CN104500615A - 一种大功率调速离合器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大功率调速离合器，提出了多组摩擦副热分析方法，得到最高温度的普遍分布规律类似于抛物线形状，且在距离摩擦副左端1/3处温度最高；在主动轴左端约1/3处增加了分离套，分离套将摩擦副分为两部分，分离套区域允许大量的润滑油通过，冷却效果好；主动轴的花键段的油孔的直径按抛物线规律布置，即在距离主动轴左端1/3冷却油孔的直径最大，往两边递减；主动轴上设计了双十字交叉冷却油孔，在保证结构强度的情况下，增加冷却效果；活塞外圆端面表面加工双圆弧油槽，可以提供大量的润滑油通过，进一步减小摩擦副左端的热量。本发明设计方法简单、冷却效果好、易于实现大功率调速离合器的设计、具有广泛的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种大功率调速离合器，特别适用于中大型机械装备的调速和启动。
背景技术
节能调速技术一直是世界各国研究的热点问题之一，液粘调速离合器是一种以油液为工作介质，通过改变旋转摩擦副间油膜的厚度调节输出转速和扭矩、并兼有离合功能的节能调速装置，其主要特点是调速灵敏、稳定性好、节能效果显著、可实现同步传动；主要应用场合包括：一是火电、核电用中大型风机、泵的流量调节；二是港口、矿山用带式输送机等大功率设备的柔性启动；与调速型液力耦合器和变频调速器相比，在中大功率(功率大于400kW)场合，液粘调速离合器具有更加明显的节能效果和经济效益。
随着工业技术的发展，大功率液粘调速离合器的需求量日益加剧，然而调研发现，目前开发的中大功率液粘调速离合器功率装置普遍存在发热量大的问题，严重影响工作介质和设备的正常使用寿命，如何有效地解决大功率设备的冷却问题，寻找有效的设计方法，设计结构更加合理的装备，是目前急需解决的问题，该问题如果能及时合理的解决，必将推动大功率调速离合器和行业技术的发展。
发明内容
本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供一种简单实用、冷却效果好的大功率液粘调速离合器设计方法与装置。
本发明的技术方案是：
一种大功率调速离合器，包括主动轴，主动轴透盖，上箱体，支撑盘，被动鼓，被动片，主动片，分离套，活塞，被动盘，导向轴，复位弹簧，被动轴透盖，被动轴，锁紧螺母，弹簧压盘，下箱体；所述的主动轴穿过主动轴透盖，通过第四轴承安装在上箱体和下箱体之间，主动轴左端开有花键槽，上面间隔安装有主动片，在距离主动轴最左端约1/3处设有冷却油口，且安装有分离套；被动片通过花键安装在被动鼓上，被动鼓左右两端分别安装有被动盘和支撑盘，被动盘的腔体内安装有活塞，所述的活塞内腔内安装有复位弹簧，复位弹簧的右端依此安装有弹簧压盘、第二轴承和锁紧螺母；所述的活塞、弹簧压盘、第二轴承和锁紧螺母均安装在被动轴的右端，被动轴的中部通过第一轴承安装在上箱体和下箱体之间；被动轴的左端安装有被动轴透盖。
进一步的，在所述主动轴左端约1/3处设有分离套将摩擦副分为两部分，分离套区域允许大量的润滑油通过。
进一步的，所述主动轴的花键段的油孔直径大小按抛物线规律布置，即在距离主动轴左端1/3处冷却油孔的直径最大，往两边递减。
进一步的，所述主动轴上设计了双十字交叉孔。
进一步的，所述分离套内圆面上开设有圆弧孔和四个圆孔。
进一步的，所述活塞外圆端面表面加工双圆弧油槽。
进一步的，所述下箱体的下方设有润滑油回油口。
本发明的有益效果：
(1)提出了一种大功率调速离合器多组摩擦副热分析方法，得到最高温度的普遍分布规律类似于抛物线形状，且在距离摩擦副左端1/3处温度最高；
(2)在主动轴左端约1/3处增加了分离套，分离套将摩擦副分为两部分，分离套区域允许大量的润滑油通过，冷却效果好；
(3)主动轴的花键段的油孔的直径按抛物线规律布置，即在距离主动轴左端1/3冷却油孔的直径最大，往两边递减；
(4)主动轴上设计了双十字交叉冷却油孔，在保证结构强度的情况下，增加冷却效果；
(5)活塞外圆端面表面加工双圆弧油槽，可以提供大量的润滑油通过，进一步减小摩擦副左端的热量；
(6)润滑油回油口设置在下箱体的下方，可以加快回油的速度。
由此可知，本发明设计方法简单、冷却效果好、易于实现大功率调速离合器的设计、具有广泛的实用性。
附图说明
图1是摩擦副结构模型；
图2是热分析求解流程图；
图3摩擦副施加力和位移约束
图4是不同时间的温度分布云图；
图5是最高温度与摩擦副位置的关系；
图6是一种大功率液粘调速离合器结构示意图；
图7是主动轴结构示意图；
图8是双十字交叉孔示意图；
图9是分离套示意图；
图10是活塞结构示意图。
图中：1、主动轴，2、主动轴透盖，3、润滑油进油口，4、上箱体，5、支撑盘，6、被动鼓，7、被动片，8、主动片，9、分离套，10、活塞，11、被动盘，12、导向轴，13、复位弹簧，14、控制油口，15、第一轴承，16、被动轴透盖，17、被动轴，18、锁紧螺母，19、弹簧压盘，20、下箱体，21、第二轴承，22、润滑油回油口，23、第三轴承，24、第四轴承，1-1、十字交叉孔，1-3油孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
大功率调速离合器设计方法如下：首先建立多组摩擦副结构模型，如图1所示，一组摩擦副由一个主动片和一个被动片组成，该结构包含多个主动片和多个被动片。然后，设计热分析求解过程，如图2所示，求解流程为：
①建立多组摩擦副几何模型建立；②建立多组摩擦副有限元模型；③设定材料属性和求解边界条件；④多组摩擦副耦合方式设定；⑤求解初始化；⑥判断是否收敛；⑦输出计算结果，后处理。
图3为摩擦副施加力和位移约束模型，在最左端施加推力，最右端轴向即水平向右无位移。经过计算，取其中的一个结果如图3所示，该图表示不同时间的温度分布情况，可以看出整个摩擦副的温度分布规律，温度最高的区域集中在左端。总结得出，最高温度与摩擦副位置的关系如图5所示。从如5(b)可以看出，最高温度的分布规律类似于抛物线形状，在距离左端1/3处温度最高。根据温度的分布规律，设计冷却油孔的直径大小和分布规律，如图如5(c)，在距离左端1/3处油孔直径最大，往左右两边直径递减。
根据计算结果，设计的一种大功率液粘调速离合器结构如图6所示。主要包括：主动轴1，主动轴透盖2，润滑油进油口3，上箱体4，支撑盘5，被动鼓6，被动片7，主动片8，分离套9，活塞10，被动盘11，导向轴12，复位弹簧13，控制油口14，第一轴承15，被动轴透盖16，被动轴17，锁紧螺母18，弹簧压盘19，下箱体20，第二轴承21，润滑油回油口22，第三轴承23，第四轴承24，十字交叉孔1-1，油孔1-3。
下面结合图6进一步描述一种大功率液粘调速离合器的结构和工作过程。
主动轴1穿过主动轴透盖2，通过第四轴承24安装在上箱体4和下箱体20之间，主动轴1左端开有花键槽，上面间隔安装有主动片8，在距离主动轴1最左端约1/3初安装有分离套9；被动片7通过花键安装在被动鼓6上，被动鼓6左右两端分别安装有被动盘11和支撑盘5，被动盘11的腔体内安装有活塞10，所述的活塞10内腔内安装有复位弹簧13，复位弹簧13的右端依此安装有弹簧压盘19、第二轴承21和锁紧螺母18；所述的活塞10、弹簧压盘19、第二轴承21和锁紧螺母18均安装在被动轴17的右端，被动轴17的中部通过第一轴承15安装在上箱体4和下箱体20之间；被动轴17的左端安装有被动轴透盖16。所述的分离套9内圆面上开设有圆弧孔9-1和四个圆孔9-2。
所述的活塞10可以在被动盘11的腔体内水平移动；所述的主动轴透盖2上开有润滑油进油口3，与主动轴1上的油孔1-3相通，继而与十字交叉孔1-1相连通；工作时候，润滑油从润滑油进油口3进入，经字交叉孔1-1，部分油液经分离套9上的孔、被动鼓6上的油孔，最后通过润滑油回油口22流出。
控制油从控制油口14进入，经被动轴17上的油孔进入活塞10与被动盘11之间的腔体，然后推动活塞10左右移动，进而调节被动片7和主动片8之间的距离。在工作调节的过程中会产生很大的热量。
本发明一种大功率液粘调速离合器最大的特点就是可以很好的解决产生的热量，下面根据图6到图10分析该结构的独到之处：
(1)根据分析结果(图4)，在靠近推进活塞10的一侧温度最高的区域，增加冷却油的通道，即在主动轴1的左端大约1/3处增加分离套9，分离套9将摩擦副分为两部分；
(2)主动轴1花键段的油孔的直径和分布规律按照图5设计，设计结果如图7所示，即在左端三分之一处油孔的直径最大，往两边递减；
(3)主动轴设计了双十字交叉冷却油孔1-1，在保证结构强度的情况下，增加冷却效果；
(4)活塞10外圆端面表面加工双圆弧油槽，可以提供大量的润滑油通过，进一步减小摩擦副左端的热量；
(5)润滑油回油口22设置在下箱体20的下方，可以加快润滑油回油的速度。
本发明还可以有其他实施方式，凡采用同等替换和等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
Claims (7)
1.一种大功率调速离合器，其特征在于：包括主动轴(1)，主动轴透盖(2)，上箱体(4)，支撑盘(5)，被动鼓(6)，被动片(7)，主动片(8)，分离套(9)，活塞(10)，被动盘(11)，导向轴(12)，复位弹簧(13)，被动轴透盖(16)，被动轴(17)，锁紧螺母(18)，弹簧压盘(19)，下箱体(20)；所述的主动轴(1)穿过主动轴透盖(2)，通过第四轴承(24)安装在上箱体(4)和下箱体(20)之间，主动轴(1)左端开有花键槽，上面间隔安装有主动片(8)，在距离主动轴(1)最左端约1/3处设有冷却油口，且安装有分离套(9)；被动片(7)通过花键安装在被动鼓(6)上，被动鼓(6)左右两端分别安装有被动盘(11)和支撑盘(5)，被动盘(11)的腔体内安装有活塞(10)，所述的活塞(10)内腔内安装有复位弹簧(13)，复位弹簧(13)的右端依此安装有弹簧压盘(19)、第二轴承(21)和锁紧螺母(18)；所述的活塞(10)、弹簧压盘(19)、第二轴承(21)和锁紧螺母(18)均安装在被动轴(17)的右端，被动轴(17)的中部通过第一轴承(15)安装在上箱体(4)和下箱体(20)之间；被动轴(17)的左端安装有被动轴透盖(16)。
2.根据权利要求1所述的一种大功率调速离合器，其特征在于：在所述的主动轴(1)左端约1/3处设有分离套(9)将摩擦副分为两部分，分离套(9)区域允许大量的润滑油通过。
3.根据权利要求1所述的一种大功率调速离合器，其特征在于：所述的主动轴(1)的花键段的油孔直径大小按抛物线规律布置，即在距离主动轴(1)左端1/3处冷却油孔的直径最大，往两边递减。
4.根据权利要求1所述的一种大功率调速离合器，其特征在于：所述的主动轴(1)上设计了双十字交叉孔(1-1)和(1-2)。
5.根据权利要求1所述的一种大功率调速离合器，其特征在于：所述的分离套(9)内圆面上开设有圆弧孔(9-1)和四个圆孔(9-2)。
6.根据权利要求1所述的一种大功率调速离合器，其特征在于：所述的活塞(10)外圆端面表面加工双圆弧油槽。
7.根据权利要求1所述的一种大功率调速离合器，其特征在于：所述下箱体(20)的下方设有润滑油回油口(22)。
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| CN201410768383.7A CN104500615A (zh) | 2014-12-11 | 2014-12-11 | 一种大功率调速离合器 |
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2014
- 2014-12-11 CN CN201410768383.7A patent/CN104500615A/zh active Pending
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