CN103803409B - 节能式轨道小车辅助驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能式轨道小车辅助驱动装置，包括针轮、双向超越离合器、离心式离合器和电机，所述针轮与小车相连接，并且与铺设在小车轨道旁边的针轮轨道相啮合，所述针轮通过轴一与双向超越离合器连接，所述双向超越离合器通过轴二与离心式离合器连接，所述离心式离合器通过轴二与电机连接，所述电机与离心式离合器之间设置飞轮机构，所述电机外部连接有蓄能器。本发明能储存小车平稳运行和小车制动时的机械能，并将其转换成电能，用于小车启动和其它设备，降低能耗。

Description

节能式轨道小车辅助驱动装置

技术领域

本发明涉及轨道小车技术领域，尤其涉及一种节能式轨道小车辅助驱动装置。

背景技术

轨道小车运行驱动方式有自行式和钢丝绳牵引式两种。当小车平稳运行时，电动机应克服的运行静阻力包括摩擦阻力、坡度阻力和风阻力，牵引式小车还应包括起升和牵引钢丝绳张力差所引起的钢丝绳阻力。小车在启动时需要把电能转换成机械能，而制动时却要消耗电能去减小机械能，特别是对于大外伸距的岸边集装箱起重机和桥式抓斗卸船机，为了提高生产效率，小车制动时间比较短，而且运行速度较高（将近300m/min），这样在小车制动时耗能比较多，相比较小车制动时的耗能，小车稳定运行时阻力小，耗能少。目前小车平稳运行和小车制动时的机械能都是直接转化为热能消耗掉，没有考虑将能量储存起来用于小车启动或其他设备，造成资源的浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种节能式轨道小车辅助驱动装置，它能储存小车平稳运行和小车制动时的机械能，并将其转换成电能，用于小车启动和其它设备，降低能耗。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

节能式轨道小车辅助驱动装置，包括针轮、双向超越离合器、离心式离合器和电机，所述针轮与小车相连接，并且与铺设在小车轨道旁边的针轮轨道相啮合，所述针轮通过轴一与双向超越离合器连接，所述双向超越离合器通过轴二与离心式离合器连接，所述离心式离合器通过轴二与电机连接，所述电机与离心式离合器之间设置飞轮机构，所述电机外部连接有蓄能器；当小车启动时，电机驱动离心式离合器低速转动使其与双向超越离合器接合，轴一与轴二通过离心式离合器和双向超越离合器连接，离心式离合器通过双向超越离合器带动针轮转动，驱动小车启动；当小车平稳运行时，双向超越离合器高速转动使其与离心式离合器分离，轴一与轴二通过双向超越离合器连接，针轮带动飞轮机构高速运转，飞轮机构的动能通过电机转变为电能储存在蓄能器中；当小车制动时，双向超越离合器断开轴一与轴二的连接，飞轮机构由于其自身的惯性继续转动，并通过电机将动能转变为电能储存在蓄能器中。

按上述技术方案，所述双向超越离合器包括外圈和设置在外圈内的爪轮，所述爪轮上开设有楔槽，所述楔槽内设置滚柱，所述滚柱与楔槽的的宽敞部分之间设置弹簧顶杆，与楔槽的狭窄部分之间设置拨叉。

按上述技术方案，所述爪轮上开设有两对方向相反的楔槽。

按上述技术方案，所述外圈固设在轴一上，所述爪轮与轴二通过键连接，所述拨叉固设在轴二上。

按上述技术方案，所述离心式离合器包括内套筒、摩擦片和外套筒，所述内套筒和摩擦片之间设置弹簧一，所述内套筒的外部套装外套筒，所述外套筒与内套筒通过螺栓连接，所述外套筒的外部铰接有杠杆，所述杠杆与摩擦片连接。

按上述技术方案，所述飞轮机构包括飞轮架，所述飞轮架上沿其径向均匀开设有多个滑槽，每个滑槽内设置弹簧二和重球，所述弹簧二的一端与飞轮架的内圈连接，另一端与重球连接。

本发明产生的有益效果是：本发明能储存小车平稳运行和小车制动时的机械能，并将其转换成电能，用于小车启动和其它设备，降低能耗，本发明适用于桥架类型起重机的牵引式小车。

具体的，当小车启动时，针轮随着小车运动在针轮轨道上低速转动，同时，蓄能器给电机供电，电机作为电动机驱动轴二低速转动，安装于轴二上的离心式离合器与双向超越离合器紧贴在一起传递扭矩，双向超越离合器断开轴一和轴二的连接，针轮随着双向超越离合器的转动在针轮轨道上转动，和小车牵引钢丝绳一起驱动小车启动。当小车稳定运行时，针轮随着小车高速转动，并通过双向超越离合器带动离心式离合器高速转动，离心式离合器在离心力的作用下与双向超越离合器断开连接，双向超越离合器作为联轴器连接轴一和轴二，带动安装与轴二上的飞轮机构高速转动，飞轮机构的动能传递给电机，电机作为发电机将动能转变为电能储存在蓄能器中。当小车制动时，针轮随着小车的停止而停止，双向超越离合器断开轴一与轴二的连接，此时安装于轴二上的飞轮机构由于惯性继续转动，其动能通过电机转变为电能储存在蓄能器中，同时减少了牵引钢丝绳用于小车减速时消耗的能量。储存在蓄能器中的电能可以用于下一阶段的小车启动或其他设备供电。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是双向超越离合器的结构示意图；

图3是离心式离合器的结构示意图；

图4是飞轮机构的的结构示意图。

其中，1a-轴一、1b-轴二、2-针轮、3-电机、4-蓄能器、5-飞轮机构、6-离心式离合器、7-双向超越离合器、8-针轮轨道、9-滚柱、10-外圈、11-弹簧顶杆、12-爪轮、13-拨叉、14-内套筒、15-螺栓、16-外套筒、17-杠杆、18-弹簧一、19-摩擦片、20-飞轮架、21-弹簧二、22-重球、23-滑槽。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，节能式轨道小车辅助驱动装置，包括针轮2、双向超越离合器7、离心式离合器6和电机3。针轮2与小车相连接，并且与铺设在小车轨道旁边的针轮轨道8相啮合，针轮2和针轮轨道8是用来辅助启动和制动小车的，小车的重力和外载荷通过小车车轮承受，轴一1a只承受扭矩，不承受弯矩。针轮2通过轴一1a与双向超越离合器7连接，双向超越离合器7通过轴二1b与离心式离合器6连接，离心式离合器6通过轴二1b与电机3连接，电机3与离心式离合器6之间设置飞轮机构5，电机3外部连接有蓄能器4，

本实施例中所使用的电机3是电动机和发电机合为一体的，既能充当电动机，又能充当发电机，当小车平稳运行和减速运行时，电机3充当发电机，当小车启动时，电机3充当电动机，蓄能器4为电容式，是利用电容存储电机3传递来的电能，其存储的电能可以供给电机3充当电动机时所需的能量和其它设备用电。

当小车启动时，电机3驱动离心式离合器6低速转动使其与双向超越离合器7接合，轴一1a与轴二1b通过离心式离合器6和双向超越离合器7连接，离心式离合器6通过双向超越离合器7带动针轮2转动，驱动小车启动。

当小车平稳运行时，双向超越离合器7高速转动使其与离心式离合器6分离，轴一1a与轴二1b通过双向超越离合器7连接，针轮2带动飞轮机构5高速运转，飞轮机构5的动能通过电机3转变为电能储存在蓄能器4中。

当小车制动时，双向超越离合器7断开轴一1a与轴二1b的连接，飞轮机构5由于其自身的惯性继续转动，并通过电机3将动能转变为电能储存在蓄能器4中。

如图2所示，双向超越离合器7包括外圈10和设置在外圈10内的爪轮12，爪轮12上开设有楔槽，楔槽内设置滚柱9，滚柱9与楔槽的宽敞部分之间设置弹簧顶杆11，与楔槽的狭窄部分之间设置拨叉13。在本实施中。外圈10固设在轴一1a上，爪轮12与轴二1b通过键连接，拨叉13固设在轴二1b上。爪轮12与轴二1b之间的键与键槽工作侧之间保持一定间隙δ（当双向超越离合器工作时，间隙δ保持在非工作面一侧，根据主动件和转向不同，间隙δ可在右侧或左侧，固接在轴1上的拨叉13也随之向左侧或右侧拨动）。在本实施例中，爪轮12上开设有两对方向相反的楔槽，每对楔槽内设置一个拨叉，这样可以保证无论轴一或轴二顺时针或逆时针旋转，都能使得双向超越离合器7实现自动离合的功能。

双向超越离合器7的作用是：当轴二的转速大于轴一的转速时（即爪轮的转速大于外圈的转速），固设于轴二上的拨叉将滚柱压向楔槽的宽敞部分，外圈保持原有的运动状态，爪轮与外圈分离，即双向超越离合器7自动分离，断开轴一与轴二的连接；当轴二的转速小于轴一的转速时（即爪轮的转速小于外圈的转速），设置于楔槽内的滚柱受到摩擦力作用被楔紧在楔槽内，外圈带动爪轮转动，外圈与爪轮接合，即双向超越离合器7自动接合，连接轴一与轴二。

如图3所示，离心式离合器6包括内套筒14、摩擦片19和外套筒16，内套筒14和摩擦片19之间设置弹簧一18，内套筒14的外部套装外套筒16，外套筒16与内套筒14通过螺栓15连接，通过调节螺栓15可以调节弹簧一18的预紧压力，外套筒的外部铰接有杠杆17，杠杆17与摩擦片19连接。安装时，内套筒14与轴二1b过盈配合，摩擦片19与轴二1b通过键连接（其可沿轴向滑动），其动作原理如下：当轴二1b静止时，由于弹簧一18预紧压力的作用，摩擦片19紧贴在双向超越离合器7的外圈10上，摩擦片19和外圈10构成一对摩擦副实现扭矩的传递，随着轴1b的转速提高，杠杆17在离心力的作用下，逐步由轴向向径向运动，使得摩擦片19沿轴向进一步压缩弹簧一18，迫使摩擦片19与外圈10分离，切断二者的运动传递。

如图4所示，飞轮机构5包括飞轮架20，所述飞轮架20上沿其径向均匀开设有多个滑槽23，每个滑槽23内设置弹簧二21和重球22，弹簧二21的一端与飞轮架20的内圈连接，另一端与重球22连接，重球22可沿着滑槽23运动。安装时，飞轮架20与轴二1b通过平键连接，其动作原理如下：当轴二1b静止（或转速很低）时，重球22在弹簧21拉力作用下，都聚集在轴二1b附近，由飞轮的转动惯量计算公式，可知当飞轮机构5质心离转动轴距离很小时，飞轮机构转动惯量比较小，便于启动，随着轴1b的转速提高，重球22在离心力的作用下沿滑槽23向飞轮架20外圈移动，随之飞轮机构的质心离转动轴距离也增大（及转动惯量增大），由动能计算公式可知飞轮机构的能量也随之增大，有利于储存能量，同时大转动惯量可以减小小车运行过程中受到瞬态风和坡度等阻力引起速度波动。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种节能式轨道小车辅助驱动装置，其特征在于：包括针轮（2）、双向超越离合器（7）、离心式离合器（6）和电机（3），所述针轮（2）与小车相连接，并且与铺设在小车轨道旁边的针轮轨道（8）相啮合，所述针轮（2）通过轴一（1a）与双向超越离合器（7）连接，所述双向超越离合器（7）通过轴二（1b）与离心式离合器（6）连接，所述离心式离合器（6）通过轴二（1b）与电机（3）连接，所述电机（3）与离心式离合器（6）之间设置飞轮机构（5），所述电机（3）外部连接有蓄能器（4）；当小车启动时，电机（3）驱动离心式离合器（6）低速转动使其与双向超越离合器（7）接合，轴一（1a）与轴二（1b）通过离心式离合器（6）和双向超越离合器（7）连接，离心式离合器（6）通过双向超越离合器（7）带动针轮（2）转动，驱动小车启动；当小车平稳运行时，双向超越离合器（7）高速转动使其与离心式离合器（6）分离，轴一（1a）与轴二（1b）通过双向超越离合器（7）连接，针轮（2）带动飞轮机构（5）高速运转，飞轮机构（5）的动能通过电机（3）转变为电能储存在蓄能器（4）中；当小车制动时，双向超越离合器（7）断开轴一（1a）与轴二（1b）的连接，飞轮机构（5）由于其自身的惯性继续转动，并通过电机（3）将动能转变为电能储存在蓄能器（4）中。

2.根据权利要求1所述的节能式轨道小车辅助驱动装置，其特征在于：所述双向超越离合器（7）包括外圈（10）和设置在外圈（10）内的爪轮（12），所述爪轮（12）上开设有楔槽，所述楔槽内设置滚柱（9），所述滚柱（9）与楔槽的的宽敞部分之间设置弹簧顶杆（11），与楔槽的狭窄部分之间设置拨叉（13）。

3.根据权利要求2所述的节能式轨道小车辅助驱动装置，其特征在于：所述爪轮（12）上开设有两对方向相反的楔槽。

4.根据权利要求2所述的节能式轨道小车辅助驱动装置，其特征在于：所述外圈（10）固设在轴一（1a）上，所述爪轮（12）与轴二（1b）通过键连接，所述拨叉（13）固设在轴二（1b）上。

5.根据权利要求1所述的节能式轨道小车辅助驱动装置，其特征在于：所述离心式离合器（6）包括内套筒（14）、摩擦片（19）和外套筒（16），所述内套筒（14）和摩擦片（19）之间设置弹簧一（18），所述内套筒（14）的外部套装外套筒（16），所述外套筒（16）与内套筒（14）通过螺栓（15）连接，所述外套筒的外部铰接有杠杆（17），所述杠杆（17）与摩擦片（19）连接。

6.根据权利要求1所述的节能式轨道小车辅助驱动装置，其特征在于：所述飞轮机构（5）包括飞轮架（20），所述飞轮架（20）上沿其径向均匀开设有多个滑槽（23），每个滑槽（23）内设置弹簧二（21）和重球（22），所述弹簧二（21）的一端与飞轮架（20）的内圈连接，另一端与重球（22）连接。