一種用於盤車裝置的液控離合器的製作方法

2023-06-25 17:18:41 2

本實用新型涉及離合器技術領域，具體涉及一種用於盤車裝置的液控離合器。

背景技術：
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轉子盤車是指轉子在較低轉速下旋轉（每分鐘幾轉到幾百轉）。通常在機組啟動前及機組停機後，進行轉子盤車。在機組啟動前進行轉子盤車，目的是降低機組啟動力矩。機組停機後進行轉子盤車，目的是使轉子均勻冷卻。對於質量較大的轉子，一般採用電動盤車裝置，帶動轉子連續旋轉。

電動盤車裝置的作用有：

1）減速、增力矩，將電機的較高的轉速減速到盤車轉速，通常採用齒輪裝置進行減速，同時將電機的較小的輸出力矩，增加到較大的盤車力矩。

2）接合或斷開盤車裝置與轉子的運動關係（離合功能），轉子需要盤車時，盤車裝置與轉子聯接，盤車裝置輸出盤車力矩帶動轉子低速旋轉；轉子由盤車轉速升速到正常轉速工作時，斷開盤車裝置與轉子聯接。

盤車裝置的離合功能通常由盤車離合器來實現。盤車離合器的功能與應用場合如表1所示。

表1 盤車離合器的功能與應用場合

由表1可知，1#、2#、5#盤車離合器使用時，轉子必須靜止，無法實現動態離合功能；3#、4#盤車離合器可以動態離合，自動化程度高，但3#盤車離合器必須採用超越式離合器，只能應用在盤車裝置輸出軸與轉子同軸布置的場合。

本實用新型專利涉及的液壓控離合器屬於4#盤車離合器，其特點是受控接合、自動脫開、結構緊湊、離合器受力均勻直接。在盤車裝置輸出軸與轉子軸平行布置的場合，目前，公知的一種盤車裝置為盤車小齒輪帶動盤車大齒輪的傳動結構，盤車大齒輪安裝在轉子軸繫上，盤車離合器接合，盤車小齒輪與盤車大齒輪進入嚙合，盤車小齒輪旋轉時帶動盤車大齒輪旋轉，進而帶動轉子在盤車轉速下旋轉。盤車離合器脫開，盤車小齒輪與盤車大齒輪脫開嚙合，轉子可以正常工作（高速旋轉）。盤車離合器控制盤車小齒輪與盤車大齒輪的嚙合，實現離合功能。盤車小齒輪與盤車大齒輪進入嚙合的方式通常有徑向進入與軸向進入兩種，不能滿足當代使用要求。

技術實現要素：
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本實用新型的目的克服現有超越式離合器應用場合受限，手動盤車離合器自動化不高、無法動態離合的不足，提供一種用於帶有盤車大齒輪的盤車裝置、可以動態離合、結構緊湊、受力均勻直接的液控盤車離合器。

本實用新型採用的技術方案為：一種用於盤車裝置的液控離合器，包括支撐軸、盤車小齒輪、盤車大齒輪、有杆油腔、油缸體和電磁閥，支撐軸為四段階梯軸結構，支撐軸從左至右依次為第一軸段、第二軸段、第三軸段和第四軸段，第二軸段的外徑均大於第一軸段和第三軸段的外徑，第三軸段的外徑大於第四軸段的外徑，第一軸段和第四軸段通過軸承與盤車本體連接，第二軸段外表面設有外螺旋花鍵；盤車小齒輪為兩段階梯環形結構，盤車小齒輪從左至右依次是第一環形段和第二環形段，第一環形段的外徑和內徑均大於第二環形段的外徑和內徑，第一環形段外表面設有盤車小齒輪輪齒，盤車小齒輪內環上設有內螺旋花鍵，內螺旋花鍵和外螺旋花鍵連接構成螺旋花鍵副，盤車小齒輪通過螺旋花鍵副與支撐軸連接，盤車小齒輪與支撐軸之間形成封閉的有杆油腔，盤車小齒輪與油缸體之間形成油腔，盤車小齒輪和油缸體布置在同一軸線上，且盤車小齒輪構成油缸體活塞的一部分；電磁閥設於盤車裝置上，電磁閥一端設有電磁鐵，電磁閥另一端設有電磁閥復位彈簧，電磁閥分別與液壓油管、管路C和管路A連通，管路A與液壓油管直接連通，且不經過電磁閥，管路A與管路B連通，管路B設置在支撐軸內中心位置，管路B與有杆油腔連通，管路C與油腔連通；支撐軸上方和下方分別設有探頭A和探頭B；盤車大齒輪與被盤動的轉子固定連接，盤車大齒輪外表面設有盤車大齒輪輪齒。

所述的第二軸段和第三軸段連接處的立面為支撐軸接觸端面；第一環形段和第二環形段連接處的立面為盤車小齒輪接觸端面，盤車小齒輪接觸端面通過移動與支撐軸接觸端面相接觸。

所述的盤車小齒輪輪齒為直齒，直齒端部與盤車小齒輪軸線垂直，直齒端部無倒角。

所述的盤車大齒輪輪齒為直齒，直齒端部與盤車大齒輪軸線垂直，直齒端部無倒角。

所述的電磁閥為兩位三通常閉電磁閥，電磁閥通電或者斷電情況下，液壓油管通過管路A和管路B始終與杆油腔連通，電磁閥通電時，液壓油管通過管路C與油腔連通。

本實用新型的有益效果是：本用於盤車裝置的液控離合器，為帶有盤車大齒輪的盤車裝置，提供一種受控接合、自動脫開、結構緊湊的離合器，採用本用於盤車裝置的液控離合器的盤車裝置可以在緊湊的空間內實現全自動盤車功能。

附圖說明：

圖1是本實用新型離合器處於脫開狀態剖面視圖；

圖2是本實用新型離合器處於脫開狀態端面視圖；

圖3是本實用新型盤車小齒輪和盤車大齒輪端面相碰剖面視圖；

圖4是本實用新型盤車小齒輪和盤車大齒輪端面相碰端面視圖；

圖5是本實用新型盤車小齒輪與盤車大齒輪對準並進入剖面視圖；

圖6是本實用新型盤車小齒輪與盤車大齒輪對準並進入端面視圖；

圖7是本實用新型盤車小齒輪軸向移動剖面視圖；

圖8是本實用新型盤車小齒輪軸向移動端面視圖；

圖9是本實用新型盤車小齒輪連續旋轉剖面視圖；

圖10是本實用新型盤車小齒輪連續旋轉端面視圖；

圖11是本實用新型盤車大齒輪轉速大於盤車轉速，盤車小齒輪自動沿支撐軸軸向移動剖面視圖；

圖12是本實用新型盤車大齒輪轉速大於盤車轉速，盤車小齒輪自動沿支撐軸軸向移動端面視圖。

具體實施方式：

參照各圖，一種用於盤車裝置的液控離合器，包括支撐軸30、盤車小齒輪10、盤車大齒輪20、有杆油腔72、油缸體74和電磁閥40，支撐軸30為四段階梯軸結構，支撐軸30從左至右依次為第一軸段、第二軸段、第三軸段和第四軸段，第二軸段的外徑均大於第一軸段和第三軸段的外徑，第三軸段的外徑大於第四軸段的外徑，第一軸段和第四軸段通過軸承與盤車本體連接，第二軸段外表面設有外螺旋花鍵54；盤車小齒輪10為兩段階梯環形結構，盤車小齒輪10從左至右依次是第一環形段和第二環形段，第一環形段的外徑和內徑均大於第二環形段的外徑和內徑，第一環形段外表面設有盤車小齒輪輪齒12，盤車小齒輪10內環上設有內螺旋花鍵52，內螺旋花鍵52和外螺旋花鍵54連接構成螺旋花鍵副50，盤車小齒輪10通過螺旋花鍵副50與支撐軸30連接，盤車小齒輪10與支撐軸30之間形成封閉的有杆油腔72，盤車小齒輪10與油缸體14之間形成油腔74，盤車小齒輪10和油缸體14布置在同一軸線上，且盤車小齒輪10構成油缸體14活塞的一部分；電磁閥40設於盤車裝置上，電磁閥40一端設有電磁鐵42，電磁閥40另一端設有電磁閥復位彈簧44，電磁閥40分別與液壓油管60、管路C65和管路A62連通，管路A62與液壓油管60直接連通，且不經過電磁閥40，管路A62與管路B64連通，管路B64設置在支撐軸30內中心位置，管路B64與有杆油腔72連通，管路C65與油腔74連通；支撐軸30上方和下方分別設有探頭A86和探頭B84；盤車大齒輪20與被盤動的轉子固定連接，盤車大齒輪20外表面設有盤車大齒輪輪齒22。所述的第二軸段和第三軸段連接處的立面為支撐軸接觸端面94；第一環形段和第二環形段連接處的立面為盤車小齒輪接觸端面92，盤車小齒輪接觸端面92通過移動與支撐軸接觸端面94相接觸。所述的盤車小齒輪輪齒12為直齒，直齒端部與盤車小齒輪10軸線垂直，直齒端部無倒角。所述的盤車大齒輪輪齒22為直齒，直齒端部與盤車大齒輪20軸線垂直，直齒端部無倒角。所述的電磁閥40為兩位三通常閉電磁閥，電磁閥40通電或者斷電情況下，液壓油管60通過管路A62和管路B64始終與杆油腔72連通，電磁閥通電時，液壓油管60通過管路C65與油腔74連通。

參照圖1，包括支承軸30、盤車小齒輪10、油缸體14、盤車大齒輪20、電磁閥40、管路A62，管路B64和管路C65，盤車小齒輪10與油缸體14布置在同一軸線上，盤車小齒輪10構成油缸體14活塞的一部分，盤車小齒輪10與支撐軸30通過螺旋花鍵副50連接，盤車小齒輪10與支撐軸30形成完全的封閉有杆油腔72，盤車小齒輪10與油缸體14形成油腔74，隨著盤車小齒輪10的移動，油腔 74改變其封閉狀態，油腔74截面積大於有杆油腔72的截面積，液壓油通過液壓油管60、電磁閥40和管路C65進入油腔74，液壓力直接作用到盤車小齒輪10上。

支承軸30為四段階梯軸結構，階梯軸的第二軸段直徑大於第一軸段和第三軸段直徑，第三軸段直徑大於第4軸段直徑，支承軸30的第一軸段和第四軸段與盤車本體通過軸承器連接，支承軸30可以相對盤車本體旋轉，支承軸30的第一軸端為扭矩輸入端，支承軸的第二軸段外表面制有外螺旋花鍵54，支承軸30的第3三段為具有精確尺寸的圓柱面，支承軸30內中部設有管路B64，管路B64終端與有杆油腔72連通，管路B64起始端與管路A62直接相連，不經過電磁閥40。

盤車小齒輪10為兩段階梯環形結構，第二環形段外徑大於第一環形段外徑，第二環形段內徑大於第一環形段內徑，第二環形段外圓周設有盤車小齒輪輪齒12，盤車小齒輪輪齒12為直齒，直齒齒厚比標準齒厚減薄，典型值為0.5mm，直齒端部與盤車小齒輪10軸線垂直，直齒端部無倒角，第二環形段內圓周制有內螺旋花鍵52，第二環形段內圓周為具有精確尺寸的內圓柱面，該圓柱面與支承軸30的第三軸段圓柱面構成圓柱配合面，形成有杆油腔72，第二環形段外圓周為具有精確尺寸的外圓柱面。

油缸體14與盤車車體固定連接，油缸體14內部制有精確尺寸的圓柱面，該圓柱面與盤車小齒輪10的第二環形段外圓柱面配合，形成油腔74，油缸體14設有進油接口，該進油接口通過管路C65與電磁閥40出油口連接。

盤車大齒輪20與盤車本體的被盤動的轉子固聯，盤車大齒輪輪齒22為直齒，該直齒齒厚比標準齒厚減薄，典型值為0.5mm，該直齒端部與盤車大齒輪20軸線垂直，端部無倒角，盤車小齒輪10處於脫開位置時，盤車大齒輪20端面與盤車小齒輪10端面保持足夠的間隙，典型值為10mm。

電磁閥40為兩位三通常閉電磁閥，電磁閥40斷電時，液壓油管60通過管路A62和管路B64進入有杆油腔72，使盤車小齒輪保持在遠離盤車大齒輪的位置，電磁閥通電時，液壓油管60通過管路C65進入油腔74，推動盤車小齒輪移向盤車大齒輪。

參照圖1和圖2，盤車小齒輪10設有內螺旋花鍵52，支承軸30設有外螺旋花鍵54，內螺旋花鍵52和外螺旋花鍵54連接構成螺旋花鍵副50。支撐軸30為盤車本體扭矩輸入端，盤車小齒輪10為盤車本體扭矩輸出端，盤車大齒輪20與盤車本體的被盤動轉子軸固聯。

液控離合器的「離、合」功能依靠盤車小齒輪10的軸向移動實現，離合器接合後，盤車小齒輪輪齒12和盤車大齒輪22相互嚙合，盤車小齒輪10將盤車本體扭矩傳遞給盤車大齒輪20，帶動被盤動轉子軸旋轉；離合器分離後，盤車小齒輪輪齒12與盤車大齒輪輪齒22相互軸向錯開，盤車小齒輪10與盤車大齒輪20脫開聯繫，轉子軸可以自由旋轉。盤車小齒輪10與油缸體14同軸，盤車小齒輪10為油缸體14活塞的一部分，油缸體14內通入壓力油時，液壓力直接作用到盤車小齒輪10上。

參照圖3和圖4，控制系統發出離合器接合指令，電磁鐵42通電，液壓油通過液壓油管60、電磁閥40和管路C65進入油缸體14的油腔74內，液壓油推動盤車小齒輪10移動，盤車小齒輪10與盤車大齒輪20端面相碰。

參照圖5和圖6，電磁閥40接通後若干秒，控制系統使支承軸30低速轉動，盤車小齒輪輪齒12與盤車大齒輪20的齒槽對準的瞬時，液壓力使盤車小齒輪10軸向移動一小段距離，這樣盤車小齒輪輪齒12和盤車大齒輪輪齒22軸向重疊並相互嚙合。

參照圖7和圖8，由於盤車大齒輪20靜止，支承軸30轉動時，在螺旋花鍵副50的螺旋運動作用下，盤車小齒輪10繼續軸向移動直到盤車小齒輪接觸端面92與支撐軸接觸端面94相碰。

參照圖9和圖10，盤車小齒輪接觸端面92與支撐軸接觸端面94相碰後，盤車小齒輪10無法繼續移動，螺旋花鍵副50處於旋緊狀態，支承軸30通過螺旋花鍵副50帶動盤車小齒輪10轉動。盤車小齒輪接觸端面92與支撐軸接觸端面94相碰後，探頭A86發出信號，支撐軸30升速到盤車轉速，盤車小齒輪10帶動盤車大齒輪20連續旋轉，實現盤車運動。探頭A86發出信號後，電磁閥40斷電，液壓油經過液壓油管60、管路A62和管路B64進入有杆油腔72內，液壓力作用在盤車小齒輪接觸端面92上。由於盤車小齒輪10處於盤車狀態，液壓力小於盤車時螺旋花鍵副50產生的軸向力，盤車小齒輪10並不會向右移動。

參照圖11和圖12中盤車結束後，被盤動轉子軸升速，當盤車大齒輪20轉速轉高於盤車轉速時，在螺旋花鍵副50的螺旋運動作用下，盤車小齒輪10自動沿支撐軸30軸向移動，直到盤車小齒輪輪齒12和盤車大齒輪輪齒22脫開嚙合。脫開嚙合後，盤車小齒輪10在慣性及有杆油腔72內的液壓油作用下繼續向右移動，直到盤車小齒輪10運動到右極限位置，此時探頭B84發出信號，支承軸30停止轉動，此後有杆油腔72內的液壓油使盤車小齒輪10保持在右極限位置。

參照圖10，盤車小齒輪10帶動盤車大齒輪20旋轉，盤車小齒輪10為主動件，盤車大齒輪20為被動件，盤車大齒輪輪齒22右側齒面與盤車小齒輪輪齒12左側齒面壓緊；參照圖12中，盤車大齒輪20帶動盤車小齒輪10旋轉，盤車大齒輪20為主動件，盤車小齒輪10為被動件，盤車大齒輪輪齒22左側齒面與盤車小齒輪輪齒12右側齒面壓緊。

綜上所述，本用於盤車裝置的液控離合器，將盤車小齒輪10與油缸體14布置在同一軸線上，盤車小齒輪10成為油缸體14活塞的一部分，省掉槓桿、撥叉等中間傳力環節，這樣液壓力直接作用到盤車小齒輪10上，達到結構緊湊、控制簡單、受力均勻直接的目的。

作用在盤車小齒輪10上的液壓力通過兩位三通電磁閥40控制，電磁閥40電磁鐵42通電，高壓的液壓油經電磁閥40進入油缸體14，作用到盤車小齒輪10上，使其軸向移動；電磁閥40電磁鐵42斷電時高壓液壓油流回油箱，作用到盤車小齒輪10上的力消失。因此離合器進入嚙合是受電信號控制的，自動化程度高。

盤車小齒輪10內環設有內螺旋花鍵52，支承軸30外表面制有外螺旋花鍵54，盤車小齒輪10通過螺旋花鍵副50與支承軸30連接，支承軸30為盤車車體電機扭矩輸入端，盤車小齒輪10為盤車車體扭矩輸出端。由於螺旋花鍵副50的螺旋作用，根據盤車小齒輪10上的軸向力和圓周力的受力狀態和支承軸的旋轉狀態，盤車小齒輪10的運動方式和工作狀態如表2所示。

表2 盤車小齒輪的運動方式

表2中盤車小齒輪10運動方式B，表示轉子升速，在盤車大齒輪20帶動下，盤車小齒輪10受到與轉向相同的圓周力，盤車小齒輪10轉速高於支承軸30轉速，支承軸30處於相對靜止時，盤車小齒輪10自動由接合進入脫開，表明盤車離合器脫開是自動的，只要轉子升速超過盤車轉速，盤車離合器自動脫開，實現動態分離。