新型钢球安全离合器

新型钢球安全离合器

梁以德

(湘潭大学机械学院,湖南湘潭　411105)

摘要:介绍了一种新型钢球安全离合器的结构和工作原理。这种离合器具有结构简单,工艺性好,造价和运行费

用低廉,寿命长,调整和维修方便,接合分离迅速,分级过载保护,分级缓冲减振等特点。关键词:钢球;安全;离合器中图分类号:TH 13314 文献标识码:A 文章编号:1007-9483(2002)05-0076-01

Novel S afety Steel B all Clutch

L IAN G Y i -de

(Xiangtan University ,Hunan Xiangtan ,411105,China )

Abstract :It illustrated the structure and working principal of a novel safety steel ball clutch.This kind of clutch has many good function such as simple construction ,low running cost ,long for service life ,convenient in regulation and overhaul ,rapid for joint ,protected for stepped overload and buffer damping.K ey w ords :Steel Ball ;Safety ;Clutch

在机械传动中,当传递的工作扭矩超过允许的极限扭矩即自动停止转动时,安全离合器能起过载保护作用。现介绍一种新型钢球安全离合器,他在多种承载情况下均能起安全保护作用,在承受重载时,有分级缓冲减振作用等特点。该安全离合器已被申请专利(专利号:01249564

16)。

1　结构及工作原理

如图1所示,该离合器由左半离合器2、右半离合器3、传力钢球4、缓冲钢球5、弹簧6、调整螺钉7及防尘防油橡胶罩1组成。

1-防尘防油橡胶罩;2-左半离合器;3-右半离合器;4-传力钢球;5-缓冲钢球;6-弹簧;7-调整螺钉

图1　安全离合器的结构

左、右两半离合器内外相套,左半离合器右端为鼓形,

传力钢球(图示为3个)均布于鼓形中部外表的半球凹坑内,通过操纵机构,左半离合器可带动传力钢球沿右半离合器内表横向移动,但不能周向错位。

右半离合器横向均布若干排(最少1排,图示为3排)缓冲钢球5,每排缓冲钢球由若干个缓冲钢球组成(最少4个,图示为6个),从左至右,每2个为一组;每组缓冲钢球外径尺寸相同,但缓冲钢球的外径尺寸逐组增大,每个缓冲钢球的同一周向所布的缓冲钢球外径尺寸相同,装配缓冲钢球5、弹簧6的孔被不钻通孔,应使装配后的缓冲钢球5的中心与外件内表保持一定距离,以保证缓冲钢球5不掉出。

该离合器的工作原理如图1所示,传力钢球4所在位置处,右半离合器内表为空环,左半离合器带动传力钢球4

在此处可空转而不传递运动和力,即离合器处于分离状态。接合时,通过操纵机构带动左半离合器向右滑移,使传力钢球4依次进入某一组(该级传递的扭矩是预定的)缓冲钢球之间,则传力钢球4与该组的2个缓冲钢球接触而传递相当扭矩且可补偿2轴之间足够的轴向位移和偏角位移,径向位移由传力钢球与外件内表之间的径向间隙来保证。传力钢球4越接近(或进入)外径尺寸最大的一组缓冲钢球,则传递的扭矩越大(或最大)。通过操纵机构使传力钢球4进入任一缓冲钢球组之间时,当传递的扭矩超过该组预定的扭矩值时,则传力钢球4将在该组2个缓冲钢球之间滑过,从而达到逐组过载自动停止传动,即过载保护目的。 当需要分离时,可通过操纵机构使左半离合器2向左

(下转第78页)

收稿日期:2002-04-03

作者简介:梁以德(1949-),男,湖南涟源人,湘潭大学副教授,主要研究领域为联轴器、离合器。

机或称上位机,由上位机对检测结果进行分析和研究。

3　可编程控制器的选型及程序设计

311　PLC的选型

可编程序控制器简称PLC,以其高可靠性、编程方便等优点,在工业自动化领域得到了广泛的应用。采用PLC控制系统很容易实现机电一体化,并且PLC能在恶劣的工作环境下长时间可靠地运行,所以选用PLC作为本设备控制系统的核心。随着PLC在工业领域的普遍应用,PLC产品的种类和数量也越来越多,功能也日益完善。根据本系统对PLC输入输出点数及内部辅助继电器M的要求,选用了三菱公司FX2N系列PLC。该系列PLC配置灵活,除主机单元外,还可扩展输入输出模块、A/D模块、D/A模块和其他特殊模块,为了实现PLC与PC之间的通信,还选用了FX2N-232-BD适配器,该适配器可以与PC连接,同各种RS232接口内置设备进行通讯。

312　PLC在测试系统中的控制作用

31211　上料计数

上料计数的目的是为了统计测试机每班次的投料数,以便测试机结束后很方便地计算出本班次测试工序的成品率,为以后进行产品质量分析提供数据。其方法为:在上料后的检测工位用一只光电检测器来检测电弧管夹头上是否有灯管,若有灯管则计数器加1;若没有灯管,则在下料工位,PLC关闭汽缸,使下料机械手停止动作。

31212　点灯控制

自动测试机上共有3次检测,灯管在这3个工位中的任何一个工位被检测出熄弧,光电检测器即将该信号送入PLC,并且熄弧信号被移位寄存。在下料工位,根据寄存器中的状态,PLC,以便把次品和正品电弧管分选开来。

313　PLC软件设计

PLC工作原理为:由霍尔传感器发来的同步信号从PLC的X0送入,暂存在寄存器M101中,并加工成脉冲,作为移位寄存器的移位信号,进而移位寄存器内容左移一位。在各检测点,亮灯情况的信号由检测电路获得,3个检测工位的信号分别从PLC的X1、X2、X3端输入,作为移位寄存器的数据输入信号。由于金卤灯每次检测的结果都保存在寄存器中,在下料工位,下料机械手根据寄存器状态即可将次品和正品分别下料。

PLC控制程序采用三菱公司的FX-PCS/WIN-C梯形图软件编程,梯形图组态在上位机中完成,通过RS232串口将程序写入PLC中。

314　与上位机的通信

PLC作为一个控制设备,单独用他构成监控系统有其局限性,主要表现在无法进行复杂的运算,无法显示各种实时图形,更重要的是他无法显示汉字和打印汉字报表,没有良好的用户界面。PLC的这些不足之处,恰恰可用微机来弥补。所以,在目前国内许多计算机监控系统的结构设计中,都采用了上位机和下位机结构[3]。

由于PLC的所有开关量输入、输出以及各软设备对计算机都是透明的,故计算机可以方便地对PLC各软设备进行读、写和强制开/关操作,如可对输入继电器(X)、输出继电器(Y)、特殊继电器(M)等模块进行读取或写入操作。将保存在每个寄存器中的状态读入到计算机里后即可进行数据处理和分析[4,5]。在中文Windows98操作系统下,选用Visual C++作为软件开发平台,用VC编写了主机与PLC 的通信程序,上位机完成以下功能:(1)实时显示各工位灯的状态;(2)动态画面显示;(3)金卤灯亮灯率计算和显示;

(4)打印班报表等。画面显示为中文,操作简单、方便。

4　结束语

金卤灯启动性能自动测试机是国家“九五”重点攻关项目———“小功率金属卤化物灯生产工艺及设备的研究”中的一台重要设备,该设备的研制成功,不仅提高了劳动生产率,而且大大减轻了劳动强度,保证了产品质量,填补了国内电弧管自动测试机的空白。该机已于2001年11月通过了国家鉴定,各项指标均令人满意,这对我国金卤灯的发展,实现金卤灯技术装备国产化将作出应有的贡献。

参考文献:

[1]　高　炬1金属卤化物气体放电灯启动问题的探讨[J]1真空

电子技术,1993(1):13-181

[2]　诸定昌,娄晓梅1金卤灯启动过程的研究[J]1灯与照明,

2000(4):6-151

[3]　郑　萍,潘世永1一种高性价比的PLC与上位机的通信实现

[J]1电子技术应用,2001(4):61-621

[4]　项举伟,高　峰,束洪春1利用Windows API函数构造C++

类实现串行通信[J]1测控技术,2000,19(11):23-251 [5]　许黎明,胡德金,张　蕾1一种基于PC和PLC的二级控制试

验系统的实现[J]1制造业自动化,1999,21(4):44-461

(上接第76页)

移,传力钢球4返回图1中的空环位置,即为分离状态。

该安全离合器可广泛应用于冶金、矿山、石油、食品、建筑行业及农用机械中。主要零件设计计算参见文献[1]、[2]。

2　讨论与分析

a1从结构分析可看出,该离合器的结构和工艺简单,易于制造、易于装拆,且采用较多的标准件,磨损件易于更换,故造价和运行费用低廉,寿命长。

b1该安全离合器可适用于传递多种预定扭矩,均能起过载保护作用。横向缓冲减振球的排数可视传递扭矩的大小而定,且随着排数增多,其缓冲效果越好,但预定扭矩的调整难度稍增大。

c1当该离合器用于传递一种最大预定扭矩而起安全保护作用时,靠左端的各组缓冲钢球明显能起缓冲减振的作用。

d1该离合器可同时适用于在单向、双向旋转下工作。由于有一定的冲击存在,可优先用于低速下工作。

参考文献:

[1]　梁以德1重载滚珠联轴器[J]1新技术新工艺,1995(2):211

[2]　铁摩辛柯1材料力学[M]1汪一麟译1北京:科学出版社,

19641