CN102913606A - 柔性传动减速齿轮箱 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种柔性传动减速齿轮箱，所述柔性传动减速齿轮箱包括输入轴、低速轴、输出轴、离合器、工作油站、齿轮转动工作油池和离合器工作油池；可以实现大功率传输工况下的电机空载启动，以及启动时间和启动特性的任意控制；摩擦传动组件(离合器)位于输出轴端，确保对负载变化的快速反应，通过工作油站和电气系统的有效结合，对摩擦传动组件进行精确控制，实现多点驱动的功率平衡；将齿轮传动工作油池、离合器工作油池及液压油箱分开，避免齿轮啮合形成的金属碎屑进入液压系统或进入到摩擦片组内，导致频繁的停机更换液压零件，更为严重的是损坏摩擦片，导致系统彻底失效，另外，通过分离油箱，可以大大降低设备运营费用。

Description

柔性传动减速齿轮箱

技术领域

本发明涉及工业动力传输领域，尤其涉及一种柔性传动减速齿轮箱。

背景技术

对于大功率传输工况下带载启动的场合，如果通过电机直接启动，启动时间完全由电机特性来决定，而一般情况下，电机启动时间较短，容易形成很大的瞬时冲击，不仅影响甚至损坏电机；特别是对于大功率长距离皮带传输系统，启动冲击容易引起皮带断裂、机架损毁等严重事故。目前采用的软启动设备主要包括变频电机、液力耦合器、液粘软启动装置等，但此类软启动设备都安装在传输系统的高速轴端，对低速端负载的变化反应缓慢，控制精度不高。

于1977年公开的文献号为US4047452的美国专利中提供了一种用于传输系统低速轴端的柔性传动减速齿轮箱，该齿轮箱利用行星齿轮的特性，在低速轴转速一定的情况下，实现输出轴的减速或加速转动，从而起到软启动的效果，但这种齿轮箱的结构存在以下缺陷：

1、行星传动结构复杂，可靠性低，故障几率较高，价格昂贵；

2、在工作运行中，一旦有一个齿轮出现断齿故障，因为断齿碎块不会易脱离行星传动结构内部，因而会在齿圈内随着齿轮一起运转，并和所有的齿轮产生挤压，最终导致所有的齿轮损坏；

3、由于液压系统油路、润滑油路、冷却油路及齿轮传动公用一个油池，因此齿轮之间的啮合运动造成的金属碎屑，容易进入液压系统或摩擦片组内，导致频繁的停机更换液压零件，更为严重的是金属碎屑的切割作用使摩擦片损坏，导致系统彻底失效。

4.正常工作过程中，润滑油是核心的液压工作介质，而由于现有结构特点的约束，系统要稳定的运行必须频繁的更换液压油，并且一旦更换相当于所以的润滑油必须全部更换，频繁的换油不仅要停机，而且更换的润滑油量大，从而造成运行费用极高。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性传动减速齿轮箱，以克服上述种种缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供一种柔性传动减速齿轮箱，所述柔性传动减速齿轮箱包括输入轴、低速轴、输出轴、离合器、工作油站、齿轮转动工作油池和离合器工作油池，所述离合器包括离合器座、离合器齿圈、钢片、摩擦片、离合器压板、离合器活塞和离合器活塞座，所述输入轴通过多个齿轮传动带动所述低速轴转动，所述低速轴与所述离合器座通过内外花键连接，所述离合器齿圈与所述输出轴固定连接，所述钢片通过其内齿与所述离合器座相啮合，所述摩擦片通过其外齿与所述离合器齿圈相啮合，所述钢片与所述摩擦片交替排列，形成摩擦片组，所述摩擦片组的一端通过所述离合器压板轴向定位，其另一端与所述离合器活塞相接触，所述离合器活塞设置于所述离合器活塞座中，所述工作油站与所述离合器活塞座连接，并为所述离合器活塞供油，所述离合器位于所述离合器工作油池内，所述多个齿轮均位于所述齿轮转动工作油池内。

进一步的，所述离合器还包括弹簧和弹簧导杆，所述弹簧设置于所述离合器座中，所述弹簧的一端与所述离合器座连接，其另一端与所述弹簧导杆的一端连接，所述弹簧导杆的另一端与所述离合器活塞的上表面相接触。

进一步的，所述多个齿轮具体包括第一级小齿轮、第一级大齿轮、第二级小齿轮和第二级大齿轮，所述第一级小齿轮套设于所述输入轴上，所述第一级大齿轮与所述第一级小齿轮相互啮合，所述第二级小齿轮套设于所述第一级大齿轮的齿轮轴上，所述第二级大齿轮与所述第二级小齿轮相互啮合，所述第二级大齿轮的齿轮轴为低速轴。

进一步的，所述工作油站包括液压油箱、齿轮泵、增速大齿轮、增速小齿轮和液压控制箱，所述增速大齿轮设置于所述第一级大齿轮的齿轮轴中，所述增速小齿轮与所述增速大齿轮相互啮合，所述增速小齿轮用于驱动所述齿轮泵将所述液压油箱中的液压油泵入所述离合器活塞座中，所述液压控制箱用于控制所述齿轮泵供油的油压及油量。

进一步的，所述工作油站还包括速度传感器，所述速度传感器用于测量所述输出轴的转速，并将转速数据发送至所述液压控制箱中

进一步的，所述柔性传动减速装置还包括旋转接头和第一液压管路，所述旋转接头安装于所述低速轴的一端，所述低速轴及旋转接头中设有相连的液压油孔，所述第一液压管路的一端与所述工作油站连接，其另一端从所述旋转接头处接入，并与所述液压油孔连接，所述液压油孔靠近所述离合器活塞座的一端接出另一段液压管路，这段液压管路与所述离合器活塞座连接，液压油穿过所述第一液压管路、液压油孔和另一端液压管路进入所述离合器活塞座内。

进一步的，所述齿轮泵具有高压油输出口和低压油输出口两个液压油输出口，以及高压油输入口和低压油输入口两个液压油输入口，所述液压油箱与所述高压油输入口连接，并为所述齿轮泵提供高压液压油，所述齿轮传动工作油池与所述低压油输入口相连，并为所述齿轮泵提供低压润滑油，所述高压油输出口与所述离合器活塞座连接，并为所述离合器活塞提供高压液压油，所述低压油输出口与齿轮传动中的轴承孔连接，并为齿轮传动中的轴承提供低压润滑油。

进一步的，所述柔性传动减速装置还包括冷却配油盘、第二液压管路、齿圈连接板和外设大流量离心泵，所述离合器工作油池与所述外设大流量离心泵相连，并为所述外设大流量离心泵提供低压冷却油，所述冷却配油盘设置于所述输出轴上，所述齿圈连接板套设于所述输出轴上，所述输出轴通过所述齿圈连接板与所述离合器齿圈固定连接，所述冷却配油盘、齿圈连接板及所述输出轴上均设有相连的冷却油孔，所述第二液压管路的一端与所述外设大流量离心泵连接，其另一端从所述冷却配油盘处接入，并与所述冷却油孔连接，所述外设大流量离心泵通过所述冷却配油盘、输出轴及齿圈连接板中的冷却油孔，将所述离合器工作油池中的低压冷却油泵入所述摩擦片组内。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的柔性传动减速齿轮箱可以实现大功率传输工况下的带载柔性启动，并且通过调节工作油站对离合器活塞供油的压力，实现启动时间和启动特性的任意控制；摩擦传动组件(离合器)位于输出轴端，确保对负载变化的快速反应，同时通过工作油站和电气系统的有效结合，对摩擦传动组件进行精确控制，实现多点驱动的功率平衡；将齿轮传动工作油池、离合器工作油池、及液压系统(工作油站)油池分开，避免齿轮啮合形成的金属碎屑进入液压系统或进入到摩擦片组内，导致频繁的停机更换液压系统零件，更为严重的是金属碎屑的切割作用使摩擦片损坏，导致系统彻底失效，另外，由于各个油池对液压油的清洁程度要求不同，油池的分开设计，可以根据实际使用要求对润滑油进行不同频率的更换，减少润滑油的更换量，降低设备运营费用。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明实施例提供的柔性传动减速齿轮箱的剖视图；

图2为本发明实施例提供的柔性传动减速齿轮箱的主视图；

图3为本发明实施例提供的柔性传动减速齿轮箱的左视图；

图4为本发明实施例提供的柔性传动减速齿轮箱的俯视图；

图5为本发明实施例提供的柔性传动减速齿轮箱中摩擦片组的结构示意图。

在图1至图5中，

1：输入轴；2：低速轴；3：输出轴；4：离合器；41：离合器座；42：离合器齿圈；43：钢片；44：摩擦片；45：离合器压板；46：离合器活塞；47：离合器活塞座；48：弹簧；49：弹簧导杆；51：液压油箱；52：齿轮泵；521：高压油输出口；522：低压油输出口；53：增速大齿轮；54：增速小齿轮；55：液压控制箱；56：速度传感器61：第一级小齿轮；62：第一级大齿轮；63：第二级小齿轮；64：第二级大齿轮；7：齿圈连接板；8：旋转接头；9：冷却配油盘；Ⅰ：齿轮转动工作油池；Ⅱ：离合器工作油池。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的柔性传动减速齿轮箱作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于，提供一种柔性传动减速齿轮箱，该柔性传动减速齿轮箱可以实现大功率传输工况下的带载柔性启动，并且通过调节工作油站对离合器活塞供油的压力，实现启动时间和启动特性的任意控制；摩擦传动组件(离合器)位于输出轴端，确保对负载变化的快速反应，同时通过工作油站和电气系统的有效结合，对摩擦传动组件进行精确控制，实现多点驱动的功率平衡；将齿轮传动工作油池、离合器工作油池、及液压系统油池分开，避免齿轮啮合形成的金属碎屑进入液压系统或进入到摩擦片组内，导致频繁的停机更换液压系统零件，更为严重的是金属碎屑的切割作用使摩擦片损坏，导致系统彻底失效，另外，由于各个油池对液压油的清洁程度要求不同，油池的分开设计，可以根据实际使用要求对润滑油进行不同频率的更换，减少润滑油的更换量，降低设备运营费用。

请参考图1至图5，图1为本发明实施例提供的柔性传动减速齿轮箱的剖视图；图2为本发明实施例提供的柔性传动减速齿轮箱的主视图；图3为本发明实施例提供的柔性传动减速齿轮箱的左视图；图4为本发明实施例提供的柔性传动减速齿轮箱的俯视图；图5为本发明实施例提供的柔性传动减速齿轮箱中摩擦片组的结构示意图。

请重点参考图1至图4，如图1至图4所示，本发明实施例提供一种柔性传动减速齿轮箱，所述柔性传动减速齿轮箱包括输入轴1、低速轴2、输出轴3、离合器4、工作油站、齿轮转动工作油池Ⅰ和离合器工作油池Ⅱ，所述离合器4包括离合器座41、离合器齿圈42、钢片43、摩擦片44、离合器压板45、离合器活塞46和离合器活塞座47，所述输入轴1通过多个齿轮传动带动所述低速轴2转动，所述低速轴2与所述离合器座41通过内外花键连接，所述离合器齿圈42与所述输出轴3固定连接，所述钢片43通过其内齿与所述离合器座41相啮合，所述摩擦片44通过其外齿与所述离合器齿圈42相啮合，所述钢片43与所述摩擦片44交替排列，形成摩擦片组，所述摩擦片组的一端通过所述离合器压板45轴向定位，其另一端与所述离合器活塞46相接触，所述离合器活塞46设置于所述离合器活塞座47中，所述工作油站与所述离合器活塞座47连接，并为所述离合器活塞46供油，所述离合器4位于所述离合器工作油池Ⅰ内，所述多个齿轮均位于所述齿轮转动工作油池Ⅱ内。

进一步的，所述离合器4还包括弹簧48和弹簧导杆49，所述弹簧48设置于所述离合器座41中，所述弹簧48的一端与所述离合器座41连接，其另一端与所述弹簧导杆49的一端连接，所述弹簧导杆49的另一端与所述离合器活塞46的上表面相接触，所述弹簧48与弹簧导杆49用于在离合器活塞47松开紧贴于离合器压板45上的摩擦片组时，通过弹簧48的弹力将离合器活塞46回弹到其原始位置，从而使钢片43与摩擦片44能够迅速分开，不再相互紧贴产生摩擦。

进一步的，所述多个齿轮具体包括第一级小齿轮61、第一级大齿轮62、第二级小齿轮63和第二级大齿轮64，所述第一级小齿轮61套设于所述输入轴1上，所述第一级大齿轮62与所述第一级小齿轮61相互啮合，所述第二级小齿轮63套设于所述第一级大齿轮62的齿轮轴上，所述第二级大齿轮64与所述第二级小齿轮63相互啮合，所述第二级大齿轮64的齿轮轴为低速轴2，通过上述多个齿轮能够调整输入轴的转速，从而达到低速轴2所需标准。

进一步的，所述工作油站包括液压油箱51、齿轮泵52、增速大齿轮53、增速小齿轮54和液压控制箱55，所述增速大齿轮53设置于所述第一级大齿轮52的齿轮轴中，所述增速小齿轮54与所述增速大齿轮53相互啮合，所述增速小齿轮54用于驱动所述齿轮泵52将所述液压油箱51中的液压油泵入所述离合器活塞座47中，所述液压控制箱55用于控制所述齿轮泵52供油的油压及油量，通过将上述工作油站的组件设置于齿轮、离合器4及其油池所在的系统上，节省了单独的工作油站所需的额外空间，并且齿轮泵52设置于第一级大齿轮62的齿轮轴上，通过第一级大齿轮62来驱动齿轮泵52，省去了齿轮泵所需的齿轮驱动环节，既降低了该装置的成本，又通过合理布局节省了所需空间。

进一步的，所述工作油站还包括速度传感器56，所述速度传感器56用于测量所述输出轴3的转速，并将转速数据发送至所述液压控制箱55中，所述液压控制箱55内的液压阀控制进入离合器的液压油的压力，从而控制输出轴3的转速，形成闭环控制。

进一步的，所述柔性传动减速齿轮箱还包括旋转接头8和第一液压管路，所述旋转接头8安装于所述低速轴2的一端，所述低速轴2及旋转接头8中设有相连的液压油孔，所述第一液压管路的一端与所述工作油站连接，其另一端从所述旋转接头8处接入，并与所述液压油孔连接，所述液压油孔靠近所述离合器活塞座47的一端接出另一段液压管路，这段液压管路与所述离合器活塞座47连接，液压油穿过所述第一液压管路、液压油孔和另一端液压管路进入所述离合器活塞座47内。

进一步的，所述齿轮泵52具有高压油输出口521和低压油输出口522两个液压油输出口，以及高压油输入口523和低压油输入口524两个液压油输入口，所述液压油箱51与所述高压油输入口523连接，并为所述齿轮泵52提供高压液压油，所述齿轮传动工作油池I与所述低压油输入口524相连，并为所述齿轮泵52提供低压润滑油，所述高压油输出口521与所述离合器活塞座47连接，并为所述离合器活塞46提供高压液压油，所述低压油输出口522与齿轮传动中的轴承孔连接，并为所述轴承提供低压润滑油。

进一步的，还包括冷却配油盘9、第二液压管路、齿圈连接板7和外设大流量离心泵，所述离合器工作油池Ⅱ与所述外设大流量离心泵相连，并为所述外设大流量离心泵提供低压冷却油，所述冷却配油盘9设置于所述输出轴3上，所述齿圈连接板7套设于所述输出轴3上，所述输出轴3通过所述齿圈连接板7与所述离合器齿圈42固定连接，所述冷却配油盘9、齿圈连接板7及所述输出轴3上均设有相连的冷却油孔，所述第二液压管路的一端与所述外设大流量离心泵连接，其另一端从所述冷却配油盘9处接入，并与所述冷却油孔连接，所述外设大流量离心泵通过所述冷却配油盘9、输出轴3及齿圈连接板7中的冷却油孔，将所述离合器工作油池Ⅱ中的低压冷却油泵入所述摩擦片组内。

当装置开始启动时，输入轴1开始转动，通过多个齿轮传动带动低速轴2转动，工作油站不供压力油，摩擦片4和钢片43之间没有摩擦力产生，因而出现相对转动，此时离合器座41、离合器活塞座47、离合器活塞46及钢片43发生转动，而摩擦片44、离合器齿圈42、齿圈连接板7及输出轴3静止不动，随着装置启动的逐渐进行，工作油站开始供油，并缓慢地提高液压油的压力，液压油通过旋转接头8注入低速轴2的内部的液压油孔，并通过液压管路将压力油输送到离合器活塞座47和离合器活塞46之间的油腔中，从而推动离合器活塞46移动并压紧摩擦片组，摩擦片44和钢片43之间因相互摩擦而产生摩擦力，摩擦片44在摩擦力的作用下开始转动，从而带动离合器齿圈42、齿圈连接板7及输出轴3转动，输出轴2与外部负载相连接，实现动力输出，随着油压的缓慢提升，输出速度从零缓慢增加到额定转速，从而实现柔性启动，当齿轮泵52提供的液压油压力下降时，离合器座41内的弹簧48及弹簧导杆49推动离合器活塞46，实现复位动作。

本发明实施例提供的柔性传动减速齿轮箱可以实现大功率传输工况下的带载柔性启动，并且通过调节工作油站对离合器活塞46供油的压力，实现启动时间和启动特性的任意控制；摩擦传动组件(离合器4)位于输出轴3端，确保对负载变化的快速反应，同时通过工作油站和电气系统的有效结合，对摩擦传动组件进行精确控制，实现多点驱动的功率平衡；将齿轮所用油池(齿轮转动工作油池Ⅰ)与离合器4所用油池(离合器工作油池Ⅱ)分开，避免齿轮碰撞形成的金属碎屑卷入离合器4的摩擦片组中，从而造成输出轴3或离合器4的损坏。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种柔性传动减速齿轮箱，其特征在于，包括输入轴、低速轴、输出轴、离合器、工作油站、齿轮转动工作油池和离合器工作油池，所述离合器包括离合器座、离合器齿圈、钢片、摩擦片、离合器压板、离合器活塞和离合器活塞座，所述输入轴通过多个齿轮传动带动所述低速轴转动，所述低速轴与所述离合器座通过内外花键连接，所述离合器齿圈与所述输出轴固定连接，所述钢片通过其内齿与所述离合器座相啮合，所述摩擦片通过其外齿与所述离合器齿圈相啮合，所述钢片与所述摩擦片交替排列，形成摩擦片组，所述摩擦片组的一端通过所述离合器压板轴向定位，其另一端与所述离合器活塞相接触，所述离合器活塞设置于所述离合器活塞座中，所述工作油站与所述离合器活塞座连接，并为所述离合器活塞供油，所述离合器位于所述离合器工作油池内，所述多个齿轮均位于所述齿轮转动工作油池内。

2.根据权利要求1所述柔性传动减速齿轮箱，其特征在于，所述离合器还包括弹簧和弹簧导杆，所述弹簧设置于所述离合器座中，所述弹簧的一端与所述离合器座连接，其另一端与所述弹簧导杆的一端连接，所述弹簧导杆的另一端与所述离合器活塞的上表面相接触。

3.根据权利要求1所述柔性传动减速齿轮箱，其特征在于，所述多个齿轮具体包括第一级小齿轮、第一级大齿轮、第二级小齿轮和第二级大齿轮，所述第一级小齿轮套设于所述输入轴上，所述第一级大齿轮与所述第一级小齿轮相互啮合，所述第二级小齿轮套设于所述第一级大齿轮的齿轮轴上，所述第二级大齿轮与所述第二级小齿轮相互啮合，所述第二级大齿轮的齿轮轴为低速轴。

4.根据权利要求3所述柔性传动减速齿轮箱，其特征在于，所述工作油站包括液压油箱、齿轮泵、增速大齿轮、增速小齿轮和液压控制箱，所述增速大齿轮设置于所述第一级大齿轮的齿轮轴中，所述增速小齿轮与所述增速大齿轮相互啮合，所述增速小齿轮用于驱动所述齿轮泵将所述液压油箱中的液压油泵入所述离合器活塞座中，所述液压控制箱用于控制所述齿轮泵供油的油压及油量。

5.根据权利要求4所述柔性传动减速齿轮箱，其特征在于，所述工作油站还包括速度传感器，所述速度传感器用于测量所述输出轴的转速，并将转速数据发送至所述液压控制箱中。

6.根据权利要求4所述柔性传动减速齿轮箱，其特征在于，还包括旋转接头和第一液压管路，所述旋转接头安装于所述低速轴的一端，所述低速轴及旋转接头中设有相连的液压油孔，所述第一液压管路的一端与所述工作油站连接，其另一端从所述旋转接头处接入，并与所述液压油孔连接，所述液压油孔靠近所述离合器活塞座的一端接出另一段液压管路，这段液压管路与所述离合器活塞座连接，液压油穿过所述第一液压管路、液压油孔和另一端液压管路进入所述离合器活塞座内。

7.根据权利要求4所述柔性传动减速齿轮箱，其特征在于，所述齿轮泵具有高压油输出口和低压油输出口两个液压油输出口，以及高压油输入口和低压油输入口两个液压油输入口，所述液压油箱与所述高压油输入口连接，并为所述齿轮泵提供高压液压油，所述齿轮传动工作油池与所述低压油输入口相连，并为所述齿轮泵提供低压润滑油，所述高压油输出口与所述离合器活塞座连接，并为所述离合器活塞提供高压液压油，所述低压油输出口与齿轮传动中的轴承孔连接，并为所述齿轮传动中的轴承提供低压润滑油。

8.根据权利要求1所述柔性传动减速齿轮箱，其特征在于，还包括冷却配油盘、第二液压管路、齿圈连接板和外设大流量离心泵，所述离合器工作油池与所述外设大流量离心泵相连，并为所述外设大流量离心泵提供低压冷却油，所述冷却配油盘设置于所述输出轴上，所述齿圈连接板套设于所述输出轴上，所述输出轴通过所述齿圈连接板与所述离合器齿圈固定连接，所述冷却配油盘、齿圈连接板及所述输出轴上均设有相连的冷却油孔，所述第二液压管路的一端与所述外设大流量离心泵连接，其另一端从所述冷却配油盘处接入，并与所述冷却油孔连接，所述外设大流量离心泵通过所述冷却配油盘、输出轴及齿圈连接板中的冷却油孔，将所述离合器工作油池中的低压冷却油泵入所述摩擦片组内。

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