一种扭矩过载保护装置的制作方法

1.本发明属于机械传动技术领域，涉及一种扭矩过载保护装置。


背景技术：

2.目前风力发电偏航、变桨减速器基本没有过载保护结构，当遇到大载荷时偏航和变桨减速器输出端容易出现过载失效，从而严重影响风机的正常运行。随着技术的发现，部分偏航、变桨减速器在内部设计了过载薄弱点，当载荷超过一定值时，内部太阳轮小径断裂，从而来实现对偏航或变桨轴承齿的保护，该结构增加了风机维护成本和维护频率，严重影响风力发电机组的正常运行，从而导致风力发电量的损失。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于解决上述问题，提供一种扭矩过载保护装置。
4.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种扭矩过载保护装置，包括同轴相对布置的第一轴与第二轴；所述第一轴与第二轴之间设有过载保护组件，并通过所述过载保护组件进行传动；所述过载保护组件包括相对布置的第一盘体与第二盘体，以及设于第一盘体与第二盘体之间的滚珠；所述第一盘体与第一轴固定连接；所述第二盘体与第二轴连接；
6.所述第一盘体与第二盘体相对的端面上设有多个球窝；每个球窝中均设有所述滚珠；所述第二盘体与第一盘体相对的端面上设有环形槽；所述滚珠一端位于球窝中，另一端位于所述环形槽中；所述第一盘体与第二盘体之间通过所述滚珠与球窝和环形槽之间的摩擦力传递扭矩；过载时，滚珠与球窝和环形槽之间转变为滚动摩擦，使第一盘体与第二盘体相对转动，实现过载保护；
7.所述球窝中设有沿第一盘体周向相对布置的第一斜面、第二斜面和沿第一盘体径向相对布置的第三斜面、第四斜面；所述第一斜面、第二斜面、第三斜面、第四斜面均与所述滚珠相切接触；所述第一斜面与第一盘体端面的夹角为α1，所述第二斜面与第一盘体端面的夹角α2，α1＞α2，所述第三斜面与第一盘体端面的夹角和所述第四斜面与第一盘体端面的夹角相等。
8.进一步，所述第二盘体套装于所述第二轴上，并与第二轴轴向滑动配合；所述第二盘体远离所述第一盘体的一侧设有锁紧螺母；所述锁紧螺母通过螺纹与所述第二轴连接；所述锁紧螺母与所述第二盘体之间设有弹性件；通过拧动所述锁紧螺母调整所述弹性件施加在第二盘体上的弹力，从而调整滚珠所受的压力。弹性件可采用弹簧等常规弹性零件。
9.进一步，所述滚珠有一半体积位于所述环形槽中，所述球窝的深度小于滚珠半径。
10.进一步，所述第一盘体与第二盘体之间还设有定位垫圈，所述定位线圈上设有定位孔，所述滚珠位于所述定位孔中。
11.进一步，所述第一轴与第二轴中的一个为输入轴，另一个为输出轴。
12.进一步，还包括安装座，所述第一轴与第二轴均转动设于所述安装座内。
13.进一步，所述第一轴与第二轴上均设有连接孔，用于与外部装置连接。
14.进一步，通过改变α1、α2的大小以及所述滚珠、球窝、环形槽的表面粗糙度控制过载保护组件所能传递的最大扭矩。
15.本发明的有益效果在于：
16.1、本发明采用滚珠式过载保护组件，过载保护原理为过载时滚珠打滑由静摩擦变为滚动摩擦，使输入轴与输出轴之间传动脱离，起到扭矩过载保护作用。滚珠所能传递的扭矩取决于滚珠与环形槽之间的最大静摩擦力，通过改变弹性件的弹力以及摩擦系数来控制最大传输扭矩。
17.2、本发明中的球窝采用非对称结构，能够更准确的控制滚珠的打滑临界状态，即第一斜面与第二斜面的倾斜角度不同，滚珠所受第一斜面与第二斜面的作用力的合力存在沿滚珠切向的分力，当正常运转时，该分力由滚珠所受静摩擦力平衡，当过载时，该分力增大，当超过最大静摩擦力时，滚珠产生滚动。
18.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
19.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
20.图1为本发明中扭矩过载保护装置整体示意图；
21.图2为图1中ⅰ处放大图；
22.图3为图2中a-a剖视图；
23.图4为第一盘体示意图；
24.图5为滚珠在球窝中的受力示意图。
25.附图标记：1-安装座；2-锁紧螺母；3-弹簧；4-第二盘体；41-环形槽；5-滚珠；6-第一盘体；61-球窝；611-第一斜面；612-第二斜面；613-第三斜面；614-第四斜面；7-连接螺钉；8-轴承；9-卡簧；10-第一轴；11-太阳轮；12-卡簧；13-轴承挡圈；14-轴承；15-挡圈；16-轴承；17-定位垫圈；18-第二轴。
具体实施方式
26.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
27.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不
代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
28.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
29.请参阅图1～5，为一种扭矩过载保护装置，包括同轴相对布置的第一轴10与第二轴18；第一轴10与第二轴18之间设置有过载保护组件，并通过过载保护组件进行传动；过载保护组件包括相对布置的第一盘体6与第二盘体4，以及设置在第一盘体6与第二盘体4之间的滚珠5；第一盘体6与第一轴10通过连接螺钉7固定连接；第二盘体4与第二轴18连接；第一盘体6与第二盘体4相对的端面上设置有多个球窝61；每个球窝61中均放置有滚珠5；第二盘体4与第一盘体6相对的端面上设置有环形槽41；滚珠5一端位于球窝61中，另一端位于环形槽41中；第一盘体6与第二盘体4之间通过滚珠5与球窝61和环形槽41之间的摩擦力传递扭矩；过载时，滚珠5与球窝61和环形槽41之间由静摩擦转变为滚动摩擦，使第一盘体6与第二盘体4相对转动，实现过载保护。
30.其中，第二盘体4套装在第二轴18上，并与第二轴18轴向滑动配合；第二盘体4远离第一盘体6的一侧设置有锁紧螺母2；锁紧螺母2通过螺纹与第二轴18连接；锁紧螺母2与第二盘体4之间设置有弹簧3；通过拧动锁紧螺母2调整弹簧3施加在第二盘体4上的弹力，从而调整滚珠5所受的压力。
31.本实施例中，滚珠5有一半体积位在环形槽41中，球窝61的深度小于滚珠5半径。球窝61中设置有沿第一盘体6周向相对布置的第一斜面611、第二斜面612和沿第一盘体6径向相对布置的第三斜面613、第四斜面614；第一斜面611、第二斜面612、第三斜面613、第四斜面614均与滚珠5相切接触；第一斜面611与第一盘体6端面的夹角为α1，第二斜面612与第一盘体6端面的夹角α2，α1＞α2，第三斜面613与第一盘体6端面的夹角和第四斜面614与第一盘体6端面的夹角相等。
32.其中，第一盘体6与第二盘体4之间还设置有定位垫圈17，定位线圈上设置有定位孔，滚珠5位于定位孔中。
33.本实施例中，第一轴10与第二轴18上均设置有连接孔，用于与外部装置连接，其中第一轴10上安装有太阳轮11，第一轴10作为动力输入轴，第二轴18作为输出轴。其中，第一轴10通过轴承8与轴承14转动安装在安装座1内，并通过卡簧9与挡圈15进行轴向定位；第二轴18通过轴承16转动安装在与第二轴18均转动安装在第一盘体6的内孔中，并通过轴承挡圈13与卡簧12进行轴向定位。
34.其中，所能传递的最大扭矩通过改变α1、α2的大小以及滚珠5、球窝61、环形槽41的表面粗糙度来控制。
35.传动过程中，第一盘体6与第二盘体4通过滚珠5与各接触面的静摩擦力传递扭矩，当过载时，滚珠所受第一斜面611的正压力f1增大，使得与第二斜面612的正压力f2的合力方向向第二斜面612侧偏移，滚珠产生向第二斜面612侧移动的趋势，当最大静摩擦力无法
克服该运动趋势时，滚珠5变为滚动状态，滚珠5所受摩擦力也由静摩擦力转变为滚动摩擦力。第一片头6与第二盘体4之间发生相对转动，实现过载脱离保护。
36.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种扭矩过载保护装置，其特征在于：包括同轴相对布置的第一轴与第二轴；所述第一轴与第二轴之间设有过载保护组件，并通过所述过载保护组件进行传动；所述过载保护组件包括相对布置的第一盘体与第二盘体，以及设于第一盘体与第二盘体之间的滚珠；所述第一盘体与第一轴固定连接；所述第二盘体与第二轴连接；所述第一盘体与第二盘体相对的端面上设有多个球窝；每个球窝中均设有所述滚珠；所述第二盘体与第一盘体相对的端面上设有环形槽；所述滚珠一端位于球窝中，另一端位于所述环形槽中；所述第一盘体与第二盘体之间通过所述滚珠与球窝和环形槽之间的摩擦力传递扭矩；过载时，滚珠与球窝和环形槽之间转变为滚动摩擦，使第一盘体与第二盘体相对转动，实现过载保护；所述球窝中设有沿第一盘体周向相对布置的第一斜面、第二斜面和沿第一盘体径向相对布置的第三斜面、第四斜面；所述第一斜面、第二斜面、第三斜面、第四斜面均与所述滚珠相切接触；所述第一斜面与第一盘体端面的夹角为α1，所述第二斜面与第一盘体端面的夹角α2，α1＞α2，所述第三斜面与第一盘体端面的夹角和所述第四斜面与第一盘体端面的夹角相等。2.根据权利要求1所述的扭矩过载保护装置，其特征在于：所述第二盘体套装于所述第二轴上，并与第二轴轴向滑动配合；所述第二盘体远离所述第一盘体的一侧设有锁紧螺母；所述锁紧螺母通过螺纹与所述第二轴连接；所述锁紧螺母与所述第二盘体之间设有弹性件；通过拧动所述锁紧螺母调整所述弹性件施加在第二盘体上的弹力，从而调整滚珠所受的压力。3.根据权利要求1所述的扭矩过载保护装置，其特征在于：所述滚珠有一半体积位于所述环形槽中，所述球窝的深度小于滚珠半径。4.根据权利要求3所述的扭矩过载保护装置，其特征在于：所述第一盘体与第二盘体之间还设有定位垫圈，所述定位线圈上设有定位孔，所述滚珠位于所述定位孔中。5.根据权利要求1所述的扭矩过载保护装置，其特征在于：所述第一轴与第二轴中的一个为输入轴，另一个为输出轴。6.根据权利要求1所述的扭矩过载保护装置，其特征在于：还包括安装座，所述第一轴与第二轴均转动设于所述安装座内。7.根据权利要求1所述的扭矩过载保护装置，其特征在于：所述第一轴与第二轴上均设有连接孔，用于与外部装置连接。8.根据权利要求1所述的扭矩过载保护装置，其特征在于：通过改变α1、α2的大小以及所述滚珠、球窝、环形槽的表面粗糙度控制过载保护组件所能传递的最大扭矩。

技术总结
本发明属于机械传动技术领域，涉及一种扭矩过载保护装置，包括同轴相对布置的第一轴与第二轴；第一轴与第二轴之间设有过载保护组件，过载保护组件包括相对布置的第一盘体与第二盘体以及滚珠；第一盘体与第二盘体相对的端面上设有多个球窝；每个球窝中均设有滚珠；第二盘体与第一盘体相对的端面上设有环形槽；滚珠一端位于球窝中，另一端位于环形槽中；第一盘体与第二盘体之间通过滚珠与球窝和环形槽之间的摩擦力传递扭矩；过载时，滚珠与球窝和环形槽之间由静摩擦转变为滚动摩擦，使第一盘体与第二盘体相对转动，实现过载保护。滚珠所能传递的扭矩取决于滚珠与环形槽之间的最大静摩擦力，通过改变弹性件的弹力以及摩擦系数来控制最大传输扭矩。来控制最大传输扭矩。来控制最大传输扭矩。


技术研发人员：方川云 高源 何印 何瑞 梁志威
受保护的技术使用者：重庆清平机械有限责任公司
技术研发日：2022.09.29
技术公布日：2023/1/6