一种扭矩限制装置及应用其的传动机构、农业机械的制作方法

1.本实用新型属于农业机械技术领域，特别涉及一种扭矩限制装置及应用其的传动机构、农业机械。


背景技术：

2.农业机械(如插秧机、抛秧机等)在作业过程中，对传动机构的要求较高。传动机构置于发动机pto轴与工作机构之间，承接来自pto动力输出轴的动力，并传递至工作部件，具有改变动力传递方向的功能。因为农用机械的作业环境偏恶劣，经常会有杂草、泥土或异物进入到工作机构中去，造成工作机构的停滞，若此时动力继续不断地从pto轴输入，则传动系统过载运行，处于超负荷过载运转的状态，过载后容易引起零部件的损坏甚至发生安全事故，因此农用机械中传动机构用于过载保护的扭矩限制装置尤为重要。
3.在现有技术中，传动机构有的采用齿轮组件进行过载保护，其结构主要包括齿轮轴和外齿轮，还包括固定于外齿轮内壁上的板簧，该板簧内壁设有若干凹部，所述齿轮轴外周设有若干与板簧凹部匹配限位的凸部：当该齿轮轴凸部与板簧凹部之间的扭矩小于预定力时，齿轮轴凸部与板簧凹部嵌合，齿轮轴带动外齿轮同步转动：当该齿轮轴凸部与板簧凹部之间的扭矩大于预定力时，板簧形变，外齿轮凸部与板簧凹部错位，齿轮轴与外齿轮之间产生相对转动。现有技术主要存在以下问题：(1)限扭矩板簧与外齿轮结构异形，且对加工精度要求较高，进一步增大零部件生产难度，零件成本较高；(2)现有技术中板簧与齿轮为整体式结构，单一的材质无法同时满足弹性强度和刚度要求，导致动力输入强度受到限制；(3)现有技术中整体结构复杂，使得维护替换费时费力；(4)齿轮过载保护装置磨损严重，限制扭矩效果不稳定。


技术实现要素：

4.有鉴于现有技术中亟待解决的制造成本高、过载保护不稳定和动力受限等的技术问题，本实用新型一方面提供了一种生产成本低、过载保护结构简单，性能稳定的扭矩限制装置。
5.一种扭矩限制装置，所述扭矩限制装置设置在传动机构的动力输入轴和/或动力输出轴上，所述扭矩限制装置包括轴筒、弹簧板和传动轴，所述轴筒套接传动轴前端设置的平台，所述轴筒上对应平台设置限位孔，所述限位孔内插入给平台限位的弹簧板。
6.进一步的，所述轴筒的一端与动力输入轴或动力输出轴为一体件，另一端内部中空开口呈圆管状。
7.进一步的，所述限位孔为长条形孔，在与所述动力输入轴轴向垂直的方向上贯通所述轴筒的壁，且限位孔沿动力输入轴的中轴线对称分布。
8.进一步的，所述弹簧板为长条形板，所述弹簧板宽度和厚度方向的尺寸分别对应稍小于所述限位孔的长度和宽度尺寸，以使所述弹簧板可穿入所述限位孔中并能滑动。
9.进一步的，两个平台为台阶面，两个台阶面之间的距离与两个弹簧板穿入限位孔
后内侧的距离一致，使得传动轴的两个台阶面可以被两个弹簧板夹持住。
10.本实用新型第二方面，提供一种应用上述扭矩限制装置的传动机构，包括上述任意一项所述的扭矩限制装置。
11.进一步的，所述传动机构内还设置第一轴承组，所述轴筒与第一轴承组之间还设置隔套。
12.进一步的，所述隔套为圆管状件，其内径略大于轴筒外径，所述隔套限位弹簧板，防止弹簧板脱出。
13.本实用新型第三方面，提供一种农业机械，包括应用上述的扭矩限制装置的传动机构。与现有技术相比较，本实用新型具有如下有益效果：
14.(1)本实用新型扭矩限制装置通过动力输入轴和轴筒配合弹簧板对传动轴进行限位，分体式设计，当扭矩小于预定力时，传动轴平台嵌入弹簧板内，不做相对运动，反之，当扭矩大于预定力时，使弹簧板与传动轴发生打滑产生相对运动，弹簧板之间的间隙可使传动轴的前端平台旋转通过，中断动力的输入，从而对农业机械的零部件进行保护，结构简单，防过载方法有效；
15.(2)本实用新型通过对动力输入轴进行改进，设置带有限位孔的轴筒配合弹簧板对传动轴平台进行限位，所有部件工艺简单，生产加工成本低；
16.(3)本实用新型扭矩限制装置，弹簧板采用弹性较好的钢材料如65mn、60si2mn、60crmna等，而动力输入轴、轴筒则采用45钢、20crmnti强度较好的材料，不仅保障了动力输入强度，还保障了发生过载时扭矩超限发生打滑中断传输进行保护，本实用新型耐受扭矩强度高，过载保护稳定。
17.(4)本实用新型应用型扭矩限制装置的传动机构，结构紧凑单，保护过载保护方法简单有效，传动机构维护便捷。
附图说明
18.图1为应用本实用新型实施例提供的抛秧机传动机构切面结构示意图；
19.图2为本实用新型实施例提供的动力输入轴端扭矩限制装置结构示意图；
20.图3为本实用新型实施例提供的扭矩未超过预定值时传动轴切面示意图；
21.图4为本实用新型实施例提供的扭矩超过预定值时传动轴发生打滑状态下切面示意图；
22.其中，扭矩限制装置
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100、轴筒
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110、限位孔
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111、弹簧板
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120、传动轴
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130、平台
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131、动力输入轴
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200、动力输出轴
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300、第一轴承组
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400、第二轴承组
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500、隔套
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600、传动机构
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700。
具体实施方式
23.下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式做进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性的说明本实用新型的原理，但不能用来限制本实用新型的范围，即本实用新型不限于所描述的优选实施例，本实用新型的范围由权利要求书限定。
24.在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前端”、“后端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或
位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.具体实施例一，应用本实用新型扭矩限制装置的抛秧机传动机构，参照图1、图2、图3所示，在抛秧机传动机构内700内，扭矩限制装置设置在动力输入轴200上，扭矩限制装置100包括轴筒110、弹簧板120和传动轴130，所述轴筒110套接传动轴130前端设置的平台131，所述轴筒110上对应平台131设置限位孔111，所述限位孔111内插入给平台131限位的弹簧板120。传动轴130的前端设置两个平台131，轴筒110直径稍大于传动轴130平台端直径，两个平台131为台阶面，两个台阶面之间的距离与两个弹簧板120穿入限位孔111后内侧的距离一致，或两个台阶面之间的距离比两个弹簧板120穿入限位孔111后内侧的距离稍大，使得传动轴130的两个台阶面可以被两个弹簧板120夹持住，从而跟随动力输入轴200转动，带动后续工作部件的运转，实现动力的传递。
27.进一步的，如图2所示，具体的，动力输入轴200的末端直径变大，直径变大处内部设置具有一定深度和一定壁厚的轴筒110。所述轴筒110的为动力输入轴200的一部分，设置在动力输入轴深入传动机构700内的一端，轴筒110内部中空开口呈圆管状，轴筒110直径大于传动轴130平台131端直径。轴筒110上限位孔111的数量为四个，形状为长条形孔，限位孔111与所述动力输入轴200轴向垂直的方向上贯通所述轴筒110的壁，且两组限位孔111沿动力输入轴200的中轴线对称分布。弹簧板120为长条形板，轴筒110和动力输入轴200采用45钢、20crmnti合金钢等材料，弹簧板120材质为65mn弹簧钢、60si2mn或60crmna中的一种或多种。弹簧板120宽度和厚度方向的尺寸分别对应稍小于限位孔111的长度和宽度尺寸，使弹簧板120可穿入每组限位孔111中并能滑动，弹簧板120长度方向的尺寸为一组限位孔111的两个孔靠外开口之间的距离，弹簧板120的特征还在于：即使弹簧板120发生最大形变，其长度方向上的两端也不会从限位孔111中脱出。
28.进一步的，分体式设置的轴筒和弹簧板可根据输入强度采用同不同硬度的材料制作，保障了动力输入不受扭矩限制装置弹性要求的影响，因此，既实现了稳定的过载保护，又不影响动力强度。扭矩限制装置结构简单，部件无特异形状，加工难度小，生产成本低，更换维护便捷。对称相同的两个弹簧板120加持限位传动轴130上两个对称的平台131，有助于降低转动产生的离心力，减小传动机构抖动。
29.另外，轴筒110与第一轴承组400之间还设隔套600，隔套由耐磨材料加工制成，隔套600外径略小于箱体内径，隔套600对弹簧板120进行限位，防止弹簧板120脱出，同时隔套600抵住第一轴承400和第二轴承组500。限制扭矩装置结构简单，在传动机构700内装配也十分方便，也为后期传动机构维护修理大大降低了难度。
30.应用扭矩限制装置100的抛秧机传动机构，在动力输入轴200端设置扭矩限制装置，当发生过载时，反应迅速，扭矩限制装置内传动轴发生打滑，动力输入轴停止动力输入，
结构简单，过载保护直接，且零部件生产常见，成本低廉，维修便捷。扭矩限制装置通过轴筒配合弹簧板，分体式设置，还保障了传动机构不仅耐受高强度动力输入的同时保持稳定的扭矩限制，适合在复杂的农业机械作业环境中使用。
31.值得提到的是，本实用新型扭矩限制装置不仅仅局限应用于实施例中例举的设置在动力输入轴上，当然还可以设置在动力输出轴上，同理，可被同时应用于动力输入轴和动力输出轴，进一步有助于传动机构过载保护。本实用新型适用于抛秧机、插秧机、割草机、打捆机等各类农用机械，扭矩限制优势突出。
32.具体实施例二，本实用新型扭矩未超过预定值状态，参见图2、图3所示，动力输入轴200端设置轴筒110，轴筒110一侧开口呈圆筒状，轴筒和动力输入轴200为一体铸造成件，轴筒110与所述动力输入轴(200)轴向垂直的方向上设置两组长条形通孔，通孔中插入2个65mn弹簧板120，轴筒110与弹簧板120构成的空间容纳所述传动轴130的前端平台部分，弹簧板120刚好夹住两个平台131，当未发生过载，扭矩未超过预定值时，传动轴130不发生打滑，弹簧板120不产生形变，保障了动力输入端正常输入运行，实现动力传递。
33.具体实施例三，本实用新型扭矩超过预定值传动轴发生打滑状态，参见图2、图4所示，动力输入轴200端设置轴筒110，轴筒对称设置限位孔111，孔内插入限制传动轴130前端平台131的弹簧板120，由于弹簧板120弹性钢材料，因具有弹性，两个弹簧板120的间隙可使传动轴130的前端平台131旋转通过，当发生过载，扭矩超过预定值时，两个弹簧板120的间隙可使传动轴的前端平台131旋转通过，弹簧板120发生形变，传动轴130前端平台131发生打滑，动力输入停止，传动轴130打滑中断动力的输入，从而对农业机械的零部件进行保护。当传递的扭矩下降至限定值以下，弹簧板120也已在发生变形后迅速恢复了原形状，弹簧板120恢复对传动轴130的两个平台131的夹持，从而继续传递动力。本实用新型扭矩限制持续稳定，且过载后无需停机维护，省时省力。
34.进一步的，本实用新型扭矩限制结构，当发生过载扭矩超过预定值时，传动轴发生打滑，未发生过载，扭矩不超过预定值时，传动轴不发生打滑，动力输入轴动力不发生中断，扭矩限制持续有效，过载保护反应迅速持续。另外，动力输入轴200、轴筒110采用强度硬度更好的45钢或20crmnti等强度较好材料，保证输入更好的强度，弹簧板120采用65mn弹簧钢、60si2mn或60crmna材料，(值得提到的时，动力输入轴、轴筒和弹簧板材料不仅仅局限于以上列举材料，在此不再详尽赘述)，分体式扭矩限制结构提供了稳定的过载保护的同时，不限制动力传输，保障了传动机构的动力强度。
35.本使用新型采用分体式扭矩限制结构，当扭矩超过预定值时，发生打滑，弹簧板形变，对传动机构零件进行保护，随后弹簧板形变后自动复原，无需停机调整，省时省力；分体式扭矩限制结构，动力输入轴与扭矩限制结构采用不同硬度的材料，不仅保障了稳定的过载保护，还不影响动力传输强度，性能可靠，且部件结构简单，加工工艺简单，制造成本低，适合应用于各种农用机械传动机构。
36.虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求范围内的所有技术方案。