CN109941902B - 一种液压绞盘 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液压绞盘，一级太阳轮轴与液压马达输出轴之间设有制动装置，所述制动装置包括制动器壳体、轴向穿过制动器壳体的制动轴，所述制动器壳体与卷筒之间设有第一轴承，所述制动轴与制动器壳体之间设有密封腔，所述密封腔内设有磁流变液，所述制动轴的第一端与液压马达输出轴连接，第二端与一级太阳轮轴连接，所述制动轴在密封腔内连接有制动盘，所述制动器壳体连接有电磁线圈，在需要制动时，电磁线圈通电并产生磁场，在磁场作用下磁流变液发生流变效应，制动轴上的制动盘与磁流变液不断剪切并最终实现制动。本发明可以实现快速制动以及快速解除制动，制动噪音较低，而且可以通过调整电磁线圈通电电流调整制动力。
Description
技术领域
本发明涉及绞盘，具体为液压绞盘。
背景技术
液压绞盘是一种用于抢险救灾和车辆自救的常用设备，一般由主体支架、卷筒、液压马达、减速传动装置、排绳装置、钢丝绳等零部件组成。以液压马达为动力源，通过高压软管实现液压油的传输，再通过减速传动装置“减速增扭”，从而带动较大的载荷。
其中，液压绞盘的刹车装置，通过动摩擦片与静摩擦片啮合制动，液压马达转动时，将液压油通过液压软管进入制动器壳体内，利用液压油的压力将制动活塞从静摩擦片表面推开，使动摩擦片可以转动。制动时需要较大制动力，而且制动噪音大，制动反应较慢。
另外，液压绞盘的卷筒与减速结构通过机械结构完全连接，即在减速机构不动的情况下，卷筒无法实现转动，这就要求需要增加离合装置来实现钢丝绳的主动释放，提高工作效率。传统液压绞盘的离合装置采用旋转凸轮离合结构，但其存在以下缺点：结构复杂，成本高；长时间使用后，离合曲面磨损严重，导致传递扭矩的效果不好；使用时完全依靠人工实现，不够方便和自动化。
目前，液压绞盘的减速传动装置大多采用行星轮减速机构，该种机构减速比大，体积小，但无法实现传动轴的轴向定位，在轴向力的作用下，两个行星架之间或太阳轮和行星架之间会产生较大的摩擦磨损。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种有效降低噪音且实现快速制动的液压绞盘。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种液压绞盘，包括卷筒、与卷筒轴向第一侧转动连接的第一支架、与卷筒轴向第二侧转动连接的第二支架、与第一支架连接的液压马达，所述液压马达通过行星齿轮减速装置驱动卷筒转动，所述行星齿轮减速装置包括一级行星齿轮机构和二级行星齿轮机构，所述一级行星齿轮机构包括一级太阳轮轴、一级行星轮系、与卷筒固定连接的一级齿圈，所述一级行星轮系与一级太阳轮轴和一级齿圈啮合，所述二级行星齿轮机构包括二级太阳轮轴、二级行星轮系、与卷筒固定连接的二级齿圈，所述二级行星轮系与二级太阳轮轴和二级齿圈啮合且二级太阳轮轴与一级行星轮系啮合，所述一级太阳轮轴与液压马达输出轴之间设有制动装置，所述制动装置包括制动器壳体、轴向穿过制动器壳体的制动轴，所述制动器壳体与卷筒之间设有第一轴承，所述制动轴与制动器壳体之间设有密封腔，所述密封腔内设有磁流变液，所述制动轴的第一端与液压马达输出轴连接，第二端与一级太阳轮轴连接，所述制动轴在密封腔内连接有制动盘，所述制动器壳体连接有电磁线圈，在需要制动时，电磁线圈通电并产生磁场，在磁场作用下磁流变液发生流变效应，制动轴上的制动盘与磁流变液不断剪切并最终实现制动。
可选的，所述制动器壳体的内壁在密封腔的第一侧设有向制动轴延伸的内凸缘，所述内凸缘与制动轴之间设有第三骨架油封。
可选的，所述制动器壳体的内壁在密封腔第二侧连接轴承座，所述轴承座上安装第三轴承，第三轴承的内圈与制动轴连接，所述轴承座与制动轴之间设有第四骨架油封。
可选的，所述制动盘沿制动轴轴向均布且与转动轴为一体结构。
可选的，所述一级行星轮系包括一级行星轮架、一级行星架盖板、连接在一级行星轮架和一级行星架盖板之间且沿周向均布的若干一级行星轮轴、连接在一级行星轮轴上的一级行星轮、设于一级行星轮和一级行星轮轴之间的第一滚针，所述二级行星轮系包括二级行星轮架、二级行星架盖板、连接在二级行星轮架和二级行星架盖板之间且沿周向均布的若干二级行星轮轴、连接在二级行星轮轴上的二级行星轮、设于二级行星轮和二级行星轮轴之间的第二滚针，所述一级行星轮径向方向上开有用于第一滚针润滑的一级行星轮导油孔，所述二级行星轮径向方向上开有用于第二滚针润滑的二级行星轮导油孔。
可选的，所述第一滚针和/或第二滚针并排设有两组且由阻隔垫圈隔开。
可选的，所述一级行星轮架的中心孔内设置有用于阻隔二级行星轮轴的阻隔减摩垫。
可选的，所述卷筒的轴向第一端固定连接限位第一轴承的第一端盖，所述第一端盖与制动器壳体之间设有第一骨架油封。
可选的，所述二级行星轮架与第二支架固定，所述卷筒的第二端固定连接第二端盖，所述二级行星轮架与第二端盖之间设有第二轴承。
可选的，所述第二支架连接有离合机构，所述离合机构包括轴向第二端开口的气缸外壳、封闭气缸外壳轴向第二端开口的弹簧座、设于气缸外壳内的气缸活塞、设于气缸活塞与弹簧座之间的离合弹簧，所述气缸外壳设有连通第一端的气缸导向孔，所述气缸活塞连接有离合拉杆，所述离合拉杆从气缸外壳第一端伸出并连接拉钩，所述拉钩与二级太阳轮轴连接。
本发明采用的技术方案，具有如下有益效果：
1、采用磁流变液进行制动，磁流变液是一种新型智能材料，它在磁场的作用下可以迅速发生流变效应(毫秒级)，发生流变效应后的磁流变液黏性增大。去掉磁场后立刻恢复，液体黏性和水相当。在需要制动时，给电磁线圈通电，使其产生磁场，磁流变液立刻发生流变效应，制动轴上的制动盘与磁流变液不断剪切，直至制动轴的动能耗尽，制动轴在电磁线圈通电的情况下欲启动，必须克服磁流变液的剪切屈服应力。在绞盘工作时，电磁线圈不通电，制动轴受到磁流变液的阻力几乎为零。因此，可以实现快速制动以及快速解除制动，制动噪音较低，而且可以通过调整电磁线圈通电电流调整制动力。
2、传统液压油控制制动，需要在制动器壳体上开设油路，工艺性不好，且制动时制动力大小完全由弹簧和摩擦片摩擦系数决定，时间久后，性能势必下降，改用磁流变液制动后制动力由电流强度控制，系统整体可控性提高。
3、通过制动盘与磁流变液剪切制动，与传统液压油控制制动相比，无需摩擦片，所以无需再制动轴上再加工花键或者其他摩擦片连接结构，由于制动盘和制动轴是一体的，方便加工和装配。
4、行星齿轮减速装置可采用油浴润滑的方式，且内部的滚针也能润滑到，对于轴向窜动后造成的摩擦，添加了阻隔垫圈和减摩垫，上述两个措施大大改善了绞盘的工作情况，延长了使用寿命。
5、本发明液压绞盘的离合机构采用气动控制，使得离合过程变得快速、自动化。
本发明的具体技术方案及其有益效果将会在下面的具体实施方式中结合附图进行详细的说明。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：
图1是本发明液压绞盘的整体结构示意图；
图2是本发明制动装置的结构示意图；
图3是本发明一级行星轮系的结构示意图；
图4是本发明二级行星轮系的结构示意图；
图5是本发明离合机构的结构示意图；
图中：1.液压马达，2.制动装置，3.第一支架,4.第一端盖,5.紧定螺钉,6.一级太阳轮轴,7.卷筒,8.一级齿圈,9.一级行星轮系,10.第一阻隔垫圈,11.二级齿圈,12.二级行星轮系,13.第二端盖,14.第二支架,15.二级太阳轮轴,16.离合机构,17.第二骨架油封,18.第二轴承,19.第一轴承,20.第一骨架油封,21.制动器壳体,22.电磁线圈,23.第三骨架油封,24.制动轴,25.第四骨架油封,26.轴承座,27.第三轴承,28.一级行星架盖板,29.一级行星轮,30.第一滚针,31.一级行星轮轴,32.一级行星轮架,33.减磨垫,34.二级行星轮架,35.第二滚针,36.第二阻隔垫圈,37.二级行星轮,38.第三滚针,39.二级行星轮轴,40.拉钩,41.离合拉杆,42.气缸外壳,43.气缸活塞,44.弹簧垫圈,45.螺母,46.弹簧座,47.气缸弹簧,48.电磁线圈电线导孔,49.磁流变液,50.一级行星轮导油孔,51.二级行星轮导油孔,52.气缸导向孔,53.气动接口。
具体实施方式
下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1所示，一种液压绞盘，包括卷筒7、与卷筒轴向第一侧转动连接的第一支架3、与卷筒轴向第二侧转动连接的第二支架14、与第一支架连接的液压马达1，所述液压马达1通过行星齿轮减速装置驱动卷筒7转动，所述行星齿轮减速装置包括一级行星齿轮机构和二级行星齿轮机构，所述一级行星齿轮机构包括一级太阳轮轴6、一级行星轮系9、与卷筒固定连接的一级齿圈8，所述一级行星轮系9与一级太阳轮轴6和一级齿圈8啮合，所述二级行星齿轮机构包括二级太阳轮轴15、二级行星轮系12、与卷筒固定连接的二级齿圈11，所述二级行星轮系12与二级太阳轮轴15和二级齿圈11啮合且二级太阳轮轴15与一级行星轮系9啮合，所述一级太阳轮轴6与液压马达输出轴之间设有制动装置2。
参考图2所示，所述制动装置2包括制动器壳体21、轴向穿过制动器壳体的制动轴24，所述制动器壳体与卷筒之间设有第一轴承19，所述制动轴24与制动器壳体21之间设有密封腔，所述密封腔内设有磁流变液49，所述制动轴的第一端与液压马达输出轴连接，第二端与一级太阳轮轴连接，所述制动轴在密封腔内连接有制动盘，所述制动器壳体连接有电磁线圈22，制动器壳体21设置电磁线圈电线导孔48，使导线穿出。在需要制动时，电磁线圈22通电并产生磁场，在磁场作用下磁流变液49发生流变效应，制动轴上的制动盘与磁流变液不断剪切并最终实现制动。
参考图3所示，所述一级行星轮系9包括一级行星轮架32、一级行星架盖板28、连接在一级行星轮架和一级行星架盖板之间且沿周向均布的若干一级行星轮轴31、连接在一级行星轮轴上的一级行星轮29、设于一级行星轮和一级行星轮轴之间的第一滚针30。一级行星架盖板28安装于与一级行星轮架相反方向的最外侧，用于限制一级行星轮的轴向窜动。所述一级行星轮径向方向上开有用于第一滚针润滑的一级行星轮导油孔50。
参考图4所示，所述二级行星轮系12包括二级行星轮架34、二级行星架盖板、连接在二级行星轮架和二级行星架盖板之间且沿周向均布的若干二级行星轮轴39、连接在二级行星轮轴上的二级行星轮37、设于二级行星轮和二级行星轮轴之间并排设置的第二滚针35和第三滚针38。所述二级行星轮径向方向上开有用于第二滚针35和第三滚针38润滑的二级行星轮导油孔51。
这里，一级行星轮系9与一级太阳轮轴6和一级齿圈8啮合是指一级行星轮29与一级太阳轮轴9和一级齿圈8相啮合。一级齿圈的设置可使一级行星轮的转动更加平稳。二级太阳轮轴与二级行星轮系相啮合是指二级太阳轮轴15与二级行星轮37相啮合。
针对轴向窜动后造成的摩擦，一级行星轮轴31与二级行星架盖板由第一阻隔垫圈10隔开。所述第二滚针35和第三滚针38由第二阻隔垫圈36隔开。所述一级行星轮架的中心孔内设置有用于阻隔二级行星轮轴的阻隔减摩垫33。上述滚针润滑方式和轴向阻隔方式两个措施大大改善了绞盘的工作情况，延长了使用寿命。
所述卷筒的轴向第一端固定连接限位第一轴承的第一端盖4，所述第一端盖4与制动器壳体21之间设有第一骨架油封20。所述二级行星轮架34与第二支架14固定，所述卷筒的第二端固定连接第二端盖13，所述二级行星轮架34与第二端盖之间设有第二轴承18，二级行星轮架34与第二支架14螺栓固定，第二端盖13与之间设有二级行星轮架34之间设有第二骨架油封17。
其中，所述制动器壳体的内壁在密封腔的第一侧设有向制动轴延伸的内凸缘，所述内凸缘与制动轴之间设有第三骨架油封23。所述制动器壳体的内壁在密封腔第二侧连接轴承座26，所述轴承座上安装第三轴承27，第三轴承的内圈与制动轴连接，所述轴承座与制动轴之间设有第四骨架油封25。上述的制动盘沿制动轴轴向均布且与转动轴为一体结构，以方便加工和组装。
参考图5所示，所述第二支架14连接有离合机构16，所述离合机构包括轴向第二端开口的气缸外壳42、封闭气缸外壳轴向第二端开口的弹簧座46、设于气缸外壳内的气缸活塞43、设于气缸活塞与弹簧座之间的离合弹簧47，气缸外壳42与第二支架14连接。所述气缸外壳42设有连通第一端的气缸导向孔52，气缸导向孔52口部为气动接口53，所述气缸活塞连接有离合拉杆41，所述离合拉杆41与气缸活塞采用螺母45与弹簧垫圈44固定，所述离合拉杆从气缸外壳第一端伸出并连接拉钩40，所述拉钩与二级太阳轮轴连接。外部供气装置通过气缸外壳42上的气动接口53连通后通过气缸导气孔52向离合机构16内部吹气，气缸外壳42内气压增大后推动气缸活塞43移动，气缸活塞43通过离合拉杆41带动拉钩40，拉钩47将二级太阳轮轴15向外拉出，使二级太阳轮轴15与一级行星轮架32不再啮合，一级太阳轮轴6的转动不会带动二级太阳轮轴15转动，因此和二级太阳轮轴15啮合的二级行星轮37也不会随之转动，也因此无法带动二级齿圈11转动，从而与二级齿圈11相连的卷筒7可以空转，进而实现放绳。
另外，所述的卷筒上开有塞方钢丝绳的小孔，不用时用紧定螺钉5封住。所述的二级太阳轮轴和一级行星轮架上用于离合的轮齿端面都带有倒角，方便二级太阳轮轴的接入。
本发明液压绞盘的工作原理为：液压马达1转动时，制动轴24随液压马达1带动一级太阳轮轴6转动，从而带动一级行星轮29转动，一级行星轮29上的一级行星轮架32带动二级太阳轮轴15转动，二级太阳轮轴15带动二级行星轮37转动，从而使得与二级行星轮37相啮合的二级齿圈11转动，二级齿圈11直接带动与其相连的卷筒7转动，进而实现牵引的工作。在需要制动时，给电磁线圈22通电，使其产生磁场，磁流变液49立刻发生流变效应，制动轴上的制动盘与磁流变液49不断剪切，直至制动轴的动能耗尽，制动轴24在电磁线圈22通电的情况下欲启动，必须克服磁流变液的剪切屈服应力。在绞盘工作时，电磁线圈22不通电，制动轴24受到磁流变液的阻力几乎为零。
本发明具有离合便捷，减速机构整体润滑良好，结构紧凑等优点。
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明权利要求书中所定义的范围。
Claims (7)
1.一种液压绞盘，包括卷筒、与卷筒轴向第一侧转动连接的第一支架、与卷筒轴向第二侧转动连接的第二支架、与第一支架连接的液压马达，所述液压马达通过行星齿轮减速装置驱动卷筒转动，所述行星齿轮减速装置包括一级行星齿轮机构和二级行星齿轮机构，所述一级行星齿轮机构包括一级太阳轮轴、一级行星轮系、与卷筒固定连接的一级齿圈，所述一级行星轮系与一级太阳轮轴和一级齿圈啮合，所述二级行星齿轮机构包括二级太阳轮轴、二级行星轮系、与卷筒固定连接的二级齿圈，所述二级行星轮系与二级太阳轮轴和二级齿圈啮合且二级太阳轮轴与一级行星轮系啮合，所述一级太阳轮轴与液压马达输出轴之间设有制动装置，其特征在于，所述制动装置包括制动器壳体、轴向穿过制动器壳体的制动轴，所述制动器壳体与卷筒之间设有第一轴承，所述制动轴与制动器壳体之间设有密封腔，所述密封腔内设有磁流变液，所述制动轴的第一端与液压马达输出轴连接，第二端与一级太阳轮轴连接，所述制动轴在密封腔内连接有制动盘，所述制动器壳体连接有电磁线圈，在需要制动时，电磁线圈通电并产生磁场，在磁场作用下磁流变液发生流变效应，制动轴上的制动盘与磁流变液不断剪切并最终实现制动；制动器壳体设置电磁线圈电线导孔，使导线穿出，所述一级行星轮系包括一级行星轮架、一级行星架盖板、连接在一级行星轮架和一级行星架盖板之间且沿周向均布的若干一级行星轮轴、连接在一级行星轮轴上的一级行星轮、设于一级行星轮和一级行星轮轴之间的第一滚针，所述二级行星轮系包括二级行星轮架、二级行星轮盖板、连接在二级行星轮架和二级行星轮盖板之间且沿周向均布的若干二级行星轮轴、连接在二级行星轮轴上的二级行星轮、设于二级行星轮和二级行星轮轴之间的第二滚针，所述一级行星轮径向方向上开有用于第一滚针润滑的一级行星轮导油孔，所述二级行星轮径向方向上开有用于第二滚针润滑的二级行星轮导油孔，所述第一滚针和/或第二滚针并排设有两组且由阻隔垫圈隔开，所述一级行星轮架的中心孔内设置有用于阻隔二级行星轮轴的阻隔减摩垫。
2.根据权利要求1所述的一种液压绞盘，其特征在于：所述制动器壳体的内壁在密封腔的第一侧设有向制动轴延伸的内凸缘，所述内凸缘与制动轴之间设有第三骨架油封。
3.根据权利要求2所述的一种液压绞盘，其特征在于：所述制动器壳体的内壁在密封腔第二侧连接轴承座，所述轴承座上安装第三轴承，第三轴承的内圈与制动轴连接，所述轴承座与制动轴之间设有第四骨架油封。
4.根据权利要求2所述的一种液压绞盘，其特征在于：所述制动盘沿制动轴轴向均布且与转动轴为一体结构。
5.根据权利要求1所述的一种液压绞盘，其特征在于：所述卷筒的轴向第一端固定连接限位第一轴承的第一端盖，所述第一端盖与制动器壳体之间设有第一骨架油封。
6.根据权利要求5所述的一种液压绞盘，其特征在于：所述二级行星轮架与第二支架固定，所述卷筒的第二端固定连接第二端盖，所述二级行星轮架与第二端盖之间设有第二轴承。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的一种液压绞盘，其特征在于：所述第二支架连接有离合机构，所述离合机构包括轴向第二端开口的气缸外壳、封闭气缸外壳轴向第二端开口的弹簧座、设于气缸外壳内的气缸活塞、设于气缸活塞与弹簧座之间的离合弹簧，所述气缸外壳设有连通第一端的气缸导向孔，所述气缸活塞连接有离合拉杆，所述离合拉杆从气缸外壳第一端伸出并连接拉钩，所述拉钩与二级太阳轮轴连接。
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2019
- 2019-02-27 CN CN201910145982.6A patent/CN109941902B/zh active Active
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