CN103089847A - 一种双向超越离合器接力装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双向超越离合器接力装置，该装置包括驱动轴，驱动轴上由内向外依次设有星轮、中圈、外圈和齿轮，星轮包括星轮盘和星轮轴，中圈包括中圈盘和中圈轴，星轮套设在驱动轴上，中圈套设在星轮轴上，外圈套设在中圈轴上，齿轮设置在外圈上，中圈轴上均匀设有空隙，空隙中设有滚柱，星轮通过滚柱与外圈产生作用。该装置利用星轮、中圈、外圈所形成的空间在动态下变化所产生的摩擦力，实现自动超越和接合的效果，解决了齿轮齿条进入啮合、脱离啮合以及双电机的不同步造成的碰撞和干涉问题，保证了接力过程的平稳进行。

Description

一种双向超越离合器接力装置

技术领域

本发明涉及双驱动接力领域，具体涉及燃料转运装置中的一种双向超越离合器接力装置。 

背景技术

在压水堆核电站运行期间，反应堆停堆换料操作过程需要将新/乏燃料组件在反应堆厂房和燃料厂房之间往复运输，运输的路径中需要携带燃料组件穿过燃料转运通道，从一个厂房运输到另一个厂房。三代核电站由于双层安全壳的设计，燃料转运通道的长度与二代以及二代改进型核电站相比有了很大的增加，运输路径的加长对燃料转运装置的传动系统提出了更高的要求。 

在实现上述运输核燃料组件的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题： 

选择双齿轮单齿条式接力驱动，需要解决齿轮齿条进入啮合瞬间的刚性冲击问题，否则会发生撞齿使设备受损。 

选择双齿轮单齿条式接力驱动，还需要解决齿轮齿条进入双驱动状态之后，由于双驱动不同步造成的追齿问题以及尾齿脱离问题。 

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种双向超越离合器接力装置，保证双驱动接力过程的平稳进行。 

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 

一种双向超越离合器接力装置，包括驱动轴，驱动轴上由内向外依次设有星轮、中圈、外圈和齿轮，星轮包括星轮盘和星轮轴，中圈包括中圈盘和中圈轴，星轮套设在驱动轴上，中圈套设在星轮轴上，外圈套设在中圈轴上，齿轮设置在外圈上，中圈轴上设有若干空隙，空隙中设有滚柱，星轮通过滚柱与外圈配合传动。 

进一步，如上所述的一种双向超越离合器接力装置，中圈盘的外缘上设有凸出的拨盘。 

进一步，如上所述的一种双向超越离合器接力装置，驱动轴设置于轴支座上，轴支座的侧面设有与拨盘相适配的能够弹性伸缩的拨爪。 

进一步，如上所述的一种双向超越离合器接力装置，所述的拨盘的个数为2个，2个拨盘以中圈盘的圆心中心对称设置。 

进一步，如上所述的一种双向超越离合器接力装置，中圈盘与星轮盘之间还设有圆柱螺旋弹簧。 

进一步，如上所述的一种双向超越离合器接力装置，所述的圆柱螺旋弹簧为2个，2个圆柱螺旋弹簧的一端固定于中圈盘上的弹簧固定点上，另一端分别固定于星轮盘上的两个弹簧固定点上。 

进一步，如上所述的一种双向超越离合器接力装置，星轮盘上的两个弹簧固定点与中圈盘上的弹簧固定点在星轮盘上的投影点将星轮盘三等分。 

进一步，如上所述的一种双向超越离合器接力装置，星轮通过轴键与驱动轴连接。 

再进一步，如上所述的一种双向超越离合器接力装置，外圈通过轴键与齿轮连接。 

更进一步，如上所述的一种双向超越离合器接力装置，中圈轴中的若干空隙沿中圈轴均匀设置。 

本发明的有益效果在于：本发明所述的装置利用星轮转速大于外圈时接合、星轮转速低于外圈时超越的原则，始终保持在高速侧电机驱动、低速侧运动超越的状态，保证了双驱动状态下接力过程的平稳过渡，接合状态稳定，且整体结构简单，便于加工和安装。 

附图说明

图1为本发明一种双向超越离合器接力装置的结构示意图； 

图2为本发明一种双向超越离合器接力装置的侧视图； 

图3为具体实施方式中圆柱螺旋弹簧的设置示意图； 

图4为具体实施方式中拨盘的示意图； 

图5为具体实施方式中拨盘与拨爪配合使用的示意图； 

图6为本发明实施例安装于燃料转运装置的下部传动机构的主视图； 

图7为图6的俯视图； 

图8为图6的剖面图。 

具体实施方式

下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。 

图1、图2分别示出了本发明一种双向超越离合器接力装置的正视图、侧视图，该装置包括设置在轴支座上的驱动轴4，驱动轴4上由内向外依次设有星轮2、中圈5、外圈3和齿轮1，即齿轮1、星轮2、外圈3、驱动轴4以及中圈5的轴线共线，星轮2包括星轮盘14和星轮轴13，中圈5包括中圈盘12和中圈轴11，星轮2套设在驱动轴4上，中圈5套设在星轮轴13上，外圈3套设在中圈轴11上，齿轮1设置在外圈3上，中圈轴11上均匀设有若干空隙，空隙中设有滚柱9，星轮2通过滚柱9与外圈3发生作用，以配合传动。其中，星轮2通过轴键6与驱动轴4连接，外圈3通过轴键6与齿轮1连接，中圈轴11中的若干空隙沿中圈轴11均匀设置，本实施方式中的滚柱为8个，8个滚柱均匀设置在中圈轴11的8个空隙中。 

此外，中圈盘12与星轮盘14之间还设有圆柱螺旋弹簧10，本实施方式中的圆柱螺旋弹簧为2个，2个圆柱螺旋弹簧的一端固定于中圈盘12上的弹簧固定点上，另一端分别固定于星轮盘14上的两个弹簧固定点上，星轮盘14上的两个弹簧固定点与中圈盘12上的弹簧固定点在星轮盘14上的投影点将星轮盘14三等分，两个弹簧的固定呈对称状态，且两个弹簧安装完毕后处于拉伸状态，如图3所示。A点为中圈上弹簧固定点在星轮2上的投影，B、C两点为星轮2上的两个弹簧固定点，A、B、C三点沿星轮2的圆周均匀设置。利用圆柱螺旋弹簧10的对称分布，使中圈5和星轮2在空载状态下保持一个相对稳定的角度。通过设定弹簧的固定点，使得在中圈5与星轮2保持在这个相对角度时，滚柱9拥有一定的活动空间。当外圈3由负载转变为空载时，对称的弹簧力将克服外圈的摩擦力，使中圈5和星轮2返回这个相对 角度，实现复位。为了进一步强化双向超越离合器的接合优化功能，中圈5的中圈盘外缘上设有凸出的拨盘8，驱动轴的轴支座侧面设有与拨盘相适配的能够弹性伸缩的拨爪7。本实施方式中的拨盘8为两个，2个拨盘以中圈盘的圆心中心对称设置，如图4与图5所示，中圈5转动时，拨盘8就会在拨爪7的作用下复位。拨盘8与拨爪7的工作原理为：外圈、中圈、星轮的轴线是共线的，沿径向由外向内依次为外圈套于中圈之上，中圈套于星轮之上，拨盘是中圈的延伸机构，位于轴向的末端，假设星轮逆时针旋转，转速大于外圈时，中圈在星轮、滚柱的作用下随之逆时针旋转，当拨盘转至拨爪的位置时，拨盘与拨爪之间会产生相互作用力，该力将使中圈与星轮恢复或继续保持良好的接合状态。拨盘对拨爪产生的水平分力将使拨爪弹性压缩收回，使得拨盘通过，拨盘继续旋转，通过拨爪后，拨爪在弹簧的弹性恢复力的作用下重新伸出至原来的长度。本实施方式中拨盘的个数为两个，对称设置在中圈的外缘，当驱动轴每转动半圈时，拨盘就会在拨爪的作用下重新实现接合复位一次，保证离合器的接合性能良好。 

双向超越离合器接力装置的工作原理为：滚柱9位于星轮2、中圈5与外圈3之间，当处于空载状态时，由于中圈5与星轮2之间的圆柱螺旋弹簧10的复位，使中圈5和星轮2在此情况下提供给滚柱的空间最大，滚柱不受压迫，可以在该空间内移动、滚动。负载状态下，由于负载重量产生的压力，使外圈3传递给中圈5足够大的静摩擦力克服复位弹簧的恢复力，所以此时当星轮2在驱动轴4的带动下发生转动时，中圈5和外圈3相对静止，由于初始位置的滚柱10拥有一定的移动、滚动空间，星轮2推动滚轮10旋转，外圈与中圈静止，同时星轮2与中圈5之间的间隙形状发生了改变，当旋转至滚柱的活动空间耗尽时，滚柱与外圈、中圈贴紧，在由星轮的推动所传递的压力，使得滚柱与外圈也产生了较大的摩擦力，因此外圈将在滚柱的摩擦 力下开始转动，外圈在滚柱摩擦力的作用下、中圈在滚柱压力的作用下、星轮在驱动轴的带动下开始一体旋转，进入接合状态。滚柱9是星轮2向外圈3传递转矩的中介，当星轮2转速高于外圈3且滚柱活动空间为0时，滚柱9才起到中介作用。其它状态下，滚柱在活动空间内做自转和移动。相反，当外圈转速高于星轮转速时（同向），会导致滚柱活动空间变大，该活动空间无法限制滚柱的移动和自转，作为中间环节，滚柱不再为星轮向外圈传递转矩，因此外圈与星轮的旋转脱离，处于超越状态。即当星轮2转速大于外圈3转速时，双向超越离合器接力装置处于接合状态，当外圈3转速超过星轮2转速时，处于超越状态。该双向超越离合器接力装置利用星轮2与中圈5的相对运动变化带来的空间形变所产生的摩擦力来实现超越和接合，能够自动实现满足双驱动接力要求的超越和接合时机，对控制无要求，使机构更为简单。 

为了更好的理解本发明的双向超越离合器接力装置，下面对该离合器的工作方式及原理进行进一步的说明： 

本实施例中双向超越离合器接力装置安装于燃料转运装置的下部传动机构之上，如图6、图7和图8所示，驱动轴4经联轴器、伞齿轮将电机转矩传递下来，当驱动轴4带动星轮2转动的转速超过外圈3的转速时，双向超越离合器接合，转矩从驱动轴4经离合器接力装置传递至齿轮1，驱动运输小车上的齿条做直线运动；当驱动轴4带动星轮2转动的转速低于被运输小车带动的连接在齿轮上的双向超越离合器外圈3的转速时，双向超越离合器超越，离合器外圈3空转，驱动轴4带动的内圈2与外圈3的转动相脱离，各自独立运动。 

在接力驱动过程中，绝大部分情况下齿条是在一个齿轮的带动下运动，只有在小车即将通过燃料转运通道（双向）时，才存在一根齿条同时与两个齿轮接触的情况。在非接力阶段，也就是依靠单驱动的阶段，无论哪侧传动机构驱 动小车，该装置均是接合状态，此时内外圈转速相同。当处于接力阶段时，根据外圈转速高于星轮转速即超越，外圈转速低于星轮转速即接合的特点，可判断出两侧驱动机构，哪侧的转速高、齿轮驱动齿条，哪侧即为接合状态；哪侧的转速低、齿轮被齿条驱动，哪侧即为超越状态。若齿条在驱动轴的作用下从右向左运动，与左侧齿轮接触并进入啮合，则在左侧驱动轴转速超过右侧驱动轴之前，左侧齿轮始终由齿条驱动，并保持与右侧驱动轴相同的转速。由于此时左侧驱动轴静止，星轮转速为0，而左侧离合器的外圈转速与右侧齿轮的转速相同，高于星轮转速，故此时左侧离合器处于超越状态，右侧离合器处于接合状态。当进入接力阶段，左侧驱动轴开始启动，带动星轮转速增大，在左侧驱动轴转速超过右侧驱动轴之前，左侧离合器依然处于超越状态。当左侧驱动轴转速超过右侧驱动轴之后，此时被齿条驱动的外圈转速低于星轮，左侧离合器由超越状态转为接合状态，齿条转变为左侧齿轮驱动，齿条驱动右侧齿轮旋转。齿条带动下的右侧齿轮转速高于右侧驱动轴转速，因此右侧离合器的外圈转速高于星轮，右侧离合器由接合状态转为超越状态。 

由双驱动作用的两边齿轮与同一个齿条啮合，两边齿轮、驱动轴与两个双向超越离合器搭配，产生齿条始终被高速侧电机驱动、在低速侧运动超越的良好接力特性，使系统具备非常良好的自适应功能，不会产生追齿。利用双向超越离合器的双向超越空间，使啮合瞬间的刚性冲击转为柔性冲击。 

利用中圈5与星轮2之间的圆柱螺旋弹簧实现接合优化功能，并将中圈5作为拨盘8，配合拨爪7强化复位功能，如图5所示。紧凑的结构极大地节省了下部传动机构空间，简单的结构满足便于装卸、更换的特性。 

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型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同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 

Claims (10)

1.一种双向超越离合器接力装置，包括驱动轴（4），其特征在于：驱动轴（4）上由内向外依次设有星轮（2）、中圈（5）、外圈（3）和齿轮（1），星轮（2）包括星轮盘和星轮轴，中圈（5）包括中圈盘和中圈轴，星轮（2）套设在驱动轴（4）上，中圈（5）套设在星轮轴上，外圈（3）套设在中圈轴上，齿轮（1）设置在外圈（3）上，中圈轴上设有若干空隙，空隙中设有滚柱（9），星轮（2）通过滚柱（9）与外圈（3）配合传动。

2.如权利要求1所述的一种双向超越离合器接力装置，其特征在于：中圈盘的外缘上设有凸出的拨盘（8）。

3.如权利要求2所述的一种双向超越离合器接力装置，其特征在于：驱动轴（4）设置于轴支座上，轴支座的侧面设有与拨盘（8）相适配的能够弹性伸缩的拨爪（7）。

4.如权利要求2或3所述的一种双向超越离合器接力装置，其特征在于：所述的拨盘（8）的个数为2个，2个拨盘以中圈盘的圆心中心对称设置。

5.如权利要求1至3之一所述的一种双向超越离合器接力装置，其特征在于：中圈盘与星轮盘之间还设有圆柱螺旋弹簧（10）。

6.如权利要求5所述的一种双向超越离合器接力装置，其特征在于：所述的圆柱螺旋弹簧（10）为2个，2个圆柱螺旋弹簧的一端固定于中圈盘上的弹簧固定点上，另一端分别固定于星轮盘上的两个弹簧固定点上。

7.如权利要求6所述的一种双向超越离合器接力装置，其特征在于：星轮盘上的两个弹簧固定点与中圈盘上的弹簧固定点在星轮盘上的投影点将星轮盘三等分。

8.如权利要求1所述的一种双向超越离合器接力装置，其特征在于：星轮（2）通过轴键（6）与驱动轴（4）连接。

9.如权利要求1所述的一种双向超越离合器接力装置，其特征在于：外圈（3）通过轴键（6）与齿轮（1）连接。

10.如权利要求1所述的一种双向超越离合器接力装置，其特征在于：中圈轴中的若干空隙沿中圈轴均匀设置。

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