螺紋式超越離合器及其應用的製作方法

2023-09-22 20:12:55 2

專利名稱：螺紋式超越離合器及其應用的製作方法
技術領域：
本發明是關於超越離合器，特別是高頻脈衝大功率超越離合器。公知的超越離合器是分嚙合式和摩擦式兩種，嚙合式中以棘輪棘爪式為代表，由於運動時有衝擊，接合位置有角度限制，超越時有摩擦。摩擦式中以滾柱式和楔塊式為代表，接合部位為稀線接觸即高副接觸。承戴能力低，超越時有摩擦，壽命短等不足之處，限制其廣泛應用。
本發明就在於克服以上不足之處，變原有技術中的稀線接觸為密線接觸，提供一種承載能力大，接合靈敏度高，超越時無摩擦，壽命長能廣泛應用在高頻脈衝傳動，大功率速度轉換裝置，逆轉裝置和間歇運動裝置的器械上的一種螺紋式超越離合器(以下簡稱離合器)。
本發明有以下附圖

圖1，無級減速器，卷揚機基本結構示意圖。
圖中(1)——輸出軸，(2)、(6)——固聯在輸出軸(1)上的端面園盤，其端面背著件(3)、(5)的一面是光面，而對著件(3)、(5)的一面上制有一定形狀的超短齒，(3)、(5)——套在軸(1)上的端面螺紋園環，園環與園環相對處制有端面螺旋面相嚙合，園環與件(2)、(6)相對處的端面上制有一定形狀的超短齒。(4)——控制轉向的轉銷，(3.1)、(5.1)——轉銷支架，(7)——端面螺紋園環(5)的傳動支架，(8.1)——端面螺紋園環(3)的傳動支架，(8)——傳動槓桿，(7′)——槓桿端十字頭，(9)——撥杆，(10)——輸入偏心軸，(11)——輸入軸，(12)——套在偏心軸上的滑塊，(9.1)——撥杆滑槽，(13)——固定軸，H——輸入軸與固定軸間距，e——偏心距，Φ——園盤、端面螺紋園環直徑。
圖2，單向超越離合器端面螺紋展開示意圖。
圖中(5′)、(3′)——單方向螺旋升角的端面螺紋園環。α——螺旋升角。
圖3，雙向可控離合器端螺紋展開示意圖。
圖中(3)、(5)雙向螺旋升角端面螺紋園環。
圖4，圖1A-A向展開示意圖，圖中δ—在O線位置時超短齒齒峰線間隙。
圖5，雙向可控超越離合器結構示意圖，圖中；(1.1)——與輸出軸一體的環形鍵，(14)——復位彈簧，(15)——拉杆，(4.1)——與轉銷(4)一體的手柄。
圖6，圖5的A向視圖，圖中，E——缺口，O——轉銷中心，圖a——表示允許支架(5.1)繞輸出軸線反時針微偏轉，圖b——表示支架(5.1)正反時針方向都不能轉，即空擋位置，圖C——表示只許支架(5.1)繞輸出軸線順時針方向微偏轉。
圖7，圖5中B向視圖，表示轉銷(4)裝在支架(3.1)孔中的是一完整的園柱銷。
圖8，傳動結構簡圖，圖中，(O-O)——固定軸中心線，(O1-O1)——輸入軸中心線，(O2-O2)——偏心軸中心線。
圖9，轉銷的軸向轉動示意圖。圖中(16)—螺母，(14)——復位彈簧，(16.1)—與螺母一體的導杆，(3.2)——與支架(3.1)一體的導管。
圖10，端面螺紋超越離合器的另一種形式，圖中(18)——螺母，(17)——螺管。
圖11，「三無式」抽油機示意圖，圖中，(1.2)——捲筒，(23)扇形折線滑輪，(24)——主鋼絲繩，(25)——抽油杆，(26)——主平衡重，(27)——付平衡重，(28)微調鏈。
圖12，圖11中捲筒(1.2)的B向視圖。
本發明中的關鍵詞解1、端面螺紋園環——在距園筒(環)一頭端面同一尺寸處，製成只有單方向的螺旋角為α的若干條螺旋端面，而另一方向是平行輸出軸線的直線者為單向端面螺紋園環，如圖2所示。
在距園筒(環)一端面同一尺寸處製成若干處兩個方向均有螺旋升角為α的螺旋端面者為雙向端面螺紋園環如圖3所示。
2、「O線位置」——是指件(5.1)和件(3.1)上的兩孔同軸線時。及件(3′)、(5′)，兩直線邊，兩螺旋面完全嚙合時。
3、異名齒錯位背對——是指件(3)、(5)；或件(3′)、(5′)端面的超短齒背對不是在同一平行於軸(1)的直線上。
本發明的基本原理1、兩螺旋面相互滑動可改變兩螺旋付軸向尺寸，如圖1圖4所示，園盤(2)、(6)均固定在輸出軸(1)上，端面螺紋園環(2)、(5)套在軸(1)上兩園盤中間並組成相互嚙合的端面螺旋付，當件(3)、(5)在傳動槓桿(8)的作用下，一個向正時針方向轉，另一個向反時針方向轉，便使兩螺旋體軸向尺寸變長，當消除間隙δ後便使兩處的超短齒，進入嚙合狀態，於是件(2)、(3)、(5)、(6)成為一體。隨件(9)擺動的方向擺動到一定角度時，又在件(9)的作用下，通過件(8)的作用又使件(3)、(5)相互反向微轉，在彈簧(14)的作用下又回復到O線位置，於是件(3)、(5)軸向尺寸變小，兩處的超短齒從嚙合狀態脫出，形成相互齒峰線間距為δ的縫隙，於是便進入超越狀態。到一定角度時，又重複上述動作。δ——表示兩個件超短齒不相互幹涉的最小間隙。
2、兩螺旋體相互滑動的形式
A、傳動槓桿(8)與輸出軸線(1)平行式，如圖1示B、傳動槓桿(8′)與輸出軸線(1)垂直式，如圖10示3、轉銷(4)為什麼能控制輸出軸(1)的旋轉方向？如圖6，圖7示，件(5.1)、(3.1)為同軸線孔，轉銷(4)套裝於其中，在件(3.1)的孔中轉銷為一完整的園柱體，可在(5.1)的孔中的轉銷為一邊制有缺口(E)的半園園柱體，缺口(E)所在的位置就是允許支架(5.1)繞輸出軸(1)軸線偏轉的方向，缺口(E)允許件(5.1)偏轉，就是導致了螺旋付軸向尺寸的增大，整個離合器進入結合狀態，當件(5.1)、(3.1)上的孔處於同軸線時，在彈簧(14)的作用下螺旋付軸向尺寸變小，使離合器進入分離狀態。當轉銷(4)處於圖6中b圖所示位置時，件(5.1)、(3.1)的孔同軸線，離合器完全進入分離狀態。
現在通過實施例作進一步說明。
實施例1，無級減速器，卷揚機；如圖1所示，輸出軸(1)上裝有兩個超越離合器，兩離合器的交替工作就使輸出軸(1)得一單向脈衝旋轉。在輸出軸(1)的一端的離合器是，輸出軸(1)上固裝有園盤(2)、(6)，在兩園盤的中間套裝著兩個端面螺紋園環(3)、(5)，兩園盤(2)、(6)靠近端面螺紋園環(3)、(5)的端面上的一定形狀的超短齒是同名齒(峰對峰或谷對谷)面正對，置於兩園盤中間的兩端面螺紋園環在O線位置時，兩園環端面上的超短齒是異名齒錯位背對，如圖4示。在園環(3)、(5)的外園表面上各固有傳動支架(7)、(8.1)，在和傳動支架180°處的外園上固裝有轉銷支架(3.1)、(5.1)，其孔中滑裝有轉銷(4)，傳動槓桿(8)把兩傳動支架(7)、(8.1)相聯，電機帶動輸入軸(11)上的偏心軸(10)轉動，偏心軸(10)上的滑塊(12)置於撥杆(9)的滑槽(9.1)中，在撥杆(9)的帶動下，傳動槓桿(8)以支架(7)和(8.1)互為支點帶動兩端面螺紋園環一個向正時針方向微轉，另一個朝反時針方向微轉，結果使兩端面螺旋軸向尺寸增長，消除了在O線位置時峰線間距δ後，兩端的超短齒便和對應的園盤上的超短齒進入結合狀態，使件(3)、(5)與件(2)、(6)成為一體，按撥杆(9)帶動的方向轉動到一定角度，撥杆(9)在偏心軸(10)的撥動下向相反方向擺動，結果兩端面螺紋園環(3)、(5)在復位彈簧(14)的作用下，軸向尺寸變小，兩處的超短齒由結合轉入分離狀態，在撥杆的作用下，重複結合分離過程，同一根輸出軸(1)同時裝有兩個離合器，兩個離合器的交替工作，輸出軸(1)便得到高頻脈衝單方向旋轉，無級的改變輸入軸(11)與固定軸(13)間的距離H，就改變了傳動槓桿(8)的撥動幅度，也就改變了兩端面螺紋園環的擺動幅度，也就自然的無級的改變了輸出軸(1)的轉速。H的改變，最簡單的方法是用螺杆旋轉來移動改變輸入軸(11)到固定軸(13)間的距離H。
輸出軸(1)旋轉方向的改變受轉銷(4)的指揮，如圖6示，轉銷(4)上的缺口(E)所在的位置就決定了輸出軸(1)的轉向，圖6中a圖與c圖E的位置相反，就決定了輸出軸(1)的不同轉向。使轉銷(4)轉動一定角度的方法。①用外力搬轉手把(4.1)，如圖5示。②用外力迫使螺母(16)作軸向位移，圖9示，當轉銷(4)一端(4.2)上的螺紋導程足夠大時，旋在其上的螺母(16)的軸向位移，就可引起轉銷(4)轉到所需的位置。
實施例2，「三無式」抽油機。
所謂「三無式」抽油機，是指無減速器，衝程、衝次均可無級調節的油田採油所用的一種石油機械。
接前所述，給圖1中的輸出軸(1)上固聯上一個滾筒(1.2)圖11、12示，給滾筒(1.2)纏繞付鋼絲繩(29)，託繞主鋼絲繩(24)，無級變速器及相固聯的滾筒(1.2)均置於支架上端，主鋼絲繩(24)一端聯有抽油杆(25)，一端聯有主平衡重(26)，(25)與(26)相平衡，付鋼絲繩(29)一端與抽油杆(25)相聯，另一端與付平衡重(27)相聯，件(27)的重量等於抽油杆地下井中抽油活塞上表面至地面處原油出口中心處液柱重量的1/2。在支架(23)上聯有的微調鏈(28)的長度，大於主平衡重(26)的衝程長，件(26)在下至點時，上表面與微調鏈(28)最下端處間距為δ(趨近於0)，微調鏈(28)本身的單位長度重量大致相等(如短環鏈類)，這樣當至平衡重(26)上升到上至點時，落在(26)上表面處的微調鏈(28)的重量＝(主平衡重上方主鋼絲繩減少的長度重量+抽油杆下方抽油活塞上表面，到上至點液柱增加的重量)的1/2，這樣抽油機的平衡。從理論上可達99.5％以上，電機通過滾筒(1.2)反正轉來帶動井下抽油活塞上表面至地表原油流出口處液柱重量的1/2作往復運動。滾筒(1.2)怎樣實現自動正反轉呢，其方案可以是純機械的，也可以是液壓式的，也可以是電磁式的，也可以是複合式的，其核心都是利用平衡重(26)，抽油杆(25)的上下往復作檔鐵，撥動其控制機構的開關來實現。無級的調節檔鐵的位置，就無級的調節了衝程。無級的調節輸入軸(11)到固定軸(13)的距離(H)，就無級的調節了衝次。
權利要求
1.一種螺紋式超越離合器，由端面螺紋園環(3)、(5)，園盤(2)、(6)等組成，其特徵是兩端面螺紋園環(3)、(5)同軸線套在輸出軸(1)上，在兩端面螺紋園環的軸向兩側與輸出軸同軸線各固裝有園盤(2)、(6)兩端面螺紋園環(3)、(5)的外園上，一邊固有傳動機構架(7)、(8.1)，對稱的另一邊固有傳動控制架(5.1)、(3.1)，轉動控制架的孔中裝有轉銷(4)。
2.根據權利要求1所述的螺紋式超越離合器中的兩端面螺紋園環，①兩端面相嚙合處各有螺旋升角為α的雙向螺旋面(3)、(5)相互嚙合，②兩端面相嚙合處各有一邊是螺旋升角為α的單向螺旋面，另一邊是與輸出軸(1)相平行的一直線邊相互嚙合(3′)、(5′)，兩個相互嚙合的端面螺紋園環(3)、(5)；(3′)、(5′)均有彈簧(14)相互拉向全嚙合狀態，端面螺紋園環與園盤相對處，盤(2)、(6)及端面螺紋園環(3)、(5)；(3′)(5′)，各端面均有一定形狀的超短齒，固裝在輸出軸(1)上的園盤(2)(6)上的超短齒是同名齒(峰對峰或谷對谷)面正對，O線位置時，兩端面螺紋園環(3)、(5)；(3′)(5′)，端面上的超短齒是異名齒錯位相背對。
3.根據權利要求1所述的螺紋式超越離合器其特徵是端面螺紋園環外園，一邊固有傳動機構架(7)、(8.1)，其上聯接有槓桿(8)，槓桿的中部(8.1)與端面螺紋園環(3)相聯，槓桿的一端與端面螺紋園環(5)相聯，槓桿的另一端與撥杆(9)相聯，撥杆上的槽內滑裝有滑塊(12)，滑塊的中心孔中套插有與輸入軸(11)固聯的偏心軸(10)。
4.根據權利要求1所述的螺紋式超越離合器，其特徵是端面螺紋園環外園上與傳動機構架(7)、(8.1)對稱的另一邊上固有與端面螺紋園環(5)一體的換向支架(5.1)，與端面螺紋園環(3)固為一體的換向支架(3.1)，孔內套裝有轉銷(4)，轉銷(4)的一頭制有一定缺口(E)，而另一端則為園柱體，在O線位置時，兩控制架(5.)、(3.1)上孔同軸線，兩個端面螺紋園環在工作時，則兩控制架上的孔不同軸線。
5.根據權利要求1所述的螺紋式超越離合器，其特徵是轉銷(4)的轉動方式①，轉銷(4)上固聯有手柄(4.1)，②，轉銷(4)的一端制有螺紋體(4.2)，螺紋體上旋有螺母(16)螺母上固聯有導向杆(16.1)，套插在與控制架(3.1)一體的導向管孔(3.2)中，控制支架(3.1)與螺母(16)之間有彈簧(14)。
6.根據權利要求1所述的螺紋式超越離合器，其特徵是螺母(18)旋合在螺管(17)上，螺管空套在輸出軸(1)上，螺母(18)與螺管(17)的兩側有固聯於輸出軸(1)上的園盤(2)、(6)，園盤(6)與螺母(18)處，螺管(17)與園盤(2)相對處均有一定形狀的超短齒，且在O線位置時盤齒間隙為δ螺管(18)外園上聯有傳動架(18.1)，螺管(17)外園上固聯有傳動架(17.1)，槓桿(8′)聯接兩傳動機架(17.1)與(18.1)。
全文摘要
一種螺紋式超越離合器，其傳遞扭矩部位為多線(面)接觸，在超越時，傳遞扭矩的線(面)部完全分離，因而機械效率高，承載能力大，可用於大功率高頻脈衝傳動，速度轉換、逆轉裝置和間歇運動的器械上。
文檔編號F16D41/02GK1447041SQ0210835
公開日2003年10月8日 申請日期2002年3月24日 優先權日2002年3月24日
發明者劉建堂 申請人:劉建堂