偏心圆弧滚柱式双向超越离合器的制作方法

本发明属于动力装置的传动装置。具体涉及一种偏心圆弧滚柱式双向超越离合器。适用于海军或民用各类舰艇动力装置的传动轴系。

背景技术：

随着船舶的大型化和船舶功能的多样化,特别是军用舰艇对动力装置技术性能要求的提高以及发动机的演变。由于各类新型船舶动力装置中传动系统趋于多样化、大型化、复杂化,离合器已不仅是轴系传动中的“离”、“合”部件,而且是倒顺机构、多级变速机构中不可缺少的传动部件。在当前我国舰艇联合动力传动领域中，两个动力在不同转速传递动力时，如何进行双向结合、双向分离等功能，以及不同的动力装置单独传递动力时二者互不影响的功能。以目前现存的离合器中，是难以实现的。目前常用的离合器主要有三种结构形式：单向离合器、气动式轮胎离合器、电磁离合器。单向离合器为机械式离合器，可以实现单向锁定，另一方向自由转动，无法实现双向自由转动；气动离合器是通过气压实现离合器的双向分离和锁定，动作缓慢，而且摩擦时会产生大量的热量，从而导致了使用寿命大大降低；电磁离合器是通过电磁铁实现通电情况下的双向锁定和断电情况下的分离，结构复杂，并且尺寸较大，并不适用于舰船传动轴系。

为了适应舰船传动轴系中，离合器重载、传递功率大、双向无级变速的特点，设计了一种大功率机械式偏心圆弧滚柱式双向超越离合器，可以实现动力端与输出端的双向分离和锁定。

技术实现要素：

为了克服传统的超越离合器只能单向传动、以及双向离合器使用寿命短、维修性差、集成化低等技术难题，本发明提供了一种偏心圆弧滚柱式双向超越离合器，该装置能够实现离合器重载传动、传递大功率大扭矩、双向契合或脱开，并且可以自动补偿机械式磨损带来的间隙，弹性联轴器和离合器的结合使离合器能够补偿轴向和径向的安装误差，本发明适用于舰船各种工况下的传动轴系。本发明按如下方式实现：

本发明的一种偏心圆弧滚柱式双向超越离合器，其结构由弹性柱销联轴器、外座圈、内座圈、滚柱、保持架、电动缸和拉力弹簧等组成。

所述内座圈其外侧有两侧对称的分段偏心圆弧曲面，曲面上靠近中心的曲率较大，靠近边缘的曲率较小；此种新型的超越离合器采用多段偏心圆弧结构的同时，滚柱和偏心圆弧之间的楔合能保证楔合角始终为固定值，有利于离合器高速旋转。

所述弹性联轴器主要由刚性螺柱销、柔性圆柱套、刚性圆柱套和紧固螺母组成，刚性螺柱销通过底端螺纹连接在内座圈上，刚性圆柱套位于弹性柱销联轴器的内座圈端，柔性圆柱套位于弹性柱销联轴器的上盖板端，上盖板可沿刚性柱销微量轴向滑动。联轴器传递顺时针或者逆时针扭矩时，可实现动力输入端与超越离合器的轴向与径向补偿。

所述保持架组件分为多段相同角度的圆弧共同组成一个环形，其包括保持架外圈、保持架内圈、弹簧、螺母。保持架外圈与离合器外座圈通过轴承连接。

所述在保持架、外座圈和内座圈之间对称分布两组轴承，保持架与内座圈之间轴承保证离合器正常工作时，在弹簧力作用下，保持架能够顺利沿内座圈外偏心圆弧曲线返回到中心点；保持架与外座圈之间轴承承载外座圈部分重量的同时，保证内外座圈的同轴度较高，不会发生偏磨现象，辅助外座圈和保持架之间的扭矩传动。

所述保持架压盖通过螺钉与保持架固定，保持架压盖内圈有一对斜坡面凹槽。在上盖板对称安装两个电动缸，此时电动缸主轴行程可伸出至保持架压盖的斜坡面，并校准电动缸轴向与滚柱中心处于同一直线。

所述超越离合器中采用分散弹簧，即每个楔块或滚柱对应一组弹簧。此种新型的保持架滚柱超越离合器采用的围带结构(如图1和图2所示)使所有滚柱同步楔入或退出啮合，提高传动的同步性和平稳性，大大提高设备的可靠性。

本发明的优点是，实现双向非逆止传动的同时，电动缸和弹性联轴器的设计可实现动力输入端的空载启动和离合器卧式安装时轴向补偿和径向补偿，拉力弹簧的围带型设计使保持架具有自动补偿的功能，综合作用下有效增加了离合器的使用寿命，提高了系统的可靠性。

通过本发明，该离合器克服了其他类型的超越离合器种种不足之处，适用于舰船传动轴系等各种工况，应用范围广。而且传动功率大、尺寸小、重量轻、可靠性高、反应速度快、易于维修，本发明对提高船舶动力的机械传动效率和减震降噪具有重大意义。

附图说明

图1是本发明的离合器的轴向剖面结构原理图。

图2是本发明的离合器的径向结构图。

图3是本发明的离合器的局部放大结构原理图。

图中：l上盖板、2螺钉a,3弹簧座、4拉力弹簧、5柔性圆柱套、6刚性螺柱销、7刚性圆柱套、8轴承a、9保持架、10轴承b、11滚柱、12外座圈、13轴承c、14轴承d、15下盖板、16内座圈、17推力轴承、18保持架压盖、19紧固螺母、20电动缸斜坡滚道、21电动缸。

具体实施方式

如图1-2所示，下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明。

本离合器由弹性柱销联轴器、外座圈(12)、内座圈(16)、滚柱(11)、保持架(9)、电动缸(21)和拉力弹簧(4)等组成。所有(11)滚柱通过(9)保持架来推动其移动。保持架压盖(18)与内座圈(16)之间固定有多组拉力弹簧(4)，使滚柱(11)及保持架(9)至结合部位；内座圈(16)外表面为偏心圆弧结构，具有与(11)滚柱数目相同的切面，切面一端固定有限位挡块，如图1所示。传统滚柱双向超越离合器的内座圈(16)多为3段或5段斜面，此种新型的复合式滚柱双向超越离合器采用多段对称的偏心圆弧结构，一方面提高了离合器的承载能力，另一方面使得离合器的空转角大大减小。同时，滚柱(11)和内座圈(16)的偏心圆弧之间的楔合能保证楔合角始终为固定值，有利于离合器高速旋转。

通过多个滚动轴承的设计，平衡了内座圈(16)、外座圈(12)和保持架(9)的倾斜力，可以避免在传动过程中因轴不同心，造成的内座圈(16)和滚柱(11)倾斜，使传动更加平稳。

楔合状态：当离合器的内座圈(16)作为主动轮顺时针转动时，由于惯性力的作用，滚柱(11)逆时针向偏心圆弧槽窄一边移动，卡在外座圈(12)和内座圈(16)之间，通过滚柱(11)传递扭矩并带动外座圈(12)旋转，此时超越离合器为楔合工作状态；同理，当离合器的内座圈(16)作为主动轮逆时针转动时，传递扭矩的方式与顺时针相同。

脱开状态：若离合器初始处于楔合状态，当内座圈(16)的转速低于外座圈(12)的转速时，在惯性力和拉伸弹簧(4)的共同作用下，滚柱(11)往偏心圆弧的凹槽中间位置移动，与外座圈(12)脱开；若离合器初始处于非楔合状态，滚柱(11)在弹簧力(4)的作用下处于偏心圆弧凹槽的中间，与外座圈(12)脱开。这样，外座圈(12)作为主动轮无论顺时针还是逆时针转动，都不会带动内座圈(16)转动，即离合器处于双向脱开状态。

当主动端高速转动时，为了实现主动力端可以正向或者反向自由盘车，设计了一套特殊的力矩结构，如图3所示，两个电动缸(21)对称布置，由于此时离合器处于脱开状态，(21)电动缸通电后推杆升出并作用在电动缸(20)斜坡滚道上，在电动缸(21)推力的作用下保持架(9)作微小的转动，直到(21)电动缸推杆的最前端顶到保持架(9)的凹槽中，此时滚柱(11)处于内座圈(16)的凹槽位置，离合器处于彻底脱开状态，电动缸(21)将保持架(9)、滚柱(11)和内座圈(16)、联轴器连接成一体，当联轴器和内座圈(16)正向或者反向旋转时，保持架(9)和滚柱(11)在电动缸(21)的带动下与内座圈(16)保持同步运动，使得滚柱(11)始终处于内座圈(16)的凹槽位置，离合器始终处于脱开状态，因此实现了主机旋转而螺旋桨静止的工况。当主机需要正常传递动力时，系统发出信号使得电动缸(21)的推杆缩回，离合器回归正常工作状态。

该离合器的联轴器结构采用弹性柱销的结构，具有较高的缓冲减震性能，并且有较大幅度的轴向、角向、径向位移偏差的补偿能力。联轴器中心通过法兰与主动端的输出轴相连，联轴器边缘通过弹性柱销与内座圈(16)相连，扭矩通过弹性柱销实现传递。联轴器的径向和轴向补偿能力通过弹性柱销处设计实现。

本双向超越离合器卧式布置，并设计一箱体将离合器包裹起来，润滑油从联轴器端输入，经保持架盖板(9)上开设的油槽分两路润滑：油路从保持架(9)的盖板润滑离合器的滚柱(11)；油路两对所有离合器的轴承进行润滑。油润滑能够改善滚柱(11)，内座圈(16)和外座圈(12)的工作条件，同时对离合器其冷却作用，延长其使用寿命。