CN102537270B - 离合式大功率高效机械变矩器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤矿井下工作面输送机超载启动技术领域，具体地说是一种离合式大功率高效机械变矩器。在条件较差的煤矿井下工作面，由于片帮或落顶的发生，工作面输送机经常出现压车或无法启动的问题，只能人工清煤，严重影响了生产效率。本发明提供了一种离合式大功率高效机械变矩器，由永磁偶合传动系统、行星传动系统、液控摩擦离合系统三部份构成；利用永磁偶合传动系统传递正常转矩，又利用永磁偶合传动系统断开了超载转矩；利用液控摩擦离合系统接入行星传动系统放大驱动系统的输出转矩，又利用液控摩擦离合系统限制驱动系统的最大输出转矩，还利用液控摩擦离合系统减缓载荷的变化过程。本发明解决了工作面输送机超载压车或无法启动的问题。

Description

离合式大功率高效机械变矩器

技术领域

本发明涉及煤矿井下工作面输送机超载启动技术领域，具体地说是一种离合式大功率高效机械变矩器。

背景技术

在采煤条件较差的煤矿井下工作面上，工作面输送机经常出现压车或无法启动的问题，但该技术领域尚未引起关注。现阶段国内外工作面输送机的传动技术研究热点集中在保护传动系统方面，各种各样的软启动，润滑、冷却、过载和震动的监控。

阀控调速型液力偶合器、变频调速电动机和液粘离合器等软启动方式，只是在启动、卡阻和停车时，减缓载荷的变化过程，降低对传动系统的破坏，并未增大驱动系统的输出转矩。

有试图用液压马达来增力，却无法与电动机的力矩合成。而用液力变矩器来增力，满足不了小体积、大功率、大转矩的要求。有采用大速比减速器解决上述过载问题的，不但增大了减速器体积，还大大降低了煤矿生产效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种离合式大功率高效机械变矩器，在工作面输送机出现压车或无法启动时，将输送机切换为慢速大牵引力运转；负载降至正常范围，切换回正常运行速度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该装置由永磁偶合传动系统、行星传动系统、液控摩擦离合系统三部份构成；

永磁偶合传动系统：由导磁体滑移轴套组件、前导磁体组件、后导磁体组件、前永磁体组件、后永磁体组件组成；

永磁偶合传动系统内部连接关系：导磁体滑移轴套组件分别通过花键与前导磁体组件、后导磁体组件联接；前永磁体组件与后永磁体组件通过螺钉联接在一起；

行星传动系统：由太阳轮、行星架、行星轮、内齿圈组成；

行星传动系统内部连接关系：行星轮通过轴承和销轴装在行星架上，太阳轮与行星轮呈外齿啮合，行星轮与内齿圈呈内齿啮合；

液控摩擦离合系统：由内花键套、动离合板、静离合板、外花键盘座、固定盘、固定销轴、滑动压盘、抗压式弹簧组件组成；

液控摩擦离合系统内部连接关系：内花键套通过花键与动离合板联接；固定销轴右端外螺纹与外花键盘座内螺纹联接；固定盘通过螺钉与固定销轴左端内螺纹联接；静离合板、滑动压盘套装在固定销轴上，静离合板、滑动压盘通过花键与外花键盘座联接；抗压式弹簧组件穿过静离合板上的孔压装在固定盘和滑动压盘之间，滑动压盘的右端与外花键盘座的液压腔相通；

组成该装置还有输出轴承盖、机壳、输入盘座和输入轴承盖；

永磁偶合传动系统与行星传动系统的连接关系：前导磁体组件、后导磁体组件为永磁偶合传动系统的输入端，太阳轮为行星传动系统的输入端，太阳轮通过平键与导磁体滑移轴套组件联接，永磁偶合传动系统的输入端(前导磁体组件、后导磁体组件)与行星传动系统的输入端(太阳轮)联接在一起；前永磁体组件与后永磁体组件为永磁偶合传动系统的输出端，行星架为行星传动系统的输出端，后永磁体组件通过螺钉与行星架联接，永磁偶合传动系统的输出端(前永磁体组件与后永磁体组件)与行星传动系统的输出端(行星架)联接在一起；

行星传动系统与液控摩擦离合系统的连接关系：内花键套通过螺钉与内齿圈联接；

外花键盘座和输入盘座分别通过螺钉固定在机壳两端的止口上；输出轴承盖通过螺钉固定在外花键盘座上，输入轴承盖通过螺钉固定在输入盘座上；

电机输出轴通过平键与太阳轮联接，行星架通过平键与减速器输入轴联接。

本发明的有益效果是，承载正常范围负荷的传动链能自动脱开超载负荷，通过简单的液控将输送机切换为慢速大牵引力运转，减缓载荷的变化过程，限定最大输出转矩保护整体传动系统，负载降至正常范围，切换回正常运行速度。既解决了工作面输送机超载压车或无法启动的问题，又不降低煤矿生产效率。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是本发明装置结构图。

图2是永磁偶合传动系统主视图(图3的A-A剖视图)。

图3是永磁偶合传动系统左视图。

图4是行星传动系统结构图。

图5是液控摩擦离合系统主视图(图6的B-B剖视图)。

图6是液控摩擦离合系统左视图。

具体实施方式

图中1.太阳轮，2.导磁体滑移轴套组件，3.前导磁体组件，4.后导磁体组件，5.前永磁体组件，6.后永磁体组件，7.行星架，8.行星轮，9.内齿圈，10.内花键套，11.动离合板，12.静离合板，13.外花键盘座，14.固定盘，15.固定销轴，16.滑动压盘，17.抗压式弹簧组件，18.输出轴承盖，19.机壳，20.输入盘座，21.输入轴承盖。

该装置由永磁偶合传动系统、行星传动系统、液控摩擦离合系统三部份构成；

永磁偶合传动系统：由导磁体滑移轴套组件2、前导磁体组件3、后导磁体组件4、前永磁体组件5、后永磁体组件6组成；

永磁偶合传动系统内部连接关系：导磁体滑移轴套组件2分别通过花键与前导磁体组件3、后导磁体组件4联接；前永磁体组件5与后永磁体组件6通过螺钉联接在一起；

行星传动系统：由太阳轮1、行星架7、行星轮8、内齿圈9组成；

行星传动系统内部连接关系：行星轮8通过轴承和销轴装在行星架7上，太阳轮1与行星轮8呈外齿啮合，行星轮8与内齿圈9呈内齿啮合；

液控摩擦离合系统：由内花键套10、动离合板11、静离合板12、外花键盘座13、固定盘14、固定销轴15、滑动压盘16、抗压式弹簧组件17；

液控摩擦离合系统内部连接关系：内花键套10通过花键与动离合板11联接；固定销轴15右端外螺纹与外花键盘座13内螺纹联接；固定盘14通过螺钉与固定销轴15左端内螺纹联接；静离合板12、滑动压盘16套装在固定销轴15上，静离合板12、滑动压盘16通过花键与外花键盘座13联接；抗压式弹簧组件17穿过静离合板12上的孔压装在固定盘14和滑动压盘16之间，滑动压盘16的右端与外花键盘座13的液压腔相通；

组成该装置还有输出轴承盖18、机壳19、输入盘座20和输入轴承盖21；

永磁偶合传动系统与行星传动系统的连接关系：前导磁体组件3、后导磁体组件4为永磁偶合传动系统的输入端，太阳轮1为行星传动系统的输入端，太阳轮1通过平键与导磁体滑移轴套组件2联接，永磁偶合传动系统的输入端(前导磁体组件3、后导磁体组件4)与行星传动系统的输入端(太阳轮1)联接在一起；前永磁体组件5与后永磁体组件6为永磁偶合传动系统的输出端，行星架7为行星传动系统的输出端，后永磁体组件6通过螺钉与行星架7联接，永磁偶合传动系统的输出端(前永磁体组件5与后永磁体组件6)与行星传动系统的输出端(行星架7)联接在一起；

行星传动系统与液控摩擦离合系统的连接关系：内花键套10通过螺钉与内齿圈9联接，前述内花键套10通过花键与动离合板11联接，所以行星传动系统的内齿圈9与动离合板11间接联在一起；

外花键盘座13和输入盘座20分别通过螺钉固定在机壳19两端的止口上；输出轴承盖18通过螺钉固定在外花键盘座13上，输入轴承盖21通过螺钉固定在输入盘座20上；

电机输出轴通过平键与太阳轮1联接，行星架7通过平键与减速器输入轴联接。

本发明设计永磁偶合传动系统与行星传动系统有同一输入端，永磁偶合传动系统与行星传动系统有同一输出端，并且永磁偶合传动系统与行星传动系统在同一条轴线上。

内花键套10通过螺钉与内齿圈9联接，可以看出行星传动系统的内齿圈9与动离合板11联接在一起。

来自外界的高压液流经外花键盘座13，推动滑动压盘16压缩抗压式弹簧组件17，进而推动静离合板12，从而压紧动离合板11，实现液控摩擦离合系统制动内齿圈9的功能。

抗压式弹簧组件17装在固定盘14和滑动压盘16之间起复位作用，保证液控摩擦离合系统为非制动常态。

本发明的工作原理：

(一)第一种情况，工作面输送机额定负荷启动和运转

第一阶段，额定负荷电机启动

在电机的驱动下，太阳轮1开始转动，由于行星架7与负载联接尚不能转动，行星轮8只能自转，内齿圈9自由反转。

与此同时，前导磁体组件3和后导磁体组件4也开始转动。

第二阶段，额定负荷永磁偶合传动系统启动

接近电机额定转速时，前导磁体组件3和后导磁体组件4在速度差产生的磁感应力作用下，分别减小了与前永磁体组件5和后永磁体组件6之间的间隙，随着间隙减小，传递的转矩增大，与负载联接的前永磁体组件5和后永磁体组件6转动速度逐渐加快，最后达到一个额定速度运行的标准间隙，前永磁体组件5、后永磁体组件6和电机之间通过转矩的传递同速转动。

行星架7与前永磁体组件5和后永磁体组件6一起开始带动负载转动，太阳轮1与行星架7之间的相对转动逐渐减小为零，行星轮8自转逐渐停止，内齿圈9从自由反转逐渐变为随太阳轮1和行星架7一起转动。

第三阶段，额定负荷下额定转速运转

保持永磁偶合传动系统启动完成后的运转。

当负载的转矩发生变化时，导磁体和永磁体这两个旋转体之间的间隙可以变动，传递的转矩也随之变化。

在工作面输送机额定负荷下启动和运转，本发明实现了输出端近似同速同转矩转动。

(二)第二种情况，工作面输送机负荷突然超载

第一阶段，负荷突然超载，工作面输送机停车，电机保持额定转速

当负载突然出现过载或卡死的情况下，负荷超过了磁场作用所能传递的最大转矩，与负载连接的前永磁体组件5和后永磁体组件6转动速度很快下降到零，而与电机连接的前导磁体组件3和后导磁体组件4继续被电机驱动运转。

太阳轮1继续被电机驱动运转，行星架7与负载一同停止转动，行星轮8只能自转，内齿圈9自由反转。

第二阶段，操控液控摩擦离合系统，制动内齿圈9

高压液推动滑动压盘16，使消除动离合板11与静离合板12之间的间隙，逐渐增大动离合板11与静离合板12之间的正压力，直至摩擦力能传递带动负载所需的最小转矩，制动内齿圈9。

内齿圈9制动，太阳轮1作为输入端，行星架7作为输出端，行星传动系统开始起减小速度增大转矩作用。

在逐渐增大动离合板11与静离合板12之间的正压力，而内齿圈9尚未制动过程中，动离合板11与静离合板12之间是相对滑动状态，行星传动系统所承受负荷是在逐渐增加。

设定高压液的极限压力值，限定最大输出转矩，保护整体传动系统。

第三阶段，超大负荷下低速运转

保持行星传动系统启动完成后的运转。

第四阶段，负载恢复到额定负荷，松开液控摩擦离合系统，释放内齿圈9撤掉推动滑动压盘16的液压力，抗压式弹簧组件17的复位作用恢复动离合板11与静离合板12之间的间隙，内齿圈9得以自由旋转。

第五阶段，额定负荷永磁偶合传动系统启动

在工作面输送机负荷突然超载下运转，本发明实现了输出端低速大转矩转动。

(三)第三种情况，工作面输送机超载启动

第一阶段，超载负荷电机启动

在电机的驱动下，太阳轮1开始转动，由于行星架7与负载连接尚不能转动，行星轮8只能自转，内齿圈9自由反转。

与此同时，前导磁体组件3和后导磁体组件4随太阳轮1也开始转动。

当电机达到额定转速时，由于在超载下启动，永磁偶合传动系统无法带动行星架7转动，行星轮8依然只能自转，内齿圈9依然自由反转。

第二阶段，操控液控摩擦离合系统，制动内齿圈9

高压液推动滑动压盘16，使消除动离合板11与静离合板12之间的间隙，逐渐增大动离合板11与静离合板12之间的正压力，直至摩擦力能传递带动负载所需的最小转矩，制动内齿圈9。

内齿圈9制动，太阳轮1作为输入端，行星架7作为输出端，行星传动系统开始起减小速度增大转矩作用。

在逐渐增大动离合板11与静离合板12之间的正压力，而内齿圈9尚未制动过程中，动离合板11与静离合板12之间是相对滑动状态，行星传动系统所承受负荷是在逐渐增加。

设定高压液的极限压力值，限定最大输出转矩，保护整体传动系统。

第三阶段，超大负荷下低速运转

保持行星传动系统启动完成后的运转。

第四阶段，负载恢复到额定负荷，松开液控摩擦离合系统，释放内齿圈9

撤掉推动滑动压盘16的液压力，抗压式弹簧组件17的复位作用恢复动离合板11与静离合板12之间的间隙，内齿圈9得以自由旋转。

第五阶段，额定负荷永磁偶合传动系统启动

在工作面输送机负荷超载下启动，本发明实现了输出端低速大转矩启动。

Claims (1)

1.一种离合式大功率高效机械变矩器，其特征是：由永磁偶合传动系统、行星传动系统、液控摩擦离合系统三部份构成；

永磁偶合传动系统：由导磁体滑移轴套组件(2)、前导磁体组件(3)、后导磁体组件(4)、前永磁体组件(5)、后永磁体组件(6)组成；

永磁偶合传动系统内部连接关系：导磁体滑移轴套组件(2)分别通过花键与前导磁体组件(3)、后导磁体组件(4)联接；前永磁体组件(5)与后永磁体组件(6)通过螺钉联接在一起；

行星传动系统：由太阳轮(1)、行星架(7)、行星轮(8)、内齿圈(9)组成；

行星传动系统内部连接关系：行星轮(8)通过轴承和销轴装在行星架(7)上，太阳轮(1)与行星轮(8)呈外齿啮合，行星轮(8)与内齿圈(9)呈内齿啮合；

液控摩擦离合系统：由内花键套(10)、动离合板(11)、静离合板(12)、外花键盘座(13)、固定盘(14)、固定销轴(15)、滑动压盘(16)、抗压式弹簧组件(17)组成；

液控摩擦离合系统内部连接关系：内花键套(10)通过花键与动离合板(11)联接；固定销轴(15)右端外螺纹与外花键盘座(13)内螺纹联接；固定盘(14)通过螺钉与固定销轴(15)左端内螺纹联接；静离合板(12)、滑动压盘(16)套装在固定销轴(15)上，静离合板(12)、滑动压盘(16)通过花键与外花键盘座(13)联接；抗压式弹簧组件(17)穿过静离合板(12)上的孔压装在固定盘(14)和滑动压盘(16)之间，滑动压盘(16)的右端与外花键盘座(13)的液压腔相通；

组成该机械变矩器还有输出轴承盖(18)、机壳(19)、输入盘座(20)和输入轴承盖(21)；

永磁偶合传动系统与行星传动系统的连接关系：前导磁体组件(3)、后导磁体组件(4)为永磁偶合传动系统的输入端，太阳轮(1)为行星传动系统的输入端，太阳轮(1)通过平键与导磁体滑移轴套组件(2)联接，永磁偶合传动系统的输入端与行星传动系统的输入端联接在一起；前永磁体组件(5)与后永磁体组件(6)为永磁偶合传动系统的输出端，行星架(7)为行星传动系统的输出端，后永磁体组件(6)通过螺钉与行星架(7)联接，永磁偶合传动系统的输出端与行星传动系统的输出端联接在一起；

行星传动系统与液控摩擦离合系统的连接关系：内花键套(10)通过螺钉与内齿圈(9)联接；

外花键盘座(13)和输入盘座(20)分别通过螺钉固定在机壳(19)两端的止口上；输出轴承盖(18)通过螺钉固定在外花键盘座(13)上，输入轴承盖(21)通过螺钉固定在输入盘座(20)上；

电机输出轴通过平键与太阳轮(1)联接，行星架(7)通过平键与减速器输入轴联接。