专利名称：疏浚装置的液力变矩器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液力变矩器，尤指一种用于疏浚装置的液力变矩器。
在现有技术中，众所周知为了改善工程船舶，例如作为疏浚装置的抓斗式挖泥船中，柴油机的输出功率与抓斗机的较大变动负载的匹配问题，避免抓斗机因负载剧烈和频繁变化所引起的柴油机燃烧不良、工作粗暴以及由此而造成的损坏，通常是在抓斗机和柴油机之间装设一液力变矩器。目前，较好的、装在抓斗式挖泥船上的液力变矩器为一种离合器式的液力变矩器，其主要包括箱体、油底盘、片式离合器、泄油阀、变矩器、油泵、输入轴和输出轴以及泵轮轴，其中，片式离合器主要包含承压盘、主动和从动片、内外齿套。变矩器包括泵轮，涡轮和导轮，其中，导轮与箱体相固定，泵轮与位于输入轴和输出轴之间的带有花键泵轮轴连接，涡轮与泵轮保持同轴并可转动地套装于泵轮外并和输出轴(涡轮轴)相连接。变矩器以油泵所提供的矿物油作为工作介质。在工作时，变矩器空腔内充满工作介质，发动机(柴油机)通过泵轮轴带动泵轮旋转，使工作介质产生动能，推动涡轮叶片使涡轮旋转，接着从涡轮中流出的工作介质进入导轮，并在导轮的导引下再流至泵轮叶片，周而复始地将动力从泵轮传递到涡轮并通过输出轴将其输出。
片式离合器主要包括承压板、主动片、从动片、内外齿套、内花键套、卷弹簧和油缸等。输入轴与离合器的承压板连接，油缸安装在承压板的相对侧并用螺栓连接，主动片和从动片安装在承压板和油缸之间位置，主动片与内花键套连接，从动片安装在与泵轴连接的内外齿套上。这样，柴油机所提供的动力，借助油泵的供油而使离合器接合并带动泵轮涡轮转动，达到变矩器可随负载的变化而转速发生变化，涡轮扭矩则可在很大范围内变化。很明显，这种离合式液力变矩器可基本上满足工程船舶中抓斗机负载变化的运行要求，但是，在实际使用中，发现离合器传递的力不均匀并且主动片和从动片应该脱开和结合时，不能迅速离合，造成离合器工作的滞排现象。究其原因，主要是离合器中弹簧安装在偏于主、从动片内孔附近，于是不仅弹簧不能装得很多，而且也影响了主、从动片的接触面积，另外，在离合器中所使用的泄油阀为膜片式泄油阀，其依靠阀体上安装的片弹簧力来控制阀体在阀座中的移动，因弹簧力有限，不能使活塞缸中的压力油迅速的供给和泄放，经常出现泄油阀工作状况与抓斗机负载急剧变化过程不相适应，故有时会造成抓斗机的动作不到位和产生撞击现象。
从变矩器的结构和性能上来看，其导轮、泵轮和涡轮的叶片是在整块的板材是经线切割制成，加工复杂，光洁度低，并且在使用的材质上也受到限制，因而不仅变矩器在运转中会产生噪音、降低效率和传动中的扭矩比，而且也影响其使用寿命。
本实用新型的目的是为了克服上述缺而提供一种使液力变矩器在应用中不产生离合器的滞排现象，泵轮和涡轮的扭矩比有着较大幅度提高的疏浚装置用的液力变矩器。
本实用新型的另一目的是提供一种变矩器的导轮、泵轮和涡轮的叶片可单独制造和安装成相应的各作用轮的疏浚装置的液力变矩器。
本实用新型的技术方案在于提供一种疏浚装置的液力变矩器，其包括包括箱体、输入轴、含有承压板、卷弹簧、油缸、快速放油阀、主动片和从动片等组成的片式离合器、含有泵轮轴、泵轮、涡轮、导轮和组成的变矩器、输出轴，其特征在于，所述片式离合器除了与油缸相邻的一主动片外，其余主动片都在大于从动片的外圆的某一位置的平面上均布设有若干圆孔，所述卷弹簧各自设置于圆孔中，并位于承压板与油缸相邻主动片之间。
如以上所述的液力变矩器，其中，所述快速放油阀由阀盖、阀体和阀座部组成，所述阀座部为油缸体的一部分，位于油缸体的外周面部上，其包括一位于活塞缸旁并由其缸壁相隔的阀孔，一位于阀孔近旁并轴线相平行的进油孔，一对位于阀孔内壁相对侧上并相对错位的进油口和出油口，进油口与活塞缸连通，出油口与油箱连通，所述阀盖具有凹槽并罩盖在阀孔和进油孔一侧的阀座部上，所述阀体为阶梯形，包含一体部和一相对体部直径较小的头部，体部直径方向有一通孔，底端有一与该通孔贯通的径向小孔，该阀体可移动地安装在阀座部的阀孔中，并使阀体的头部与阀孔保持一定的间隙。
如以上所述的液力变矩器，其中，所述主动片上的圆孔为20-28个，所述卷弹簧具有与圆孔相应的数量。
如以上所述的液力变矩器，其中，变矩器的泵轮、涡轮和导轮的都由二幅板和一叶片组成，叶片通过焊接安装在二幅板(侧板)之间。
如以上所述的液力变矩器，其中，所述泵轮叶片的数量为20-26。
如以上所述的液力变矩器，其特征在于，所述导轮叶片的数量为32-36。
如以上所述的液力变矩器，其中，所述涡轮叶片的数量为48-52。
通过上述结构的改进，离合器的卷弹簧被放到到了从动片外经或外周面以外的主动片表面的孔中，使得主、从动片的接触面扩大，接触压力提高；快速放油阀可通过阀体和阀孔壁之间的间隙供油到活塞缸中，而通过阀体在离合器转动中的离心力实现活塞缸中的压力油的迅速放泄。如此，离合器的主、从动片受力不仅均匀，而且可达到线性变化。变矩器的各工作轮的叶片数和其制造上的改进，使泵轮和涡轮的工作效率提高。特别是以上的结构上的变化可使液力变矩器和抓斗机有较佳传动配合，泵轮和涡轮的扭矩比可从未改进前的2.5提高到不小于4.3，而且在各工作轮(泵轮、涡轮等)在加工制造上简化和性能上的提高，还可在降低造价、减少运输费用下提升使用寿命。
图1是本实用新型的一最佳实施例剖视示意图；图2是
图1中的离合器部分的局部放大剖视图；图3是
图1中的快速放油阀部分的局部放大剖视图；图4是
图1中的变矩器部分的涡轮局部侧视剖视图；图5是图4的A-A剖视图；图6是本实用新型的泵轮和涡轮的工作特性曲线。
请参阅
图1和2所示，本疏浚装置的液力变矩器包括箱体1、一变矩器2、一片式离合器3、一输入轴4、一输出轴5、一油泵6、快速放油阀8和一泵轮轴9，其中，箱体1包括一位于前部的离合器箱体部11、一位于中后部的、与离合器箱体11连接的变矩器箱体部12和一装配在变矩器箱体部12后的后盖板13。离合器箱体部11、变矩器箱体部12和后盖板13的轴座孔可用镗床一次镗出，以保证箱体1在安装各转动轴时同心度，达到运转平稳、噪音小。在箱体1的下面可设置含有的油底壳14，油箱可容装液力变矩器的工作介质。
本实用新型的输入轴4为一空心轴，安装在箱体1的前轴座孔上、输出轴5为一实心花键轴，安装在箱体1的后轴座孔上，泵轮轴9为一带润滑油孔的花键轴，安装在位于输入和输出轴4、5之间的箱体1轴座孔中，上述诸轴都以轴承支承方式安装。
变矩器2包括一导轮16、一泵轮17和一涡轮18，其中，导轮16由若干叶片19和二块将叶片均布地并以一定角度的进出口夹在其外上的幅板20和21组成。通常导轮16通过幅板20与变矩器箱体部12相固定；泵轮17和涡轮18各是由若干叶片22、25和二块将叶片22、25夹在其中的幅板23、24和26、27构成，在幅板中的各叶片也是均匀和以一定进出口角度安装，不过涡轮18的内径大于泵轮17的外径，所以泵轮17通过其幅板的花键内孔安装于泵轮轴9上和涡轮18通过两幅板的花键内孔安装于输出轴5上后，涡轮18则与泵轮17同轴心，可活动地套装在泵轮17上。在本实用新型中，泵轮17、导轮16和涡轮18的叶片数量分别为20-26、32-36和48-52最佳分别为24、34和50。
它们的进出口直径、角度、宽度等主要参数，请参见以下表1。
表1
活动地套装于泵轮轴9中部，在承压板31和油缸体36之间装有内花键套35和内外齿套32，内外齿套32以花键啮合方式装在泵轮轴9上，内花键套35通过螺栓41安装在承压板31和油缸体36间并以经向间隔一定距离方式套于内外齿套32上，承压板31、内花键套32和油缸体36通过在靠近其周缘处用螺栓连接而彼此相对固定，主动片33具有外花键齿中心孔，从动片34具有内花键齿。主动片33通过外花键齿与内花键套35相配，从动片34通过内花键齿与内外齿套32的外齿滑地配合，但主、从动片33、34是以一片隔一片的方式间隔安装的。在另一方面，主动片33中除了与油缸7或油缸体36相邻的一主动片33′外，其余的主动片在相对从动片34的外周面以外的或大于从动片34外圆的平面上均布地设有若干小孔39，主动片上的各小孔彼此相对连通，于是这些相对的小孔中可塞放卷弹簧38并使这些弹簧位于或对靠在承压板31和与油缸相邻的主动片33′之间；油缸7的油缸体36中的活塞37以紧靠主、从动片33、34相对重叠面一侧并紧贴主动片33′方式安装，以使活塞37可均匀地对主从动片施加压紧力。这样，在活塞37在油压作用下活塞被推动可使主从动片33、34压紧，离合器通过主、从动片的结合而将输入轴的动力经内外齿套32传递动力到泵轮轴9。在油压撤去时，主、从动片依靠卷弹簧38复位并相对脱离，离合器处于脱开状态，切断动力传递。一般卷弹簧38的数量可在20～28个，在本例中选用24。较多的卷弹簧38有利于在活塞的推动下对主、从动片施行均匀的压缩力，而在活塞返回时产生较大的弹回或回复力，以保证主、从动片33、34在离合的过程中的受力以线性变化，达到抓斗机在作业中具有平稳可靠的工作特性。
请再参阅
图1所示，油泵6为常规的齿轮油泵，其通过安装在其一头的齿轮41与套装在离合器油缸体36的齿轮42啮合连接，以使可在离合器转动时带动油泵工作。油泵6的进油道43连接油底壳中的油箱，而它的出油道44(分二路，一路与快速放油阀连通，另一路与变矩器腔体连通，其设置在油缸体71的后部(图中未画出)。
请参阅图4所示，快速放油阀8包括阀座部81，阀盖82和阀体83，其中，阀座部81仅为油缸体36的一部分，并且设置在活塞缸外侧周面附近。阀座部81上设有一径向的阀孔84、一位于阀孔84旁并相平行设置的进油道85，该进孔道85可与油泵4的出油道44相连，在阀孔84的内壁的中间位置径向设有一与离合器活塞缸连通的进油孔A和一直接与油底盘中油箱连通的泄油孔B，不过，进油孔A和泄油孔B在轴向彼此错开一定距离。阀盖82呈帽形，其中间为凹槽部86，而以密封的方式安装在阀孔开口上的阀座部上并使其凹槽部86与进油道85连通。阀体83呈阶梯形，包括一直径较大的体部87和相对体部直径小的头部88，体部87的直径方有一通孔89，底部有一与通孔89贯通的轴向小孔90，阀体83安放在阀座部81的阀孔84中，其体部87与阀孔壁密封配合，头部88则与阀孔壁保持一定间隙。在通常情况下，为保持阀体83的上下运动的位置，在阀座部81上还固设有一套圈91，并使套圈的内径与阀体的头部88保持一定间隙。快速放油阀8的工作原理是这样的，压力油从进油道85进入阀盖的凹槽部86，即阀盖空腔，在压力油的作用下，阀体83向下移动并最后与进油孔A连通，而使压力油从阀体头部88与阀体内壁之间的空隙、经进油孔A进入活塞缸，推动活塞37压紧主、从动片33、34，同时阀体83上部将泄油孔B挡住。在油泵停止供油、即空车位置，阀体83可在离合器转动所带来的离心力作用下瞬时向着远离中心位置移动，并通过其通孔89使进油孔A和泄油孔B连通，使活塞缸中的油液从泄油孔B排放到油箱中。从上可见，快速放油阀的快速放油作用、防止了离合器工作油的滞排现象，相应地使抓斗机作业无撞击，从而达到与负载的工况相适应。
请参见图6所示，通过以上对液力变矩器的结构上改进，经测试，在泵轮转速保持不变，涡轮转速变化时，涡轮扭矩(MH)很大，可比泵轮扭矩(MB)大好几倍，高时可达4.3倍左右。这种扭矩的变换，可以满足工程船舶负载变化较大下正常运行的要求。
权利要求1.一种疏浚装置的液力变矩器，包括箱体、输入轴、含有承压板、卷弹簧、油缸、快速放油阀、主动片和从动片等组成的片式离合器、含有泵轮轴、泵轮、涡轮、导轮和组成的变矩器、输出轴，其特征在于，所述片式离合器除了与油缸相邻的一主动片外，其余主动片都在大于从动片的外圆的某一位置的平面上均布设有若干圆孔，所述卷弹簧各自设置于圆孔中，并位于承压板与油缸相邻主动片之间。
2.根据权利要求1所述的液力变矩器，其特征在于，所述快速放油阀由阀盖、阀体和阀座部组成，所述阀座部为油缸体的一部分，位于油缸体的外周面部上，其包括一位于活塞缸旁并由其缸壁相隔的阀孔，一位于阀孔近旁并轴线相平行的进油孔，一对位于阀孔内壁相对侧上并相对错位的进油口和出油口，进油口与活塞缸连通，出油口与油箱连通，所述阀盖具有凹槽并罩盖在阀孔和进油孔一侧的阀座部上，所述阀体为阶梯形，包含一体部和一相对体部直径较小的头部，体部直径方向有一通孔，底端有一与该通孔贯通的径向小孔，该阀体可移动地安装在阀座部的阀孔中，并使阀体的头部与阀孔保持一定的间隙。
3.根据权利要求1所述的液力变矩器，其特征在于，所述主动片上的圆孔为20-28个，所述卷弹簧具有与圆孔相应的数量。
4.根据权利要求2所述的液力变矩器，其特征在于，变矩器的泵轮、涡轮和导轮的都由二幅板和一叶片组成，叶片通过焊接安装在二幅板之间。
5.根据权利要求4所述的液力变矩器，其特征在于，所述泵轮叶片的数量为20-26。
6.根据权利要求4所述的液力变矩器，其特征在于，所述导轮叶片的数量为32-36。
7.根据权利要求4所述的液力变矩器，其特征在于，所述涡轮叶片的数量为48-52。
8.根据权利要求4、6或7所述的液力变矩器，其特征在于，所述泵轮、涡轮和导轮叶片的数量各为24、50和34。
9.根据权利要求4、6或7所述的液力变矩器，其特征在于，所述泵轮、涡轮和导轮叶片是由35CrMo合金钢制成。
10.根据权利要求1所述的液力变矩器，其特征在于，变矩器的循环圆直径φ，φ为450mm、560mm、701mm或800mm。
专利摘要一种疏浚装置的液力变矩器,其包括:箱体、输入轴、离合器、快速放油阀、变矩器、输出轴等。离合器的主动片在相对从动片的外周面以外的表面上设有若干圆孔,卷弹簧各自置于该等圆孔,使离合器受力均匀并达到线性变化;快速放油阀由阀盖、阀体和阀座部组成,其可通过阀体和阀孔壁之间的间隙供油到活塞缸,通过阀体在转动中的离心力实现活塞缸中压力油的迅速放泄。为此变矩器的泵轮和涡轮的扭矩比从现有的2.5提高到4.3,工作效率和性能也得到相应提高。
文档编号E02F3/08GK2393914SQ9822554
公开日2000年8月30日 申请日期1998年11月5日 优先权日1998年11月5日
发明者葛永乐, 孙家洪, 朱秀章, 李建军, 戴冶艇, 王太生, 沈福江, 何瑞昌 申请人:中国船舶工业总公司第七研究院第七一一研究所