Предохранительная муфта

(51) 4 В 21 В 35 14,АРСТВЕННЫЙ Е:ТЕНИЯМ И СССР ИТЕТРЫТИЯМ ГОСУД ПО ИЗО ПРИ ГНН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ргиче ежнева ьев 088.8 Спр/14,982.МУФТАся к области и именно к ных ста прок является по точности ср 21) 4276190/31-0222) 03.07.8746) 15,02.89. Бюл. Р71) Днепропетровскийий институт им.Л.И.Бр72) Н,Г.Селегей, А.В,.388.Авторское свидетель058650, кл. В 21 В54) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ57) Изобретение относрокатного производствборудованию приводовов. Целью изобретенияышение стабильности и батывания. Рычаги 2 предохранительного .механизма шарнирно связывают между собой ведомую полумуфту 5 с ведущей полумуфтой 1, имеющей углубленияВедомая полумуфта 5 имеет сквозныепазы, расположенные диаметральногопротивоположно. Особенность конструкции заключается в выполнении в сквозных пазах ведомой полумуфты жидкостных месдоэ, штоки 4 которых по сферической поверхности контактируют срычагами 2, закрепленными в углублениях ведущей полумуфты. Давлениежидкости в месдовах создается предварительно при монтаже, В радиальнойрасточке ведомой полумуфты перпендикулярно оси месдоз смонтирован плунжерный насос 12 с инерционным приводом 14, Ведущая полумуфта 1 снаб"жена упором 21, контактирующим с1458042 выемкой, выполненной внутри ведомойполумуфты. С наружной стороны ведомойполумуфты смонтирована накопительнаяемкость 9 с жидкостью, сообщающаясяпосредством каналов 8 с месдозами инасосом. В каналах установлены клапаны давления 18,19 и 20, Это позволяИзобретение относится к прокатно му производству, а именно к оборудованию приводов прокатных станов.Цель изобретения - повышение ста бильиости и точности срабатывания.На фиг.1 показана муфта, поперечный разрез; на фиг.2 - направление усилий, действующих при работе муфты; на фиг.3 - положение рычага и упора предохранительного механизма в момент срабатывания муфты; на фиг,4 - то же, после срабатывания муфты;на фиг.5 - направление сил, действующих на инерционный цилиндр в горизонтальном 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 рычагами 2, шарнирно соединенными с полусферическими элементами 3, рабочими поверхностями, входящими в контакт со сферическими торцовыми поверхностями в штоков 4, установленных в радиальных пазах, выполненных в .ведомой полумуфте 5, снабженных заг - лушками 6 и имеющих упорные бурты 6. Образованные между штоками 4 и заг- 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 пружины 13 и входит в контакт с цилиндрическим элементом 14 инерционного узла, уста новленным в соосном насосу пазу е и . ет компенсировать потери жидкостичерез уплотнения, поддерживая стабильность нагрузочных параметровмуфты путем подачи жидкости насосомв полость месдоэ в процессе работымуфты. 7 ил. 21подпружиненным в радиальном направлении пружиной 15.В пазу е неподвижно установленаограничительная крышка 16 с закреп" 5 ленным на ней упругим амортизатором17. Канал 8 оборудован клапаном 18избыточного давления и перепускнымиклапанами 19 .и 20. На ведущей полу-муфте 1 шарнирно смонтирован упор 21,имеющий шарнирно связанную с ним по-луцилиндрическую головку 22, поверх-.ность которой входит в контакт саналогичной поверхностью впадины Г,выполненной в ведомой полумуфте 5.Центры кривизны рабочих поверхностей полуцилиндрической головки 22и впадины Е совпадают с осью шарнираш. При этом сила реакции впадины Гна головку 22 проходит через центр 20 шарнира, не проворачивая упор,Геометрические параметры рычага2, полусферического элемента 3, атакже смещениеи радиус г (фиг.1)необходимо,:выбирать такими, чтобыугол о был меньше 35. Это связанос тем, что при д( 7 35 в зоне взаимодействия штока 4 месдозы с поверхностью радиального паза возникаютсилы трения значительной величины(учесть которые с высокой точностьюне представляется возможным), чтоснижает точность, срабатывания муфты. Массу цилиндрического элемента14 и диаметр; поршня насоса необходимо выбирать таким образом, чтобы при их взаимодействии в процессе функционирования муфты в рабочих простран-, 40 ствах месдоз создавалось требуемоерасчетное "давление жидкости. Причем массу элемента 14 рассчитывают по следующей зависимостиР Ян + Мштгг + ц где Р - расчетное давление жидкостив рабочих пространстВах мес 5доз;Я - площадь сечения поршня насоса 12;И - усилие, создаваемое пружиной 15;ч - средняя угловая скоростьвращения муфты;г - расстояние от оси муфты дос Гцентра массы элемента 14; 15- ускорение свободно падающетго тела.При таком значении массы элемента 14, он эа один оборот муфты пере-; мещается под действием центробежных 20 сил инерции в осевом направлении от центра, воздействуя при этом на поршень насоса 12, и после этого"под действием пружины 15 и силы тяжести возвращается в исходное положение. 25Жесткость пружины 15 необходимо выбирать такой, цтобы она при полной расчетной деформации создавала усилие М - ш (й г - ц). Это необхо 2димо для того, чтобы в процессе 30 вращения муфты в момент нахождения элемента 14 в верхнем положении он под действием пружины 5 смещался в радиальном направлении к центру вращенияЗБПример; реализации предлагаемой предохранительной муфты ,в приводе черновой клети среднесортного стана. Максимально допускаемый крутящий момент на валу привода этой клети составляет 0,35 МН,м. Из конструктивных соображений целесообразно принять диаметр штока месдозы, равный 200 мм, угол между радиусом, проведенным с центра муфты, и осью рычагао2= 30 , диаметр поршня насоса 20 мм.При таких значениях основных геометрических 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 давление жидкости,. равное 19,7 МПа.Масса элемента 14, при которой он, воздействуя под действием центробежных сил инерции на поршень иасоса 12, создает давление жидкости19,7 МПа, должна быть, как показыва ют расчеты, равна 36,7 кг. При этом диаметр элемента 14 - 200 мм, а длина - 150 мм. Пружину 15 необходи. мо выбирать с такой жесткостью, чтобы при деформации ее на расчетную ве личину, она создавала усилие, равное 51,4 Н.Стабильность механической харак" теристики и точность срабатывания такой муфты значительно выше, так как в процессе ее функционирования в рабочих полостях жидкостных месдоз пос тоянно автоматически поддерживается давление .рабочей жидкости заданной величины и величина максимально допускаемого момента поддерживается постоянной в течение всего срока эксплуатации устройства. При этом величина допускаемого момента с высоч кой степенью точности соответствует расчетной величине, так как все силовые параметры устройства можно учесть на стадии проектирования.Предохранительная муфта работает следующим образом.В период монтажа муфты в рабочих пространствах месдоз С создается посредством автономного Источника заданное (расчетное) давление жидкости, а емкость 9 наполняется жидкостью, В период функционирования муфты крутящий момент передается от ведущей полумуфты 1 к ведомой полумуфте 5 в следующей последовательности. При, вращении полумуфты 1 (на фиг,1 по часовой стрелке) она воздействует на 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 составляющие этих усилий Р (Фиг.2) уравновешчваются усилиями, создаваемыми давлением жидкости в рабочем пространстве С на поверхности штоков 4, а тангенциальные составляющие усилий Р приводят во вращение полумуфту 5. В результате этого при передаче муфтой крутящих моментов меньших, чем максимально допускаемый момент, полу- муфтыи 5 вращаются синхронно.При вращении муфты на цилиндрический элемент 14 инерциального узла действуют три неуравновешенные силы (Фиг.5): сила веса С,центробежная сила инерции Р и сила И, соэ",даваемая пружиной 15. В верхнем вертикальном положении инерционного узла, благодаря тому что силы С и Н направлены вертикально вниз, а сумма этих сил больше силы Ря (фиг.б), 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 5 С совпадает с направлением Р(фиг.7) а С + РцИ). В результате этого инерционный элемент 14 перемещается в в крайнее периферийное положение, воздействуя при этом на поршень на соса 12, который, сжимая жидкость в полости 10, увеличивает давление ра". бочей среды в каналах 7 и 8 и рабочих пространствах месдоз С, компенсируя 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 .30значения.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. ранств С. Благодаря постоянной рабо те насоса, давление жидкости в указанных пространствах автоматически поддерживается в течение всего времени эксплуатации муфты, а следовательно, и передаваемый ею максималь но допускаемый момент стабильный.При возникновении в главной линиипрокатного стана перегрузок, момент.,приложенный к муфте, больше макси"," мально допускаемого момента, а уси лия 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 возмож- В 5ность повернуться относительно ведомой полумуфты 5 и пройти "критическое" положение (фиг.3), при котором ось муфты, центры шарниров рычага 2 и полусферического элемента 3, а также продольная ось штока 4 лежат на одной прямой.После этого полусферический эле" мент 3 выходит из контакта со што - ком 4, рычаг 2 занимает положение, показанное на фиг,4, а полумуфта 1 получает возможность свободно вра-. щаться относительно полумуфты 5. Это позволяет разорвать силовую цепь главной линии прокатного стана и, тем самым, предохранить его детали от перегрузок.Упор 21 препятствует относительному повороту ведущей 1 и ведомой 5 полумуфт в направлении, противоположном направлению рабочего вращения муфты (на фиг,2 - против часовой . стрелки) . В момент срабатывания муфты головка 22 упора выходит из контакта с впадиной Г и занимает положе", ние, показанное на фиг.4.Применение предлагаемой предохранительной муфты позволяет получать стабильность нагрузочной характеристики в течение всего срока эксплуата-, 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 изобретенияПредохранительная муфта, содержащая соосно установленные ведущую и ведомую полумуфты, имеющие диаметрально противоположные радиальные сквозные пазы и углубления, и шарнирно связанные между собой рычагами предохранительного механизма, о тли ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения стабильности и точности срабатывания, предохранительный механизм выполнен в виде двух жидкостных месдоз, установленных в цилиндрических сквозных пазах наружной ведомой полумуфты, причем штоки месдоз снабжены вогнутыми сферическими поверхностями, контактирующими с выпуклыми полусферическими элементами шарнирно связанными с рычагами, при этом ведомая полумуфта снабжена плунжерным насосом, установлен" ным в ее радиальной расточке, перпендикулярно оси месдоз, инерционным приводом насоса, состоящим из подпружиненного сдвух сторон, цилиндра,имеющего возможность контактировать с плунжером насоса и размещенным в расточке ведомой полумуфты соосно оси насоса, а также накопительной5 емкостью, смонтированной на ее наружной поверхности, а ведущая полу- муфта снабжена шарнирно закрепленным на ней упором, один торец которого, имеющий плоскую поверхность, контак тирует с дном углубления полумуфты,другой - имеющий полуцилиндрическуюповерхность - контактирует с аналогичной поверхностью выемки, выполненной на внутренней поверхностиведомой полумуфты, при этом рабочиеполости месдоэ, насоса и емкости соеобщены между собой каналами, снабженными клапанами давления.1458042 Редактор И,Каса б/12 Тираж 460 исное ри ГКНТ СССР о суда Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Зака ВНИИПИСоставитель И.Чуев Техред М. Ходанич Корректор Л,Пилипенко твенного комитета по изобретениям и открытия 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5