Ограничители крутящего момента: типы, устройство и применение.
Torque limiter
Ограничитель крутящего момента: защита оборудования от перегрузок! Устройства предотвращают поломки при ударах и заеданиях, бывают скользящими или разрывными.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Ограничитель крутящего момента – это автоматическое устройство, предназначенное для защиты механического оборудования или его работы от повреждений, вызванных механической перегрузкой. Ограничитель крутящего момента может ограничивать крутящий момент посредством проскальзывания (как в фрикционном сцеплении) или полностью отключать нагрузку (как в штифтовой муфте). Принцип действия ограничителя крутящего момента особенно полезен для предотвращения повреждений, возникающих при аварийных остановках и заклиниваниях. Ограничители крутящего момента могут быть выполнены в виде муфты вала или в виде ступицы для звездочки или шкива. Устройство, ограничивающее крутящий момент, также известно как предохранительная муфта.
A torque limiter is an automatic device that protects mechanical equipment, or its work, from damage by mechanical overload. A torque limiter may limit the torque by slipping (as in a friction plate slip clutch), or uncouple the load entirely (as in a shear pin). The action of a torque limiter is especially useful to limit any damage due to crash stops and jams. Torque limiters may be packaged as a shaft coupling or as a hub for sprocket or sheave. A torque limiting device is also known as an overload clutch.
Типы отключения
Типы разъединения отключат привод, при этом остаточный крутящий момент, передающийся на нагрузку, будет незначительным или отсутствовать вовсе. Они могут автоматически или вручную возвращаться в исходное состояние.
Disconnect types will uncouple the drive, with little or no residual torque making its way to the load. They may reset automatically or manually
Клюв для скребки
В конструкции с предохранительной шпилькой (или штифтом) разрушается механический элемент – шпилька (или штифт) – для разъединения валов. Использование предохранительных шпилек (или штифтов) в качестве ограничителей крутящего момента известно как минимум с начала 20-го века.
A shear pin type sacrifices a mechanical component, the pin, to disconnect the shafts. The use of shear pins as torque limiters has been well known since at least the early 20th century.
Синхронные магнитные
Синхронный ограничитель крутящего момента использует постоянные магниты, установленные на каждом валу, с воздушным зазором между ними. Они очень быстродействующие, но могут иметь больший люфт, чем механические типы. Поскольку между двумя валами отсутствует механический контакт, они также используются для передачи крутящего момента через физический барьер, например, тонкую пластиковую стенку. На некоторых моделях предел крутящего момента можно регулировать, изменяя зазор между магнитами.
A synchronous magnetic torque limiter uses permanent magnets mounted to each shaft, with an air gap between. They are very fast acting, but may have more backlash than mechanical types. Because there is no mechanical contact between the two shafts, they are also used to transmit torque through a physical barrier like a thin plastic wall. On some models, the torque limit may be adjusted by changing the gap between the magnets.
Отрыв от шаров
Ограничитель типа шарикового отрыва передает усилие через закаленные шарики, которые располагаются в углублениях на валу и удерживаются пружинами. Превышение допустимого крутящего момента выталкивает шарики из углублений, тем самым разъединяя вал. Он может иметь одно или несколько фиксированных положений, либо пружину быстрого срабатывания, требующую ручного возврата в исходное состояние. Для регулировки предела крутящего момента может быть предусмотрена регулировка степени сжатия. Многие аккумуляторные дрели включают этот тип ограничителя крутящего момента в планетарный редуктор. Он может быть частью сборки из нескольких редукторов, используемых главным образом для снижения скорости и увеличения крутящего момента, а также для изменения передаточного числа. Ограничитель крутящего момента обычно является последним редуктором в трансмиссии. Он использует планетарный водило в качестве входа, солнечную шестерню – в качестве выхода, а коронная шестерня обычно зафиксирована. Серия шариковых углублений воздействует на коронную шестерню для ее фиксации, позволяя передавать мощность от планетарного водила к солнечной шестерне. Когда крутящий момент, передаваемый через редуктор, достигает определенного значения, усилие на коронную шестерню приводит к ее разблокировке из шариковых углублений и свободному вращению, в результате чего мощность перенаправляется с нагрузки на солнечную шестерню на коронную шестерню, что приводит к остановке выходного вала до тех пор, пока крутящий момент не снизится до уровня, при котором шариковые углубления смогут снова зафиксировать коронную шестерню. Эта система одинаково ограничивает крутящий момент в обоих направлениях вращения и также работает с солнечной шестерней в качестве входа. Степень сжатия шариковых углублений (и, следовательно, величина крутящего момента, при котором срабатывает ограничитель) обычно регулируется с помощью вращающегося кольца, доступного пользователю, которое фиксируется индексацией и собственными отдельными шариковыми углублениями.
A ball detent type limiter transmits force through hardened balls which rest in detents on the shaft and are held in place with springs. An over torque condition pushes the balls out of their detents, thereby decoupling the shaft. It can have single or multiple detent positions, or a snap acting spring which requires a manual reset. There may be a compression adjustment to adjust the torque limit. Many cordless drills incorporate this type of torque limiter in a planetary gearset. It may be a part of an assembly of multiple gearsets used to primarily reduce speed and multiply torque as well as perform ratio changes. The torque limiter is typically the last gearset in the transmission. It uses the planet carrier as the input with the sun gear as the output, and the annulus normally locked. A series of ball detents act on the annulus to lock it, allowing power to be transmitted from the planet carrier to the sun gear. When the torque transmitted through the gearset reaches a determinate amount, the torque acting on the annulus causes it to unlock from its ball detents and freely rotate, causing power to be diverted from the load on the sun gear to the annulus and thereby stalling the output until torque is reduced to an amount where the ball detents can lock the annulus again. This system equally limits torque in both directions of rotation and also works with the sun gear as the input. The compression of the ball detents (and therefore the amount of torque at which the limiter is utilized) is typically adjusted by means of a rotating collar accessible to the user which is indexed and held in place with its own separate ball detents.
Полоса и пружина
Этот механический тип использует пружину для прижатия собачки привода к выступу на роторе. Он может быть оснащен автоматическим или ручным возвратом. Регулировка степени сжатия пружины определяет предел крутящего момента.
This mechanical type uses a spring to hold a drive pawl against a notch in the rotor. It may feature automatic or manual reset. A compression adjustment on the spring determines the torque limit.
Трещиновая пластина
Этот тип аналогичен фрикционному сцеплению. Превышение крутящего момента приведет к проскальзыванию пластин. Простой пример можно найти в безынерционной катушке для рыбалки, где момент проскальзывания регулируется большой ручной гайкой, чтобы катушка вращалась и позволяла леске разматываться дальше, прежде чем она оборвется под нагрузкой от рыбы.
This type is similar to a friction plate clutch. Over torque will cause the plates to slip. A simple example is found in a fixed spool fishing reel, where the slipping torque is set by means of a large hand nut in order that the reel will turn and allow more line to unwind before the line breaks under the pull of a fish.
Магнитная частица
Магнитное муфтовое сцепление с частицами может эффективно использоваться как ограничитель крутящего момента. Установка крутящего момента достаточно точно соответствует линейной зависимости от тока, протекающего через обмотки, которую можно задавать статически или динамически в зависимости от требований.
A magnetic particle clutch can be used effectively as a torque limiter. The torque setting fairly approximates a linear relationship with the current passing through the windings, which can be statically or dynamically set depending on needs.
Магнитный гистерезис
Этот тип работает несинхронно в нормальном режиме, поэтому всегда присутствует некоторое проскальзывание.
This type is non synchronous in normal operation, so there is always some slippage.