CN117404407A - 一种摩擦式制动锁轴装置 - Google Patents

Abstract

一种摩擦式制动锁轴装置，它涉及齿轮箱技术领域。本发明为解决现有锁轴装置功能有限且自动化程度不高的问题。本发明包括传动轴、静摩擦盘、制动盘、动摩擦盘、动摩擦盘滑移套和外壳体，传动轴的后端与齿轮箱整体传动轴系连接，动摩擦盘、制动盘和静摩擦盘由前至后依次套装在传动轴的中部，制动盘与传动轴之间周向固接，动摩擦盘滑移套套装在动摩擦盘、制动盘和静摩擦盘的外侧，摩擦盘滑移套与外壳体固接，静摩擦盘与动摩擦盘滑移套固接，动摩擦盘与动摩擦盘滑移套沿轴向方向滑动连接，动摩擦盘的外侧设有驱动机构，驱动机构驱动动摩擦盘沿轴向方向移动。本发明用于齿轮箱轴系的动态制动、静态锁轴及低速盘车。

Description

一种摩擦式制动锁轴装置

技术领域

本发明涉及齿轮箱技术领域，具体涉及一种摩擦式制动锁轴装置。

背景技术

当船舶处于航行、停泊或作业工况下，为防止水流冲击螺旋桨使传动轴系转动，进而影响检修人员的工作和安全或是增加齿轮箱不必要的磨损，需要利用锁轴装置使齿轮箱在一定转速下降速停机，并使其保持静止锁定状态。

目前船用齿轮箱通常配备机械限位式锁轴装置，其原理是手动或通过其他动力机构将限位件(定位销、花键齿等)推进至传动件的限位孔(定位销孔、花键齿)中，利用机械限位的方式实现锁轴功能；反之，使限位件脱离传动件限位孔即可实现解除锁轴功能。这种锁轴装置尽管结构简单、操作方便，但无法实现齿轮箱的动态制动功能，这导致齿轮箱需要另外配备制动装置或是依靠水流阻力使其降速停机，停机后方能执行锁轴功能，且该型锁轴装置一般需要依靠手动操作才能完成工作。综上，现有的锁轴装置并不利于齿轮箱的集成化与自动化。

发明内容

本发明为了解决现有锁轴装置功能有限且自动化程度不高的问题，进而提出一种结构紧凑、控制简单、功能齐全的制动锁轴装置。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种摩擦式制动锁轴装置包括传动轴、静摩擦盘、制动盘、动摩擦盘、动摩擦盘滑移套和外壳体，传动轴的后端与齿轮箱整体传动轴系连接，动摩擦盘、制动盘和静摩擦盘由前至后依次套装在传动轴的中部，制动盘与传动轴之间周向固接，动摩擦盘滑移套套装在动摩擦盘、制动盘和静摩擦盘的外侧，摩擦盘滑移套与外壳体固接，静摩擦盘与动摩擦盘滑移套固接，动摩擦盘与动摩擦盘滑移套沿轴向方向滑动连接，动摩擦盘的外侧设有驱动机构，驱动机构驱动动摩擦盘沿轴向方向移动。

进一步地，所述驱动机构包括转轴、拉杆和液压缸，转轴套装在传动轴前端的外侧，转轴的后侧与动摩擦盘之间通过螺旋机构转动连接，液压缸沿径向方向设置在转轴前端的一侧，液压缸的一端与外壳体转动连接，液压缸的另一端与拉杆的一侧转动连接，拉杆的另一侧与转轴的外侧壁固接。

进一步地，所述驱动机构还包括拉簧，拉簧设置在拉杆的外侧，拉簧的一端与拉杆的外侧固接，拉簧的另一端与外壳体固接。

进一步地，所述螺旋机构包括一对螺旋花键或梯形螺纹。

进一步地，所述制动盘的后侧端与传动轴之间设有复位弹簧，复位弹簧套装在传动轴的外侧，传动轴后端的侧壁上沿圆周方向设有定位凸台，复位弹簧卡装在制动盘的后侧端面与定位凸台的前端面之间。

进一步地，所述动摩擦盘滑移套内侧壁的前侧沿圆周方向均布设有多个导向内齿，每个导向内齿均沿轴向方向设置，动摩擦盘的外侧壁沿圆周方向均布设有多个滑动外齿，滑动外齿与导向内齿相配合且沿导向内齿的轴向方向滑动连接。

进一步地，所述一种摩擦式制动锁轴装置还包括盘车法兰，盘车法兰套装在传动轴的前端。

进一步地，所述盘车法兰一端端面的中部开设有方孔，盘车法兰另一端端面的中部开设有圆孔，传动轴前端的端部设有方头，盘车法兰另一端通过一组连接螺栓与转轴的前端面可拆卸连接。

进一步地，所述方孔的外形尺寸与方头的外形尺寸相配合，圆孔的孔径大于方头径向方向的最大尺寸。

进一步地，所述传动轴、静摩擦盘、制动盘、动摩擦盘、动摩擦盘滑移套、转轴和盘车法兰均同轴设置。

本发明与现有技术相比包含的有益效果是：

本发明涉及的制动锁轴装置基于摩擦制动原理，既可在一定转速下使齿轮箱降速停机，又可使其在静止状态下保持锁定，且能实现齿轮箱轴系的低速盘车功能，具有结构紧凑、控制简单、功能全面等特点。该装置可安装于船用齿轮箱传动轴系端部，实现齿轮箱轴系的动态制动、静态锁轴及低速盘车功能，为船用齿轮箱提供了一种结构紧凑、控制简单的制动锁轴装置，采用本发明专利可以将齿轮箱的动态制动、静态锁轴及低速盘车集成于同一装置内，有利于齿轮箱的集成化与自动化。

附图说明

图1是本发明整体结构的主视剖视图；

图2是本发明整体结构的右视剖视图；

图3是本发明处于接合状态下的右视剖视图；

图4是本发明处于脱开状态下的右视剖视图；

图5是本发明处于接合状态下的主视剖视图；

图6是本发明处于脱开状态下的主视剖视图；

图7是本发明处于低速盘车状态下传动轴10与盘车法兰90的连接示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

具体实施方式一：结合图1至图7说明本实施方式，本实施方式所述一种摩擦式制动锁轴装置包括传动轴10、静摩擦盘20、制动盘30、动摩擦盘40、动摩擦盘滑移套50和外壳体，传动轴10的后端与齿轮箱整体传动轴系连接，动摩擦盘40、制动盘30和静摩擦盘20由前至后依次套装在传动轴10的中部，制动盘30与传动轴10之间周向固接，动摩擦盘滑移套50套装在动摩擦盘40、制动盘30和静摩擦盘20的外侧，摩擦盘滑移套50与外壳体固接，静摩擦盘20与动摩擦盘滑移套50固接，动摩擦盘40与动摩擦盘滑移套50沿轴向方向滑动连接，动摩擦盘40的外侧设有驱动机构，驱动机构驱动动摩擦盘40沿轴向方向移动。

传动轴10与齿轮箱整体传动轴系相连，制动盘30通过渐开线花键或平键与传动轴10连接，静摩擦盘始终保持静止状态，动摩擦盘40可沿动摩擦盘滑移套50轴向滑动，通过摩擦使制动盘30刹停与锁定，从而实现齿轮箱轴系的制动与锁轴功能。

制动过程中，通过控制制动锁轴装置接合，动摩擦盘40、静摩擦盘20分别与制动盘30产生动摩擦力矩，在动摩擦力矩的作用下制动盘30刹停；锁轴过程中，同样控制制动锁轴装置接合，动摩擦盘40、静摩擦盘20分别与制动盘30产生静摩擦力矩，在静摩擦力矩的作用下，制动盘30保持静止锁定状态。

具体实施方式二：结合图1至图7说明本实施方式，本实施方式所述驱动机构包括转轴70、拉杆80和液压缸100，转轴70套装在传动轴10前端的外侧，转轴70的后侧与动摩擦盘30之间通过螺旋机构转动连接，液压缸100沿径向方向设置在转轴70前端的一侧，液压缸100的一端与外壳体转动连接，液压缸100的另一端与拉杆80的一侧转动连接，拉杆80的另一侧与转轴70的外侧壁固接。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。

液压缸100的动作带动拉杆80及转轴70旋转，从而引起动摩擦盘40的轴向运动。控制制动锁轴装置接合，即是控制液压缸100正向充油，转轴70逆时针旋转，动摩擦盘40向右运动直至与制动盘30、静摩擦盘20压紧；控制制动锁轴装置脱开，即是控制液压缸100反向充油，转轴70逆时针旋转，动摩擦盘40向左运动回复至原位。

在齿轮箱轴系制动/锁轴过程中，液压缸正向(定义控制装置接合方向为正向，脱开方向为反向)充油，制动锁轴装置动力传递路线为：液压缸→转轴→螺旋机构→动摩擦盘→制动盘→静摩擦盘→制动盘→齿轮箱轴系。制动锁轴装置设有复位弹簧，齿轮箱需要解除锁定时，液压缸反向充油，同时在复位弹簧的作用下，动摩擦盘及制动盘迅速回复原位，齿轮箱轴系处于自由状态。

具体实施方式三：结合图1至图7说明本实施方式，本实施方式所述驱动机构还包括拉簧65，拉簧65设置在拉杆80的外侧，拉簧65的一端与拉杆80的外侧固接，拉簧65的另一端与外壳体固接。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式二相同。

拉杆80一侧装有拉簧65，在转轴运动过程中起到缓冲作用。

具体实施方式四：结合图1至图7说明本实施方式，本实施方式所述螺旋机构包括一对螺旋花键或梯形螺纹。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式二相同。

通过选定螺旋机构的旋向，控制转轴70向顺/逆时针方向旋转可带动动摩擦盘40向左/右方向作轴向运动。

具体实施方式五：结合图1至图7说明本实施方式，本实施方式所述制动盘30的后侧端与传动轴10之间设有复位弹簧60，复位弹簧60套装在传动轴10的外侧，传动轴10后端的侧壁上沿圆周方向设有定位凸台，复位弹簧60卡装在制动盘30的后侧端面与定位凸台的前端面之间。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。

所述制动盘30的前端设有挡圈，挡圈套装固接在传动轴10上。

控制制动锁轴装置脱开时，制动盘30在复位弹簧60作用下回复至原位，实现制动盘30与静摩擦盘20的脱开功能。

具体实施方式六：结合图1至图7说明本实施方式，本实施方式所述动摩擦盘滑移套50内侧壁的前侧沿圆周方向均布设有多个导向内齿，每个导向内齿均沿轴向方向设置，动摩擦盘40的外侧壁沿圆周方向均布设有多个滑动外齿，滑动外齿与导向内齿相配合且沿导向内齿的轴向方向滑动连接。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：结合图1至图7说明本实施方式，本实施方式所述一种摩擦式制动锁轴装置还包括盘车法兰90，盘车法兰90套装在传动轴10的前端。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式二、三、四、五或六相同。

当齿轮箱轴系需要低速盘车时，将盘车法兰90按一定方向安装，即可进行盘车。

具体实施方式八：结合图1至图7说明本实施方式，本实施方式所述盘车法兰90一端端面的中部开设有方孔，盘车法兰90另一端端面的中部开设有圆孔，传动轴10前端的端部设有方头，盘车法兰90另一端通过一组连接螺栓92与转轴70的前端面可拆卸连接。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式七相同。

将盘车法兰90的方孔套至传动轴10轴端方头处，对盘车法兰90施加一定盘车力矩，可实现齿轮箱轴系的低速盘车功能；无需进行盘车时，将盘车法兰90的圆孔套至传动轴10轴端方头处，并安装连接螺栓92，以防盘车法兰90与传动轴10发生运动干涉。

具体实施方式九：结合图1至图7说明本实施方式，本实施方式所述方孔的外形尺寸与方头的外形尺寸相配合，圆孔的孔径大于方头径向方向的最大尺寸。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式八相同。

具体实施方式十：结合图1至图7说明本实施方式，本实施方式所述传动轴10、静摩擦盘20、制动盘30、动摩擦盘40、动摩擦盘滑移套50、转轴70和盘车法兰90均同轴设置。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式七相同。

工作原理

制动锁轴装置中传动轴10与齿轮箱轴系相连，制动盘30通过花键与传动轴10连接，静摩擦盘20与动摩擦盘40分别布置于制动盘30两侧。当控制系统发出制动/锁轴指令时，液压缸100带动转轴70正向旋转，在螺旋机构的作用下，动摩擦盘40推动制动盘30与静摩擦盘20压紧，制动锁轴装置接合，制动盘30在摩擦力矩的作用下降速至零/静止锁定，从而实现制动/锁轴功能；当控制系统发出停止制动/解除锁轴指令时，液压缸100带动转轴70反向旋转，动摩擦盘40复位，同时制动盘30在复位弹簧60作用下回复原位，制动锁轴装置脱开，实现停止制动/解除锁轴功能。

图3至图6中，分别展示了制动锁轴装置处于接合、脱开状态下，装置内各部件的工作状况，具体工作过程为：

1、当船舶控制系统向齿轮箱发出制动指令时，液压系统向液压缸100A口充油，推动液压缸活塞沿图3中所示方向运动，从而带动转轴70逆时针旋转；在转轴70与动摩擦盘40连接处的螺旋机构作用下，动摩擦盘40沿动摩擦盘滑移套50向右作轴向运动，先与制动盘30接触，而后二者一同运动直至与静摩擦盘20接触，在液压缸的推力下，动摩擦盘、静摩擦盘与制动盘处于压紧状态(如图5)，即制动锁轴装置处于接合状态；在此过程中，动、静摩擦盘分别与制动盘产生动摩擦力矩，制动盘在动摩擦力矩的作用下迅速降速至零，即齿轮箱降速停机。

2、当船舶控制系统向齿轮箱发出锁轴指令时，制动锁轴装置工作过程与上述制动过程基本相同，区别在于：锁轴过程中动摩擦盘40、静摩擦盘20分别与制动盘30产生静摩擦力矩，制动盘及齿轮箱传动轴系在静摩擦力矩的作用下保持静止锁定状态。

3、当船舶控制系统向齿轮箱发出停止制动或解除锁轴指令时，液压系统向液压缸100B口充油，推动液压缸活塞沿图4中方向运动，从而带动转轴70顺时针旋转；在转轴70与动摩擦盘40连接处的螺旋机构作用下，动摩擦盘40沿动摩擦盘滑移套50向左作轴向运动，回复原位，同时制动盘30在复位弹簧60作用下回复原位；动摩擦盘、静摩擦盘与制动盘均处于分离状态(如图6所示)，即制动锁轴装置处于脱开状态，此时制动盘及齿轮箱传动轴系为自由状态，可自由转动。

结合图7介绍利用制动锁轴装置进行低速盘车的方法，具体操作为：首先将图1中连接螺栓92及盘车法兰90拆除，接下来将盘车法兰90D端方孔套至传动轴10轴端方头处，由于方孔与传动轴端方头尺寸一致，利用F扳手对盘车法兰施加一定盘车力矩，即可较为容易地实现齿轮箱轴系的低速盘车功能，无需另外配备盘车装置；无需进行盘车时，则须将盘车法兰90C端圆孔套至传动轴端方头处(如图1所示)，并安装连接螺栓92，以防盘车法兰与传动轴发生运动干涉，从而影响制动锁轴装置正常工作。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种摩擦式制动锁轴装置，其特征在于：它包括传动轴(10)、静摩擦盘(20)、制动盘(30)、动摩擦盘(40)、动摩擦盘滑移套(50)和外壳体，传动轴(10)的后端与齿轮箱整体传动轴系连接，动摩擦盘(40)、制动盘(30)和静摩擦盘(20)由前至后依次套装在传动轴(10)的中部，制动盘(30)与传动轴(10)之间周向固接，动摩擦盘滑移套(50)套装在动摩擦盘(40)、制动盘(30)和静摩擦盘(20)的外侧，摩擦盘滑移套(50)与外壳体固接，静摩擦盘(20)与动摩擦盘滑移套(50)固接，动摩擦盘(40)与动摩擦盘滑移套(50)沿轴向方向滑动连接，动摩擦盘(40)的外侧设有驱动机构，驱动机构驱动动摩擦盘(40)沿轴向方向移动。

2.根据权利要求1所述一种摩擦式制动锁轴装置，其特征在于：所述驱动机构包括转轴(70)、拉杆(80)和液压缸(100)，转轴(70)套装在传动轴(10)前端的外侧，转轴(70)的后侧与动摩擦盘(30)之间通过螺旋机构转动连接，液压缸(100)沿径向方向设置在转轴(70)前端的一侧，液压缸(100)的一端与外壳体转动连接，液压缸(100)的另一端与拉杆(80)的一侧转动连接，拉杆(80)的另一侧与转轴(70)的外侧壁固接。

3.根据权利要求2所述一种摩擦式制动锁轴装置，其特征在于：所述驱动机构还包括拉簧(65)，拉簧(65)设置在拉杆(80)的外侧，拉簧(65)的一端与拉杆(80)的外侧固接，拉簧(65)的另一端与外壳体固接。

4.根据权利要求2所述一种摩擦式制动锁轴装置，其特征在于：所述螺旋机构包括一对螺旋花键或梯形螺纹。

5.根据权利要求1所述一种摩擦式制动锁轴装置，其特征在于：所述制动盘(30)的后侧端与传动轴(10)之间设有复位弹簧(60)，复位弹簧(60)套装在传动轴(10)的外侧，传动轴(10)后端的侧壁上沿圆周方向设有定位凸台，复位弹簧(60)卡装在制动盘(30)的后侧端面与定位凸台的前端面之间。

6.根据权利要求1所述一种摩擦式制动锁轴装置，其特征在于：所述动摩擦盘滑移套(50)内侧壁的前侧沿圆周方向均布设有多个导向内齿，每个导向内齿均沿轴向方向设置，动摩擦盘(40)的外侧壁沿圆周方向均布设有多个滑动外齿，滑动外齿与导向内齿相配合且沿导向内齿的轴向方向滑动连接。

7.根据权利要求2、3、4、5或6所述一种摩擦式制动锁轴装置，其特征在于：所述一种摩擦式制动锁轴装置还包括盘车法兰(90)，盘车法兰(90)套装在传动轴(10)的前端。

8.根据权利要求7所述一种摩擦式制动锁轴装置，其特征在于：所述盘车法兰(90)一端端面的中部开设有方孔，盘车法兰(90)另一端端面的中部开设有圆孔，传动轴(10)前端的端部设有方头，盘车法兰(90)另一端通过一组连接螺栓(92)与转轴(70)的前端面可拆卸连接。

9.根据权利要求8所述一种摩擦式制动锁轴装置，其特征在于：所述方孔的外形尺寸与方头的外形尺寸相配合，圆孔的孔径大于方头径向方向的最大尺寸。

10.根据权利要求7所述一种摩擦式制动锁轴装置，其特征在于：所述传动轴(10)、静摩擦盘(20)、制动盘(30)、动摩擦盘(40)、动摩擦盘滑移套(50)、转轴(70)和盘车法兰(90)均同轴设置。