一种扭矩限制器及其限制范围设定方法技术

本发明专利技术涉及航天传动技术领域，提供了一种扭矩限制器及其限制范围设定方法，扭矩限制器包括：前球窝盘轴、若干滚珠、启动摩擦环、后球窝盘轴、限制摩擦盘、压紧弹簧、压紧螺母以及输出轴等；前球窝盘轴通过滚珠将输入的扭矩传递给后球窝盘轴，当输入扭矩低于启动扭矩时，后球窝盘轴在压紧弹簧的作用下与启动摩擦环保持接触，输出轴无转动；当输入扭矩大于最大限制扭矩时，滚珠将后球窝盘轴顶紧在限制摩擦盘，从而限制了输出轴的输出扭矩；当输入扭矩大于启动扭矩且小于最大限制扭矩时，后球窝盘轴仅与滚珠接触，扭矩从前球窝盘轴传递至滚珠，再由后球窝盘轴传递至输出轴，所提供的扭矩限制器结构简单，超扭后无打滑，转角可控，无需复位。需复位。需复位。

【技术实现步骤摘要】
一种扭矩限制器及其限制范围设定方法


[0001]本专利技术属于航天传动
，尤其涉及一种扭矩限制器及其限制范围设定方法。

技术介绍

[0002]扭矩限制器主要用于在主动轴和从动轴之间传递扭矩，当主动轴的输入出现故障，存在小扭矩误转动时，扭矩限制器此时不工作，从而起到启动识别的作用，当从动轴的负载出现故障，使得扭矩超过所设定的最大扭矩时，扭矩限制器以摩擦的形式限制传动系统中的扭矩，从而起到过载保护的作用。
[0003]现有的扭矩限制器多以钢珠打滑窜动的形式限制扭矩的最大值，从而造成输入与输出转角之间的失控，航天用扭矩限制器需确保输入与输出转角之间的准确对应。现有的扭矩限制器多无对于最小扭矩的限制，从而造成误输入下的误输出，航天用扭矩限制器需能够对输入的扭矩进行识别，对低扭矩进行过滤以确保输出可靠。此外，由于发射载荷的珍贵性，航天用扭矩限制器需具有扭矩限制范围的设定功能，可适应多种应用场景，从而尽可能实现复用。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，提供了一种扭矩限制器及其限制范围设定方法，能够进行启动扭矩和限制扭矩的设定，并确保输入转角与输出转角之间的同步关系，满足航天用扭矩限制器的应用要求。
[0005]本专利技术的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0006]一种扭矩限制器，所述扭矩限制器包括：扭矩传递装置，扭矩限制装置和外壳装置；
[0007]所述扭矩传递装置包括前球窝盘轴、滑动轴承、滚珠、后球窝盘轴、压紧弹簧、压紧螺母和输出轴，所述前球窝盘轴一侧轴体连接扭矩的输入端，另一侧的轴体外部环套所述压紧弹簧穿过所述后球窝盘轴的腔体内，所述前球窝盘轴和所述后球窝盘轴的轴面上各有若干球窝，每两个对应的所述球窝中间装有一个所述滚珠；
[0008]所述扭矩限制装置包括启动摩擦环和限制摩擦盘，所述启动摩擦环和所述限制摩擦盘固定于所述外壳装置上，接触并作用于所述后球窝盘轴；
[0009]所述外壳装置包括前端盖、后端盖和限位套筒，所述前端盖与所述后端盖之间通过若干长螺钉连接，所述限位套筒包裹于所述长螺钉，用于确定所述启动摩擦环的横向位置。
[0010]进一步地，从所述前窝盘轴输入扭矩，通过所述前窝盘轴上的球窝、所述滚珠和所述后窝盘轴上的球窝配合传递扭矩，最终由所述输出轴输出。
[0011]进一步地，所述压紧螺母通过螺纹连接在所述前球窝盘轴末端，转动即可调节它在所述前球窝盘轴上的位置，进而改变所述压紧弹簧的压缩量，实现对所述扭矩限制器的
启动扭矩的调节。
[0012]进一步地，所述后球窝盘轴的锥面在所述压紧弹簧的作用下压紧所述启动摩擦环，使得输入的扭矩需达到设计的最小力值才能将所述后球窝盘轴驱动。
[0013]进一步地，所述球窝的几何形状为球体经过一段由圆弧投影在圆柱面上的空间三维曲线扫掠而成。
[0014]进一步地，所述滚珠在传递扭矩时并非处在固定位置，而是随传递扭矩的大小在所述球窝内上下移动，当扭矩越大时其位置越接近于所述球窝浅处。
[0015]进一步地，所述后球窝盘轴在传递扭矩的过程中会发生轴向位移，当扭矩达到设计的最大力值时，所述后球窝盘轴的背面将与所述限制摩擦盘接触，从而将扭矩抵消，限制了传递扭矩的大小。
[0016]进一步地，所述输出轴通过四个凸键与所述后球窝盘轴相连，使得所述后球窝盘轴可以传递扭矩至所述输出轴上，而不限制自身的轴向位移。
[0017]进一步地，所述限制摩擦盘可以通过增减垫片改变其厚度，进而改变所述后球窝盘轴的背面的最大轴向位移空间，实现对扭矩限制器的最大限制扭矩的调节。
[0018]进一步地，一种采用如上所述的扭矩限制器的限制范围设定方法，包括如下步骤：
[0019]S1：拧下连接所述前端盖和所述后端盖的四根长螺钉，取下所述后端盖；
[0020]S2：利用公式计算所述压紧螺母的拧紧量，所述公式为：
[0021][0022]其中启动扭矩为拟设定的所述扭矩限制器最小工作扭矩值，启动摩擦半径为所述启动摩擦环上摩擦面距离轴线的平均半径值，摩擦系数为所述启动摩擦环与所述后球窝盘轴之间的摩擦系数值，弹簧刚度为所述压紧弹簧的刚度K值；
[0023]S3：将所述压紧螺母拧到初始位置以复位，然后按照拧紧量向左拧紧；
[0024]S4：利用公式计算所述限制摩擦盘的厚度，所述公式为：
[0025][0026]其中结构间隙为所述后球窝盘轴与所述后端盖在无输入扭矩下的最大距离值，所述球窝圆弧直径为所述后球窝盘轴上球窝的初始圆弧直径值，限制扭矩为拟设置的所述扭矩限制器最大工作扭矩值，弹簧压紧力为所述压紧弹簧的压紧力值，球窝圆柱面直径为所述后球窝盘轴上所述球窝的投影圆柱面的直径值；
[0027]S5：调节限制摩擦盘的安装垫片；
[0028]S6：装回后端盖，拧紧安装螺钉。
[0029]与现有技术相比，本专利技术包括以下有益效果：
[0030](1)利用启动摩擦环起识别作用，使得扭矩限制器只在达到一定量值的扭矩作用下开始工作，确保输出的安全可靠。
[0031](2)利用限制摩擦盘起限位作用，使得扭矩限制器的输入、输出轴之间不打滑，确保输入输出之间转角对应。
[0032](3)前后球窝盘轴窝盘
‑
滚珠的传递结构设计使得整个限制器的扭矩质量比大，且输入超载后无需复位。
[0033](4)球窝的结构设计有效可靠，明确的启动扭矩和限制扭矩公式使得所设计的扭矩限制器的参数设定简单准确。
[0034]以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的效果作进一步说明，以充分了解本专利技术的目的、特征和效果。
附图说明
[0035]图1为所设计的一种扭矩限制器的结构剖面示意图；
[0036]图2为所专利技术的一种扭矩限制器的超载状态剖面示意图；
[0037]图3为所设计的一种扭矩限制器的前后球窝设计示意图；
[0038]图4为所设计的一种扭矩限制器的球窝
‑
滚珠传递示意图；
[0039]图5为所专利技术的一种扭矩限制器的设定流程图。
[0040]附图标记
[0041]1：前球窝盘轴；2：前端盖；3：滑动轴承；4：滚珠；5：限位套筒；6：启动摩擦环；7：后球窝盘轴；8：限制摩擦盘；9：压紧弹簧；10：压紧螺母；11：输出轴；12：后端盖；
[0042]21：球窝。
具体实施方式
[0043]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0044]本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扭矩限制器，其特征在于，包括：扭矩传递装置，扭矩限制装置和外壳装置；所述扭矩传递装置包括前球窝盘轴、滚珠、后球窝盘轴、压紧弹簧、压紧螺母和输出轴，所述前球窝盘轴一侧轴体连接扭矩的输入端，另一侧的轴体外部环套所述压紧弹簧穿过所述后球窝盘轴的腔体内，所述前球窝盘轴和所述后球窝盘轴的轴面上各有若干球窝，每两个对应的所述球窝中间装有一个所述滚珠；所述扭矩限制装置包括启动摩擦环和限制摩擦盘，所述启动摩擦环和所述限制摩擦盘固定于所述外壳装置上，接触并作用于所述后球窝盘轴；所述外壳装置包括前端盖、后端盖和限位套筒，所述前端盖与所述后端盖之间通过若干长螺钉连接，所述限位套筒包裹于所述长螺钉，用于确定所述启动摩擦环的横向位置。2.根据权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于，从所述前窝盘轴输入扭矩，通过所述前窝盘轴上的球窝、所述滚珠和所述后窝盘轴上的球窝配合传递扭矩，最终由所述输出轴输出。3.根据权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于，所述压紧螺母通过螺纹连接在所述前球窝盘轴末端，转动即可调节它在所述前球窝盘轴上的位置，进而改变所述压紧弹簧的压缩量，实现对所述扭矩限制器的启动扭矩的调节。4.根据权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于，所述后球窝盘轴的锥面在所述压紧弹簧的作用下压紧所述启动摩擦环，使得输入的扭矩需达到设计的最小力值才能将所述后球窝盘轴驱动。5.根据权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于，所述球窝的几何形状为球体经过一段由圆弧投影在圆柱面上的空间三维曲线扫掠而成。6.根据权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于，所述滚珠在传递扭矩时并非处在固定位置，而是随传递扭矩的大小在所述球窝内上下移动，当扭矩越大时其位置越接近于所述球窝浅处。7.根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：严晨，朱俊杰，李立春，原潇，常世杰，孙小珠，柏合民，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：