[发明专利]零碰撞牙嵌式通用安全离合器

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械传动领域中的离合装置，特别涉及一种具有限制转矩上限作用的牙嵌式安全离合装置。

背景技术

传统的安全离合器(也称转矩限制器)有剪切销式、嵌合式和摩擦式三种。嵌合式中的牙嵌式安全离合器与其它两种形式相比，具有结构简单、工作可靠、过载时动作精度高、易调节限定转矩大小、维护方便、接合后主从动轴无相对滑转、无背隙传动扭矩、过载后恢复正常传动迅速、无因摩擦热而失效的可能等优点。但是，传统的牙嵌式安全离合器在过载后的工作状态中，弹簧的轴向压力及工作转矩会迫使主从动牙嵌环的嵌牙之间产生连续撞击式的打滑现象，产生噪音的同时还导致嵌牙的过度磨损，甚至产生嵌牙折断等极端情况，其中尤以主从动牙嵌环脱离啮合的瞬间所产生的冲击为甚。所以，传统牙嵌式安全离合器的应用范围受到了很大的限制，无法发挥出其本身所具有的优良特性，业界一百多年来形成的定论是，其过载必有冲击，且残余转矩系数大于1，适宜用在转速不高，负荷不大(如400N·m时不高于315转/分钟)，从动部分转动惯量较小且过载不频繁的传动系统。工作原理和相关数据参见机械工业出版社于2004年8月出版的，由机械设计手册编委会编写的新版《机械设计手册》第三卷的相关内容(p22-235～p22-240)。

为了发挥牙嵌式安全离合器本身所具有和隐含的性能优势，克服其固有的结构缺点，申请号为96213275.6的“牙嵌式高速安全离合器”实用新型专利对其进行了改进，通过过载后完全撤除弹性嵌合力的方式消除了撞击式的打滑现象，减少了磨损，延长了使用寿命，扩展了使用范围。但仍有如下不足，即，由于结构的限制，并没有绝对消除有害冲击发生的可能，反而产生了对轴向支撑螺母的刚性退位撞击；由于关键控制部位磨损后无法自动补偿，若干次过载动作之后，系统的一致性和可靠性必将有所降低；同时增加了其轴向长度和复杂程度，缩小了转矩调节范围；改掉了过载后原本可立即恢复传动的优点，每次过载后必须手工恢复，重新设定，费时费力，更直接导致其对维护空间的要求变得苛刻，无形中反而缩小了部分应用范围。

发明内容

本发明的目的，就是要克服业界长期存在的技术偏见，提供一种消除了传统牙嵌式安全离合器固有缺点的零碰撞牙嵌式通用安全离合器，使其具备无过载冲击，无连续冲击磨损，长寿命，结构简单，制造成本低，过载后恢复快捷、方便或自动，不受安装位置限制，高转速，大转矩的优点。

本发明的另一目的，就是提供一种将上述零碰撞牙嵌式通用安全离合器轴向双联的牙嵌式通用安全离合器，使其再具备传递转矩翻倍，过载后残余转矩更小的特点。

记述技术方案之前先对相关名词或概念说明如下：

属主环：被附属阻挡环或附属限位环所依附的回转构件。

基准环：嵌合工作状态下，作为阻挡环相对静止的参照对象的回转构件；其轴向上直接面对阻挡环的端面被称为基准端面，径向上直接面对阻挡环的圆柱面被称为基准圆柱面。

阻挡工作面：阻挡嵌合机构轴向分离后，组成该机构的齿环双方的径向齿之间用来进行对顶接触的齿顶面部分，其升角用λ表示。

阻挡工况：阻挡嵌合机构的组成双方的阻挡齿相互对顶接触，阻止轴向上位于其之外的其它轴向嵌合机构嵌合的工作状况。

δ角和ρ角：阻挡工况中，阻挡环一方面由其滑动端面或圆柱面与基准环的阻挡基准端面或基准圆柱面接触形成滑动摩擦副(对双联安全离合器中两阻挡环形成为一体的情况，则不存在端面滑动摩擦情况)，另一方面由其阻挡齿的阻挡工作面与附属阻挡齿的阻挡工作面轴向接触形成静摩擦副，在仅靠该静摩擦副来限定阻挡环相对附属阻挡环的周向位置时，该静摩擦副必需是自锁的，其中，能够确保该静摩擦副自锁的阻挡工作面的最小升角就定义为δ，而最大升角就定义为ρ。

限位工作面：对阻挡环的周向相对位置给与限制的表面。对控制嵌合机构，当λ＜δ时，因双方阻挡齿之间的对顶接触不能自锁，所以，只有阻挡齿的侧面和阻挡齿齿顶中部限位凸起的侧面是限位工作面；当δ≤λ≤ρ时，因双方阻挡齿之间的对顶接触能可靠自锁，所以，阻挡齿的所有侧面及阻挡工作面都是限位工作面。

全齿嵌合深度：轴向嵌合机构完全嵌合时，由一方嵌合齿的最高齿顶点到另一方嵌合齿的最高齿顶点之间的轴向距离。

最小阻挡高度：由非阻挡工况(即，稳定的嵌合状态)过渡到阻挡工况，阻挡嵌合机构所必需分开的最小轴向距离。