CN108006187A - 一种用于匹配牵引型设备的节能液力变矩偶合器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于匹配牵引型设备的节能液力变矩偶合器，导轮布置在涡轮与泵轮中间，导轮固定在导轮座前端圆柱面上，导轮座外表面由圆柱面和圆锥面组成，导轮座的圆锥面后端为导轮座底座，导轮座底座上有导轮座孔，导轮座内部中空部为圆柱面，泵轮通过深沟球轴承固定在轴套和导轮座上，轴承端盖固定在导轮座底座上，轴承端盖与输出轴上的弹性挡圈间固定有深沟球轴承，导轮座内部圆柱面套在该深沟球轴承外圈上，输出轴的输出端套在该深沟球轴承内圈上，泵轮叶片和涡轮叶片均为直叶片，泵轮和涡轮均无内环，导轮叶片为弯曲叶片，导轮无内环；本发明结构简单，制造方便，能够达到变矩器提高启动转矩并减缓冲击的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于匹配牵引型设备的新型液力传动元件——液力变矩偶合器,其兼具有轴向尺寸小、传动效率高且能变矩的功能特点。
背景技术
牵引型设备广泛应用于工程、建筑、农业等各个领域，在其工作过程中普遍存在频繁启动、过载和工作效率不高等情况。北欧林区广泛使用的牵引型拖拉机就是一种典型的牵引型设备，这类拖拉机在路况较复杂的山林地区进行作业，要求其传动系统对复杂工况具有较好的自适应性，而目前与该种拖拉机发动机所匹配的液力偶合器并不具备变矩能力。石油钻机大部分都是采用“柴油机+非可调式液力变矩器机组”的传动方式，虽然这种传动方式具有较好的变矩能力，对复杂工况具有较好的自适应性，但传动效率较低。
因此只有合理选取液力元件使其与原动机的性能参数相匹配，才能使牵引型设备发挥出良好的性能。目前牵引型设备传动系统采用的液力传动元件主要为液力变矩器和液力偶合器两种。虽然液力变矩器可以满足牵引型设备在启动时需要较大启动力矩的要求，可以无极变速，对工况具有良好的自适应性，但在额定工况下效率较低，能量耗费严重。液力偶合器具有过载保护、减缓冲击、延缓启动等特点，虽然在额定工况下传动效率较高，但缺少变矩能力且轴向尺寸较大。
CN102052442A公开了“液力变矩偶合器正车减速箱”，该专利主要讨论了应用于机械传动石油钻机的一种传动机构，通过减速齿轮传动以增大扭矩，来提高钻井功效，提高传动效率。
CN205503908U公开了“刮板输送机用液力变矩偶合器”，该专利主要讨论了应用于刮板输送机的一种液力传动元件液力变矩偶合器，其传动效率较高，而且有较好的过载保护性能。
而本发明着重考虑满足牵引型设备带载启动所需力矩较大、正常工况下所需效率高的问题，而把限矩型液力偶合器进行改装，使其变矩性能提升，同时在高速时又不影响其工作效率。并且本专利设计的液力变矩偶合器结构简单灵活，可以与发动机进行高效灵活的匹配，使得整机动力性能和经济性有所提高，
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服液力变矩器效率低下、液力偶合器不变矩的缺点，来解决牵引型设备满载启动时所需力矩较大的问题并且使得正常工作时效率较高，提供了一种用于匹配牵引型设备的节能液力变矩偶合器。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：
一种用于匹配牵引型设备的节能液力变矩偶合器，包括一个半连接盘，半连接盘通过半联轴器与启动电机连接，弹性盘装配在半连接盘内部，传动板通过2号六角头螺栓和2号弹簧垫圈固定在外壳上，外壳上设置有小通孔，上面装有易熔塞，外壳端盖通过1号六角头螺栓和1号弹簧垫圈固定在外壳上，外壳与外壳端盖接触处装有1号O型密封圈，外壳端盖与涡轮毂之间固定有1号深沟球轴承，外壳通过1号六角螺母、3号六角头螺栓和3号弹簧垫圈与泵轮相连接，泵轮通过4号弹簧垫圈、4号六角头螺栓与泵轮端盖相连接，泵轮与泵轮端盖接触处装有2号O型密封圈，泵轮端盖与导轮座之间装有1号油封；涡轮与涡轮毂通过铆钉铆接相连，涡轮毂套在1号深沟球轴承内圈上，涡轮毂通过花键与输出轴的输入端连接，在涡轮毂与花键连接的最右端处装1号弹簧挡圈，输出轴的输出端与工作机相连，其特征在于，导轮布置在涡轮与泵轮中间，导轮通过3号弹性挡圈、轴套以及花键固定在导轮座前端圆柱面上，导轮座为类轴套筒状阶梯式回转体，导轮座外表面由圆柱面和圆锥面组成，导轮座的圆柱面与导轮座的圆锥面交界处有导轮座外表面阶梯轴肩，导轮座的圆锥面后端为导轮座底座，导轮座内部中空部为圆柱面，轴套和泵轮之间固定有2号深沟球轴承，泵轮套在2号深沟球轴承外圈上，2号深沟球轴承的内圈套装在导轮座的圆柱面上，1号轴承端盖通过5号弹簧垫圈和1号内六角螺栓固定在导轮座底座上，1号轴承端盖与导轮座底座接触处有3号O型密封圈，1号轴承端盖与输出轴上的2号弹性挡圈之间固定有3号深沟球轴承，导轮座内部圆柱面套在3号深沟球轴承外圈上，输出轴的输出端套在3号深沟球轴承内圈上，泵轮叶片和涡轮叶片均为直叶片，泵轮和涡轮均无内环，导轮叶片为弯曲叶片，导轮无内环。
进一步的技术方案包括：
1号轴承端盖与3号深沟球轴承之间装有2号油封。
泵轮上设置有和泵轮的工作腔内部连通的注油孔，注油孔内装有注油塞用于堵住注油孔，拔开注油塞，将工作油由注油孔注入工作腔内。
在外壳上设置有小通孔，上面装有易熔塞，当偶合器超载发热时到一定程度时，易熔塞中的易熔合金部分融化，工作液体随即从易熔塞的中心小孔中喷出，切断输入与输出之间的动力传动，起到保护过载的作用。
本发明属于对限矩型液力偶合器的发展和改进。液力变矩偶合器基于限矩型液力偶合器的结构，在泵轮与涡轮之间加装导轮。其工作原理是利用工作腔内的循环流态随转差率的变化而变化的这一原理进行工作的。当转差率小时，工作液体作小环流运动，液流只流经泵轮和涡轮，而不触及导轮，所以完全是偶合器工况。当转差率大时，工作液体作大环流运动，液流流经导轮，此时是变矩工况。因此，液力变矩偶合器综合了液力变矩器和液力偶合器两者的优点，并且克服两者的缺点，能够达到变矩器提高启动转矩，减缓冲击的效果，并且仍然保留限矩型液力偶合器传动效率高的优点。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.本发明设计所述的液力变矩偶合器结构简单，制造方便，在限矩型液力偶合器上加装一个导轮即可实现液力偶合器具有变矩功能的改装，满足了牵引型设备的满载启动，过载保护问题，并且和传统变矩器相比无内环，泵轮涡轮叶片为直叶片，在正常工况下液力变矩偶合器呈完全偶合器工况，使得其效率大大提高，远高于液力变矩器。
2.一般液力变矩器需在全充满状态下运转，否则容易发生汽蚀现象，故必须带有补偿系统。本发明在非充满状态下运行，无汽蚀产生。又因效率较高，发热少，故省去了一切补偿系统。
3.本发明设计所述的液力变矩偶合器仅仅是对已有限矩型偶合器进行一些改进，使得液力偶合器能够在大转差率的工况下具有变矩的功能，并且正常工作时效率较高，设计较为灵活，导轮的相关尺寸可以根据实际情况再调整，稍加调整就可以成批量生产出适合不同种类不同工况下牵引型设备传动系统的液力元件。
4.本发明设计所述的液力变矩偶合器经过流场建模和理论计算，证明其具有所述的优点及功能，相对于已开发的应用于现有牵引型设备的变矩器来说有着很大的进步，能够更好的应用于此类设备。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1是本发明所述的一种用于匹配牵引型设备的节能液力变矩偶合器主视图上的全剖视图；
图2是本发明所述的一种用于匹配牵引型设备的节能液力变矩偶合器中泵轮叶片、涡轮叶片、导轮叶片所形成的腔型空间剖视图；
图3是本发明所述的一种用于匹配牵引型设备的节能液力变矩偶合器中的泵轮正视图；
图4是本发明所述的一种用于匹配牵引型设备的节能液力变矩偶合器中的泵轮后视图；
图5是本发明所述的一种用于匹配牵引型设备的节能液力变矩偶合器中的泵轮沿图4中A-A方向剖视图；
图6是本发明所述的一种用于匹配牵引型设备的节能液力变矩偶合器中的涡轮后视图；
图7是本发明所述的一种用于匹配牵引型设备的节能液力变矩偶合器中的涡轮沿图5中B-B方向剖视图；
图8是本发明所述的一种用于匹配牵引型设备的节能液力变矩偶合器中的导轮正视图；
图9是本发明所述的一种用于匹配牵引型设备的节能液力变矩偶合器中的导轮沿图8中C-C方向剖视图；
图10是本发明所述的一种用于匹配牵引型设备的节能液力变矩偶合器中的导轮叶片图；
图11是本发明所述的一种用于匹配牵引型设备的节能液力变矩偶合器中的导轮的轴二测投影图。
图中：1.泵轮，2.导轮，3.涡轮，4.易熔塞，5.外壳，6.1号弹簧垫圈，7.1号六角头螺栓，8.2号弹簧垫圈，9.2号六角头螺栓，10.传动板，11.半连接盘，12.弹性盘，13.涡轮毂，14.铆钉，15.1号深沟球轴承，16.外壳端盖，17.1号O型密封圈，18.1号弹簧挡圈，19.2号O型密封圈，20.3号弹簧垫圈，20.1号六角螺母，22.3号六角头螺栓，23.注油孔，24.2号深沟球轴承，25.3号O型密封圈，26.1号油封，27.4号弹簧垫圈，28.4号六角头螺栓，29.泵轮端盖，30.导轮座，31.1号轴承端盖，32.5号弹簧垫圈，33.1号内六角螺栓，34.3号O型密封圈35.3号深沟球轴承，36.2号油封，37.输出轴，38.2号弹簧挡圈，39.轴套，40.3号弹簧挡圈。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述：
如图1所示为一种用于牵引型设备的节能液力变矩偶合器，包括一个半连接盘11，半连接盘11通过半联轴器与启动电机连接，弹性盘12装配在半连接盘11内部，传动板10通过2号六角头螺栓9和2号弹簧垫圈8固定在外壳5上，在外壳5上设置有小通孔，上面装有易熔塞4，外壳端盖16通过1号六角头螺栓7和1号弹簧垫圈6固定在外壳5上，外壳5与外壳端盖16接触处装有1号O型密封圈17，外壳端盖16与涡轮毂13之间固定有1号深沟球轴承15，外壳5通过1号六角螺母21、3号六角头螺栓22、3号弹簧垫圈20与泵轮1相连接，外壳5与泵轮1接触处装有2号O型密封圈19，泵轮一侧开有注油孔23，上面装有注油塞，泵轮1通过4号弹簧垫圈27、4号六角头螺栓28与泵轮端盖29相连接，泵轮1与1号泵轮端盖29接触处有2号O型密封圈25，1号泵轮端盖29与导轮座30之间装有1号油封26；涡轮3与涡轮毂13通过铆钉14铆接相连，涡轮毂13套在1号深沟球轴承15内圈上，涡轮毂13通过花键与输出轴37的输入端连接，在涡轮毂与花键连接的最右端处装1号弹簧挡圈18，输出轴的输出端与工作机相连，其特征在于，导轮2布置在涡轮3与泵轮1中间，导轮2通过3号弹性挡圈40、轴套39以及花键固定在导轮座前端圆柱面上，导轮座30为类轴套筒状阶梯式回转体，导轮座30外表面由圆柱面和圆锥面组成，导轮座30的圆柱面与导轮座的圆锥面交界处有导轮座外表面阶梯轴肩，导轮座30的圆锥面后端为导轮座底座，导轮座30内部中空为圆柱面，泵轮1套在2号深沟球轴承24外圈上，轴套39和泵轮1之间固定有2号深沟球轴承24，泵轮1套在2号深沟球轴承24外圈上，2号深沟球轴承24的内圈套装在导轮座30的圆柱面上，1号轴承端盖31通过5号弹簧垫圈32和1号内六角螺栓33固定在导轮座底座上，1号轴承端盖31与导轮座底座接触处有3号O型密封圈34，1号轴承端盖31与输出轴37上的2号弹性挡圈38之间固定有3号深沟球轴承35，导轮座内部圆柱面套在3号深沟球轴承35外圈上，1号轴承端盖31与输出轴37上2号弹性挡圈38间固定有3号深沟球轴承35，输出轴37的输出端套在3号深沟球轴承35内圈上，在输出轴37与1号轴承端盖31之间装有2号油封36，泵轮叶片和涡轮叶片均为直叶片，泵轮和涡轮均无内环，导轮叶片为弯曲叶片，导轮无内环。
如图1所示，泵轮1上装有注油塞，拔开注油塞，将工作油由外壳5上的注油孔23注入工作腔内。牵引型设备上的启动电机(图中未给出，应装在图左侧位置)启动时，液力变矩偶合器开始工作，启动电机通过半联轴器带动半连接盘11、弹性盘12、传动板10、绕图1中心线旋转。传动板10带动外壳5旋转。外壳5将动力传到泵轮1上带动泵轮旋转。当启动工况时，泵轮1与涡轮3转速差很大，液体流经导轮2，呈大环流运动。泵轮1旋转时工作油被泵轮叶片带动旋转产生液流，液流冲击涡轮叶片后流向导轮叶片，经导轮2导向后流回泵轮1。导轮2位置固定不动，所以在液流由涡轮叶片冲击导轮叶片的时候，导轮叶片会给涡轮叶片一个反作用力。泵轮叶片带动液流的推动力和导轮叶片通过液流对涡轮叶片的反作用力推动涡轮3开始旋转，此时涡轮3的力矩是泵轮1的输入力矩与导轮2上力矩之和，液力变矩偶合器起到了变矩作用。涡轮3将动力传给与之相连的涡轮毂13，涡轮毂13通过花键连接向输出轴37传递运动，输出轴37经其他的传动机构之后将动力传输到牵引型设备上。本发明所述的牵引型设备用液力变矩偶合器，可以达到提高启动力矩的作用。当工作机速度上升至额定速度时，泵轮1与涡轮3转速相同，转速差为零，此时液体呈小环流运动。泵轮1旋转时工作油被泵轮叶片带动旋转产生液流，液流冲击涡轮叶片后不经过导轮2直接返回泵轮1，泵轮叶片带动液流的推动力推动涡轮3旋转，此时涡轮3的力矩是泵轮1的输入力矩，液力变矩偶合器起偶合作用，此时工作效率高于液力变矩器。
Claims (4)
1.一种用于匹配牵引型设备的节能液力变矩偶合器，包括一个半连接盘(11)，半连接盘(11)通过半联轴器与启动电机连接，弹性盘(12)装配在半连接盘(11)内部，传动板(10)通过2号六角头螺栓(9)和2号弹簧垫圈(8)固定在外壳(5)上，外壳(5)上设置有小通孔，上面装有易熔塞(4)外壳端盖(16)通过1号六角头螺栓(7)和1号弹簧垫圈(6)固定在外壳(5)上，外壳(5)与外壳端盖(16)接触处装有1号O型密封圈(17)，外壳端盖(16)与涡轮毂(13)之间固定有1号深沟球轴承(15)，外壳(5)通过1号六角螺母(21)、3号六角头螺栓(22)和3号弹簧垫圈(20)与泵轮(1)相连接，泵轮(1)通过4号弹簧垫圈(27)、4号六角头螺栓(28)与泵轮端盖(29)相连接，泵轮(1)与泵轮端盖(29)接触处装有2号O型密封圈(25)，泵轮端盖(29)与导轮座(30)之间装有1号油封(26)；涡轮(3)与涡轮毂(13)通过铆钉(14)铆接相连，涡轮毂(13)套在1号深沟球轴承(15)内圈上，涡轮毂(13)通过花键与输出轴(37)的输入端连接，在涡轮毂(13)与花键连接的最右端处装1号弹簧挡圈(18)，输出轴(37)的输出端与工作机相连，其特征在于，导轮(2)布置在涡轮(3)与泵轮(1)中间，导轮(2)通过3号弹性挡圈(40)、轴套(39)以及花键固定在导轮座(30)前端圆柱面上，导轮座(30)为类轴套筒状阶梯式回转体，导轮座(30)外表面由圆柱面和圆锥面组成，导轮座(30)的圆柱面与导轮座(30)的圆锥面交界处有导轮座外表面阶梯轴肩，导轮座(30)的圆锥面后端为导轮座底座，导轮座(30)内部中空部为圆柱面，轴套(39)和泵轮(1)之间固定有2号深沟球轴承(24)，泵轮(1)套在2号深沟球轴承(24)外圈上，2号深沟球轴承(24)的内圈套装在导轮座(30)的圆柱面上，1号轴承端盖(31)通过5号弹簧垫圈(32)和1号内六角螺栓(33)固定在导轮座底座上，1号轴承端盖(31)与导轮座底座接触处有3号O型密封圈(25)，1号轴承端盖(31)与输出轴(37)上的2号弹性挡圈(38)之间固定有3号深沟球轴承(35)，导轮座(30)内部圆柱面套在3号深沟球轴承(35)外圈上，输出轴(37)的输出端套在3号深沟球轴承(35)内圈上，泵轮叶片和涡轮叶片均为直叶片，泵轮(1)和涡轮(3)均无内环，导轮叶片为弯曲叶片，导轮(2)无内环。
2.根据权利要求1所述的一种用于匹配牵引型设备的节能液力变矩偶合器，其特征在于，1号轴承端盖(31)与3号深沟球轴承(35)之间装有2号油封(36)。
3.根据权利要求1所述的一种用于匹配牵引型设备的节能液力变矩偶合器，其特征在于，泵轮(1)上设置有和泵轮(1)的工作腔内部连通的注油孔(23)，注油孔(23)内装有注油塞用于堵住注油孔(23)，拔开注油塞，将工作油由注油孔(23)注入工作腔内。
4.根据权利要求1所述的一种用于匹配牵引型设备的节能液力变矩偶合器，其特征在于，在外壳(5)上设置有小通孔，上面装有易熔塞(4)，当偶合器超载发热时到一定程度时，易熔塞(4)中的易熔合金部分融化，工作液体随即从易熔塞的中心小孔中喷出，切断输入与输出之间的动力传动，起到保护过载的作用。
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