CN110905934A - 扭矩限制器及半直驱风机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种扭矩限制器，活塞杆在液压作用下挤压弹性预紧件，从而使弹性预紧件产生预紧力，以使压力法兰与连接法兰实现摩擦传动。也就是说，压力法兰与连接法兰之间的摩擦扭矩与无杆腔内的油压是线性相关的。当摩擦副之间出现磨损，弹性预紧件会在一定程度上恢复形变从而导致摩擦扭矩下降时。此时，无杆腔的压力也将相应变小。因此，通过在过油孔上接入压力表，便可在不拆机的情况下判断是否故障。进一步的，通过过油孔向无杆腔内注油增压，还可将摩擦扭矩再次调整到正常范围。可见，上述扭矩限制器检修更方便。此外，本发明还提供一种半直驱风机。
Description
技术领域
本发明涉及机械传动技术领域，特别涉及一种扭矩限制器及半直驱风机。
背景技术
扭矩限制器是一种过载保护装置，当传递的扭矩超过设定的负载时则会产生扭矩打滑，从而保护整个传动系统的安全。例如，在半直驱风机中，发电机与齿轮箱之间便通过扭矩限制器连接。该扭矩限制器在正常工作时传递扭矩，但在发电机突然出现短路时，由于短路扭矩会比正常工作下的扭矩高几倍，此时扭矩限制器就会进行打滑以保护整个传动系统的安全。
传统的扭矩限制器中，碟形弹簧和压力法兰通过螺栓的轴向力施加压力到摩擦片上。当摩擦片磨损，碟形弹簧将会出现一定量的松弛，故扭矩限制器的摩擦扭矩下降，进而可能导致扭矩限制器的失效。
但是，即使扭矩限制器失效，螺栓上的紧固力矩可能也不会有明显的变化。因此，如需检修扭矩限制器，就必须将扭矩限制器拆开并进行重新的标定。整个过程费时费力，导致检修极为不便。
发明内容
基于此，有必要针对现有扭矩限制器检修不方便的问题，提供一种检修方便的扭矩限制器及半直驱风机。
一种扭矩限制器，包括：
压力法兰；
连接法兰，与所述压力法兰之间形成摩擦副，以实现摩擦传动；
液压组件，包括缸体及活塞杆，所述缸体与所述连接法兰传动连接且间距可调，所述缸体的侧壁开设有与无杆腔连通的过油孔；及
弹性预紧件，一侧与所述活塞杆抵接，另一侧与所述压力法兰或所述连接法兰抵接，所述弹性预紧件在所述活塞杆的作用下产生一预紧力，以将所述压力法兰与所述连接法兰压紧。
在其中一个实施例中，所述压力法兰、所述连接法兰、所述液压组件及所述弹性预紧件同轴设置。
在其中一个实施例中，所述压力法兰包括第一压力法兰及第二压力法兰，所述第一压力法兰与所述第二压力法兰传动连接并在两者之间形成间距可调的安装槽，所述连接法兰部分设于所述安装槽内，且所述连接法兰与所述第一压力法兰及所述第二压力法兰之间均夹持有摩擦片，以构成所述摩擦副，所述弹性预紧件远离所述活塞杆的一侧与所述第二压力法兰抵接。
在其中一个实施例中，所述安装槽呈环形，并绕所述第一压力法兰及所述第二压力法兰的周向延伸。
在其中一个实施例中，所述摩擦片固定于所述连接法兰的两侧。
在其中一个实施例中，所述过油孔至少为两个，其中一个所述过油孔连接调压阀，另一个所述过油孔连接压力表。
在其中一个实施例中，所述弹性预紧件为碟形弹簧。
在其中一个实施例中，所述缸体包括：
外缸筒；
盖设于所述外缸筒一端并与所述连接法兰传动连接的外导向套；
盖设于所述外缸筒远离所述外导向套一端的缸底法兰，所述过油孔开设于所述缸底法兰；
嵌套于所述外导向套的内导向套，且所述内导向套与外导向套之间形成环形的活塞孔，所述活塞杆呈环状，并穿设于所述活塞孔内；
内缸筒，穿设于所述缸底法兰及所述内导向套并与所述外缸筒同轴设置，所述内缸筒与所述外缸筒之间形成环形的液压腔。
在其中一个实施例中，还包括压力板，所述压力板安装于所述活塞杆的末端并与所述弹性预紧件抵接。
一种半直驱风机，包括：
齿轮箱；
发电机；及
如上述优选实施例中任一项所述的扭矩限制器，所述齿轮箱与所述缸体传动连接，所述发电机与所述压力法兰传动连接。
上述扭矩限制器，活塞杆在液压作用下挤压弹性预紧件，从而使弹性预紧件产生预紧力，以使压力法兰与连接法兰实现摩擦传动。也就是说，压力法兰与连接法兰之间的摩擦扭矩与无杆腔内的油压是线性相关的。当摩擦副之间出现磨损，弹性预紧件会在一定程度上恢复形变从而导致摩擦扭矩下降时。此时，无杆腔的压力也将相应变小。因此，通过在过油孔上接入压力表，便可在不拆机的情况下判断是否故障。进一步的，通过过油孔向无杆腔内注油增压，还可将摩擦扭矩再次调整到正常范围。可见，上述扭矩限制器检修更方便。
附图说明
图1为本发明较佳实施例中扭矩限制器的结构示意图；
图2为图1所示扭矩限制器中液压组件的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1及图2，本发明提供了一种半直驱风机(图未示)及扭矩限制器100。其中，半直驱风机包括齿轮箱(图未示)、发电机(图未示)及扭矩限制器100。
本发明较佳实施例中的扭矩限制器100包括压力法兰110、连接法兰120、液压组件130及弹性预紧件140。
压力法兰110一般由不锈钢成型，具有较高的机械强度及韧性。压力法兰110的一侧可设置连接螺孔，从而便于齿轮箱与压力法兰110固定。
连接法兰120与压力法兰110之间形成摩擦副，以实现摩擦传动。具体在本实施例中，压力法兰110包括第一压力法兰111及第二压力法兰112，第一压力法兰111与第二压力法兰112传动连接并在两者之间形成间距可调的安装槽(图未标)，连接法兰120部分设于安装槽内，且连接法兰120与第一压力法兰111及第二压力法兰112之间均夹持有摩擦片150，以构成摩擦副。
第一压力法兰111与第二压力法兰112可通过螺纹副结构连接，但螺母不拧紧，留有一定间隙。如此，第一压力法兰111不会与第二压力法兰112分离，但两者之间的间隙在一定范围内可调。另外，第一压力法兰111与第二压力法兰112之间可通过连接销传递扭矩。
如图1所示，第一压力法兰111与发电机的输入轴固定。因此，在实际应用过程中，第一压力法兰111的位置固定。
通过将连接法兰120夹持于第一压力法兰111与第二压力法兰112之间，并通过摩擦片150增加摩擦因数，可使所构成的摩擦副更可靠。为进一步提升摩擦副的可靠性，具体在本实施例中，摩擦片150固定于连接法兰120的两侧。因此，摩擦片150在摩擦传动过程中不易发生移位。
其中，摩擦片150可以是铜基、铁基或复合材料摩擦片，可通过铆接、粘接等方式固定于连接法兰120。
进一步的，安装槽呈环形，并绕第一压力法兰111及第二压力法兰112的周向延伸。也就是说，形成的摩擦副也将绕第一压力法兰111及第二压力法兰112的周向延伸。因此，连接法兰110与连接法兰120之间的摩擦作用力分布更平衡，有利于扭矩顺利传递。
液压组件130包括缸体131及活塞杆133，缸体131与连接法兰120传动连接且间距可调。具体的，缸体131与连接法兰120可通过螺纹副结构连接，但螺母不拧紧，留有一定间隙。如此，缸体131与连接法兰120保持连接为一体，但两者之间的间距在一定范围内可调。另外，缸体131与连接法兰120之间可通过连接销传递扭矩。
缸体131一般也由不锈钢成型。其中，缸体131可以通过倒模一体成型，也可由多个部分拼接形成。发电机的输入端与缸体131传动连接。具体的，齿轮箱一般通过缸体131端面的螺纹孔与其固定。因此，扭矩可由齿轮箱经扭矩限制器100传导至发电机，实现发电。
弹性预紧件140一侧与活塞杆133抵接，另一侧与压力法兰110或连接法兰120抵接。具体在本实施例中，弹性预紧件140远离活塞杆133的一侧与第二压力法兰110抵接。弹性预紧件140可以是弹性片、弹簧等。具体在本实施例中，弹性预紧件140为碟形弹簧。
进一步的，弹性预紧件140在活塞杆133的作用下产生一预紧力，以将压力法兰110与连接法兰120压紧。缸体131油压升高，将推动活塞杆133向压力法兰110伸出或具有伸出的趋势。弹性预紧件140在活塞杆133的挤压下产生弹性形变，从而对压力法兰110施加一压力。该压力将压力法兰110与连接法兰120压紧，从而使两者之间实现摩擦传动。
在本实施例中，扭矩限制器100还包括压力板160，压力板160安装于活塞杆133的末端并与弹性预紧件140抵接。
若活塞杆133的末端直接与弹性预紧件140接触，则会导致接触点应力集中。而弹性预紧件140与活塞杆133通过压力板160实现抵接。因此，活塞杆133对弹性预紧件140施力位置是一个平面，从而避免应力集中，故作用更稳定且平衡。
其中，压力法兰110与连接法兰120之间的摩擦力与弹性预紧件140施加的压力成正比，弹性预紧件140的形变量又由活塞杆133的作用力决定，而无杆腔102内的油压又决定了活塞杆133的作用力。也就是说，压力法兰110与连接法兰120之间的摩擦扭矩与无杆腔102内的油压是线性相关的。
因此，当摩擦副之间出现磨损，弹性预紧件140会在一定程度上恢复形变从而导致摩擦扭矩下降时。此时，无杆腔102的压力也将相应变小。因此，通过对无杆腔102内的液压进行监测，便可在不拆机的情况下判断扭矩限制器100是否故障。
进一步的，缸体131的侧壁开设有与无杆腔102连通的过油孔101。通过将过油孔101与压力表连接，便可实时监测无杆腔102的油压，从而即使发现扭矩限制器100摩擦扭矩失效的情况。此外，通过过油孔101向无杆腔102内注油增压，还可将失效的摩擦扭矩再次调整到正常范围，故扭矩限制器100的检查、维修都变得方便。
在本实施例中，过油孔101至少为两个，其中一个过油孔101连接调压阀(图未示)，另一个过油孔101连接压力表(图未示)。通过调压阀，可对无杆腔102内的油压进行精确的控制，从而对扭矩限制器100的摩擦扭矩实现精确地调节。
具体在本实施例中，压力法兰110、连接法兰120、液压组件130及弹性预紧件140同轴设置。这样，扭矩限制器100工作时，扭矩传动过程更平衡。
进一步的，在本实施例中，缸体131的侧壁还开设有与有杆腔(图未标)连通的注油孔104。
当无杆腔102的油压过大并且弹性预紧件140的弹性下降时，弹性预紧件140将无法回弹。此时，可通过注油孔104调节有杆腔的油压，使活塞杆133强行往无杆腔102方向推动，保证系统油压在合适的范围。
在半直驱风机中，存在一中间轴需要贯穿扭矩限制器100。因此，扭矩限制器100还具有一贯穿扭矩限制器100两端的轴孔103。
请再次参阅图2，具体在本实施例中，缸体131包括外缸筒1311、外导向套1312、缸底法兰1313、内导向套1314及内缸筒1315。
外缸筒1311为两端开口的筒状结构，其材质一般为不锈钢。外导向套1312呈环状，盖设于外缸筒1311一端并与连接法兰120传动连接。外导向套1312可与外缸筒1311通过焊接实现连接。
缸底法兰1313也呈环形，其材质与缸体131相同。缸底法兰1313盖设于外缸筒1311远离外导向套1312一端。其中，缸底法兰1313一般通过螺纹副结构与外缸筒1311实现组装，并在两者之间通过设置O形圈实现密封。具体在本实施例中，过油孔101开设于缸底法兰1313。
内导向套1314呈环状，并嵌套于外导向套1312。而且，内导向套1314与外导向套1312之间形成环形的活塞孔(图未标)。进一步的，本实施例中的活塞杆133呈环状，并穿设于活塞孔内。活塞杆133与活塞孔的内壁之间可通过设置密封圈实现密封。
内缸筒1315与外缸筒1311结构相似，筒径较小。内缸筒1315穿设于缸底法兰1313及内导向套1314并与外缸筒1311同轴设置。而且，内缸筒1315与外缸筒1311之间形成环形的液压腔(图未标)。
可见，缸体131的中部可形成一个中空的通道。进一步的，本实施例中的压力法兰110及连接法兰120呈环状。因此，压力法兰110及连接法兰120可与缸体131配合，形成轴孔103。
上述扭矩限制器100，活塞杆133在液压作用下挤压弹性预紧件140，从而使弹性预紧件140产生预紧力，以使压力法兰110与连接法兰120实现摩擦传动。也就是说，压力法兰110与连接法兰120之间的摩擦扭矩与无杆腔102内的油压是线性相关的。当摩擦副之间出现磨损，弹性预紧件140会在一定程度上恢复形变从而导致摩擦扭矩下降时。此时，无杆腔102的压力也将相应变小。因此，通过在过油孔101上接入压力表，便可在不拆机的情况下判断是否故障。进一步的，通过过油孔101向无杆腔102内注油增压，还可将摩擦扭矩再次调整到正常范围。可见，上述扭矩限制器100检修更方便。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种扭矩限制器，其特征在于，包括：
压力法兰；
连接法兰，与所述压力法兰之间形成摩擦副，以实现摩擦传动；
液压组件，包括缸体及活塞杆，所述缸体与所述连接法兰传动连接且间距可调，所述缸体的侧壁开设有与无杆腔连通的过油孔；及
弹性预紧件，一侧与所述活塞杆抵接，另一侧与所述压力法兰或所述连接法兰抵接，所述弹性预紧件在所述活塞杆的作用下产生一预紧力，以将所述压力法兰与所述连接法兰压紧。
2.根据权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于，所述压力法兰、所述连接法兰、所述液压组件及所述弹性预紧件同轴设置。
3.根据权利要求2所述的扭矩限制器，其特征在于，所述压力法兰包括第一压力法兰及第二压力法兰，所述第一压力法兰与所述第二压力法兰传动连接并在两者之间形成间距可调的安装槽，所述连接法兰部分设于所述安装槽内，且所述连接法兰与所述第一压力法兰及所述第二压力法兰之间均夹持有摩擦片，以构成所述摩擦副，所述弹性预紧件远离所述活塞杆的一侧与所述第二压力法兰抵接。
4.根据权利要求3所述的扭矩限制器，其特征在于，所述安装槽呈环形，并绕所述第一压力法兰及所述第二压力法兰的周向延伸。
5.根据权利要求3所述的扭矩限制器，其特征在于，所述摩擦片固定于所述连接法兰的两侧。
6.根据权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于，所述过油孔至少为两个，其中一个所述过油孔连接调压阀，另一个所述过油孔连接压力表。
7.根据权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于，所述弹性预紧件为碟形弹簧。
8.根据权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于，所述缸体包括：
外缸筒；
盖设于所述外缸筒一端并与所述连接法兰传动连接的外导向套；
盖设于所述外缸筒远离所述外导向套一端的缸底法兰，所述过油孔开设于所述缸底法兰；
嵌套于所述外导向套的内导向套，且所述内导向套与外导向套之间形成环形的活塞孔，所述活塞杆呈环状，并穿设于所述活塞孔内；
内缸筒，穿设于所述缸底法兰及所述内导向套并与所述外缸筒同轴设置，所述内缸筒与所述外缸筒之间形成环形的液压腔。
9.根据权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于，还包括压力板，所述压力板安装于所述活塞杆的末端并与所述弹性预紧件抵接。
10.一种半直驱风机，其特征在于，包括：
齿轮箱；
发电机；及
如上述权利要求1至9任一项所述的扭矩限制器，所述齿轮箱与所述缸体传动连接，所述发电机与所述压力法兰传动连接。
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