CN103032544A

CN103032544A - 一种软启动齿轮箱

Info

Publication number: CN103032544A
Application number: CN2012105622596A
Authority: CN
Inventors: 汪永海
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-04-10

Abstract

本发明提供一种软启动齿轮箱，所述软启动齿轮箱包括箱体、齿轮传动组件、离合器组件、润滑系统、液压控制系统、冷却系统，所述齿轮传动组件和离合器组件安装在箱体内部，所述润滑系统和液压控制系统安装于箱体外部，所述冷却系统通过油管与箱体连接；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；通过液压控制系统和电气系统的有效结合，对离合器组件进行精确控制，实现多点驱动的功率平衡；将齿轮传动工作油池和液压系统油箱分开，避免齿轮啮合形成的金属碎屑进入液压系统，导致频繁的停机更换液压零件，另外，通过分离油箱，可以大大减少润滑油更换频率，降低设备运营费用。

Description

一种软启动齿轮箱

技术领域

本发明涉及工业动力传输领域，尤其涉及一种软启动齿轮箱。

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；

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、行星传动零部件制造难度大，装配工艺复杂，制造成本高；

4、结构虽然紧凑，但传动比范围有限，如果需要增大传动比，尺寸将大大增加。

5、所有润滑油共用一个油箱，造成相互污染，影响液压系统的可靠性，造成频繁停机更换液压件，并且润滑油更换频率，运营费用高。

发明内容

本发明的目的是提供一种软启动齿轮箱，以实现上述工况所需的功能，并且克服现有设备的一些不足。

为解决上述技术问题，本发明提供一种软启动齿轮箱，所述的一种软启动齿轮箱包括箱体、齿轮传动组件、离合器组件、润滑系统、液压控制系统、冷却系统，所述齿轮传动组件和离合器组件安装在箱体内部，所述润滑系统和液压控制系统安装于箱体外部，所述冷却系统通过油管与箱体连接。

进一步的，所述齿轮传动组件包括输入齿轮轴、第一级大齿轮、第二级小齿轮轴、第二级大齿轮、离合器传动轴、第三级小齿轮、第三级大齿轮、输出轴，第一级大齿轮安装于第二级小齿轮轴之上，第二级大齿轮和第三级小齿轮安装于离合器传动轴之上，第三级大齿轮安装于输出轴之上。

进一步的，所述离合器组件包括活塞、复位弹簧、弹簧导杆、钢片、摩擦片、离合器齿圈、摩擦片压板，所述离合器齿圈与第三级小齿轮固定连接，所述钢片通过其内齿与所述离合器传动轴上的外花键相啮合，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，其另一端与所述活塞相接触，所述活塞设置于所述离合器传动轴的活塞腔中，所述弹簧导杆穿过复位弹簧内孔以及活塞上的孔，安装于所述离合器传动轴的复位弹簧安装槽内，所述复位弹簧的一端与所述弹簧导杆尾部接触，其另一端压紧于所述活塞外表面。

进一步的，所述润滑系统包括齿轮泵、增速小齿轮、增速大齿轮、低速级轴承润滑软管、高速级轴承润滑分油管、高速级轴承润滑软管、低压进油软管，所述增速大齿轮设置于所述第二级小齿轮轴上，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，通过低压进油软管将所述箱体中的液压油泵入低速级轴承润滑软管、高速级轴承润滑软管以及高速级轴承润滑分油管，进入轴承部位，润滑轴承。

进一步的，所述液压控制系统包括工作油路旋转接头、高压出油软管、高压进油软管、液压控制箱、工作油箱、工作压力进油软管、速度传感器、测速轮、测速轮盖板、速度传感器电缆，所述工作油路旋转接头安装于离合器传动轴一端，所述高压出油软管一端安装于齿轮泵高压出油口，另一端安装于液压控制箱，所述液压控制箱和工作油箱安装于箱体外侧面上，工作压力进油软管一端连接工作油路旋转接头，另一端连接于液压控制箱，所述高压进油软管一端连接齿轮泵高压进油口，另一端连接于工作油箱，所述测速轮和测速轮盖板安装于输出轴上，所述速度传感器安装于速轮盖板上，所述速度传感器电缆一端与速度传感器连接，另一端连接于液压控制箱，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，所述冷却系统包括冷却油路旋转接头、磁性吸油过滤器、离心泵进油管、离心泵、离心泵出油管、散热器、冷却回油管，所述冷却油路旋转接头安装于离合器传动轴的另一端，所述磁性吸油过滤器安装于箱体上，所述离心泵进油管一端与磁性吸油过滤器相连，另一端连接于离心泵进油口，所述离心泵出油管一端与离心泵出油口相连，另一端连接于散热器进油口，所述冷却回油管一端连接于散热器出油口，另一端连接于冷却油路旋转接头。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的软启动齿轮箱，可以实现大功率工况下的电机完全空载启动，在启动过程，通过调节液压控制系统对离合器活塞供油的压力变化特性，来实现工作机启动时间和启动特性的任意控制；对于多台电机的联合驱动系统，可以实现电机之间的功率平衡，避免单个电机过载工作，延长电机的使用寿命；从结构上来说，更加紧凑的设计可以实现大传动比，承压密封耗材使用数量少，全部采用平行轴齿轮传动，结构简单，可靠性增加，并且加工制造难度低，制造成本低；另外，将齿轮传动工作油池和液压系统油箱分开，避免齿轮啮合形成的金属碎屑进入液压系统，导致频繁的停机更换液压零件，同时，因为齿轮和液压系统对润滑油清洁度的要求不同，通过分离油箱，可以保证各自使用的润滑油互不影响，大大减少润滑油更换频率，降低设备运营费用，并且维护技术要求低。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明实例提供的软启动齿轮箱内部机械结构的剖视图；

图2为本发明实例提供的软启动齿轮箱系统结构总图；

图3为本发明实例提供的软启动齿轮箱的离合器传动轴部位的剖视图；

图4为本发明实例提供的软启动齿轮箱齿轮泵的外部结构图；

在图1至图4中，

1：输入齿轮轴；2：第一级大齿轮；3：第二级小齿轮轴；4：第二级大齿轮；5：工作油路旋转接头；6：离合器传动轴；611：冷却进油孔；612：复位弹簧安装槽；613：工作进油孔；614：外花键；615：活塞腔；616：冷却分油孔；7：活塞；8：复位弹簧；9：弹簧导杆；10：钢片；11：摩擦片；12：离合器齿圈；13：摩擦片压板，14：第三级小齿轮；15：圆柱滚子轴承；16：冷却油路旋转接头；17：第三级大齿轮；18：速度传感器；19：测速轮；20：输出轴；21：箱体；22：齿轮泵；221：齿轮泵高压出油口；222：齿轮泵低压出油口；223：齿轮泵高压进油口；224：齿轮泵低压进油口；23：增速小齿轮；24：增速大齿轮；25：高压出油软管；26：高压进油软管；27：工作压力进油软管；28：低速级轴承润滑软管；29：液压控制箱；30：工作油箱；31：磁性吸油过滤器；32：离心泵进油管；33：速度传感器电缆；34：离心泵；341：离心泵进油口；342：离心泵出油口；35：离心泵出油管；36：散热器；361：散热器进油口；362：散热器出油口；37：高速级轴承润滑分油管；38：高速级轴承润滑软管；39：低压进油软管；401：第一级轴承一；402：第一级轴承二；411：第二级轴承一；412：第二级轴承二；421：第三级轴承一；422：第三级轴承二；423：第三级轴承三；43：冷却回油管；441：输出轴轴承一；442：输出轴轴承二；45：测速轮盖板。

具体实施方式

以下结合附图和具体实例对本发明提出的软启动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，提供一软启动齿轮箱，请参考图1至图4，图1为本发明实例提供的软启动齿轮箱内部机械结构的剖视图；图2为本发明实例提供的软启动齿轮箱系统结构总图；图3为本发明实例提供的软启动齿轮箱离合器传动轴部位的剖视图，图4为本发明实例提供的软启动齿轮箱齿轮泵的外部结构图。

本发明提供一种软启动齿轮箱，所述的一种软启动齿轮箱包括箱体25、齿轮传动组件、离合器组件、润滑系统、液压控制系统、冷却系统，所述齿轮传动组件和离合器组件安装在箱体21内部，所述润滑系统和液压控制系统安装于箱体21外部，所述冷却系统通过油管与箱体21连接。

进一步的，所述齿轮传动组件包括输入齿轮轴1、第一级大齿轮2、第二级小齿轮轴3、第二级大齿轮4、离合器传动轴6、第三级小齿轮14、第三级大齿轮17、输出轴20，第一级大齿轮2安装于第二级小齿轮轴3之上，第二级大齿轮4和第三级小齿轮14安装于离合器传动轴6之上，第三级大齿轮17安装于输出轴20之上。

进一步的，所述离合器组件包括活塞7、复位弹簧8、弹簧导杆9、钢片10、摩擦片11、离合器齿圈12、摩擦片压板13，所述离合器齿圈12与第三级小齿轮14固定连接，所述钢片10通过其内齿与所述离合器传动轴6上的外花键614相啮合，所述摩擦片11通过其外齿与所述离合器齿圈12相啮合，所述钢片10与所述摩擦片11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13轴向定位，其另一端与所述活塞7相接触，所述活塞7设置于所述离合器传动轴6的活塞腔615中，所述弹簧导杆9穿过复位弹簧8内孔以及活塞7上的孔，安装于所述离合器传动轴6的复位弹簧安装槽612内，所述复位弹簧8的一端与所述弹簧导杆9尾部接触，其另一端压紧于所述活塞7外表面。

进一步的，所述润滑系统包括齿轮泵22、增速小齿轮23、增速大齿轮24、低速级轴承润滑软管28、高速级轴承润滑分油管37、高速级轴承润滑软管38、低压进油软管39，所述增速大齿轮24设置于所述第二级小齿轮轴3上，所述增速小齿轮23与所述增速大齿轮24相互啮合，所述增速小齿轮23用于驱动所述齿轮泵22，通过低压进油软管39将所述箱体21中的液压油泵入低速级轴承润滑软管28、高速级轴承润滑软管38以及高速级轴承润滑分油管37，进入轴承部位，润滑轴承。

进一步的，所述液压控制系统包括工作油路旋转接头5、高压出油软管25、高压进油软管26、液压控制箱29、工作油箱30、工作压力进油软管27、速度传感器18、测速轮19、测速轮盖板45、速度传感器电缆33，所述工作油路旋转接头5安装于离合器传动轴6一端，所述高压出油软管25一端安装于齿轮泵22高压出油口221，另一端安装于液压控制箱29，所述液压控制箱29和工作油箱30安装于箱体21外侧面上，工作压力进油软管27一端连接工作油路旋转接头5，另一端连接于液压控制箱29，所述高压进油软管26一端连接齿轮泵33高压进油口223，另一端连接于工作油箱30，所述测速轮18和测速轮盖板45安装于输出轴20上，所述速度传感器18安装于速轮盖板45上，所述速度传感器电缆33一端与速度传感器18连接，另一端连接于液压控制箱29，所述速度传感器18用于测量所述输出轴20的转速，并将转速数据发送至所述液压控制箱29中。

进一步的，所述冷却系统包括冷却油路旋转接头16、磁性吸油过滤器31、离心泵进油管32、离心泵34、离心泵出油管35、散热器36、冷却回油管43，所述冷却油路旋转接头16安装于离合器传动轴6的另一端，所述磁性吸油过滤器31安装于箱体21上，所述离心泵进油管32一端与磁性吸油过滤器31相连，另一端连接于离心泵进油口341，所述离心泵出油管35一端与离心泵出油口342相连，另一端连接于散热器进油口361，所述冷却回油管43一端连接于散热器出油口362，另一端连接于冷却油路旋转接头16。

当装置开始启动时，输入轴齿轮轴1开始转动，通过多个齿轮传动带动离合器传动轴6及钢片10转动，齿轮泵22在增速小齿轮23的带动下进行泵油，但此时液压控制系统不输出工作压力油，活塞7处于初始状态，摩擦片11和钢片10之间没有摩擦力产生，因而出现相对转动，此时离合器齿圈12、摩擦片11、第三级小齿轮14、第三级大齿轮17和输出轴20处于静止状态，随着装置启动的逐渐进行，液压控制系统开始供油，并缓慢地提高液压油的压力，液压油通过工作压力进油软管27和旋转接头5，流经离合器传动轴6的工作进油孔613，到达活塞腔615，从而推动活塞7移动并压紧摩擦片组和复位弹簧8，摩擦片11和钢片10之间因相互摩擦而产生摩擦力，摩擦片11在摩擦力的作用下开始转动，从而带动离合器齿圈12、第三级小齿轮14、第三级大齿轮17和输出轴20转动，输出轴20与外部负载相连接，实现动力输出，随着液压控制系统提供的液压油压力的缓慢提升，输出轴20速度从零缓慢增加到额定转速，从而实现软启动，当液压控制系统提供的液压油压力下降时，复位弹簧安装槽612内的被压紧的复位弹簧8推动活塞7返回初始位置，实现复位动作。

当齿轮泵22开始工作时，齿轮泵22通过低压进油软管39将所述箱体21中的液压油泵入低速级轴承润滑软管28、高速级轴承润滑软管38以及高速级轴承润滑分油管37，进入轴承部位，润滑第一级轴承一401、第一级轴承二402、第二级轴承一411、第二级轴承二412、第三级轴承一421、第三级轴承二422、第三级轴承三423、输出轴轴承一441、输出轴轴承二442。

当离心泵34开始工作时，箱体21内的高温润滑油经过磁性吸油过滤器过滤后，进入离心泵进油管32，达到离心泵34内部，并经过离心泵出油管35进入散热器36，经过散热冷却后，经过冷却回油管43和冷却油路旋转接头16，进入冷却进油孔611，到达冷却分油孔616，并最终进入钢片10和摩擦片11之间的间隙，带走因摩擦而产生的热量，返回箱体21内部，实现对摩擦片组件的冷却作用。

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

1.一种软启动齿轮箱，其特征在于，包括箱体、齿轮传动组件、离合器组件、润滑系统、液压控制系统、冷却系统，所述齿轮传动组件和离合器组件安装在箱体内部，所述润滑系统和液压控制系统安装于箱体外部，所述冷却系统通过油管与箱体连接。

2.根据权利要求1所述软启动齿轮箱，其特征在于，所述齿轮传动组件包括输入齿轮轴、第一级大齿轮、第二级小齿轮轴、第二级大齿轮、离合器传动轴、第三级小齿轮、第三级大齿轮、输出轴，第一级大齿轮安装于第二级小齿轮轴之上，第二级大齿轮和第三级小齿轮安装于离合器传动轴之上，第三级大齿轮安装于输出轴之上。

3.根据权利要求1所述软启动齿轮箱，其特征在于，所述离合器组件包括活塞、复位弹簧、弹簧导杆、钢片、摩擦片、离合器齿圈、摩擦片压板，所述离合器齿圈与第三级小齿轮固定连接，所述钢片通过其内齿与所述离合器传动轴上的外花键相啮合，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，其另一端与所述活塞相接触，所述活塞设置于所述离合器传动轴的活塞腔中，所述弹簧导杆穿过复位弹簧内孔以及活塞上的孔，安装于所述离合器传动轴的复位弹簧安装槽内，所述复位弹簧的一端与所述弹簧导杆尾部接触，其另一端压紧于所述活塞外表面。

4.根据权利要求1所述软启动齿轮箱，其特征在于，所述润滑系统包括齿轮泵、增速小齿轮、增速大齿轮、低速级轴承润滑软管、高速级轴承润滑分油管、高速级轴承润滑软管、低压进油软管，所述增速大齿轮设置于所述第二级小齿轮轴上，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，通过低压进油软管将所述箱体中的液压油泵入低速级轴承润滑软管、高速级轴承润滑软管以及高速级轴承润滑分油管，进入轴承部位，润滑轴承。

5.根据权利要求1所述软启动齿轮箱，其特征在于，所述液压控制系统包括工作油路旋转接头、高压出油软管、高压进油软管、液压控制箱、工作油箱、工作压力进油软管、速度传感器、测速轮、测速轮盖板、速度传感器电缆，所述工作油路旋转接头安装于离合器传动轴一端，所述高压出油软管一端安装于齿轮泵高压出油口，另一端安装于液压控制箱，所述液压控制箱和工作油箱安装于箱体外侧面上，工作压力进油软管一端连接工作油路旋转接头，另一端连接于液压控制箱，所述高压进油软管一端连接齿轮泵高压进油口，另一端连接于工作油箱，所述测速轮和测速轮盖板安装于输出轴上，所述速度传感器安装于速轮盖板上，所述速度传感器电缆一端与速度传感器连接，另一端连接于液压控制箱，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1所述软启动齿轮箱，其特征在于，所述冷却系统包括冷却油路旋转接头、磁性吸油过滤器、离心泵进油管、离心泵、离心泵出油管、散热器、冷却回油管，所述冷却油路旋转接头安装于离合器传动轴的另一端，所述磁性吸油过滤器安装于箱体上，所述离心泵进油管一端与磁性吸油过滤器相连，另一端连接于离心泵进油口，所述离心泵出油管一端与离心泵出油口相连，另一端连接于散热器进油口，所述冷却回油管一端连接于散热器出油口，另一端连接于冷却油路旋转接头。