CN116292664A - 一种带有脱开负载功能的双向传扭离合器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种带有脱开负载功能的双向传扭离合器，包括并联的接合闭锁同步自动离合器和摩擦双锥离合器，所述接合闭锁同步自动离合器包括闭锁解锁控制油缸、滑移件闭锁齿外齿、闭锁齿内齿、输入端闭锁齿外齿、驱动齿副、螺旋齿副，闭锁解锁控制油缸连接并控制滑移件闭锁齿外齿中的闭锁齿内齿的移动，使滑移件闭锁齿外齿与输入端闭锁齿外齿接合闭锁或脱开，闭锁解锁控制油缸分别连接驱动齿副、螺旋齿副并控制其套接。本发明能够在输入端负载工况下脱开离合器，同时具有双向传递扭矩、功率密度高、适应高转速的优点。

Description

一种带有脱开负载功能的双向传扭离合器

技术领域

本发明涉及的是一种离合器，具体地说是双向传扭离合器。

背景技术

双向传递扭矩的离合器是指：离合器结合以后，可以从输入端向输出端传递扭矩也可以从输出端向输入端反向传递扭矩的离合器。最典型的双向传递扭矩的离合器有各种摩擦离合器、带有接合闭锁功能的同步自动离合器等。单向超越离合器如摩擦滚柱式离合器、普通的同步自动离合器无法实现反向传递扭矩。摩擦离合器的缺点是功率密度低导致体积重量大，传递工作扭矩时必须连续不断的提供高压工作油，受高压工作油的密封以及摩擦片的动平衡精度限制，摩擦离合器不适合高转速工作。带有接合闭锁功能的同步自动离合器，可以实现双向传递扭矩，同时具有功率密度高以及适合高转速的场合，与摩擦离合器相比其缺点是，在反向传递扭矩时，当输入端变成负载工况时，同步自动离合器无法解除脱开闭锁，导致无法脱开，强制解除脱开闭锁时会导致闭锁齿端面产生毛刺、拉伤等损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供能够在输入端负载工况下脱开的一种带有脱开负载功能的双向传扭离合器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种带有脱开负载功能的双向传扭离合器，其特征是：包括并联的接合闭锁同步自动离合器和摩擦双锥离合器，所述接合闭锁同步自动离合器包括闭锁解锁控制油缸、滑移件闭锁齿外齿、闭锁齿内齿、输入端闭锁齿外齿、驱动齿副、螺旋齿副，闭锁解锁控制油缸连接并控制滑移件闭锁齿外齿中的闭锁齿内齿的移动，使滑移件闭锁齿外齿与输入端闭锁齿外齿接合闭锁或脱开，闭锁解锁控制油缸分别连接驱动齿副、螺旋齿副并控制其套接。

本发明还可以包括：

1、所述输入端闭锁齿外齿设置斜面，所述闭锁齿内齿与水平方向成α斜面角度，α斜面角度小于闭锁齿内齿与输入端闭锁齿外齿的摩擦自锁角度。

2、双向传扭离合器本体的两侧分别连接风机和电机/发电机，风机通过普通离合器连接蒸汽轮机；功率从电机/发电机流入时，在螺旋齿副的作用下，驱动齿副套接，接合闭锁同步自动离合器自动接合，在闭锁解锁控制油缸的控制下，闭锁齿内齿向右移动，将输入端闭锁齿外齿与滑移件闭锁齿外齿套接在一起，完成接合闭锁动作，闭锁齿内齿与输入端闭锁齿外齿斜面不会压紧，扭矩通过驱动齿副及螺旋齿副传递。

3、双向传扭离合器本体的两侧分别连接风机和电机/发电机，风机通过普通离合器连接蒸汽轮机；功率从蒸汽轮机流入时，接合闭锁同步自动离合器在接合闭锁的作用下不能脱开，闭锁齿内齿的α斜面与输入端闭锁齿的斜面压紧，在斜面正压力的作用下，闭锁齿内齿与输入端闭锁齿外齿不产生轴向移动，扭矩通过驱动齿副、滑移件闭锁齿外齿、闭锁齿内齿及输入端闭锁齿外齿传递。

4、双向传扭离合器本体的两侧分别连接风机和电机/发电机，风机通过普通离合器连接蒸汽轮机；脱开负载时，与接合闭锁同步自动离合器并联的摩擦双锥离合器接合，功率从蒸汽轮机流入，扭矩不通过接合闭锁同步自动离合器传递，电机/发电机处于跟转状态，闭锁齿内齿与输入端闭锁齿外齿之间的齿面压紧力减小或消失，闭锁解锁控制油缸推动闭锁齿内齿移动，将闭锁状态解锁，摩擦双锥离合器脱开后，接合闭锁同步自动离合器自动脱开，完成脱开负载。

本发明的优势在于：本发明能够在输入端负载工况下脱开离合器，同时具有双向传递扭矩、功率密度高、适应高转速的优点。

附图说明

图1为现有技术汽电双驱机组布置原理图(蒸汽轮机带动负载并发电时的功率流)；

图2为现有技术汽电双驱机组布置原理图(电动机带动负载时的功率流)；

图3为本发明汽电双驱机组布置原理图(电动机带动负载时的功率流)；

图4为本发明汽电双驱机组布置原理图(蒸汽轮机带动负载时的功率流，本发明双向传扭离合器处于反向传扭的接合闭锁状态)；

图5为本发明汽电双驱机组布置原理图(蒸汽轮机带动负载时的功率流，本发明双向传扭离合器处于解锁及脱开状态)；

图6为本发明的结构示意图；

图7为闭锁齿内齿与输入端闭锁齿外齿脱开的结构示意图；

图8为本发明接合的结构示意图；

图9为闭锁齿内齿与输入端闭锁齿外齿接合的结构示意图；

图10为本发明在接合闭锁的作用下无法脱开的结构示意图；

图11为脱开负载时，闭锁齿内齿与输入端闭锁齿外齿受力示意图；

图12为摩擦双锥离合器接合的示意图；

图13为闭锁齿内齿从输入端闭锁齿外齿脱开前的示意图；

图14为闭锁齿内齿从输入端闭锁齿外齿脱开时的示意图；

图15为脱开负载时的示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-15，现已有的汽电双驱机组布置原理图如图1所示，蒸汽轮机5000、常规同步自动离合器4000、电机/发电机2000、风机3000依次连接。

如图2所示，常规同步自动离合器4000处于脱开状态时，电机/发电机2000处于电动机工况，可以直接带动风机3000运转，功率流2100为2000流向3000。

如图1所示，常规同步自动离合器4000处于接合状态时，蒸汽轮机5000带动风机3000、电机/发电机2000运转，电机/发电机2000转化为发电机工况，功率流5100为5000流向3000。蒸汽轮机出现故障时，电机/发电机2000转化为电动机工况，带动风机3000运转，蒸汽轮机5000可以降速停机后检修，蒸汽轮机5000降速时，常规同步自动离合器4000可以自动脱开。蒸汽轮机5000维修结束后，升速到电机/发电机2000转速，常规同步自动离合器4000可以自动接合，电机/发电机2000又可转换为发电机工况。

但图1所示的汽电双驱机组的缺点是一旦电机/发电机2000出现故障，机组必须停机检修。蒸汽轮机5000与电机/发电机2000无法起到互为备份的作用。

图3所示的汽电双驱机组，蒸汽轮机5000、常规同步自动离合器4000、风机3000、本发明离合器1000、电机/发电机2000依次连接。无论电机/发电机2000，还是蒸汽轮机5000出现故障，都可以实现出故障的主机降速停机进行维修，维修结束后升速实现动态并车。

图3中，电机/发电机2000驱动风机3000的功率流2100为2000→1000→3000，常规同步自动离合器4000处于脱开状态,本发明专利离合器1000处于接合毕锁状态。

图4中，蒸汽轮机5000同时驱动风机3000和发电机工况的电机/发电机2000，功率流5100为5000→4000→3000→1000→2000，此时常规同步自动离合器4000处于接合状态,本发明专利离合器1000处于反向传扭的接合闭锁状态。

图5中，蒸汽轮机5000驱动风机3000运转，功率流5200为5000→4000→3000，常规同步自动离合器4000处于接合状态,本发明专利离合器1000处于解锁及脱开状态。

实现图4所示的功率流5100向图5所示的功率流转换的关键在本发明专利离合器1000，本发明专利离合器1000应能由反向传扭的接合闭锁状态转换成解锁及脱开状态。本发明专利离合器1000应具备能断开负载的功能，既：在输出端负载工况时本发明专利离合器1000能够脱开。

如图6所示，本发明专利离合器1000基本结构为常规接合闭锁离合器与摩擦双锥离合器1700并联，图7为滑移件闭锁齿外齿1500、闭锁齿内齿1400及输入端闭锁齿外齿1300的剖面图。

大功率脱开闭锁同步自动离合器与小功率摩擦离合器1700在输入端与输出端分别并联连接。

大功率脱开闭锁同步自动离合器传递主扭矩，小功率摩擦离合器1700不传递主扭矩，仅辅助脱开闭锁同步自动离合器在输入端负载工况(只有较小的反扭矩)脱开闭锁齿。

脱开闭锁同步自动离合器的输出齿环与闭锁油缸驱动的闭锁齿环的闭锁齿工作面，沿齿宽方向修成斜面。

断开负载前，摩擦离合器1700结合并承担反向扭矩，闭锁齿环在闭锁油缸驱动下移动，闭锁齿工作面在圆周方向出现间隙，闭锁齿面不再持续压紧。

小功率摩擦离合器1700在传递反向扭矩时，扭矩传递路线上的零件为圆周方向为无间隙传扭，其具体结构可以为采用波形盘连接摩擦元件与输入轴，双锥体盘输出扭矩的摩擦双锥离合器。

大功率脱开闭锁同步自动离合器与小功率摩擦离合器1700可顺序连接，布置在独立箱体内并采用轴段上的滑环提供摩擦离合器工作油。

如图8所示，功率流2100传入时，在螺旋齿副1200的作用下，驱动齿副1600套接，本发明专利离合器1000内的接合闭锁同步自动离合器自动接合，并在闭锁解锁控制油缸1100的控制下，闭锁齿内齿1400向右移动，将输入端闭锁齿外齿1300与滑移件闭锁齿外齿1500套接在一起，完成接合闭锁动作，但闭锁齿内齿1400与输入端闭锁齿外齿1300斜面不会压紧，如图9所示。扭矩通过驱动齿副1600及螺旋齿副1200传递。此时，本发明专利离合器1000适用于图3所示工况。

如图10、当功率流向切换为5100时，同步自动离合器在接合闭锁的作用下不能脱开，闭锁齿内齿1400与输入端闭锁齿1300压紧，如图11所示，由于特殊设计斜面角度α小于摩擦自锁角度，在斜面正压力的作用下，闭锁齿内齿1400与输入端闭锁齿外齿1300不会产生轴向移动。扭矩可通过驱动齿副1600、滑移件闭锁齿外齿1500、闭锁齿内齿1400及输入端闭锁齿外齿1300传递。此时，本发明专利离合器1000适用于图4所示工况。

如图10、图11所示，当想要脱开负载时，在闭锁齿内齿1400与输入端闭锁齿外齿1300之间正压力的作用下，直接控制闭锁解锁控制油缸1100推动闭锁齿内齿1400移动是很难实现的，可以通过增大油缸直径增大推力，但该方法占用空间较大，不是最优解决方案。本发明专利离合器1000采取的方案是，使与常规闭锁式同步自动离合器并联的摩擦双锥离合器1700接合，功率流如图12所示，已不再通过闭锁式同步自动离合器传递，此时电机/发电机2000已处于跟转状态，负载很小，所以只需匹配一台小功率的摩擦双锥离合器1700即可，由于主要扭矩已经由摩擦双锥离合器1700承担，闭锁齿内齿1400与输入端闭锁齿外齿1300之间的齿面压紧力已减小或消失，可控制闭锁解锁控制油缸1100推动闭锁齿内齿1400移动，如图14所示，将闭锁状态解锁，使得本发明专利离合器1000处于图15所示状态。将摩擦双锥离合器1700脱开后，闭锁式同步自动离合器就会自动脱开，完成脱开负载功能，也就是图5所示工况。

Claims (5)

1.一种带有脱开负载功能的双向传扭离合器，其特征是：包括并联的接合闭锁同步自动离合器和摩擦双锥离合器，所述接合闭锁同步自动离合器包括闭锁解锁控制油缸、滑移件闭锁齿外齿、闭锁齿内齿、输入端闭锁齿外齿、驱动齿副、螺旋齿副，闭锁解锁控制油缸连接并控制滑移件闭锁齿外齿中的闭锁齿内齿的移动，使滑移件闭锁齿外齿与输入端闭锁齿外齿接合闭锁或脱开，闭锁解锁控制油缸分别连接驱动齿副、螺旋齿副并控制其套接。

2.根据权利要求1所述的一种带有脱开负载功能的双向传扭离合器，其特征是：所述输入端闭锁齿外齿设置斜面，所述闭锁齿内齿与水平方向成α斜面角度，α斜面角度小于闭锁齿内齿与输入端闭锁齿外齿的摩擦自锁角度。

3.根据权利要求2所述的一种带有脱开负载功能的双向传扭离合器，其特征是：双向传扭离合器本体的两侧分别连接风机和电机/发电机，风机通过普通离合器连接蒸汽轮机；功率从电机/发电机流入时，在螺旋齿副的作用下，驱动齿副套接，接合闭锁同步自动离合器自动接合，在闭锁解锁控制油缸的控制下，闭锁齿内齿向右移动，将输入端闭锁齿外齿与滑移件闭锁齿外齿套接在一起，完成接合闭锁动作，闭锁齿内齿与输入端闭锁齿外齿斜面不会压紧，扭矩通过驱动齿副及螺旋齿副传递。

4.根据权利要求2所述的一种带有脱开负载功能的双向传扭离合器，其特征是：双向传扭离合器本体的两侧分别连接风机和电机/发电机，风机通过普通离合器连接蒸汽轮机；功率从蒸汽轮机流入时，接合闭锁同步自动离合器在接合闭锁的作用下不能脱开，闭锁齿内齿的α斜面与输入端闭锁齿的斜面压紧，在斜面正压力的作用下，闭锁齿内齿与输入端闭锁齿外齿不产生轴向移动，扭矩通过驱动齿副、滑移件闭锁齿外齿、闭锁齿内齿及输入端闭锁齿外齿传递。

5.根据权利要求2所述的一种带有脱开负载功能的双向传扭离合器，其特征是：双向传扭离合器本体的两侧分别连接风机和电机/发电机，风机通过普通离合器连接蒸汽轮机；脱开负载时，与接合闭锁同步自动离合器并联的摩擦双锥离合器接合，功率从蒸汽轮机流入，扭矩不通过接合闭锁同步自动离合器传递，电机/发电机处于跟转状态，闭锁齿内齿与输入端闭锁齿外齿之间的齿面压紧力减小或消失，闭锁解锁控制油缸推动闭锁齿内齿移动，将闭锁状态解锁，摩擦双锥离合器脱开后，接合闭锁同步自动离合器自动脱开，完成脱开负载。

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