一种用于盘车装置的液控离合器的制作方法

本发明涉及离合器技术领域，具体涉及一种用于盘车装置的液控离合器。

背景技术：
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转子盘车是指转子在较低转速下旋转（每分钟几转到几百转）。通常在机组启动前及机组停机后，进行转子盘车。在机组启动前进行转子盘车，目的是降低机组启动力矩。机组停机后进行转子盘车，目的是使转子均匀冷却。对于质量较大的转子，一般采用电动盘车装置，带动转子连续旋转。

电动盘车装置的作用有：

1）减速、增力矩，将电机的较高的转速减速到盘车转速，通常采用齿轮装置进行减速，同时将电机的较小的输出力矩，增加到较大的盘车力矩。

2）接合或断开盘车装置与转子的运动关系（离合功能），转子需要盘车时，盘车装置与转子联接，盘车装置输出盘车力矩带动转子低速旋转；转子由盘车转速升速到正常转速工作时，断开盘车装置与转子联接。

盘车装置的离合功能通常由盘车离合器来实现。盘车离合器的功能与应用场合如表1所示。

表1 盘车离合器的功能与应用场合

由表1可知，1#、2#、5#盘车离合器使用时，转子必须静止，无法实现动态离合功能；3#、4#盘车离合器可以动态离合，自动化程度高，但3#盘车离合器必须采用超越式离合器，只能应用在盘车装置输出轴与转子同轴布置的场合。

本发明专利涉及的液压控离合器属于4#盘车离合器，其特点是受控接合、自动脱开、结构紧凑、离合器受力均匀直接。在盘车装置输出轴与转子轴平行布置的场合，目前，公知的一种盘车装置为盘车小齿轮带动盘车大齿轮的传动结构，盘车大齿轮安装在转子轴系上，盘车离合器接合，盘车小齿轮与盘车大齿轮进入啮合，盘车小齿轮旋转时带动盘车大齿轮旋转，进而带动转子在盘车转速下旋转。盘车离合器脱开，盘车小齿轮与盘车大齿轮脱开啮合，转子可以正常工作（高速旋转）。盘车离合器控制盘车小齿轮与盘车大齿轮的啮合，实现离合功能。盘车小齿轮与盘车大齿轮进入啮合的方式通常有径向进入与轴向进入两种，不能满足当代使用要求。

技术实现要素：
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本发明的目的克服现有超越式离合器应用场合受限，手动盘车离合器自动化不高、无法动态离合的不足，提供一种用于带有盘车大齿轮的盘车装置、可以动态离合、结构紧凑、受力均匀直接的液控盘车离合器。

本发明采用的技术方案为：一种用于盘车装置的液控离合器，包括支撑轴、盘车小齿轮、盘车大齿轮、有杆油腔、油缸体和电磁阀，支撑轴为四段阶梯轴结构，支撑轴从左至右依次为第一轴段、第二轴段、第三轴段和第四轴段，第二轴段的外径均大于第一轴段和第三轴段的外径，第三轴段的外径大于第四轴段的外径，第一轴段和第四轴段通过轴承与盘车本体连接，第二轴段外表面设有外螺旋花键；盘车小齿轮为两段阶梯环形结构，盘车小齿轮从左至右依次是第一环形段和第二环形段，第一环形段的外径和内径均大于第二环形段的外径和内径，第一环形段外表面设有盘车小齿轮轮齿，盘车小齿轮内环上设有内螺旋花键，内螺旋花键和外螺旋花键连接构成螺旋花键副，盘车小齿轮通过螺旋花键副与支撑轴连接，盘车小齿轮与支撑轴之间形成封闭的有杆油腔，盘车小齿轮与油缸体之间形成油腔，盘车小齿轮和油缸体布置在同一轴线上，且盘车小齿轮构成油缸体活塞的一部分；电磁阀设于盘车装置上，电磁阀一端设有电磁铁，电磁阀另一端设有电磁阀复位弹簧，电磁阀分别与液压油管、管路C和管路A连通，管路A与液压油管直接连通，且不经过电磁阀，管路A与管路B连通，管路B设置在支撑轴内中心位置，管路B与有杆油腔连通，管路C与油腔连通；支撑轴上方和下方分别设有探头A和探头B；盘车大齿轮与被盘动的转子固定连接，盘车大齿轮外表面设有盘车大齿轮轮齿。

所述的第二轴段和第三轴段连接处的立面为支撑轴接触端面；第一环形段和第二环形段连接处的立面为盘车小齿轮接触端面，盘车小齿轮接触端面通过移动与支撑轴接触端面相接触。

所述的盘车小齿轮轮齿为直齿，直齿端部与盘车小齿轮轴线垂直，直齿端部无倒角。

所述的盘车大齿轮轮齿为直齿，直齿端部与盘车大齿轮轴线垂直，直齿端部无倒角。

所述的电磁阀为两位三通常闭电磁阀，电磁阀通电或者断电情况下，液压油管通过管路A和管路B始终与杆油腔连通，电磁阀通电时，液压油管通过管路C与油腔连通。

本发明的有益效果是：本用于盘车装置的液控离合器，为带有盘车大齿轮的盘车装置，提供一种受控接合、自动脱开、结构紧凑的离合器，采用本用于盘车装置的液控离合器的盘车装置可以在紧凑的空间内实现全自动盘车功能。

附图说明：

图1是本发明离合器处于脱开状态剖面视图；

图2是本发明离合器处于脱开状态端面视图；

图3是本发明盘车小齿轮和盘车大齿轮端面相碰剖面视图；

图4是本发明盘车小齿轮和盘车大齿轮端面相碰端面视图；

图5是本发明盘车小齿轮与盘车大齿轮对准并进入剖面视图；

图6是本发明盘车小齿轮与盘车大齿轮对准并进入端面视图；

图7是本发明盘车小齿轮轴向移动剖面视图；

图8是本发明盘车小齿轮轴向移动端面视图；

图9是本发明盘车小齿轮连续旋转剖面视图；

图10是本发明盘车小齿轮连续旋转端面视图；

图11是本发明盘车大齿轮转速大于盘车转速，盘车小齿轮自动沿支撑轴轴向移动剖面视图；

图12是本发明盘车大齿轮转速大于盘车转速，盘车小齿轮自动沿支撑轴轴向移动端面视图。

具体实施方式：

参照各图，一种用于盘车装置的液控离合器，包括支撑轴30、盘车小齿轮10、盘车大齿轮20、有杆油腔72、油缸体74和电磁阀40，支撑轴30为四段阶梯轴结构，支撑轴30从左至右依次为第一轴段、第二轴段、第三轴段和第四轴段，第二轴段的外径均大于第一轴段和第三轴段的外径，第三轴段的外径大于第四轴段的外径，第一轴段和第四轴段通过轴承与盘车本体连接，第二轴段外表面设有外螺旋花键54；盘车小齿轮10为两段阶梯环形结构，盘车小齿轮10从左至右依次是第一环形段和第二环形段，第一环形段的外径和内径均大于第二环形段的外径和内径，第一环形段外表面设有盘车小齿轮轮齿12，盘车小齿轮10内环上设有内螺旋花键52，内螺旋花键52和外螺旋花键54连接构成螺旋花键副50，盘车小齿轮10通过螺旋花键副50与支撑轴30连接，盘车小齿轮10与支撑轴30之间形成封闭的有杆油腔72，盘车小齿轮10与油缸体14之间形成油腔74，盘车小齿轮10和油缸体14布置在同一轴线上，且盘车小齿轮10构成油缸体14活塞的一部分；电磁阀40设于盘车装置上，电磁阀40一端设有电磁铁42，电磁阀40另一端设有电磁阀复位弹簧44，电磁阀40分别与液压油管60、管路C65和管路A62连通，管路A62与液压油管60直接连通，且不经过电磁阀40，管路A62与管路B64连通，管路B64设置在支撑轴30内中心位置，管路B64与有杆油腔72连通，管路C65与油腔74连通；支撑轴30上方和下方分别设有探头A86和探头B84；盘车大齿轮20与被盘动的转子固定连接，盘车大齿轮20外表面设有盘车大齿轮轮齿22。所述的第二轴段和第三轴段连接处的立面为支撑轴接触端面94；第一环形段和第二环形段连接处的立面为盘车小齿轮接触端面92，盘车小齿轮接触端面92通过移动与支撑轴接触端面94相接触。所述的盘车小齿轮轮齿12为直齿，直齿端部与盘车小齿轮10轴线垂直，直齿端部无倒角。所述的盘车大齿轮轮齿22为直齿，直齿端部与盘车大齿轮20轴线垂直，直齿端部无倒角。所述的电磁阀40为两位三通常闭电磁阀，电磁阀40通电或者断电情况下，液压油管60通过管路A62和管路B64始终与杆油腔72连通，电磁阀通电时，液压油管60通过管路C65与油腔74连通。

参照图1，包括支承轴30、盘车小齿轮10、油缸体14、盘车大齿轮20、电磁阀40、管路A62，管路B64和管路C65，盘车小齿轮10与油缸体14布置在同一轴线上，盘车小齿轮10构成油缸体14活塞的一部分，盘车小齿轮10与支撑轴30通过螺旋花键副50连接，盘车小齿轮10与支撑轴30形成完全的封闭有杆油腔72，盘车小齿轮10与油缸体14形成油腔74，随着盘车小齿轮10的移动，油腔 74改变其封闭状态，油腔74截面积大于有杆油腔72的截面积，液压油通过液压油管60、电磁阀40和管路C65进入油腔74，液压力直接作用到盘车小齿轮10上。

支承轴30为四段阶梯轴结构，阶梯轴的第二轴段直径大于第一轴段和第三轴段直径，第三轴段直径大于第4轴段直径，支承轴30的第一轴段和第四轴段与盘车本体通过轴承器连接，支承轴30可以相对盘车本体旋转，支承轴30的第一轴端为扭矩输入端，支承轴的第二轴段外表面制有外螺旋花键54，支承轴30的第3三段为具有精确尺寸的圆柱面，支承轴30内中部设有管路B64，管路B64终端与有杆油腔72连通，管路B64起始端与管路A62直接相连，不经过电磁阀40。

盘车小齿轮10为两段阶梯环形结构，第二环形段外径大于第一环形段外径，第二环形段内径大于第一环形段内径，第二环形段外圆周设有盘车小齿轮轮齿12，盘车小齿轮轮齿12为直齿，直齿齿厚比标准齿厚减薄，典型值为0.5mm，直齿端部与盘车小齿轮10轴线垂直，直齿端部无倒角，第二环形段内圆周制有内螺旋花键52，第二环形段内圆周为具有精确尺寸的内圆柱面，该圆柱面与支承轴30的第三轴段圆柱面构成圆柱配合面，形成有杆油腔72，第二环形段外圆周为具有精确尺寸的外圆柱面。

油缸体14与盘车车体固定连接，油缸体14内部制有精确尺寸的圆柱面，该圆柱面与盘车小齿轮10的第二环形段外圆柱面配合，形成油腔74，油缸体14设有进油接口，该进油接口通过管路C65与电磁阀40出油口连接。

盘车大齿轮20与盘车本体的被盘动的转子固联，盘车大齿轮轮齿22为直齿，该直齿齿厚比标准齿厚减薄，典型值为0.5mm，该直齿端部与盘车大齿轮20轴线垂直，端部无倒角，盘车小齿轮10处于脱开位置时，盘车大齿轮20端面与盘车小齿轮10端面保持足够的间隙，典型值为10mm。

电磁阀40为两位三通常闭电磁阀，电磁阀40断电时，液压油管60通过管路A62和管路B64进入有杆油腔72，使盘车小齿轮保持在远离盘车大齿轮的位置，电磁阀通电时，液压油管60通过管路C65进入油腔74，推动盘车小齿轮移向盘车大齿轮。

参照图1和图2，盘车小齿轮10设有内螺旋花键52，支承轴30设有外螺旋花键54，内螺旋花键52和外螺旋花键54连接构成螺旋花键副50。支撑轴30为盘车本体扭矩输入端，盘车小齿轮10为盘车本体扭矩输出端，盘车大齿轮20与盘车本体的被盘动转子轴固联。

液控离合器的“离、合”功能依靠盘车小齿轮10的轴向移动实现，离合器接合后，盘车小齿轮轮齿12和盘车大齿轮22相互啮合，盘车小齿轮10将盘车本体扭矩传递给盘车大齿轮20，带动被盘动转子轴旋转；离合器分离后，盘车小齿轮轮齿12与盘车大齿轮轮齿22相互轴向错开，盘车小齿轮10与盘车大齿轮20脱开联系，转子轴可以自由旋转。盘车小齿轮10与油缸体14同轴，盘车小齿轮10为油缸体14活塞的一部分，油缸体14内通入压力油时，液压力直接作用到盘车小齿轮10上。

参照图3和图4，控制系统发出离合器接合指令，电磁铁42通电，液压油通过液压油管60、电磁阀40和管路C65进入油缸体14的油腔74内，液压油推动盘车小齿轮10移动，盘车小齿轮10与盘车大齿轮20端面相碰。

参照图5和图6，电磁阀40接通后若干秒，控制系统使支承轴30低速转动，盘车小齿轮轮齿12与盘车大齿轮20的齿槽对准的瞬时，液压力使盘车小齿轮10轴向移动一小段距离，这样盘车小齿轮轮齿12和盘车大齿轮轮齿22轴向重叠并相互啮合。

参照图7和图8，由于盘车大齿轮20静止，支承轴30转动时，在螺旋花键副50的螺旋运动作用下，盘车小齿轮10继续轴向移动直到盘车小齿轮接触端面92与支撑轴接触端面94相碰。

参照图9和图10，盘车小齿轮接触端面92与支撑轴接触端面94相碰后，盘车小齿轮10无法继续移动，螺旋花键副50处于旋紧状态，支承轴30通过螺旋花键副50带动盘车小齿轮10转动。盘车小齿轮接触端面92与支撑轴接触端面94相碰后，探头A86发出信号，支撑轴30升速到盘车转速，盘车小齿轮10带动盘车大齿轮20连续旋转，实现盘车运动。探头A86发出信号后，电磁阀40断电，液压油经过液压油管60、管路A62和管路B64进入有杆油腔72内，液压力作用在盘车小齿轮接触端面92上。由于盘车小齿轮10处于盘车状态，液压力小于盘车时螺旋花键副50产生的轴向力，盘车小齿轮10并不会向右移动。

参照图11和图12中盘车结束后，被盘动转子轴升速，当盘车大齿轮20转速转高于盘车转速时，在螺旋花键副50的螺旋运动作用下，盘车小齿轮10自动沿支撑轴30轴向移动，直到盘车小齿轮轮齿12和盘车大齿轮轮齿22脱开啮合。脱开啮合后，盘车小齿轮10在惯性及有杆油腔72内的液压油作用下继续向右移动，直到盘车小齿轮10运动到右极限位置，此时探头B84发出信号，支承轴30停止转动，此后有杆油腔72内的液压油使盘车小齿轮10保持在右极限位置。

参照图10，盘车小齿轮10带动盘车大齿轮20旋转，盘车小齿轮10为主动件，盘车大齿轮20为被动件，盘车大齿轮轮齿22右侧齿面与盘车小齿轮轮齿12左侧齿面压紧；参照图12中，盘车大齿轮20带动盘车小齿轮10旋转，盘车大齿轮20为主动件，盘车小齿轮10为被动件，盘车大齿轮轮齿22左侧齿面与盘车小齿轮轮齿12右侧齿面压紧。

综上所述，本用于盘车装置的液控离合器，将盘车小齿轮10与油缸体14布置在同一轴线上，盘车小齿轮10成为油缸体14活塞的一部分，省掉杠杆、拨叉等中间传力环节，这样液压力直接作用到盘车小齿轮10上，达到结构紧凑、控制简单、受力均匀直接的目的。

作用在盘车小齿轮10上的液压力通过两位三通电磁阀40控制，电磁阀40电磁铁42通电，高压的液压油经电磁阀40进入油缸体14，作用到盘车小齿轮10上，使其轴向移动；电磁阀40电磁铁42断电时高压液压油流回油箱，作用到盘车小齿轮10上的力消失。因此离合器进入啮合是受电信号控制的，自动化程度高。

盘车小齿轮10内环设有内螺旋花键52，支承轴30外表面制有外螺旋花键54，盘车小齿轮10通过螺旋花键副50与支承轴30连接，支承轴30为盘车车体电机扭矩输入端，盘车小齿轮10为盘车车体扭矩输出端。由于螺旋花键副50的螺旋作用，根据盘车小齿轮10上的轴向力和圆周力的受力状态和支承轴的旋转状态，盘车小齿轮10的运动方式和工作状态如表2所示。

表2 盘车小齿轮的运动方式

表2中盘车小齿轮10运动方式B，表示转子升速，在盘车大齿轮20带动下，盘车小齿轮10受到与转向相同的圆周力，盘车小齿轮10转速高于支承轴30转速，支承轴30处于相对静止时，盘车小齿轮10自动由接合进入脱开，表明盘车离合器脱开是自动的，只要转子升速超过盘车转速，盘车离合器自动脱开，实现动态分离。