CN105003569A - 一种液力缓速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液力缓速器，包括转子、定子和一圈活齿；定子上开有内腔，转子设置于定子的内腔中，且转子的中心与定子内腔的圆心重叠；定子的内腔壁上设置有一圈与高压进油口连通的活齿槽，一圈活齿一一嵌入到对应的活齿槽内且外端相对于转子的外壁；转子的外壁为变径面，且变径面被均分成多个等分部，每个等分部的变径大小和方向相同。本发明使转子在正常转动过程中在定子内能够自由转动，当定子内的活齿在高压油的作用下与转子接触，并产生制动力，能实现高效率、大扭矩、缓冲制动，同时具有径向动力平衡、噪声小，结构紧凑、体积小，制造成本低的优点。

Description

一种液力缓速器

技术领域

    本发明涉及机械传动领域，具体是一种液力缓速器。

背景技术

目前工业上用的缓速器大部分是电涡流缓速器和液涡流缓速器，它们极大地改善了设备的制动性能，提高了设备的安全性和平顺性；消除了传统摩擦制动时的尖锐噪声和机械冲击；节约设备的保养费用和附带的停驶待修时间损失，延长制动片和设备的使用寿命。

但液涡流缓速器接合和分离滞后时间长、不工作时有功率损失、结构复杂，而电涡流缓速器尺寸庞大、机体沉重、空转时消耗电能、制动性能受周围环境温度的影响较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种液力缓速器，具有噪声小，结构紧凑、体积小，制造成本低的优点。

本发明的技术方案为：

一种液力缓速器，包括转子、定子和一圈活齿；所述的定子上开有内腔，所述的转子设置于定子的内腔中，且转子的中心与定子内腔的圆心重叠；所述的定子的内腔壁上设置有一圈与高压进油口连通的活齿槽，一圈活齿一一嵌入到对应的活齿槽内且外端相对于转子的外壁；所述的转子的外壁为变径面，且变径面被均分成多个等分部，每个等分部的变径大小和方向相同。

每个所述的活齿包括有嵌入对应活齿槽内的活塞支称体和连接于活塞支称体外端的滚柱。

所述的液力缓速器还包括有制动控制系统；制动控制系统包括有带有通讯端口的制动控制单元，分别与制动控制单元连接的高压油泵和用于测量转子速度的转子速度传感器；所述的高压油泵的高压出油口与高压进油口连通

所述的转子速度传感器选用霍尔测速传感器，其设置于定子上，转子速度传感器与制动控制单元的转子速度信号输入端连接。

所述的定子上设置有所述的高压进油口以及与高压进油口连通的高压环形油路，所述的一圈活齿槽的底端均与高压环形油路连通。

本发明的优点：

（1）、正常工作时，高压油的油压是一个负值，把活齿吸入到活齿槽内，活齿顶端的滚柱与转子是分离状态，转子在定子内自由旋转，定子不影响转子的工作，不消耗功；当需要对转子制动时，制动控制单元控制高压液体泵，使高压油的油压变为正值，活塞在高压油的作用下通过活塞顶端的滚柱压紧转子的变径面，这个压紧力在弧向上的分力阻碍了转子的旋转，对转子起到了刹车制动的作用；本发明中的活齿在高压液体的作用下实现与变径面的高压滚动接触或自由分离；高压液体能传递较大动力，使得本发明的液力缓速器能够提供较大的制动扭矩输出。

（2）、本发明中转子的变径面包括有多个等分部，每个等分部的变径大小和方向相等，所以传递的制动动力相对于转子圆心径向平衡，没有偏心力。

（3）、本发明对转子变径面的作用力是通过活塞顶端的滚柱来实现的，其具有如下优点：具有缓冲性能，因为滚柱可以在转子的变径面上自由移动，所以当负载受到外部冲击时，活齿可以相对滚动以缓冲外部冲击力；对转子制动的作用力是靠活齿上的滚柱作用来实现的，制动作用力的过程是一个滚柱在变径轨道上的做功滚动过程，工作损耗是由滚柱的滚动摩擦产生的，滚动摩擦效率高，所以制动过程消耗很少的功，实现了液力缓速器的长寿命、制动过程中的低损耗。

（4）、本发明的制动控制系统通过控制高压油泵从而控制进入活齿槽内液体油的油压，从而实现缓速器的做功和不做功的切换，自动化控制，快速准确，且制动控制系统可通过通讯端口接收远程的控制信号，便于远程控制；本发明刹车产生的效果通过转子速度传感器的采样值进行计算判断，并通过这个值调整高压油泵的转速而改变高压油的压力量值。

附图说明

图 1是本发明的结构示意图。

图2是本发明活齿的结构示意图。

图3是本发明的制动受力分析图。

图4是本发明活齿与变径面部分受力分析图，其中，12表示活齿与变径面接触点的弧向切线，角度a表示弧向切线12的垂直线相对于转子圆心11的夹角，F2 表示滚柱在弧面接触处相对于弧面的垂直作用力，F1 是F2相对于转子圆心11的弧向分力。

图5是本发明转子在空转时的活齿转态示意图。

具体实施方式

见图1，一种液力缓速器，包括转子1、定子2、一圈活齿3和制动控制系统；定子2上开有内腔，转子1设置于定子2的内腔中，且转子的中心与定子内腔的圆心重叠；定子2的内腔壁上设置有一圈活齿槽4，每个活齿3包括有嵌入对应活齿槽4内的活塞支称体31和连接于活塞支称体31外端的滚柱32（见图2），滚柱32相对于转子1的外壁；转子1的外壁为变径面，且变径面被均分成多个等分部，每个等分部的变径大小和方向相同；制动控制系统包括有带有通讯端口52的制动控制单元51，与制动控制单元51连接的高压油泵53，以及与制动控制单元51的转子速度信号输入端连接的霍尔测速传感器54；定子上设置有与高压油泵53的高压出油口55连通的高压进油口6以及与高压进油口6连通的高压环形油路7，一圈活齿槽4的底端均与高压环形油路7连通。

见图3，A1至A6弧段为转子顺时针转动方向时变径面离圆心的距离由小到大的弧段，是活齿产生切向力的弧段；B1至B6弧段为转子变径面离圆心的距离由大到小的弧段，是活齿长度的恢复弧度段，是活齿对转子不产生切向力的弧段。 

见图3—图5,当液力缓速器工作制动时，转子1顺时针旋转，活齿3在活齿槽4底部高压油压力的作用下，压紧转子1的变径面，当活齿经过变径面A弧段(A1至A6弧段中任一一段)时，活齿3离转子圆心11的距离由小到大变化，活齿对变径面产生的垂直力为F2是活齿底部的高压油压力和弧面由小变大时弧面对活齿产生的加速度力的总和，这个力相对于转子圆心11的弧向分解力为F1 ，F1= F2 * sin a，F1即为定子对转子的刹车阻力；当活齿经过变径面B弧段(B1至B6弧段中任一一段)时，活齿3离转子圆心11的距离由大到小，活齿3在液压油的作用下向外伸展，恢复与变径面贴合最大伸展长度，由于弧道面背向旋转方向，活齿3对变径面不产生旋转切向力；

当转子1顺时针旋转，活齿3通过六个弧段A1至A6对转子施加弧向力F1时，由此产生弧向刹车阻力扭矩，而高压油的压力越大，刹车阻力扭矩就越大，即转子的负向加速度越大，制动效果越明显；反之，当活齿3全部被负压油吸入到活齿槽4内时，活齿与转子不接触，转子1可以在定子2内自由旋转而不消耗功。六个等分部变径弧面形状一致，所以弧向推力F1也一致，转子的径向受力平衡。

见图1，制动控制单元51通过通讯端口52接收外部系统的控制命令信号，控制命令信号包括使高压油泵53产生负向液压信号、产生正向液压信号和产生正向液压信号的量值信号；负向液压信号使活齿3被吸入进活齿槽4内，正向刹车液压信号使液力缓速器进入刹车工况状态，刹车液压信号的量值信号使定子内的活齿3按系统要求的刹车加速度产生要求的外推力，刹车产生的效果通过霍尔测速传感器54的采样值进行计算判断，并通过这个值调整高压油泵53的转速而改变高压油的压力量值。

Claims (5)

1.一种液力缓速器，其特征在于：包括转子、定子和一圈活齿；所述的定子上开有内腔，所述的转子设置于定子的内腔中，且转子的中心与定子内腔的圆心重叠；所述的定子的内腔壁上设置有一圈与高压进油口连通的活齿槽，一圈活齿一一嵌入到对应的活齿槽内且外端相对于转子的外壁；所述的转子的外壁为变径面，且变径面被均分成多个等分部，每个等分部的变径大小和方向相同。

2.根据权利要求1所述的一种液力缓速器，其特征在于：每个所述的活齿包括有嵌入对应活齿槽内的活塞支称体和连接于活塞支称体外端的滚柱。

3.根据权利要求1所述的一种液力缓速器，其特征在于：所述的液力缓速器还包括有制动控制系统；制动控制系统包括有带有通讯端口的制动控制单元，分别与制动控制单元连接的高压油泵和用于测量转子速度的转子速度传感器；所述的高压油泵的高压出油口与高压进油口连通。

4.根据权利要求3所述的一种液力缓速器，其特征在于：所述的转子速度传感器选用霍尔测速传感器，其设置于定子上，转子速度传感器与制动控制单元的转子速度信号输入端连接。

5.根据权利要求1或3所述的一种液力缓速器，其特征在于：所述的定子上设置有所述的高压进油口以及与高压进油口连通的高压环形油路，所述的一圈活齿槽的底端均与高压环形油路连通。