[发明专利]一种软启动钢球式安全联轴器及其结构计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种联轴器，尤其是一种软启动钢球式安全联轴器及其结构计算方法，属于联轴器技术领域。

背景技术

软启动钢球式安全联轴器，主要由带叶轮的叶轮轮毂、轴承、壳体、填充在壳体内的钢球、弹性件、半联轴器等组成，也可与制动轮、皮带轮配合使用。由钢球与壳体内壁间的摩擦力矩传递转矩。弹性件使安全联轴器具有一定的安装误差补偿及缓冲减震作用。

通常将安全联轴器装在传动链的主动端，当原动机启动时，由于转速很低，离心力很小，钢球产生的摩擦力也很小，主动端随原动机旋转，安全联轴器的工作机侧静止，原动机为近似空载启动。随着转速的增加，摩擦力逐渐增大，安全联轴器的从动端带动工作机开始旋转，直到与主动端同步旋转，原动机的整个启动过程是一个平稳的逐渐加载的过程，实现了原动机的“软”启动，改变了普通联轴器联接时的带载启动方式。当工作机过载或卡死时，由于转矩超过了设计摩擦力可传递的转矩，安全联轴器打滑，防止机械部件的损坏及电动机的过载，达到过载安全保护的目的。

近几年随着传动技术发展，国内已有厂家在水泥设备、带式传送设备、负载惯量大的设备等方面零星使用。但是该联轴器由于缺乏理论计算体系，而导致可靠性不佳，使其应用和推广受到限制。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种优化计算及设计的软启动钢球式安全联轴器及其结构计算方法，以保证这种机构联轴器功能的实现，并保证其结构的可靠，已达到推广软启动钢球式安全联轴器应用的目的。

本发明采用的技术方案如下：

一种软启动钢球式安全联轴器，包括具有用于容纳钢球的钢壳1，所述钢壳1的轴心设置有叶轮轮毂2，叶轮轮毂2上设置有叶轮3，钢球4装填在钢壳1内，所述钢壳1的侧端为用户连接端，叶轮轮毂2用于与电机连接；装填在钢壳内的钢球总数量Z与联轴器具有以下关系：

式中，K为联轴器安全系数；T_j为所装载电机的理论扭矩kN.m，P为电机功率KW，n为电机工作转速rpm；μ为钢球与钢壳的摩擦系数；D₀为钢壳的内径mm；D₁为钢球质心体产生质心圆的直径mm，d₀为钢球的直径mm,b为叶轮宽度mm；m为每粒钢球的重量kg。

所述钢球的直径为2.0mm-6.0mm。

所述叶轮上设置有加强筋，该加强筋位于叶轮宽度的中部，且沿叶轮轮毂的圆周将相邻叶轮进行连接。

本发明的一种软启动钢球式安全联轴器的结构计算方法，包括以下步骤：

S1、确定该联轴器的原动机扭矩；

S2、确定联轴器安全系数，选取钢球直径d₀规格，根据原动机对联轴器钢壳内径D₀、叶轮轮毂外圆直径D₃、叶轮宽度b进行初步设计，并预估填充钢球总质量G或者钢球质心体产生质心圆的直径D₁；

S3、校核钢球与联轴器钢壳体积关系；

S4、校核扭矩；

S5、在S3和S4步骤中，如校核不满足要求，则相应调整联轴器钢壳内径D₀、叶轮轮毂外圆直径D₃、叶轮宽度b，或相应调整钢球总质量G或者钢球质心体产生质心圆的直径D₁，重复S3和S4步骤至满足要求；

其中，在S3和S4的校核过程中，按照下式进行：

钢球质心体产生质心圆的直径

钢球体质心圆的内径且D₂>D₃；

摩擦力可传递的扭矩理论扭矩

安全系数

式中，D₀为联轴器钢壳内径mm，Z为钢球的总数量，d₀为每粒钢球直径mm，b为叶轮宽度mm，D₃为叶轮轮毂外圆直径mm，G为钢球总质量Kg，μ为钢球与钢壳的摩擦系数，P为电机功率KW，n为电机工作转速rpm。

进一步的，在设计中钢球的直径为选取范围为2.0mm-6.0mm。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

该设计下的软启动钢球式安全联轴器，通过现场的实验，其输入转速和输出转速接近一致，正常工况下联轴器的表面没有温差，输出的扭矩和理论计算扭矩非常接近，随着转速的增加，输出扭矩也不断增加，其运转的可靠性也非常高，为软启动钢球式安全联轴器提供了一种准确且效果显著的结构计算方法。

附图说明