Предохранительная муфта

 

Изобретение относится к области прокатного производства, а -именно к оборудованию приводов прокатных станов . Целью изобретения является повьшение 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCNOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ д Юа

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕ:ТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4276190/31-02 (22) 03.07.87 (46) 15.02.89. Бюл. Р 6 (71) Днепропетровский металлургический институт им.Л .И.Брежнева (72) Н.Г.Селегей, А.В,Гордиенко, С.В.Ихименко, В.H.Âoðîáüåâ и В.П .Савенкс (53) 621 .771 .2 .06-88 (088 .8) (56) Поляков В.С. и др. Справочник по муфтам. Л.: Машиностроение, 1979, с.388.

Авторское свидетельство СССР

И 1058650, кл. В 21 В 35/14,!982. (54) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНАЯ МУФТА (57) Изобретение относится к области прокатного производства, а именно к оборудованию приводов прокатных ста нов. Целью изобретения является повышение стабильности и точности сра„„ЯО„„3458042 А1 (51) 4 В 21 В 35 14, F 16 D 7/00 батывания. 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 сквоз- ных пазах ведомой полумуфты жидкостных месдоэ, штоки 4 которых по сферической поверхности контактируют с рычагами 2, закрепленными в углублениях ведущей полумуфты. Давление жидкости в месдоаах создается предварительно при монтаже. В радиальной расточке ведомой полумуфты перпендикулярно оси месдоз смонтирован плунжерный насос 12 с инерционным приводом 14, Ведущая полумуфта 1 снабжена упором 21, контактирующим с

1458042 выемкой, выполненной внутри ведомой полумуфты. С наружной стороны ведомой полумуфты смонтирована накопительная емкость 9 с жидкостью, сообщающаяся. посредством каналов 8 с месдозами и насосом. В каналах установлены клапа ны 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.l 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 рыча гами 2, шарнирно соединенными с полусферическими элементами 3, рабочими поверхностями, входящими в контакт со сферическими торцовыми поверхностями 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 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 жидкости через уплотнения, поддерживая стабильность нагрузочных параметров муфты путем подачи жидкости насосом в полость месдоэ в процессе работы муфты. 7 ил.

1 подпружиненным в радиальном направле" нии пружиной 15.

В пазу е неподвижно установлена ограничительная крышка 16 с закреп"

5 ленным на ней упругим амортизатором

17. Канал 8 оборудован клапаном 18 избыточного давления и перепускными клапанами 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 с аналогичной поверхностью впадины f, выполненной в ведомой полумуфте 5.

Центры кривизны рабочих поверхностей полуцилиндрической головки 22 и впадины f совпадают с осью шарнира

m. При этом сила реакции впадины f на головку 22 проходит через центр

20 шарнира, не проворачивая упор, Геометрические параметры рычага

2, полусферического элемента 3, а также смещение k и радиус r (фиг.l) необходимо,:выбирать такими, чтобы угол о бып меньше 35 . Это связано с тем, что при o(7 35 в 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 . срабатывания муфты.

Массу цилиндрического элемента

14 и диаметр; поршня насоса необходимо выбирать таким образом, чтобы при их взаимодействии в процессе функционирования муфты в рабочих простран-.

40 ствах месдоз создавалось требуемое расчетное "давление жидкости. Причем массу элемента 14 рассчитывают по следующей зависимости

1458042

P Ян + Np

m м2г + ч где P — расчетное давление жидкости в рабочих пространстВах мес5 доз;

$„ — площадь сечения поршня насоса 12;

Nn — усилие, создаваемое пружиной 15;

w — средняя угловая скорость вращения муфты;

r — расстояние от оси муфты до г центра массы элемента 14, . — ускорение свободно падающе»

ro тела.

При таком значении массы элемента

14, он эа один оборот муфты перемещается 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. 25

Жесткость пружины 15 необходимо выбирать такой, чтобы она при полной расчетной деформации создавала усилие N = m (w r — q). Это необхо2 димо для того, чтобы в процессе 30 вращения муфты в момент нахождения элемента 14 в верхнем положении он под действием пружины 15 смещался в радиальном направлении к центру вращения..

Пример; 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 рычага о

2 o(= 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 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 необходи . мо выбирать с такой жесткостью, чтобы при деформации ее на расчетную ве личину, она создавала усилие, равное 51,4 Н.

Стабильность механической характеристики 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 высо 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.l по часовой стрелке) она воздействует на штоки 4 месдоз посредством рычагов

2 и полусферических элементов 3 с усилиями P (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, полумуфты и 5 вращаются синхронно.

При вращении муфты на цилиндрический элемент 4 инерциального узла действуют три неуравновешенные силы (фиг.5): сила веса G,öåíòðîáåæная сила инерции Р> и сила N, соэ1458042,даваемая пружиной 15. В верхнем вер тикальном положении инерционного узла, благодаря тому,, что силы G u N направлены вертикально вниз, а сумма этих сил больше силы Pя (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 l0 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 Р„(фиг.7) а G + Рц N) В результате этого инерционный элемент 14 перемещается в в крайнее периферийное положение, воздействуя при этом на поршень на- 20 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- 25 се эксплуатации муфты. Если. при этом давление жидкости в пространствах С больше заданной величины, то срабатывает клапан 18 избыточного давления, снижая давление до расчетного .З0 .значения.

B 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 пространств С. Благодаря постоянной рабо- 40 те насоса, давление жидкости в указанных пространствах автоматически поддерживается в течение всего времени эксплуатации муфты, а следовательно, и передаваемый ею максималь- 45 но допускаемый момент стабильный.

При возникновении в главной линии прокатного стана перегрузок, момент., приложенный к муфте, больше макси".:мально допускаемого момента, а уси- В0 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 возможность 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 spa-. 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 f 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 изобретения

Предохранительная 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 тл и 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, установленным в ее радиальной расточке, перпендикулярно оси месдоз, инерционным приводом насоса, состоящим из подпружиненного с двух сторон, цилиндра, 1458042 имеющего возможность контактировать с плунжером насоса и размещенным в расточке ведомой полумуфты соосно оси насоса, а также накопительной

5 емкостью, смонтированной на ее наружной поверхности, а ведущая полумуфта снабжена шарнирно закрепленным на ней упором, один торец которого, имеющий плоскую поверхность, контак- 0 тирует с дном углубления полумуфты, другой — имеющий полуцилиндрическую

1 поверхность — контактирует с аналогичной поверхностью выемки, выполненной на внутренней поверхности ведомой полумуфты, при этом рабочие полости месдоэ, насоса и емкости сое общены между собой каналами, снабженными клапанами давления.

1458042

Составитель И.Зуев

Редактор И.Касарда Техред М.Ходанич Корректор Л.Пилипенко

Заказ 29б/12 Тираж 460 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4