WO2012126190A1

WO2012126190A1 - 节能型液压绞车

Info

Publication number: WO2012126190A1
Application number: PCT/CN2011/072997
Authority: WO
Inventors: 胡世璇
Original assignee: Hu Shixuan
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-04-19
Publication date: 2012-09-27

Description

节能型液压绞车技术领域

本发明涉及一种卷绕钢丝绳的绞车，尤其是涉及一种节能型液压绞车。背景技术

为解决液压绞车存在的联接结构复杂加工困难、动力轴受力不平衡、机架上承受轴向推力和无法实现离合器部件模块化的问题，本发明人提出了名为 "传动末级有离合器的液压绞车" （授权公告号 CN 101190770 B ) 的技术，其采用的液压离合器设置在卷筒内并处在系统传动链的末端，行星齿轮减速器的行星架与离合器的花键轴及驱动离合器摩擦片的活塞为一体化的结构；该授权专利有效地解决了前述问题，还使机架受轴向力联结处不易磨损，并提高了机械效率、延长了使用寿命；但在长期生产实践和使用过程中，发现其仍存在一些不足： 1、离合器摩擦片之间的相对摩擦、行星齿轮减速器内的齿轮传动、制动器的制动等动作，均会制造大量热量，由于离合器、减速器、制动器均设于卷筒内，空间封闭，热量难以向外界扩散，造成卷筒内温升严重，尤其是炎热环境下，卷筒内温度更高，过高的温度导致离合器性能下降，影响绞车的稳定运行； 2、离合器摩擦片摩擦造成的碎屑，沉积在卷筒及摩擦片表面，严重影响离合器的性能； 3、离合器的花键轴与末级行星架花键连接、另一端套在输油轴上的固定结构，使花键轴处于悬置的状态，存在径向定位不足的问题，易导致花键轴上的定摩擦片与动摩擦片的平行度不足，在运转时产生跳动和噪音，从而影响离合器的离合性能； 4、其离合器外筒固定在卷筒中部的内壁上、卷筒通过轴承固定在支承轴上的结构，使离合器的震动直接传递到卷筒使卷筒运行不稳定，还使结构不够紧凑、不易装配和拆卸； 5、支承轴与花键轴之间设置输油轴的结构，结构复杂、安装不便。

另外，为提高效率、节省能源消耗，绞车通常具有自由下放功能，自由下放功能包括两种工作状态，其一是不挂重物的空钩自由下放，其二是挂重物的重钩自由下放；较早的重钩自由下放过程中的速度控制和制动，是采用设置在卷筒外部、机壳安装在机架上的专用制动器来实现的，这种结构不但加大了绞车的体积、长度和重量，而且卷筒内行星架和齿轮在下放工况中处于转动状态，从而增加了阻力，使这种绞车无法实现空钩自由下放的功能，另外还存在结构复杂、制作成本昂贵的不足；因此，本发明人提出了名为 "集成式自由下放速度可控的液压绞车"（授权公告号 CN 2876042 Y)技术，其通过在卷筒外部设置带式制动器，可控制自由下放的速度，但存在结构复杂、占用卷筒外部空间的不足。发明的公开

本发明主要目的是提供一种可为离合器、行星齿轮减速器散热，尤其是对离合器摩擦片散热的节能型液压绞车；

本发明另一目的是提供一种利用重物的势能、卷筒内液压离合器摩擦片的摩擦阻力，对重物自由下放进行速度控制和制动的液压绞车；

本发明再一目的是提供一种离合器定摩擦片与动摩擦片具有较高平行度、离合器性能更良好、运行更稳定的液压绞车；

本发明再一目的是提供一种结构更紧凑、更易于装配和拆卸的液压绞车。本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：节能型液压绞车，包括机架、卷筒、液压马达、液压控制系统，以及设于卷筒内的液压制动器、行星齿轮减速器和液压离合器；所述液压离合器包括外筒、定摩擦片、动摩擦片以及驱动两摩擦片离合的离合器油缸，所述离合器油缸包括缸体、活塞以及碟簧，定摩擦片、动摩擦片交错设置在外筒、活塞上；其外，还设有冷却系统，该冷却系统包括冷却腔和给冷却腔供给循环冷却介质的供液系统；冷却腔包括设于活塞中部的内腔、包容离合摩擦片的外腔；所述活塞的圆周上设有若干个连通内腔和外腔的导液孔，该导液孔位于设置动摩擦片的活塞段上。供液系统、内腔、导液孔、外腔构成一个循环系统，制冷介质在该循环系统中流动，对浸没在外腔中的定摩擦片、动摩擦片进行冷却，使摩擦片处于较佳的工作温度，由此保证了离合器的性能；其次，流动的冷却介质可带走离合摩擦片产生的碎屑等杂质，使摩擦片上附着的杂质被清理干净，尤其是使摩擦面保持清洁状态；再次，外腔中的冷却介质可对行星齿轮减速器的外壳、制动器外壳吸热，使减速器、制动器内部的温度得以下降。

作为优选，所述供液系统包括泵，由泵通过进油回路给冷却腔供液。以泵供液的方式，可根据具体使用环境，选择并更换不同的冷却介质，以取得较好的散热效果。

作为上述泵供液的等同方案，供液系统的进液回路直接连接于主液压系统的回油油道，利用回油油道的背压给冷却腔供液，并通过节流阀控制流量; 回油油道的背压为 0.2— 0.8 MPa。回油油道的背压控制为 0. 2— 0. 8 Mpa，可在不影响液压控制系统的情况下，使冷却介质能以合适流速在冷却系统中进行流动；这种供液方式，可简化供液结构，降低成本。为了取得较好的散热效果，能靠流动的介质冲走摩擦片碎屑等杂质，液压控制系统的回油油道的背压不小于 0. 2MPa。

作为优选，离合器油缸的液压回路上设有空钩自由下放的控制回路或重钩自由下放的控制回路；空钩自由下放的控制回路包括减压阀、单向阀、二位三通换向阀和单向调速阀；重钩自由下放的控制回路包括减压阀、单向阀、二位三通换向阀和电液比例调压阀，该电液比例调压阀为脚踏式或手动式。重钩自由下放时，利用电液比例调压阀使液压离合器油缸中油压实现可控，因此在重载下放时，可将液压离合器当做制动器工况，此时其制动扭矩与离合器油缸中的压力成比例，因此，随着制动扭矩大小的变化，重钩自由下放的速度可调节，且可以在下放的任意位置上实现制动；这种利用卷筒内的液压离合器的离合摩擦力进行重物自由下放时的速度控制和制动的方式，减轻了减速器的所承受的制动扭矩，使行星齿轮减速器内的齿轮所受的冲击较小，延长了其使用寿命，同时还使整体结构紧凑；另外，液压离合器摩擦片的更换比较方便，维修和维护成本较低。

作为优选，所述机架上固定有支承轴，该支承轴与外筒、活塞同轴设置，外筒通过轴承固定在该支承轴的中部，活塞的右端为中空并通过轴承套设于该支承轴的端部、左端设有花键并以该花键与行星齿轮减速器的行星架输出端构成浮动的花键连接，该花键为渐开线花键；所述卷筒为等直径内孔贯通两端的筒体结构，其一端固定于外筒、另一端通过轴承套设在液压制动器的外壳上。外筒和活塞都固定于支承轴上，使外筒和活塞易于具有较高的同轴度，分别设于外筒和活塞上的动摩擦片和定摩擦片亦具有较高的平行度，使动摩擦片和定摩擦片可获得良好的接触，使离合性能稳定可靠；活塞与行星架的连接为浮动连接，使行星架与活塞之间的同轴度要求较低，利于制造、装配，更重要的是，在整个传动链中，由于各种传动零部件制造中的形位误差，而造成制动器和行星减速器的传动输出端与离合器之间存在较大的不同轴度的问题，可通过浮动的花键连接来解决。由于支承轴固定在机架上，因此离合器运作时震动、冲击，均直接通过支承轴转移到机架上，而非卷筒上，使卷筒的运转受冲击的影响较小，从而提高了卷筒运行的稳定性。另外，这种结构充分地利用了卷筒的内部空间，使整体结构更加紧凑。现有的卷筒为一端全开口、另一端半封闭的结构，半封闭端多有向内延伸的侧壁，该侧壁的存在，限制了卷筒内的减速器、离合器的装配操作空间，因此作为优选，所述卷筒为等直径内孔贯通两端的筒体结构。这种结构，卷筒两端均为全敞开式，为卷筒内的零部件装配和拆卸提供了更大的操作空间。

作为优选，所述支承轴设有连通于内腔的第一油口、连通于外腔的第二油口以及连通于离合油腔 A腔的第三油口。将油口设于支承轴上，易于加工，并易于布设管道。

为了提高冷却效果，所述外筒的外圆周为阶梯状，其阶梯段与卷筒内壁形成导液腔，外筒在远离行星齿轮减速器的一端设有与导液腔相通的孔。冷却介质流过导液腔，既可吸收卷筒的热量，又可带走沉积在卷筒底部的杂质。

为了进一步提高散热效果，所述油缸上设有环形凸肩，环形凸肩的外周与卷筒内壁间隙配合，并设塑料环密封。环形凸肩将外腔分割开来，使冷却介质在外腔各部分布的更均匀，也易于控制冷却介质的流速；环形凸肩上可设有通液孔，通液孔可调节冷却介质在外腔中的流动方向，根据不同部位的需要选择控制冷却介质在外腔的流量分布。作为优选，所述液压制动器包括外壳、制动主轴、制动摩擦片、制动碟簧，以及可抵靠在制动摩擦片侧壁的制动活塞；制动活塞中部与外壳间设有制动腔 B , 外壳上设有通入该制动油腔 B的制动油道。这种制动结构，制动可靠、结构更紧凑。为了进一步提高整体结构的紧凑度、整体结构的集约度，作为优选，所述外壳内设有制动挡块，该制动挡块一侧壁与制动摩擦片相抵、另一侧壁上设有平面轴承并以该平面轴承与行星架构成传动连接。这种结构，将行星架直接与液压制动器集成，由平面轴承作为行星架的轴向限位，从而简化了行星齿轮减速器的结构，使液压制动器与行星齿轮减速器的集成度更高，减少了制动器和减速器的体积，使制动器和减速器更易于内置于卷筒。作为优选，所述行星齿轮减速器的太阳轮左端延伸为轴，该轴设有花键并以该花键与制动主轴构成传动连接。这种结构，结构简单、可靠，尤其是更进一步地简化了整体结构。

因此，本发明具有以下有益效果：

1、可对离合器的定摩擦片、动摩擦片进行有效地冷却，使摩擦片处于较佳的工作温度，由此保证了离合器性能稳定性；

2、流动的冷却介质可带走离合摩擦片产生的碎屑等杂质，使摩擦片的摩擦面保持清洁状态；

3、可对行星齿轮减速器的外壳、制动器外壳吸热，使减速器、制动器内部的温度得以下降；

4、利用卷筒内的液压离合器的离合摩擦力进行重物自由下放时速度控制和制动，控制稳定、制动可靠，有效地减轻了减速器的制动力矩，延长了减速器内齿轮的使用寿命，降低了维护和维修成本；另外，无需为重钩自由下方另外设置专用的制动装置，使整体结构紧凑；

5、外筒和活塞都通过轴承固定在支承轴上，使外筒和活塞具有较高的同轴度，使动摩擦片和定摩擦片具有较高的平行度而接触良好，使离合器的离合性能稳定可靠；两端完全开口式的卷筒结构，使卷筒内的离合器、减速器、制动器有了更大的转配操作空间，使之更易于安装和拆卸；

6、离合器运作时的震动、冲击，均可直接通过支承轴转移到机架上，使卷筒的运转受冲击的影响较小，从而提高了卷筒运行的稳定性；

7、外筒和活塞都通过轴承固定在支承轴上的结构充分地利用了卷筒的内部空间，使整体结构更加紧凑；具有集成度较高的液压制动器和减速器结构，简化了行星齿轮减速器的轴向限位结构，节约了卷筒内部空间。附图说明

附图 1是本发明的一种液压原理图；

附图 2是本发明的另一种液压原理图；

附图 3是本发明的一种结构示意图；

附图 4是油环的一种结构示意图；

附图 5是附图 3的 I处放大图。实施本发明的最佳方法

下面通过具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例 1 本发明节能型液压绞车，如附图 1、附图 3、附图 5所示，其包括机架、卷筒 13、液压马达 20、液压控制块 1、冷却系统、液压控制系统以及设于卷筒 13 内的液压制动器、行星齿轮减速器 4和液压离合器；液压离合器包括外筒 11、定摩擦片 10、动摩擦片 9以及驱动两摩擦片离合的离合器油缸，离合器油缸包括缸体 12、活塞 7以及碟簧 14。缸体 12中部设有侧壁，该侧壁与活塞 7间设有离合油腔。碟簧 14通过挡块 15固定在活塞 7上。

冷却系统包括冷却腔和给冷却腔供给循环冷却介质的供液系统；冷却腔包括设于活塞 7中部的内腔 D、包容离合摩擦片的外腔 C; 活塞 7的圆周上设有若干个连通内腔 D和外腔 C的导液孔 30，该导液孔 30位于设置动摩擦片 9的活塞段上。供液系统包括泵 M, 由泵 M通过进油回路给冷却腔供液；供液系统的回油油道上设有回油过滤器 N。

支承轴 17设有连通于内腔 D的第一油口 Q、连通于外腔 C的第二油口 0'和连通离合油腔 A腔的第三油口 L。

外筒 11的外圆周为阶梯状，其阶梯段与卷筒 13内壁形成导液腔 31，外筒 11在远离行星齿轮减速器 4的一端设有与导液腔 31相通的孔 34。

缸体 12上设有环形凸肩 32，环形凸肩 32上设有通液孔 33 ; 环形凸肩 32的外周与卷筒 13内壁间隙配合，并设塑料环密封。

离合器油缸的液压回路上设有空钩自由下放的控制回路或重钩自由下放的控制回路。

空钩自由下放的控制回路包括减压阀 41、单向阀 42、二位三通换向阀 43 和单向调速阀 44; 工作时，二位三通换向阀 43切换通道，液压油经单向调速阀 44进入离合器油缸，缸体 12移动并压縮碟簧 14，使定摩擦片 10和动摩擦片 9 分离，绞车卷筒 13进入自由下放的工作状态，接近目标位置时，二位三通换向阀 43复位，离合器油缸内的液压油经单向调速阀 44流回油箱，此时，单向调速阀 44控制回油的速度，从而控制了卷筒 13的转速，使卷筒 13较为平稳地停止在目标位置，避免了停止时的冲击、抖动现象。

重钩自由下放的控制回路包括减压阀 51、单向阀 52、二位三通换向阀 53 和电液比例调压阀 54，该电液比例调压阀 54为脚踏式或手动式。重钩自由下放时，二位三通换向阀 53切换通道，液压油经电液比例调压阀 54进入离合器油缸，利用电液比例调压阀 54可使离合器油缸中的油压实现可控，此时在缸体 12和碟簧 14的共同作用下，使定摩擦片 10和动摩擦片 9间的摩擦力可控，因此，可将液压离合器当做制动器工况，其制动扭矩与油缸中的压力成比例，这样，随着制动扭矩大小的变化，重钩自由下放的速度可调节，且可以在下放的任意位置上实现制动。

需要说明的是，上述重钩自由下放的控制方案，由于电液比例调压阀 54 的压力调整范围较宽，当其输出端压力高至使定摩擦片 10和动摩擦片 9分离时，也就实现了空钩自由下放的功能；但与前述空钩自由下放的控制方案相比，重钩自由下放的控制方案的成本较高，所以，可作为空钩自由下放的一种选择方案。

机架上固定有支承轴 17，该支承轴 17与外筒 11、活塞 7三者同轴设置，外筒 11通过轴承 16固定在该支承轴 17的中部，活塞 7的右端为中空并通过轴承 21 套设于该支承轴 17的端部、左端设有花键并以该花键与行星齿轮减速器 4的行星架 5输出端构成花键连接，该花键连接为浮动连接，该花键为渐开线花键；卷筒 13—端固定于外筒 11、另一端通过轴承 3支撑在液压制动器的外壳 29上。活塞 7的中间孔左端设有密封端盖 6。

支承轴 17上设有通入该离合油腔 A的离合油道 L。离合摩擦片包括定摩擦片 10、动摩擦片 9。

支承轴 17和活塞 7之间设有油环 22 ; 油环 22与支承轴 17为紧配合，并与支承轴 17构成滑动轴承结构。

如附图 4所示，油环 22设有外环槽 222、与离合油道 L端口相通的内环槽 221 以及连接外环槽 222和内环槽 221的导油孔 L1 , 内环槽 221、外环槽 222分别位于油环 22的内、外圆周上且均为环形槽。

机架包括左支架 2、右支架 19，液压制动器的外壳 29固定于左支架 2，支承轴 17固定于右支架 19。

卷筒 13为等直径内孔贯通两端的筒体结构。外筒 11的右端外圆周上设有外侧壁 131，卷筒 13右端固定连接在外侧壁 131上，外侧壁 131的外缘凸出于卷筒 13的外圆周面。外筒 11的右端设有内侧壁 132，内侧壁 132通过轴承 16固定在支承轴 17上。

液压制动器包括外壳 29、制动主轴 28、制动摩擦片 26、制动碟簧 27，以及可抵靠在制动摩擦片 26侧壁的制动活塞 36 ; 制动活塞 36中部与外壳 29间设有制动腔 B , 外壳 29上设有通入该制动油腔 B的制动油道 _P4。外壳 29内设有制动挡块 25，该制动挡块 25—侧壁与制动摩擦片 26相抵、另一侧壁上设有平面轴承 24并以该平面轴承 24与行星架 5构成传动连接。行星齿轮减速器 4的太阳轮 38左端延伸为轴，该轴设有花键并以该花键与制动主轴 28构成传动连接。制动碟簧 27可压縮地设于制动活塞 36、制动器端盖 37之间。

外筒 11右端设有齿圈 24，该齿圈 24与支承轴 17同轴设置；所述支承轴 17 固定连接有右支架 19，右支架 19设有转轴 18，转轴 18上设有与齿圈 24啮合的齿轮 23。外筒 11的右端设有内侧壁 132，内侧壁 132通过轴承 16固定在支承轴 17上，内侧壁 132上设有凸台，齿圈 24固定在该凸台上。

实施例 2

如附图 2所示，供液系统的进液回路直接连接于主液压系统的回油油道，利用回油油道的背压给冷却腔供液，并通过节流阀 45控制流量；回油油道上设有回油过滤器 N, 回油油道的背压为 0. 2— 0. 8 MPa。其余同实施例 1。

Claims

权利要求

1.一种节能型液压绞车，包括机架、卷筒（13)、液压马达（20)、液压控制系统，以及设于卷筒（13) 内的液压制动器、行星齿轮减速器（4) 和液压离合器；所述液压离合器包括外筒（11)、定摩擦片（10)、动摩擦片（9) 以及驱动两摩擦片离合的离合器油缸，所述离合器油缸包括缸体（12)、活塞

(7) 以及碟簧（14)，其特征在于：还设有冷却系统，该冷却系统包括冷却腔和给冷却腔供给循环冷却介质的供液系统；冷却腔包括设于活塞（7) 中部的内腔（D)、包容离合摩擦片的外腔（C); 所述活塞（7) 的圆周上设有若干个连通内腔（D) 和外腔（C) 的导液孔（30)，该导液孔（30) 位于设置动摩擦片（9) 的活塞段上。

2.根据权利要求 1 所述的节能型液压绞车，其特征在于：所述供液系统包括泵（M), 由泵（M) 通过进油回路给冷却腔供液。

3.根据权利要求 1 所述的节能型液压绞车，其特征在于：所述供液系统的进液回路直接连接于主液压系统的回油油道，利用回油油道的背压给冷却腔供液，并通过节流阀（45) 控制流量；回油油道的背压为 0.2— 0.8 MPa。

4.根据权利要求 3所述的节能型液压绞车，其特征在于：进入冷却系统的油压不小于 0.2MPa。

5.根据权利要求 1或 2或 3或 4所述的节能型液压绞车，其特征在于：离合器油缸的液压回路上设有空钩自由下放的控制回路或重钩自由下放的控制回路；空钩自由下放的控制回路包括减压阀（41)、单向阀（42)、二位三通换向阀（43)和单向调速阀（44);重钩自由下放的控制回路包括减压阀（51)、单向阀（52)、二位三通换向阀（53) 和电液比例调压阀（54)，该电液比例调压阀（54) 为脚踏式或手动式。

6.根据权利要求 1或 2或 3或 4所述的节能型液压绞车，其特征在于：所述机架上固定有支承轴（17)，该支承轴（17) 与外筒（11)、活塞（7) 同轴设置，外筒（11)通过轴承（16) 固定在该支承轴（17) 的中部，活塞（7) 的右端为中空并通过轴承（21) 套设于该支承轴（17) 的端部、左端设有花键并以该花键与行星齿轮减速器（4) 的行星架（5) 输出端构成浮动的花键连接，该花键为渐开线花键；所述卷筒（13) 为等直径内孔贯通两端的筒体结构，其一端固定于外筒（11)、另一端通过轴承（3) 套设在液压制动器的外壳 (29) 上。

7.根据权利要求 7所述的节能型液压绞车，其特征在于：所述支承轴（ 17) 设有连通于内腔（D) 的第一油口（Q)、连通于外腔（C) 的第二油口（0' ) 和连通 A腔的第三油口（L)。

8.根据权利要求 1或 2或 3或 4所述的节能型液压绞车，其特征在于：所述外筒（11) 的外圆周为阶梯状，其阶梯段与卷筒（13) 内壁形成导液腔

(31)，外筒（11) 在远离行星齿轮减速器（4) 的一端设有与导液腔（31) 相通的孔（34)。

9.根据权利要求 1或 2或 3或 4所述的节能型液压绞车，其特征在于：所述油缸（12) 上设有环形凸肩（32)，环形凸肩（32) 的外周与卷筒（13) 内壁间隙配合，并设塑料环密封。

10.根据权利要求 1或 2或 3或 4所述的节能型液压绞车，其特征在于：所述液压制动器包括外壳（29)、制动主轴（28)、制动摩擦片（26)、制动碟簧（27)，以及促动制动摩擦片（26) 的制动活塞（36); 制动活塞（36) 中部与外壳（29) 间设有制动腔（B), 外壳（29) 上设有通入该制动油腔（B) 的制动油道（p4)_; 所述外壳（29) 内设有制动挡块（25)，该制动挡块（25) 一侧壁与制动摩擦片（26) 相抵、另一侧壁上设有平面轴承（24) 并以该平面轴承（24) 与行星架（5) 构成传动连接；所述行星齿轮减速器（4) 的太阳轮（38) 左端延伸为轴，该轴设有花键并以该花键与制动主轴（28) 构成传动连接。