CN104565271B - 伺服驱动方式的液粘调速装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种伺服驱动方式的液粘调速装置。包括主动轴、左端盖、缸体、主动摩擦盘、被动摩擦盘、缸体封盖、右端盖、被动轴、大联轴器、推板、轴承固定环、花键轴、两个推力轴承、两对轴固定座、两根光轴、两个小直线轴承、螺母、丝杆、小联轴器、电机支撑座、伺服电机和底板。调速时，伺服电机驱动丝杆带动螺母运动，螺母带动推板依次通过推力轴承、大联轴器带动被动轴沿轴向运动，使被动摩擦盘工作面与主动摩擦盘工作面间隙的油膜厚度改变，使输出转速发生改变达到调速。本发明利用伺服电机具有低速运行平稳、高速响应、加减速的动态相应时间短、噪音低等优势，会使整个液粘调速过程更加平稳，使传动效率和控制精度得到极大提高。
Description
技术领域
本发明涉及调速装置，尤其是涉及一种伺服驱动方式的液粘调速装置。
背景技术
液粘传动是一种新发展起来的流体传动形式，主要通过主、被动摩擦盘间的粘性油膜剪切作用来传递动力，在两摩擦片滑差状态下工作并实现无极调速。调速原理可通过一对摩擦盘工作时液粘调速装置的传递扭矩公式表示：M=1/2* u*A*(R 1^2+R 2^2)*Δw/h。其中u是油液动力粘度（Pa·s），A是摩擦工作面有效面积（m2），R 1和R 2分别是摩擦面内外径（m），Δw是两摩擦盘转速差（1/s），h是油膜厚度。从粘性力矩公式得知：当其他变量保持不变时，通过改变油膜厚度h来改变液粘传动装置输出力矩，进而可改变输出转速，达到了利用液粘传动方式调速的目的。一般在试验和实际应用中的液粘调速装置调节油膜厚度的方式主要有以下两种：
1、细牙螺栓调节方式。此种调节方式必须在停机情况进行，需要拆卸装置再通过微调细牙螺栓推动被动（或主动）摩擦盘向主动（或从动）摩擦盘方向移动，使两摩擦盘工作面间隙为设定值，达到工作油膜厚度可调的目的，之后重新安装并启动装置。这种方式在某一工作过程中只能保持固定厚度的油膜，不能使工作油膜厚度连续可调，起不到实时调速的目的，在功能实现上存在很大的局限性。
2、液压活塞调节方式。通过液压缸控制活塞压紧力调节主、被动摩擦盘间的间隙（油膜厚度），液压控制系统改变工作油路中的油压，改变控制液压缸控制活塞的行程，推动摩擦盘发生相对运动，使工作油膜厚度改变，达到调节输出转速的目的。该种装置通过液压调压作用调速，由于液压调速方式效率低，元件存在死区会导致响应速度变慢，在调速过程中由于油膜厚度在0~1mm很小的工作区间内，在试验装置中使用液压方式调节油膜厚度很难达到控制精度。
基于以上液粘调速方式的局限性，有必要研发一种控制精度高、响应速度快、能够实时稳定调速的液粘调速试验装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种伺服驱动方式的液粘调速装置，能够在液粘传动装置正常工作的工况下，提高调速的精度、响应速度和稳定性。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明包括主动轴、左端盖、缸体、主动摩擦盘、被动摩擦盘、缸体封盖、右端盖、被动轴、大联轴器、推板、轴承固定环、花键轴、两个推力轴承、两对轴固定座、两根光轴、两个小直线轴承、螺母、丝杆、小联轴器、电机支撑座、伺服电机和底板；左端盖和缸体封盖分别固定在缸体两侧，右端盖固定在缸体封盖上，主动轴有主动摩擦盘的一端和被动轴有被动摩擦盘的一端同轴安装在缸体内，缸体的进油孔与主动轴上的径向油孔和轴向油孔连通，缸体下部开有出油孔，位于右端盖外的被动轴的另一端与大联轴器一端的孔连接，大联轴器另一端的孔与花键轴连接，大联轴器外圆柱面向外依次装有第一推力轴承、推板、第二推力轴承和轴承固定环，伺服电机固定在电机支撑座上，电机支撑座固定在底板上，伺服电机主轴经小联轴器与丝杆连接，丝杆与螺母为螺旋副连接，在大联轴器外侧和螺母外侧的底板上分别装有一对轴固定座，每对轴固定座中分别装有光轴，推板一侧孔与第一对轴固定座中的第一小直线轴承固接，推板另一侧的一个孔与螺母固接，推板另一侧的另一个孔与第二对轴固定座中的第二小直线轴承固接。
所述被动摩擦盘其轴向运动由伺服电机驱动，通过花键轴与外部负载设备连接传递动力，通过与被动摩擦盘配合的大直线轴承和两个小直线轴承限定被动摩擦盘的轴向运动。
所述主动轴和所述主动摩擦盘，所述被动轴和所述被动摩擦盘均为一体化设计。
本发明具有的有益效果是：
本发明利用伺服驱动方式对液粘调速装置进行调速，提高了调速控制系统的精度、响应速度和稳定性。一般情况下液粘调速装置正常工作时油膜厚度保持在0~1mm范围内，伺服驱动方式能够使摩擦盘间隙精确地在这个范围内连续稳定变化，且保持较高的控制精度，由于伺服电机本身具有低速运行平稳、高速响应、加减速的动态相应时间短、噪音低等优势，会使整个液粘调速过程更加平稳，使传动效率和控制精度得到极大提高。
附图说明
图1是本发明装置主视剖面图。
图2是本发明装置俯视图。
图3是本发明装置三维结构图。
图中：1、主动轴；2、左端盖；3、缸体；4、主动摩擦盘；5、被动摩擦盘；6、大直线轴承；7、缸体封盖；8、右端盖；9、被动轴；10、大联轴器；11、推板；12、轴承固定环；13、花键轴；14.1，14.2、推力轴承；15、销轴；16、平键；17、角接触球轴承；18.1，18.2，18.3，18.4、轴固定座；19.1，19.2、光轴；20.1，20.2、小直线轴承；21、螺母；22、丝杆；23、小联轴器；24、电机支撑座；25、伺服电机；26、底板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2、图3所示，本发明包括主动轴1、左端盖2、缸体3、主动摩擦盘4、被动摩擦盘5、大直线轴承6、缸体封盖7、右端盖8、被动轴9、大联轴器10、推板11、轴承固定环12、花键轴13、两个推力轴承14.1，14.2、销轴15、平键16、角接触球轴承17、两对轴固定座18.1，18.2和18.3，18.4、两根光轴19.1，19.2、两个小直线轴承20.1，20.2、螺母21、丝杆22、小联轴器23、电机支撑座24、伺服电机25和底板26。
如图1、图2、图3所示，左端盖2和缸体封盖7由螺栓分别固定在缸体3两侧，右端盖8由螺栓固定在缸体封盖7上，主动轴1有主动摩擦盘4的一端和被动轴9有被动摩擦盘5的一端同轴安装在缸体3内，主动摩擦盘4外装有角接触球轴承17，被动摩擦盘5外装有大直线轴承6，缸体3的进油孔与主动轴1上的径向油孔和轴向油孔连通，缸体3下部开有出油孔，位于右端盖8外的被动轴9的另一端部通过销轴15、平键16与大联轴器10的一端的孔配合连接，大联轴器10的另一端的孔与花键轴13连接，大联轴器10外圆柱面向外依次装有第一推力轴承14.1、推板11、第二推力轴承14.2和轴承固定环12，伺服电机25通过螺栓固定在电机支撑座24上，电机支撑座24通过螺栓固定在底板26上，伺服电机25主轴经小联轴器23与丝杆22连接，丝杆22与螺母21为螺旋副连接，在大联轴器10外侧和螺母21外侧的底板26上分别装有一对轴固定座，每对轴固定座中分别装有第一光轴19.1、第二光轴19.2，推板11一侧孔与第一对轴固定座18.1，18.2中的第一小直线轴承20.1固接，第一小直线轴承20.1与第一光轴19.1为移动副连接，推板11另一侧的一个孔与螺母21固接，推板11另一侧的另一个孔与第二对轴固定座18.3，18.4中的第二小直线轴承20.2固接，第二小直线轴承20.2与第一光轴19.1为移动副连接。
所述被动摩擦盘5其轴向运动由伺服电机25驱动，通过花键轴13与外部负载设备连接传递动力，通过与被动摩擦盘5配合的大直线轴承6和两个小直线轴承限定被动摩擦盘的轴向运动。
所述主动轴1和所述主动摩擦盘4，所述被动轴9和所述被动摩擦盘5均为一体化设计。
本发明的液粘调速装置工作过程为：
润滑液压系统启动后，润滑油从缸体3进油口进入，经过主动轴1径向油孔和轴向油孔进入两摩擦盘间隙，在油压作用下润滑油充满间隙形成油膜，摩擦盘间隙流出的润滑油从缸体下部出油口回流到油箱；主动轴1在外力驱动作用下带动主动摩擦盘4转动，通过油膜粘性剪切作用将动力传递到被动摩擦盘5上，带动被动摩擦盘5转动，通过被动轴9将动力输出。当启动伺服电机25带动丝杆22转动时可改变被动轴9输出转速。当需要提高转速时，伺服电机25驱动丝杆22向前推进螺母21运动，螺母21推动推板11进而依次驱动推力轴承、大联轴器10和被动轴9向靠近装置的方向运动，使得被动摩擦盘5工作面向主动摩擦盘4工作面靠近，间隙的油膜厚度减小，输出力矩和转速提高；当需要降低转速时，反转伺服电机25转动方向即可。在调速过程中，推板11带动第一小直线轴承20.1、第二小直线轴承20.2分别沿第一光轴19.1、第二光轴19.2直线运动，防止被动轴9运动方向发生偏转，减少了被动轴9与大直线轴承6之间多余的摩擦力矩；同时，在推板11带动大联轴器10轴向运动的同时，大联轴器10在被动轴9的驱动下还转动，并将转动力通过花键轴13输出，而花键轴13端部螺孔通过螺栓与外部设备固定连接，保证了大联轴器10只将转动传递给花键轴13，至此完成了液粘传动装置正常工作过程中，通过伺服控制方式进行精确稳定调速的过程。
Claims (3)
1.一种伺服驱动方式的液粘调速装置，其特征在于：包括主动轴（1）、左端盖（2）、缸体（3）、主动摩擦盘（4）、被动摩擦盘（5）、缸体封盖（7）、右端盖（8）、被动轴（9）、大联轴器（10）、推板（11）、轴承固定环（12）、花键轴（13）、两个推力轴承、两对轴固定座、两根光轴、两个小直线轴承、螺母（21）、丝杆（22）、小联轴器（23）、电机支撑座（24）、伺服电机（25）和底板（26）；
左端盖（2）和缸体封盖（7）分别固定在缸体（3）两侧，右端盖（8）固定在缸体封盖（7）上，主动轴（1）有主动摩擦盘（4）的一端和被动轴（9）有被动摩擦盘（5）的一端同轴安装在缸体（3）内，缸体（3）的进油孔与主动轴（1）上的径向油孔和轴向油孔连通，缸体（3）下部开有出油孔，位于右端盖（8）外的被动轴（9）的另一端与大联轴器（10）一端的孔连接，大联轴器（10）另一端的孔与花键轴（13）连接，大联轴器（10）外圆柱面向外依次装有第一推力轴承、推板（11）、第二推力轴承和轴承固定环（12），
伺服电机（25）固定在电机支撑座（24）上，电机支撑座（24）固定在底板（26）上，伺服电机（25）主轴经小联轴器（23）与丝杆（22）连接，丝杆（22）与螺母（21）为螺旋副连接，在大联轴器（10）外侧和螺母（21）外侧的底板（26）上分别装有一对轴固定座，每对轴固定座中分别装有光轴，推板（11）一侧孔与第一对轴固定座中的第一小直线轴承固接，推板（11）另一侧的一个孔与螺母（21）固接，推板（11）另一侧的另一个孔与第二对轴固定座中的第二小直线轴承固接。
2.根据权利要求1所述的一种伺服驱动方式的液粘调速装置，其特征在于：所述被动摩擦盘（5）其轴向运动由伺服电机（25）驱动，通过花键轴（13）与外部负载设备连接传递动力，通过与被动摩擦盘（5）配合的大直线轴承（6）和两个小直线轴承限定被动摩擦盘的轴向运动。
3.根据权利要求1所述的一种伺服驱动方式的液粘调速装置，其特征在于：所述主动轴（1）和所述主动摩擦盘（4），所述被动轴（9）和所述被动摩擦盘（5）均为一体化设计。
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