривизны рабочих поверхностей полуцилиндрической головки 22 и впадины f совпадают с осью шарнира т. При этом сила реакции впадины f на головку 22 проходит через центр шарнира, не проворачивая упор.

Геометрические параметры рьпага 2, полусферического элемента 3, а также смещение k и радиус г (фиг.-1) необходимее/выбирать такими, чтобы угол о1 был меньше 35°. Это связано с тем, что при of }35°B зоне взаимодействия штока 4 месдозы с поверхностью радиального паза возникают силы трения значительной величины (учесть которые с высокой точностью не представляется возможным), что снижает точность . срабатьшания муфты.

Массу цилиндрического элемента 14 и диаметр; поршня насоса необходимо выбирать таким образом, чтобы при их взаимодействии в процессе функционирования муфты в рабочих простран-, ствах месдоз создавалось требуемое расчетное -давление жидкости. Причем массу элемента 14 рассчитьшают по следующей зависимости

m

+q

где P 8„ Nn w r q расчетное давление жидкости в рабочих пространстйах мес- доз;

площадь сечения поршня насоса 12;

усилие, создаваемое пружиной 15;

средняя угловая скорость вращения муфты; расстояние от оси муфты до центра массы элемента 14; ускорение свободно падающег го тела.

При таком значении массы элемента 14, он за один оборот муфты пере-.; мещается под действием центробежньпс сил инерции в осевом направлении от центра, воздействуя при этом на поршень насоса 12, и после этого-под действием пружины I5 и силы тяжести возвращается в исходное положение. Жесткость пружины 15 необходимо выбирать такой, чтобы она при полной расчетной деформации создавала усилие N га (wV - q) . Это необходимо для того, чтобы в процессе вращения муфты в момент нахождения элемента 14 в верхнем положении он под действием пружины I5 смещался в радиальном направлении к центру вращения. Пример . реализации предлагаемой предохранительной муфты .,в приводе ерновой клети среднесортного стана. аксимально допускаемьй крутящий моент на валу привода этой клети составляет 0,35 МН.м. Из конструктивных оображений целесообразно принять иаметр щтока месдозы, равный 200 мм, угол между радиусом, провеВ период монтажа муфты в рабочих 30 пространствах месдоз С создается по средством автономного источника заданное (расчетное) давление жидкости, а емкость 9 наполняется жидкость В период функционирования муфты кру- 3g тящий момент передается от ведущей . 1 к ведомой полумуфте 5 в следующей последовательности. При. -вращении полумуфты I (на фиг.1 по ча совой стрелке) она воздейстзует на 40 штоки 4 месдоз посредством рычагов 2 и полусферических элементов 3 с усилиями Р (фиг .2), которые зависят от величины приложенного к ней крутящего момента. Радиальные составляю

денным с центра муфты, и осью рычага 45 Щие этих усилий Р., (фиг. 2) уравноднаметр порщня насоса

50

2 (/ 30 20 мм.

При таких значениях основных .гео- метрических параметров деталей муфты осевое усилие, возникающее в штоках меодоз при возникновении в линии привода максимально допускаемого момента, равно 688,3.кН. Для уравновешивания таких усилий необходимо в рабочих пространствах месдоз создать с давление жидкости, равное 19,7 МПа.

Масса элемента 14, при которой он, воздействуя под действием центробежных сил инерции на поршень навешиваются усилиями, создаваемыми дав лением жидкости в рабочем пространст ве С на поверхности штоков 4, а тангенциальные составляющие усилий Р приводят во вращение пол муфту 5. В результате этого при передаче муфтой крутящих моментов меньших, чем максимально допускаемый момент, полумуфты 1 и 5 вращаются синхронно.

При вращении муфты на цилиндричес кий элемент 14 инерциального уэла дей ствуют три неуравновешенные силы (фиг.5): сила веса G,центробежная сила инерции Р и сила N, соз-

4580424

coca 12, создает давление жидкости , 19,7 МПа, должна быть, как показыва ют расчеты, равна 36,7 кг. При этом диаметр элемента 14 - 200 мм, а длина - 150 мм. Пружину 15 необходим МО выбирать с такой жесткостью, чтобы при деформации ее на расчетную ве- личину, она создавала усилие, рав- 10 нов 51,4 Н.

Стабильность механической характеристики и точность срабатывания такой муфты значительно вьппе, так как в процессе ее функционирования в рабо- 15 чих полостях жидкостных месдоз пос тоянно автоматически поддерживается давление -.рабочей жидкости заданной величины и величина максимально допускаемого момента поддерживается 20 постоянной в течение всего срока эксплуатации устройства. При этом величина допускаемого момента с высо кой степенью точности соответствует расчетной величине, так как все си- 25 ловые параметры устройства можно учесть на стадии проектирования.

Предохранительная муфта работает следующим образом.

В период монтажа муфты в рабочих 30 пространствах месдоз С создается посредством автономного источника заданное (расчетное) давление жидкости, а емкость 9 наполняется жидкостью. В период функционирования муфты кру- 3g тящий момент передается от ведущей . 1 к ведомой полумуфте 5 в следующей последовательности. При. -вращении полумуфты I (на фиг.1 по часовой стрелке) она воздейстзует на 40 штоки 4 месдоз посредством рычагов 2 и полусферических элементов 3 с усилиями Р (фиг .2), которые зависят от величины приложенного к ней крутящего момента. Радиальные составляю45 Щие этих усилий Р., (фиг. 2) уравно0

с

вешиваются усилиями, создаваемыми давлением жидкости в рабочем пространстве С на поверхности штоков 4, а тангенциальные составляющие усилий Р приводят во вращение пол муфту 5. В результате этого при передаче муфтой крутящих моментов меньших, чем максимально допускаемый момент, полумуфты 1 и 5 вращаются синхронно.

При вращении муфты на цилиндрический элемент 14 инерциального уэла действуют три неуравновешенные силы (фиг.5): сила веса G,центробежная сила инерции Р и сила N, создаваемая пружиной 15. В верхнем вер- тикальном положении инерционного узла, благодаря тому,, что силы G и N направлены вертикально вниз, а сумма g этих сил больше силы Р„ (фиг.6),. элемент 14 перемещается к центру муфты в крайнее положение. Поршень насоса 12 также перемещается к центру муфты под действием пружины 13, закачивая при 10 этом ..в полость 10 насоса жидкость из емкости 9.

При подходе инерционного узла к нижнему положению относительное направление сил меняется (направление 15 G совпадает с направлением Рр,(фиг.7) а G + N). В результате этого инерционный элемент 14 перемещается в в крайнее периферийное положение, воздействуя при этом на поршень на- 20 coca 12, который, сжимая жидкость в полости 10, увеличивает давление рат- бочей среды в каналах 7 и 8 и рабочих пространствах месдоз С, компен 25

сируя утечку жидкости в них в процес се эксплуатации муфты. Если.при этом давление жидкости в пространствах С больше заданной величины, то срабатывает клапан 18 избыточного давления, снижая .давление до расчетного значения.

В дальнейшем при каждом обороте предохранительной муфты цикл работы инерционного узла и насоса повторяется. В связи с тем, что добиться абсолютной герметизации штоков месдоз практически невозможно, в процессе их эксплуатации происходят утечки жидкости из рабочих прост-i . , ранств С. Благодаря постоянной работе насоса, давление жидкости в указанных пространствах автоматически поддерживается в течение всего времени эксплуатации Муфты, а следова- тельно и передаваемый ею максимально допускаемый момент стабильный.

При возникновении в главной линии прокатного стана перегрузок, момент, приложенный к муфте, больше максиг мально допускаемого момента, а усилия в штоке 4 месдоз больше усилий, создаваемых давлением жидкости в полостях С. При этом штоки 4 перемещаются в радиальном направлении, а ведущая полумуфта 1 получает возможность повернуться относительно ведомой полумуфты 5 и пройти критическое положение (фиг.3), при котором ось муфты, центры шарниров рыча

, g 10

15 20

25

30

га 2 и полусферического элемента 3, а также продольная ось штока 4 лежат на одной прямой.

После этого полусферический элемент 3 выходит из контакта со што - ком 4, рычаг 2 занимает положение, показанное на фиг.4, а полумуфта 1 получает возможность свободно враг щаться относительно полумуфты 5. Это позволяет разорвать силовую цепь главной линии прокатного стана и, тем самым, предохранить его детали от перегрузок.

Упор 21 препятствует относн- ельно- му повороту ведущей 1 и ведомой 5 полумуфт в направлении, противоположном направлению рабочего вращения муфты (на фиг.2 - против часовой , стрелки). В момент срабатьшания муфты головка 22 упора выходит из контакта с впадиной f и занимает положеч ние, показанное на фиг.4.

Применение предлагаемой предохра- нительной.муфты позволяет получать стабильность нагрузочной характеристики в течение всего срока эксплуатат ции устройства и увеличить точность его срабатывания, что, в свою очередь, увеличивает срок службы узлов и деталей прокатного стана и снижает вероятность аварийных простоев.

Формула изобретения

Предохранительная муфта, содержащая соосно установленные ведущую и ведомую полумуфты, имеющие диаметрально противоположные радиальные

сквозные пазы.и углубления, и шарнир- но связанные между собой рычагами предохранительного механизма, отличающаяся тем, что, с целью повьшання стабильности и точности срабатывания,предохранительный механизм выполнен в виде двух жидкостных месдоз, установленных в цилиндрических сквозных пазах наружной ведомой полумуфты, примем штоки

месдоз Снабжены вогнутыми сферическими поверхностями, контактирующими с выпуклыми полусферическими элементами:, шарнирно связанными с рычагами, при этом ведомая полумуфта снабжена плунжерным насосом, установленным в ее радиальной расточке, перпендикулярно оси месдоз, инерционным приводом насоса, состоящим из подпружиненного с двух сторон, цилиндра.

имеющего возможность контактировать с плунжером насоса и размещенным в расточке ведомой полумз фты соосно оси насоса, а также накопительной емкостью, смонтированной н ее наружной поверхности, а ведущая полумуфта снабжена шарнирно закрепленным на ней упором, один торец которого, имеющий плоскую поверхность, контак-

тирует с дном углубления полумуфты, другой - имеющий полуцилиндрическую поверхность - контактирует с аналогичной поверхностью выемки, выполненной на внутренней поверхности ведомой полумуфты, при этом рабочие полости месдоз, насоса и емкости сое общены между собой каналами, снаб- жен:л 1ми клапанами давления.

Изобретение относится к области прокатного производства, а -именно к оборудованию приводов прокатных станов . Целью изобретения является по- вьшение стабильности и точности срабатывания. Рычаги 2 предохранительного механизма шарнирно связывают между собой ведомую полумуфту 5 с ведущей полумуфтой 1, имеющей углубления. Ведомая полумуфта 5 имеет сквозные пазы, расположенные диаметрального противоположно. Особенность конструкции заключается в выполнении в сквозных пазах ведомой полумуфты жидкостных месдоз, штоки 4 которых по сферической поверхности контактируют с рычагами 2, закрепленными в углубле- . ниях ведущей полумуфты. Давление жидкости в месдозах создается предварительно при монтаже. В радиальной расточке ведомой полумуфты перпендикулярно оси месдоз смонтирован плунжерный насос 12 с инерционным приводом I4. Ведущая полумуфта 1 снабжена упором 21, контактирующим с (Л

С f 6 S

th

г/ё J

.

V4

ф1/я5

/4

/

(

Ф1/9б

фи&.7