CN104595380A - 往复式液压传动联轴器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种往复式液压传动联轴器，包括：液压控制回路、传动油液和主机；所述主机包括：壳体、机芯、传动轴a和传动轴b；所述壳体由机座、前盖、后盖、端盖组成；所述后盖内安装有轴承c，所述前盖内安装有轴承a和轴承b；所述轴承c中安装有传动轴a，轴承a和轴承b中安装有传动轴b；所述机芯由缸体、柱塞、凸轮、滑靴和回程环组成，所述柱塞径向布置于缸体内，所述凸轮内侧设有偏心圆孔，所述滑靴与凸轮接触并与柱塞铰接，所述回程环安装于凸轮中的偏心圆孔内。该联轴器具有启动、过载保护能力，同时传动效率高，而且容易控制。当使用磁流变液作为传动油液时，本发明还具有控制灵敏度高、易于实现计算机自动控制的优点。

Description

往复式液压传动联轴器

技术领域

本发明属于液压传动技术领域，特别涉及往复式液压传动联轴器，本发明是通过改进现有往复泵和液压马达技术来实现的往复式液压传动联轴器。

背景技术

液力耦合器又称作液力联轴器，是一种非刚性联轴器，在冶金设备、矿山机械、电力设备、化工、汽车、船舶等领域有广泛的应用。

液力耦合器具有如下结构，它的泵轮和涡轮组成一个可使液体循环流动的密闭工作腔，泵轮装在输入轴上，涡轮装在输出轴上。动力机带动输入轴旋转时，液体被离心式泵轮甩出。这种高速液体进入涡轮后即推动涡轮旋转，将从泵轮获得的能量传递给输出轴。最后液体返回泵轮，形成周而复始的流动，依靠液体与泵轮、涡轮的叶片相互作用产生动量矩的变化来传递扭矩。

由于液力耦合器两传动轴之间没有直接相连，而用传动油液在泵轮和涡轮之间周而复始的流动来传递扭矩，这一特点使它对发动机的启动、过载保护效果好。但是，因流动产生摩擦阻力会导致传动油液易发热、油温高，因而能量损耗较大，传动效率低。而且液力耦合器不易控制负载扭矩和转速，控制灵敏度低，响应时间长。因此，液力耦合器这些缺陷限制了它的应用范围。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种往复式液压传动联轴器，该联轴器具有启动、过载保护能力，同时传动效率高，而且容易控制。

为解决上述问题，本发明提供了一种往复式液压传动联轴器，包括：液压控制回路、传动油液和主机；所述主机包括：壳体、机芯、传动轴a和传动轴b；所述壳体由机座、前盖、后盖、端盖组成；所述后盖内安装有轴承c，所述前盖内安装有轴承a和轴承b；所述轴承c中安装有传动轴a，轴承a和轴承b中安装有传动轴b；所述机芯由缸体、柱塞、凸轮、滑靴和回程环组成，所述柱塞径向布置于缸体内，所述凸轮内侧设有偏心圆孔，所述滑靴与凸轮接触并与柱塞铰接，所述回程环安装于凸轮中的偏心圆孔内；所述前盖两侧设有连通其内侧的接口a和接口b，接口a和接口b与所述液压控制回路相连并组成一个液压系统，在前盖内侧对应于接口a处设有环形凹槽a，对应接口b处设有环形凹槽b；所述传动轴b中设有配流凹槽a和配流凹槽b，并且传动轴b中设有孔道a和孔道b，孔道a通过所述环形凹槽a将接口a与配流凹槽a联通，孔道b通过所述环形凹槽b将接口b与配流凹槽b联通，并且在传动轴b转动时，也能保证联通；所述传动轴b与凸轮相连，并能与之一起转动，所述传动轴a与缸体相连，并能够与之一起转动，传动轴a与传动轴b发生相对转动导致凸轮与缸体之间也产生相对转动，在凸轮与回程环的共同作用下，滑靴带动柱塞在所述缸体内做往复运动，并通过孔道a和孔道b从接口a和接口b处吸入或压出传动油液；所述液压控制回路具有调节系统流量、压力的功能，调节系统流量就能控制传动轴a与传动轴b之间的相对转速大小，调节系统压力就能控制传动轴a与传动轴b之间传递的扭矩大小。

将传动轴a和传动轴b中一根作为主动轴与发动机相连，另一根作为从动轴与负载相连。在发动机正常工作状态时，即两传动轴以相等的速度转动，柱塞处于锁死状态，液压系统内传动油液无法流动，依靠其静压力来传递动力，这就不会产生液体流动的摩擦阻力损耗，传动油液不易发热。在此运行状态下，两传动轴以相等的速度转动，所以控制发动机的转速能够直接控制负载的转速，并且控制响应迅速、传动效率高。

作为本发明往复式液压传动联轴器的另一种改进，使用磁流变液作为传动油液。由于磁流变液对磁场变化响应迅速，因此控制灵敏度高，而且易于实现计算机自动控制。

附图说明

图1为本发明主机的正面局部剖视图。

图2为本发明主机的侧面局部剖视图。

图3为主机沿图1中A-A剖开线剖开的剖视图。

图4为主机沿图2中B-B剖开线剖开的剖视图。

图5为主机沿图2中C-C剖开线剖开的剖视图。

图6为主机沿图2中D-D剖开线剖开的剖视图。

图7为主机与液压控制回路连接的示意图。

图8为主机与传动油液为磁流变液的液压控制回路连接的示意图。

图9为主机的外观立体示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，以便更清晰的展示本发明的构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果。但需要明确的是，对以下实施方式的说明是示意性的，并不构成对本发明的具体限定。本发明包含但不限于以下实施方式，在不脱离本发明原理、构思的情况下，任何对以下实施方式进行的变化、修改、替换和变型均属于本发明的保护范围。

一种往复式液压传动联轴器，包括：液压控制回路、传动油液和主机； 如图1和图2所示，所述主机包括：壳体（10）、机芯（20）、传动轴a（301）和传动轴b（302）；所述壳体（10）由机座（101）、前盖（102）、后盖（103）、端盖（104）组成；所述后盖（103）内安装有轴承c（1053），所述前盖（102）内安装有轴承a（1051）和轴承b（1052）；所述轴承c（1053）中安装有传动轴a（301），轴承a（1051）和轴承b（1052）中安装有传动轴b（302）；如图3、图4所示，所述机芯（20）由缸体（201）、柱塞（202）、凸轮（203）、滑靴（204）和回程环（205）组成，所述柱塞（202）径向布置于缸体（201）内，所述凸轮（203）内侧设有偏心圆孔，所述滑靴（204）与凸轮（203）接触并与柱塞（202）铰接，所述回程环（205）安装于凸轮（203）中的偏心圆孔内；如图5、图6所示，所述前盖（102）两侧设有连通其内侧的接口a（1061）和接口b（1062），接口a（1061）和接口b（1062）与所述液压控制回路相连并组成一个液压系统，在前盖（102）内侧对应于接口a（1061）处设有环形凹槽a（1071），对应接口b（1062）处设有环形凹槽b（1072）；所述传动轴b（302）中设有配流凹槽a（30211）和配流凹槽b（30212），并且传动轴b（302）中设有孔道a（30201）和孔道b（30202），孔道a（30201）通过所述环形凹槽a（1071）将接口a（1061）与配流凹槽a（30211）联通，孔道b（30202）通过所述环形凹槽b（1072）将接口b（1062）与配流凹槽b（30212）联通，并且在传动轴b（302）转动时，也能保证联通；所述传动轴b（302）与凸轮（203）相连，并能与之一起转动，所述传动轴a（301）与缸体（201）相连，并能够与之一起转动，传动轴b（302）与a（301）发生相对转动导致凸轮（203）与缸体（201）之间也产生相对转动，在凸轮（203）与回程环（205）的共同作用下，滑靴（204）带动柱塞（202）在所述缸体（201）内做往复运动，并通过孔道a（30201）和孔道b（30202）从接口a（1061）和接口b（1062）处吸入或压出传动油液；所述液压控制回路具有调节系统流量、压力的功能，调节系统流量就能控制传动轴a（301）与传动轴b（302）之间的相对转速大小，调节系统压力就能控制传动轴a（301）与传动轴b（302）之间传递的扭矩大小。

将传动轴a（301）作为主动轴与发动机相连，传动轴b（302）作为从动轴与负载相连。由于主动轴旋转方向的改变会引起传动油液流动方向的改变，以下将接口a（1061）作为吸入口，接口b（1062）为压出口，以此流动方向为例进行说明。将接口a（1061）和接口b（1062）连入如图7所示的液压控制回路中，组成一个液压系统。

主动轴的转动驱使滑靴（204）产生推力F推动柱塞（202）挤压传动油液，使其压力升高。由于推力F与柱塞（202）的运动方向存在夹角，实际上是推力F与柱塞（202）的运动方向同向的分力F_p推动了柱塞（202）；而与此同时，推力F与分力F_p垂直的另一分力F_n则会推动缸体（201）转动并将扭矩传递到从动轴。由于传递扭矩的力F_n与挤压传动油液的力F_p是同一个推力F在不同方向上的分量，因此主动轴与从动轴之间所传递的扭矩的大小与液压系统压力大小存在耦合关系，即传动轴之间传递的扭矩越大，液压系统的压力也越高。因此，通过调节溢流阀（601）就能控制液压系统的最大压力高低，从而控制主动轴与从动轴之间所传递最大扭矩的大小。液压系统的流量大小与两个传动轴之间的相对转速大小也是相关的，即相对转速越大，液压系统的流量也越大。因此调节节流阀（602）就能控制主动轴与从动轴之间的相对转速大小。

启动发动机时，将节流阀（602）开至最大，此后缓慢关闭。在关闭该阀过程中，它对传动油液流动阻碍作用逐渐增大，传动油液流量逐渐减小，同时液压系统压力逐渐升高。因此主动轴与从动轴之间传递的扭矩也会逐渐增大，从动轴的转速逐渐升高。当该节流阀（602）被完全关闭时，柱塞（202）处于锁死状态无法在缸体（201）内滑动，主动轴与从动轴以相等的速度转动，发动机的输出扭矩与负载扭矩相等，发动机启动过程结束。由此可见，本发明使发动机启动时经过了负载扭矩由低到高逐渐增大这一过程，这就实现了本发明对发动机的启动保护功能。

在启动过程结束后，发动机进入正常工作状态。此时，节流阀（602）被完全关闭，液压系统的压力低于溢流阀（601）所设定的最大值，溢流阀（601）处于关闭状态，并且柱塞（202）处于锁死状态无法在缸体（201）内滑动，主动轴与从动轴以相等的速度转动。在这样的状态下，液压系统内传动油液无法流动，这就不会产生液体的摩擦阻力损耗，因此传动油液不易发热。同时，因为两传动轴以相等的速度转动，所以控制发动机的转速能够直接控制负载的转速，并且控制响应迅速、传动效率高。

在发动机正常工作时，如果负载扭矩突然增大，液压系统压力也随之升高，当系统压力超出溢流阀（601）所设定的最大值时，溢流阀（601）自动打开，以降低系统压力，从而减小传动轴之间所传递的扭矩大小。同时柱塞（202）解除锁死状态，并在缸体（201）内滑动。这样，主动轴与从动轴之间也不再以相等的速度转动了，这就实现了本发明的过载保护功能。

作为本发明往复式液压传动联轴器的另一种改进，使用磁流变液作为传动油液。磁流变液是智能材料的一种，是将在磁场作用下可极化的微小固体磁性颗粒均匀分散在基液中而形成的悬浮液，其流变特性随外加磁场的变化而变化。在外加磁场的作用下，磁流变液能在瞬间（毫秒级）从自由流动的牛顿流体转变为具有一定剪切屈服强度的近似固体的粘塑性体，撤去外加磁场后又恢复为自由流动的牛顿流体状态，且这种转变具有连续、可逆、可控的特性。外加磁场对磁流变液的粘度、塑性和粘弹性等特性的影响称为磁流变液的磁流变效应。磁流变液以其奇特的流变特性广泛应用在机械、汽车、航空、建筑、医疗等领域。

将接口a（1061）和接口b（1062）连入如图8所示的液压控制回路中，组成一个液压系统。用磁流变溢流阀（70）来控制液压系统压力大小，从而控制主动轴与从动轴之间扭矩传递大小。磁流变溢流阀（70）由壳体（701）、铁芯（702、703）、线圈（704）和端盖（705）组成，壳体（701）上设有接口（7061、7062）。磁流变液从铁心（702）和铁心（703）之间的间隙流过，当磁流变溢流阀（70）的线圈（704）通电时，铁心（702、703）之间的间隙形成一定强度的磁场，流经间隙的磁流变液在磁场的作用下瞬间转变为接近固体的状态。只有当系统压力达到设定值时，磁流变液才恢复原流动状态，而这个设定值是由线圈（704）产生的磁场强度决定的，磁场强度越大，设定压力越高。因而调整线圈（704）产生的磁场强度大小，磁流变溢流阀（70）就能实现调压功能。由于磁流变液对磁场变化响应迅速，所以控制灵敏度高。磁流变溢流阀（70）中没有运动部件，因此其结构简单、可靠性高，而且易于实现计算机自动控制。

Claims (2)

1.一种往复式液压传动联轴器，包括：液压控制回路、传动油液和主机；

所述主机包括：壳体（10）、机芯（20）、传动轴a（301）和传动轴b（302）；

所述壳体（10）由机座（101）、前盖（102）、后盖（103）、端盖（104）组成；

所述后盖（103）内安装有轴承c（1053），所述前盖（102）内安装有轴承a（1051）和轴承b（1052）；

所述轴承c（1053）中安装有传动轴a（301），轴承a（1051）和轴承b（1052）中安装有传动轴b（302）；

所述机芯（20）由缸体（201）、柱塞（202）、凸轮（203）、滑靴（204）和回程环（205）组成，所述柱塞（202）径向布置于缸体（201）内，所述凸轮（203）内侧设有偏心圆孔，所述滑靴（204）与凸轮（203）接触并与柱塞（202）铰接，所述回程环（205）安装于凸轮（203）中的偏心圆孔内；

其特征在于：

所述前盖（102）两侧设有连通其内侧的接口a（1061）和接口b（1062），接口a（1061）和接口b（1062）与所述液压控制回路相连并组成一个液压系统，在前盖（102）内侧对应于接口a（1061）处设有环形凹槽a（1071），对应接口b（1062）处设有环形凹槽b（1072）；

所述传动轴b（302）中设有配流凹槽a（30211）和配流凹槽b（30212），并且传动轴b（302）中设有孔道a（30201）和孔道b（30202），孔道a（30201）通过所述环形凹槽a（1071）将接口a（1061）与配流凹槽a（30211）联通，孔道b（30202）通过所述环形凹槽b（1072）将接口b（1062）与配流凹槽b（30212）联通，并且在传动轴b（302）转动时，也能保证联通；

所述传动轴b（302）与凸轮（203）相连，并能与之一起转动，所述传动轴a（301）与缸体（201）相连，并能够与之一起转动，传动轴 a（301）与传动轴b（302）发生相对转动导致凸轮（203）与缸体（201）之间也产生相对转动，在凸轮（203）与回程环（205）的共同作用下，滑靴（204）带动柱塞（202）在所述缸体（201）内做往复运动，并通过孔道a（30201）和孔道b（30202）从接口a（1061）和接口b（1062）处吸入或压出传动油液；

所述液压控制回路具有调节系统流量、压力的功能，调节系统流量就能控制传动轴a（301）与传动轴a（302）之间的相对转速大小，调节系统压力就能控制传动轴a（301）与传动轴a（302）之间传递的扭矩大小。

2.根据权利要求1所述的往复式液压传动联轴器，其特征在于：所述传动油液为磁流变液。