专利名称：一种新型液粘传动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于电力、石化、冶金、煤炭等高能耗行业中大中型风机、水泵调速节能用的液粘传动装置，也涉及一种用于无磨损制动、及动力测功机加载设备的液粘制动装直。
背景技术：
液体粘性传动技术是继液压传动技术、液力传动技术后发展而来的第三种流体传动技术，很多产品、装置上成功运用了液粘传动技术，如液粘调速离合器、液粘制动器。液粘调速离合器基于牛顿内摩擦定律，依靠液体粘性，油膜剪切来传递动力，通过改变油膜间隙来调节输出转速。液粘制动器同样基于牛顿内摩擦定律，通过改变油膜间隙来调节制动力矩。与液粘调速离合器的不同之处在于前者是动力制动装置，主要用于无磨损制动领域，后者是动力传递装置，主要用于大型风机水泵调速节能场合。对于某些特殊场合，例如矿井升降用液粘绞车、重载设备可控软启动系统，不仅需要动力传输调节装置，而且需要动力制动调节装置。对于制动装置一般应满足制动力矩可控、制动过程平稳可靠、停车可靠、断电可靠制动等条件。而液粘制动器也可以较好的满足以上特性。因此往往需同时使用液粘调速装置及液粘制动装置两套设备来满足系统的实际工况要求。为了实现无级调速及制动减速功能，如果只是简单的将一台液粘调速装置和一台液粘制动装置串联，整个系统将需要两套控制油供油系统、两套润滑油供油系统以及至少三个工作轴。由此带来协调控制难、所占空间大，成本高等一系列问题。到目前为止，关于液粘制动器的专利有CN101956774A—种可手动控制的液粘制动器。而采用液粘传动原理设计的液粘传动装置主要有CN86104607A公布了一种液体粘性传动调速离合器，CN200996420Y公开了一种液体粘性软启动装置，CN201246456Y公布了一种带式输送机液体粘性无极调速装置，CN201236906Y公开了一种基于变频控制的液粘无极调速装置，CN102155526A公布了一种机械-液粘复合式无极调速装置，CN101782142A公开了一种液粘调速传动装置，CN101440865A公布了一种液粘行星调速装置主机。这些专利各有其优点，也解决了一些实际工程应用中的问题，但是尚没有一种装置能将液粘制动器及液粘调速离合器两者功能融为一体。
发明内容
本发明的目的是针对需同时满足调速及制动工况条件下，使用两套液粘装置带来的所占空间大，传递结构链复杂，协调控制难等技术问题，提出一种新型液粘传动装置，其制动机构与调速机构共用一套压力控制油路，并且两部分协调工作，在一个装置上可同时实现制动及无极调速两种功能。为实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下
本发明液粘传动装置包括箱体、调速机构和制动机构；所述调速机构包括调速轴、调速轴透盖、主动摩擦片、被动摩擦片、被动鼓、被动盘、第一活塞缸、第三活塞缸和第一控制油油管；所述制动机构包括制动轴、制动轴透盖、动摩擦片、静摩擦片、制动鼓、制动盘、第二活塞缸、第四活塞缸、第二控制油油管和第三控制油油管；
所述调速轴设有相互连通的第一径向油道、第二径向油道和第一轴向油道；所述制动轴设有第二轴向油道；所述调速轴透盖设有能够与外界的控制油供油系统连通的径向油道；调速轴的第一轴向油道通过调速轴的第一径向油道与调速轴透盖的所述径向油道连通；被动摩擦片安装于被动鼓上，被动鼓与所述被动盘固定连接，被动盘与调速轴固定连接，主动摩擦片与制动轴连接，第一活塞缸的第一工作油油腔与调速轴的第二径向油道连通；
所述制动轴设有第三径向油道、第四径向油道和第二轴向油道，所述第三径向油道与第二轴向油道互不连通，第四径向油道与第二轴向油道相互连通；制动轴透盖设有能够与外界的润滑油供油系统连通的径向油道，制动轴的第二轴向油道通过制动轴的第四径向油道与制动轴透盖的所述径向油道连通；所述静摩擦片安装于制动鼓上，制动鼓与箱体固定连接，且制动鼓与制动盘固定连接，制动盘开有通孔，制动轴穿过该通孔并与制动盘动密封连接，动摩擦片与制动轴连接，第二活塞缸的第二工作油油腔与制动轴的第三径向油道连通；
所述制动轴为一根整体式轴，调速轴的第一径向油道通过所述第一控制油油管与制动轴的第三径向油道连通；
所述第一活塞缸的第一活塞和第二活塞缸的第二活塞的运动方向相反；
所述制动轴还设有第六径向油道，所述第三活塞缸的第三工作油油腔与制动轴的所述第六径向油道连通；制动轴的所述第六径向油道与所述第二控制油油管连通，并且所述第二控制油油管与所述第一控制油油管连通；所述第三活塞缸的第三活塞与所述第二活塞缸的第二活塞的运动方向相同；所述第四活塞缸的第四活塞与所述第二活塞缸的第二活塞的运动方向相反；所述制动轴还设有第七径向油道，所述第四活塞缸的第四工作油油腔与制动轴的第七径向油道连通；制动轴的第七径向油道与所述第三控制油油管连通，并且所述第三控制油油管与所述第一控制油油管连通。进一步地，本发明所述调速机构还包括第一齿套和第一支承座，和/或，所述制动机构还包括第二齿套和第二支承座；
若所述调速机构还包括第一齿套和第一支承座，则所述第一齿套位于制动轴的第二端的端部，第一齿套与制动轴固定连接，主动摩擦片通过安装在第一齿套上而与制动轴连接在一起，所述第一支承座与调速轴连接且第一支承座与调速轴能够相对转动，第一支承座位于调速轴的第一端的端部，第一支承座与第一齿套连接，且由第一支承座和第一齿套共同围成第一润滑油油腔；所述第一支承座还设有通孔，所述控制油油管通过所述通孔与调速轴的第一轴向油道连通；制动轴的第二轴向油道与所述第一润滑油油腔连通，调速轴的第一轴向油道与第一润滑油油腔互不相通，润滑油能够经第一润滑油油腔进入主动摩擦片和被动摩擦片之间；
若所述制动机构还包括第二齿套和第二支承座，则所述第二齿套和第二支承座均设有通孔，所述制动轴穿过第二齿套和第二支承座的通孔，且制动轴与第二齿套和第二支承座固定连接，动摩擦片通过安装在第二齿套上而与制动轴连接在一起，第二支承座与第二齿套连接，且由第二支承座和第二齿套共同围成第二润滑油油腔；制动轴还设有第五径向油道，制动轴的第二轴向油道通过制动轴的第五径向油道与所述第二润滑油油腔连通，润滑油能够经第二润滑油油腔进入动摩擦片和静摩擦片之间。进一步地，本发明所述第一活塞缸包括所述被动盘和所述第一活塞，所述被动盘与调速轴固定连接；第一活塞的一个端面与被动摩擦片组中最与其靠近的一片被动摩擦片固定连接，第一活塞的另一个端面通过销轴与被动盘连接，在被动盘和第一活塞之间形成第一活塞缸的所述第一工作油油腔。进一步地，本发明所述第二活塞缸包括所述制动盘、第二活塞顶盘、第二预压弹簧和所述第二活塞，所述第二活塞顶盘与制动轴动密封连接，在制动盘和第二活塞顶盘之间形成第二活塞缸的缸体，第二活塞置于该缸体内并将该缸体分隔成互不相通的第二弹簧位移容腔和所述第二工作油油腔，其中，在第二活塞和制动盘之间形成的是所述第二弹簧位移容腔，在第二活塞和第二活塞顶盘之间形成的是第二活塞缸的所述第二工作油油腔；所述第二预压弹簧设于第二弹簧位移容腔内，第二预压弹簧的一端与制动盘固定连接，第二预压弹簧的另一端与第二活塞的一个端面固定连接，第二活塞的另一端面与静摩擦片组中最与其靠近的一片静摩擦片固定连接。进一步地，本发明所述第三活塞缸包括第三支承盘和第三活塞，第三支承盘、第三活塞分别与制动轴动密封连接，第三活塞的一个端面与被动摩擦片组中最与其靠近的一片被动摩擦片固定连接，第三活塞的另一个端面通过销轴与第三支承盘连接，在第三支承盘和第三活塞之间形成第三活塞缸的所述第三工作油油腔。进一步地，本发明所述第四活塞缸包括第四支承盘、第四活塞顶盘、第四预压弹簧和所述第四活塞，所述第四活塞顶盘与制动轴固定连接，第四支承盘与制动轴动密封连接，在第四支承盘和第四活塞顶盘之间形成第四活塞缸的缸体，第四活塞置于该缸体内并将该缸体分隔成互不相通的第四弹簧位移容腔和所述第四工作油油腔，其中，在第四活塞和第四支承盘之间形成的是所述第四弹簧位移容腔，在第四活塞和第四活塞顶盘之间形成的是第四活塞缸的所述第四工作油油腔；所述第四预压弹簧设于第四弹簧位移容腔内，第四预压弹簧的一端与第四支承盘固定连接，第四预压弹簧的另一端与第四活塞的一个端面固定连接，第四活塞的另一端面与静摩擦片组中最与其靠近的一片静摩擦片固定连接。进一步地，本发明所述第一控制油油管置于调速轴和制动轴内。进一步地，本发明所述第二控制油油管置于制动轴内。进一步地，本发明所述第三控制油油管置于制动轴内。进一步地，本发明或者所述制动轴的第一端为动力输入端，调速轴的第二端为动力输出端；或者所述调速轴的第二端为动力输入端，制动轴的第一端为动力输出端。与现有技术相比，本发明的有益效果是(I)本发明构思巧妙，通过结构改进设计实现了在一套装置上液粘调速离合器的无极调速及液粘制动器的制动减速两大功能。(2)本发明采用同一套油压控制系统，调速机构的工况与制动机构的工况相互对应协调，不仅可按要求对传动系统传递扭矩，无极调节输出转速，而且可施加可调的阻力矩，使系统长时间处于半制动状态，从而实现传动系统调速和制动相互协调可控。(3)本发明由于将液粘调速离合器和液粘制动器两者的功能集于一体，可有效解决原有两套装置带来的传递结构链复杂、价格成本高等一系列问题。(4)本发明通过结构改进，将制动机构的制动轴设计为一根整体式轴，既作为制动机构的工作轴输入或输出动力，同时又作为调速机构的工作轴输出或输入动力，这样可以省去调速机构一个工作轴。因此可以简化加工装配工艺，节约成本，并且使得装置的轴向距离缩短，结构更为紧凑。(5)本发明调速机构通过在调速轴的端部设置第一支承座，制动轴的端部设置第一齿套，从而在第一支承座和第一齿套之间构成第一润滑油油腔；本发明制动机构通过在制动轴的中部设置第二支承座和第二齿套，从而在第二支承座和第二齿套之间构成第二润滑油油腔；并通过改进润滑油路，充分利用油腔的离心力将润滑油均匀的甩入摩擦副间，使调速机构及制动机构的摩擦副之间形成均匀的油膜；从而改善装置的调速、制动性能。(6)本发明调速机构及制动机构通过改变控制油路，均采用双活塞双向压紧方式，从而使摩擦副的位移方式由单向位移变为双向位移，位移均匀度分别提高2倍以上，由此，油膜的均匀程度相应提高2倍以上，可进一步改善装置的调速、制动性能。
图1是本发明的一种液粘传动装置的结构示意 图2是本发明的一种液粘传动装置的润滑控制油路示意 图3是本发明的一种液粘传动装置的第一、第三活塞与其他部件的连接示意 图4是本发明的一种液粘传动装置的第二、第四活塞与其他部件的连接示意 图5是图4的C部放大视 图6是图5的D部放大视 图7是本发明的一种液粘传动装置的制动盘的剖视 图8是本发明的一种液粘传动装置的第一支承座的剖视 图9是本发明的一种液粘传动装置的控制油路示意 图10是图9中的制动轴I的E-E剖视 图11是图9中的制动轴I的F-F剖视 图12是图9中的制动轴I的G-G剖视 其中1—制动轴；la—制动轴的第四径向油道；Ib—制动轴的第二轴向油道；lc—制动轴的第七径向油道；ld—制动轴的第五径向油道；le—制动轴的第三径向油道；lf一制动轴的第六径向油道；lm—制动轴的第一端；ln—制动轴的第二端；2—轴承；3—轴承；4一第四支承盘；5—螺钉；6—第四活塞顶盘；7—第二齿套；8—动摩擦片；9一第四预压弹簧；10—静摩擦片；11 一第四活塞；lla—第四活塞的一个端面；llb—第四活塞的另一个端面；12—第二支承座；13—固定螺柱；14一制动鼓；15—第二活塞顶盘；16—螺钉；17—第二活塞；17a —第二活塞的一个端面；17b—第二活塞的另一个端面；18—第二预压弹簧；19一上箱体；20—制动盘；20a—制动盘中心通孔；21—第二支承盘；22—销轴；23—第二活塞；23a—第三活塞的一个端面；23b—第三活塞的另一个端面；24—被动摩擦片；25—主动摩擦片；26—第一齿套；27—被动鼓；28—第一活塞；28a—第一活塞的一个端面；28b—第一活塞的另一个端面；29—被动盘；30—螺钉；31 —第一支承座；31a—第一支承座中心通孔；32—轴承；33—螺钉；34—调速轴；34a—调速轴的第一径向油道；34b—调速轴的第一轴向油道；34c—调速轴的第二径向油道；34d—调速轴的第一端；34e—调速轴的第二端；35—调速轴透盖；35a—调速轴透盖的径向油道；36—销轴；37—下箱体；38—密封圈；39—第一润滑油油腔；40—销轴；41 一控制油油管；41a—第一控制油油管；41b—第二控制油油管；41c一第三控制油油管；42—密封圈；43—第二润滑油油腔；44一销轴；45—制动轴透盖；45a—制动轴透盖的径向油道；46—第一活塞缸的第一工作油油腔；47—第三活塞缸的第三工作油油腔；48—第二活塞缸的第二工作油油腔；49一第四活塞缸的第四工作油油腔；50—第二活塞缸的第二弹簧位移容腔；51—第四活塞缸的第四弹簧位移容腔。
具体实施例方式下面结合附图实例对本发明作进一步的描述。作为本发明的第一种实施方式，参见图1，图2，本发明液粘传动装置主要由箱体、调速机构和制动机构构成。其中，调速机构包括调速轴34、调速轴透盖35、主动摩擦片25、被动摩擦片24、被动鼓27、被动盘29、第一活塞缸、第三活塞缸和第一控制油油管41a ;制动机构包括制动轴1、制动轴透盖45、动摩擦片8、静摩擦片10、制动鼓14、制动盘20、第二活塞缸、第四活塞缸、第二控制油油管41b和第三控制油油管41c。参见图2和图9，调速轴34设有相互连通的第一径向油道34a、第二径向油道34c和第一轴向油道34b ;制动轴I设有第二轴向油道Ib ;制动轴I与调速轴34的中轴线重合为佳；制动轴1、调速轴34可利用轴承2、轴承3支承在上箱体19和下箱体37之间。调速轴透盖35设有能够与外界的控制油供油系统连通的径向油道35a ;调速轴34的第一轴向油道34b通过调速轴的第一径向油道34a与调速轴透盖的径向油道35a连通；被动摩擦片24安装于被动鼓27上，被动鼓27与被动盘29固定连接，被动盘29与第二轴34固定连接，主动摩擦片25与第一轴52连接，第一活塞缸的第一工作油油腔46与调速轴34的第二径向油道34c连通。如图2和图9所示,制动轴I设有第三径向油道le、第四径向油道Ia和第二轴向油道lb，第三径向油道Ie与第二轴向油道Ib互不连通，第四径向油道Ia与第二轴向油道Ib相互连通；制动轴透盖45设有能够与外界的润滑油供油系统连通的径向油道45a，制动轴I的第二轴向油Ib道通过制动轴I的第四径向油道Ia与制动轴透盖的径向油道45a连通；静摩擦片10安装于制动鼓14上，制动鼓14与上箱体19、下箱体37固定连接，且制动鼓14与制动盘20固定连接，如图7所示，制动盘20开有通孔20a，制动轴I穿过该通孔20a并与制动盘20动密封连接，动摩擦片8与制动轴I连接，第二活塞缸的第二工作油油腔48与制动轴的第三径向油道连通Ie。如图9所示，制动轴I为一根整体式轴，既作为制动机构的工作轴输入或输出动力，同时又作为调速机构的工作轴输出或输入动力。参见图9，调速轴34的第一径向油道34a通过第一控制油油管41a与制动轴I的第三径向油道Ie连通。第一活塞缸的第一活塞28和第二活塞缸的第二活塞17的运动方向相反。如图1所示，制动轴I还设有第六径向油道If，第三活塞缸的第三工作油油腔47与制动轴的第六径向油道If连通；制动轴的第六径向油道If与第二控制油油管41b连通，并且第二控制油油管41b与第一控制油油管41a连通；第三活塞缸的第三活塞23与第二活塞缸的第二活塞17的运动方向相同；第四活塞缸的第四活塞11与第二活塞缸的第二活塞17的运动方向相反；制动轴I还设有第七径向油道lc，第四活塞缸的第四工作油油腔49与制动轴的第七径向油道Ic连通；制动轴的第七径向油道Ic与第三控制油油管41c连通，并且第三控制油油管41c与第一控制油油管41a连通。本发明的第一种实施方式的工作过程为当在第一、第三活塞缸的作用力下，主、被动摩擦片完全分离，调速机构的主动摩擦片25、被动摩擦片24之间的油膜不传递任何扭矩时，此时在第二、第四活塞缸的作用力下，制动机构的动摩擦片8、静摩擦片10完全压紧，本发明液粘传动装置此时相应地处于全制动工况；当在第一、第三活塞缸的作用力下，主、被动摩擦片完全压紧，调速机构的主动摩擦片25、被动摩擦片24之间的油膜传递扭矩能力达到最大时，此时在第二、第四活塞缸的作用力下，制动机构的动摩擦片8、静摩擦片10完全分离，本发明液粘传动装置此时相应地处于零制动工况，制动轴I与调速轴34同步旋转；当系统有一定控制压力油时，控制油从调速轴34的油路分别进入调速机构的第一、第三活塞缸及制动机构的第二、第四活塞缸，通过改变控制油压力大小可同时调整调速机构的主动摩擦片25、被动摩擦片24间的油膜厚度大小，以及制动机构动摩擦片8、静摩擦片10间的油膜厚度大小，此时本发明液粘传动装置相应地处于半制动工况，从而既可以实现传递扭矩，无极调节输出转速，又可以施加可调的阻力矩，使系统长时间处于半制动状态。本发明的第一种实施方式的动力传递过程为风机、水泵等工作机的动力输入可以从制动轴I的第一端Im输入，经由制动轴I传递给动摩擦片8，动摩擦片8在动、静摩擦片间的油膜的剪切作用下产生制动力矩，从而可以实现工作机减速制动。与此同时，制动轴I的第二端In将动力传递给主动摩擦片25，主动摩擦片经主、被动摩擦片间的油膜的剪切作用将动力传递给被动摩擦片24，被动摩擦片通过被动鼓27将动力传递给被动盘29，被动盘29将动力传递给调速轴34的第一端34d，最后由调速轴34的第二端34e输出动力；动力也可以反过来从调速轴34的第二端34e输入动力，后经调速轴34的第一端34d将动力传递给被动盘29，被动盘29将动力传递给被动鼓27，被动鼓27将动力传递给被动摩擦片24，被动摩擦片24经主、被动摩擦片间的油膜的剪切作用将动力传递给主动摩擦片25，主动摩擦片25将动力传递给制动轴I的第二端In，最后从制动轴I的第一端Im输出动力。与此同时，输入动力经由制动轴I传递给动摩擦片8，动摩擦片8在动、静摩擦片间的油膜的剪切作用下产生制动力矩，从而可以实现工作机减速制动。由此，本发明的第一种实施方式巧妙地将液粘调速离合器与液粘制动器这两套装置的功能融为一体，两者共用同一套油压控制系统易于实现协调控制，可有效解决原有两套装置带来的传递结构链复杂、价格成本高等问题，非常适用于工作机需要同时调速及制动两种工况的工程应用领域。进一步地，作为本发明的第二种实施方式，如图2所示，通过在制动轴I的中部设置第二齿套7及第二支承座12，从而在第二支承座12和第二齿套7之间构成一个第二润滑油油腔43，利用润滑油油腔的离心力甩油，利于摩擦副间均匀油膜的形成，因此具有更优的技术效果。具体地说，第二齿套7通过螺钉5及销轴44与制动轴I固定连接。第二支承座12与制动轴I密封连接，第二支承座12通过止口与第二齿套7定位连接，由此，第二支承座12和第二齿套7共同围成第二润滑油油腔43，润滑油能够经第二润滑油油腔43进入动摩擦片8和静摩擦片10之间。第一齿套26上开有小孔，与制动轴I通过螺钉30及销轴40连接；调速机构主动摩擦片25安装在第一齿套26上；调速机构的被动摩擦片24与被动鼓27连接；被动鼓27与被动盘29连接；被动盘29通过螺钉33及销轴36与调速轴34固定连接。
如图1和图2所示，本发明液粘传动装置的第二种实施方式通过在制动轴I的第二端In的端部设置第一齿套26，在调速轴34的第一端34d的端部设置第一支承座31，从而在第一支承座31和第一齿套26之间构成一个第一润滑油油腔39。具体地说,第一支承座31通过轴承32与调速轴34连接，第一支承座31与调速轴34能够相对转动；第一支承座31位于调速轴34的第一端34d端部，第一支承座31通过止口与第一齿套26定位连接，由此，第一支承座31和第一齿套26共同围成第一润滑油油腔39。如图8所示，第一支承座还设有通孔31a，第一控制油油管41a通过通孔31a与调速轴34的第一轴向油道34b连通；制动轴I的第二轴向油道Ib与第一润滑油油腔39连通，调速轴34的第一轴向油道34b与第一润滑油油腔39互不相通，润滑油能够经第一润滑油油腔39进入主动摩擦片25和被动摩擦片24之间。此外，如图2、图9所示，调速轴34设有相互连通的第一径向油道34a、第二径向油道34c和第一轴向油道34b ;调速轴透盖35设有能够与外界的控制油供油系统连通的径向油道35a ;调速轴34的第一轴向油道34b通过调速轴34的第一径向油道34a与调速轴透盖35的径向油道35a连通；第一活塞缸的第一工作油油腔46与调速轴34的第二径向油道34c连通；调速轴34的第一径向油道34a通过第一控制油油管41a与制动轴I的第三径向油道Ie连通；
如图2、图9所示，制动轴I设有第二轴向油道lb、第三径向油道le、第四径向油道la、第五径向油道Id、第六径向油道If和第七径向油道lc，制动轴I的第三径向油道le、第六径向油道If、第七径向油道Ic与第二轴向油道Ib互不连通，第四径向油道la、第五径向油道Id与第二轴向油道Ib相互连通；制动轴透盖45设有能够与外界的润滑油供油系统连通的径向油道45a，制动轴I的第二轴向油道Ib通过制动轴I的第四径向油道Ia与制动轴透盖45的径向油道45a连通；第二活塞缸的第二工作油油腔48与制动轴I的第三径向油道Ie连通；制动轴I的第二轴向油道Ib通过制动轴I的第五径向油道Id与第二润滑油油腔43连通；第三活塞缸的第三工作油油腔47与制动轴I的第六径向油道If连通；制动轴I的第六径向油道If与第二控制油油管41b连通，并且第二控制油油管41b与第一控制油油管41a连通；第四活塞缸的第四工作油油腔49与制动轴I的第七径向油道Ic连通；制动轴I的第七径向油道Ic与第三控制油油管41c连通,并且第三控制油油管41c与第一控制油油管41a连通。如图3所示，本发明液粘传动装置的第二种实施方式的调速机构包括两个活塞缸第一活塞缸和第三活塞缸。由于摩擦副的位移方式由单向位移变为双向位移，位移均勻度分别提高2倍以上，由此，油膜的均匀程度相应提高2倍以上，可进一步改善装置的调速、制动性能。第一活塞缸包括被动盘29和第一活塞28，被动盘29与调速轴34通过螺钉33与销轴36固定连接；第一活塞28的一个端面2a与被动摩擦片组中最靠近端面2a的一片被动摩擦片24固定连接，第一活塞28的另一个端面28b通过销轴22与被动盘29连接，在被动盘29和第一活塞28之间形成第一活塞缸的第一工作油油腔46。为了使得第一工作油油腔46封闭，可以使用密封圈38进行密封。当第一活塞缸进压力油时，第一活塞28带动被动摩擦片24朝远离被动盘29的方向(即图3中的“g向”)移动，从而实现主动摩擦片25和被动摩擦片24的压紧。当第一活塞缸的压力油压减小时，第一活塞28带动被动摩擦片24朝被动盘29所在的方向(即图3中与“g向”相反的方向)移动，从而实现主动摩擦片25和被动摩擦片24的相互分离。第三活塞缸相对于第一活塞缸，两者成左右对称关系，在此只作概要描述。第三活塞缸包括第三支承盘21和第三活塞23，第三支承盘21、第三活塞23分别与制动轴I动密封连接，第三活塞23的一个端面23a与被动摩擦片组中最靠近端面23a的一片被动摩擦片固定连接，第三活塞23的另一个端面23b通过销轴22与第三支承盘21连接，在第三支承盘21和第三活塞23之间形成第三活塞缸的第三工作油油腔47。并且，第三工作油油腔47与制动轴I上的第六径向油道If连通。如图4、图5、图6所示，本发明液粘传动装置的第二种实施方式制动机构同样包括两个活塞缸第二活塞缸和第四活塞缸。第二活塞缸的活塞的运动方向与第一活塞缸运动方向相反。第二活塞缸包括制动盘20、第二活塞顶盘15、第二预压弹簧18和第二活塞17，制动盘20、第二活塞顶盘15分别与制动轴I动密封连接，在制动盘20和第二活塞顶盘15之间形成第二活塞缸的缸体，第二活塞17置于该缸体内并将该缸体分隔成互不相通的第二弹簧位移容腔50和第二工作油油腔48，其中，在第二活塞17和制动盘20之间形成的是第二弹簧位移容腔50，在第二活塞17和第二活塞顶盘15之间形成的是第二活塞缸的第二工作油油腔48 ;并且，第二工作油油腔48与制动轴I上的第三径向油道Ie连通。为确保第二弹簧位移容腔50和第二工作油油腔48互不相通，可以在第二活塞17与制动盘20、第二活塞顶盘15的接触面上使用密封圈42进行密封。第二预压弹簧18设于第二弹簧位移容腔50内，第二预压弹簧18的一端与制动盘20固定连接，第二预压弹簧18的另一端与第二活塞17的一个端面17a固定连接，第二活塞17的另一端面17b与静摩擦片组中最靠近端面17b的一片静摩擦片10固定连接。当第二活塞缸进压力油时，第二活塞17带动静摩擦片10朝制动盘20的方向(即图5中的“c向”)移动，从而实现动摩擦片8和静摩擦片10的分离。当第二活塞缸的压力油压减小时，第二活塞17带动静摩擦片朝远离制动盘20的方向(即图5中与“c向”相反的方向)移动，从而实现动摩擦片8和静摩擦片10的相互压紧。第四活塞缸相对于第二活塞缸，两者成左右对称关系，在此只作概要描述。第四活塞缸包括第四支承盘4、第四活塞顶盘6、第四预压弹簧9和第四活塞11，第四活塞顶盘6与制动轴I固定连接，第四支承盘4与制动轴I动密封连接，在第四支承盘4和第四活塞顶盘6之间形成第四活塞缸的缸体，第四活塞11置于该缸体内并将该缸体分隔成互不相通的第四弹簧位移容腔51和第四工作油油腔49，其中，在第四活塞11和第四支承盘4之间形成的是第四弹簧位移容腔51，在第四活塞11和第四活塞顶盘6之间形成的是第四活塞缸的第四工作油油腔49 ;第四预压弹簧9设于第四弹簧位移容腔51内，第四预压弹簧9的一端与第四支承盘4固定连接，第四预压弹簧9的另一端与第四活塞11的一个端面Ila固定连接，第四活塞11的另一个端面Ilb与静摩擦片组中最靠近端面Ilb的一片静摩擦片10固定连接。图3、图4所示的调速机构及制动机构的左右对称的双活塞压紧结构与单活塞压紧结构方式相比，不仅仅只是简单的增加了一套活塞缸，还在于相应的控制油路发生了较大改变。现有液粘传动装置的润滑油路与控制油路之间一般是相互独立的，而本发明液粘传动装置的制动轴I上由于已经开有较大的径向和轴向润滑油油道，再增设一条控制油油路不易实现。因此如果在调速机构及制动机构上再增加一套活塞缸，相应的控制油路如何布置成为一个难点。而本发明液粘调速装置通过在润滑油油腔内设置控制油油管，从而巧妙地将控制油路设于制动轴I的轴向油道内。具体地说，如图2、图9所示，制动轴I内间隔地设有第二轴向油道lb、第三径向油道le、第四径向油道la、第五径向油道IcU第六径向油道If和第七径向油道Ic ;第二轴向油道Ib分别与第四径向油道la、第五径向油道Id相互连通；第四径向油道Ia与制动轴透盖45的径向油道45a连通；第五径向油道Id与第二润滑油腔43连通；第二轴向油道Ib分别与第三径向油道le、第六径向油道If和第七径向油道Ic互不连通；第三径向油道Ie与第二活塞缸的第二工作油油腔48连通；第六径向油道If与第三活塞缸的第三工作油油腔47连通；第七径向油道Ic与第四活塞缸的第四工作油油腔49连通。控制油油管41置于第一润滑油油腔39及制动轴I内，控制油油管41可以是一根由第一控制油油管41a、第二控制油油管41b、第三控制油油管41c构成的七通管，第二控制油油管41b、第三控制油油管41c与第一控制油油管41a相互连通。如图8所示，第一支承座31设有中心通孔31a，第一控制油油管41a的一端端口通过第一支承座的中心通孔31a与调速轴34的轴向油道34b相对并连通，并且，第一控制油油管41a的此端端口与轴向油道34b密封连接，由此避免轴向油道34b内的控制油进入第一润滑油油腔39 ;第一控制油油管41a的另一端的各端口各自与制动轴I的一个第三径向油道Ie相对并连通，并且，第一控制油油管41a的此端各端口与第三径向油道Ie密封连接，从而避免制动轴I的轴向油道Ib中的润滑油进入控制油油管41，使得轴向油道Ib中的润滑油能够如图11所示由第一控制油41a油管两侧的通道1、通道II进入第一润滑油油腔39。第二控制油油管41b置于制动轴I的轴向油道Ib内，第二控制油油管41b的两端的端口各自与制动轴I的一个第六径向油道If相对并连通，且第二控制油油管41b的各端口与第六径向油道If密封连接，从而避免制动轴I的轴向油道Ib中的润滑油进入控制油油管41,使得轴向油道Ib中的润滑油能够如图10所示由第二控制油油管41b两侧的通道[I1、通道IV进入第一润滑油油腔39。第三控制油油管41c置于制动轴I的轴向油道Ib内，第三控制油油管41c的两端的端口各自与制动轴I的一个第七径向油道Ic相对并连通，且第三控制油油管41c的各端口与第七径向油道Ic密封连接，从而避免制动轴I的轴向油道Ib中的润滑油进入控制油油管41，使得轴向油道Ib中的润滑油能够如图12所示由第三控制油油管41c两侧的通道V、通道VI进入第二润滑油油腔43。如图2、图9所示，本发明的第一和第二种实施方式的控制油路均为一路控制压力油从调速轴透盖35上的径向油道35a进入调速轴34的第一径向油道34a，后经调速轴34上的第一轴向油道34b进入第二径向油道34c，此路控制压力油通往第一活塞缸的第一工作油油腔46 ;另一路控制压力油经由控制油油管41 (包括如图9所示的第一控制油油管41a、第二控制油油管41b和第三控制油油管41c)分别进入制动轴I上的第三径向油道le、第六径向油道If及第七径向油道lc，从而分别经由第三径向油道Ie进入第二活塞缸的第二工作油油腔48，经由第六径向油道If进入第三活塞缸的第三工作油油腔47，经由第七径向油道Ic进入第四活塞缸的第四工作油油腔49，由于第一活塞缸、第二活塞缸、第三活塞缸及第四活塞缸的控制压力油同为调速轴34侧的压力油，四者油压相等，易于协调控制，因此第一活塞缸与第三活塞缸、第二活塞缸与第四活塞缸的位移分别对应左右对称相等，并且实现了仅靠一个工作油压同时控制四个活塞运动的目的。由此，调速机构的第一活塞缸、第三活塞缸的工况与制动机构的第二活塞缸、第四活塞缸的工况相互对应协调，通过改变控制油压力大小可以同时改变调速机构的主、被动摩擦片间的油膜厚度大小及制动机构的动、静摩擦片间的油膜厚度大小。当调速机构的主动摩擦片25和被动摩擦片24间的油膜厚度减小时，实现的是压紧工况，从而可以有效传递动力；此时对应的制动机构的动摩擦片8和静摩擦片10间的油膜厚度增加，实现的是分离工况，从而可以减小制动力矩。反之亦然。如图2所示，本发明的第二种实施方式的润滑油路为润滑油从制动轴透盖45上的径向油道45a流进，经由制动轴I的第四径向油道Ia进入制动轴I的第二轴向油道lb，然后，一部分润滑油经由制动轴I上的第五径向油道Id进入第二润滑油油腔43，另一部分润滑油经由第二轴向油道Ib直接进入第一润滑油油腔39。由于第一齿套31、第二齿套7能够与制动轴I高速恒定旋转，从而带动第一润滑油油腔39、第二润滑油油腔43高速旋转，由此两个润滑油油腔将分别产生一恒定的离心力，在此离心力的作用下，润滑油分别经第一齿套31、第二齿套7上的均匀小孔均匀地进入主动摩擦片25、被动摩擦片24及动摩擦片
8、静摩擦片10之间，由此可形成均匀的油膜，可以大大提高本发明液粘传动装置的调速、制动性能。本发明液粘传动装置的第二种实施方式的动力传递过程为风机、水泵等工作机的动力输入可以从制动轴I的第一端Im输入，经由制动轴I上的第二齿套7传递给动摩擦片8，动摩擦片8在动、静摩擦片间的油膜的剪切作用下产生制动力矩，从而可以实现工作机减速制动。与此同时，制动轴I的第二端In将动力通过第一齿套31传递给主动摩擦片25，主动摩擦片经主、被动摩擦片间的油膜的剪切作用将动力传递给被动摩擦片24，被动摩擦片通过被动鼓27将动力传递给被动盘29，被动盘29将动力传递给调速轴34的第一端34d，最后由调速轴34的第二端34e输出动力；动力也可以反过来从调速轴34的第二端34e输入动力，后经调速轴34的第一端34d将动力传递给被动盘29，被动盘29将动力传递给被动鼓27，被动鼓27将动力传递给被动摩擦片24，被动摩擦片24经主、被动摩擦片间的油膜的剪切作用将动力传递给主动摩擦片25，主动摩擦片25将动力传递给制动轴I的第二端In，最后从制动轴I的第一端Im输出动力。与此同时，输入动力经由制动轴I上的第二齿套7传递给动摩擦片8，动摩擦片8在动、静摩擦片间的油膜的剪切作用下产生制动力矩，从而可以实现工作机减速制动。本发明液粘传动装置的第二种实施方式的工作过程为当系统无控制压力油时，制动机构的动摩擦片8、静摩擦片10由第二预压弹簧18、第四预压弹簧9完全压紧。与此同时，调速机构的主动摩擦片25、被动摩擦片24完全分离，此时，本发明液粘传动装置处于全制动工况；当系统有控制压力油时，控制油从调速轴34侧的油路分别进入调速机构的第一、第三活塞缸及制动机构的第二、第四活塞缸，通过改变控制油压力大小可同时调整调速机构的主动摩擦片25、被动摩擦片24间的油膜厚度大小，以及制动机构的动摩擦片8、静摩擦片10间的油膜厚度大小。此时，本发明液粘传动装置处于半制动工况，从而既可以实现传递扭矩，无极调节输出转速，又可以施加可调的阻力矩，使系统长时间处于半制动状态；当控制油压逐渐增大时，调速机构的第一、第三活塞缸由于受控制系统油压的作用，使得主动摩擦片25、被动摩擦片24的间隙减小，因此调速机构传递的扭矩增大。与此同时，制动机构的第二、第四活塞缸克服预压弹簧力运动，使得动摩擦片8、静摩擦片10的间隙增大，即制动机构的制动扭矩降低，从而实现系统调速和制动相互协调可控；当系统的控制压力油压最大时，调速机构的主动摩擦片25、被动摩擦片24由油压完全压紧，同时制动机构的动摩擦片8、静摩擦片10被油压完全顶开分离，此时，本发明液粘传动装置处于零制动工况，制动轴I与调速轴34同步旋转。综上所述，本发明液粘传动装置结构紧凑，巧妙地将液粘调速离合器与液粘制动器两套装置功能融为一体，两者共用同一套油压控制系统易于实现协调控制。同时可有效解决原有两套装置带来的传递结构链复杂、价格成本高等问题，非常适用于工作机需要同时调速及制动两种工况的工程应用领域，对于液粘传动装置的使用与推广有着十分重要的意义。本说明书陈述的内容只是对发明构思的实现形式的例举，本发明的保护范围不应当被视为只局限于实施例所示的具体方式，而应当涉及于本领域技术人员根据本发明构思所能够思考到的等同技术方案。
权利要求
1.一种液粘传动装置,其特征是:包括箱体、调速机构和制动机构；所述调速机构包括调速轴、调速轴透盖、主动摩擦片、被动摩擦片、被动鼓、被动盘、第一活塞缸、第三活塞缸和第一控制油油管；所述制动机构包括制动轴、制动轴透盖、动摩擦片、静摩擦片、制动鼓、制动盘、第二活塞缸、第四活塞缸、第二控制油油管和第三控制油油管； 所述调速轴设有相互连通的第一径向油道、第二径向油道和第一轴向油道；所述制动轴设有第二轴向油道；所述调速轴透盖设有能够与外界的控制油供油系统连通的径向油道；调速轴的第一轴向油道通过调速轴的第一径向油道与调速轴透盖的所述径向油道连通；被动摩擦片安装于被动鼓上，被动鼓与所述被动盘固定连接，被动盘与调速轴固定连接，主动摩擦片与制动轴连接，第一活塞缸的第一工作油油腔与调速轴的第二径向油道连通； 所述制动轴设有第三径向油道、第四径向油道和第二轴向油道，所述第三径向油道与第二轴向油道互不连通，第四径向油道与第二轴向油道相互连通；制动轴透盖设有能够与外界的润滑油供油系统连通的径向油道，制动轴的第二轴向油道通过制动轴的第四径向油道与制动轴透盖的所述径向油道连通；所述静摩擦片安装于制动鼓上，制动鼓与箱体固定连接，且制动鼓与制动盘固定连接，制动盘开有通孔，制动轴穿过该通孔并与制动盘动密封连接，动摩擦片与制动轴连接，第二活塞缸的第二工作油油腔与制动轴的第三径向油道连通； 所述制动轴为一根整体式轴，调速轴的第一径向油道通过所述第一控制油油管与制动轴的第三径向油道连通； 所述第一活塞缸的第一活塞和第二活塞缸的第二活塞的运动方向相反； 所述制动轴还设有第六径向油道，所述第三活塞缸的第三工作油油腔与制动轴的所述第六径向油道连通；制动轴的所述第六径向油道与所述第二控制油油管连通，并且所述第二控制油油管与所述第一控制油油管连通；所述第三活塞缸的第三活塞与所述第二活塞缸的第二活塞的运动方向相同；所述第四活塞缸的第四活塞与所述第二活塞缸的第二活塞的运动方向相反；所述制动轴还设有第七径向油道，所述第四活塞缸的第四工作油油腔与制动轴的第七径向油道连通；制动轴的第七径向油道与所述第三控制油油管连通，并且所述第三控制油油管与所述第一控制油油管连通。
2.根据权利要求1所述的液粘传动装置，其特征是:所述调速机构还包括第一齿套和第一支承座，和/或，所述制动机构还包括第二齿套和第二支承座； 若所述调速机构还包括第一齿套和第一支承座，则所述第一齿套位于制动轴的第二端的端部，第一齿套与制动轴固定连接，主动摩擦片通过安装在第一齿套上而与制动轴连接在一起，所述第一支承座与调速轴连接且第一支承座与调速轴能够相对转动，第一支承座位于调速轴的第一端的端部，第一支承座与第一齿套连接，且由第一支承座和第一齿套共同围成第一润滑油油腔；所述第一支承座还设有通孔，所述控制油油管通过所述通孔与调速轴的第一轴向油道连通；制动轴的第二轴向油道与所述第一润滑油油腔连通，调速轴的第一轴向油道与第一润滑油油腔互不相通，润滑油能够经第一润滑油油腔进入主动摩擦片和被动摩擦片之间； 若所述制动机构还包括第二齿套和第二支承座，则所述第二齿套和第二支承座均设有通孔，所述制动轴穿过第二齿套和第二支承座的通孔，且制动轴与第二齿套和第二支承座固定连接，动摩擦片通过安装在第二齿套上而与制动轴连接在一起，第二支承座与第二齿套连接，且由第二支承座和第二齿套共同围成第二润滑油油腔；制动轴还设有第五径向油道，制动轴的第二轴向油道通过制动轴的第五径向油道与所述第二润滑油油腔连通，润滑油能够经第二润滑油油腔进入动摩擦片和静摩擦片之间。
3.根据权利要求1或2所述的液粘传动装置，其特征是:所述第一活塞缸包括所述被动盘和所述第一活塞，所述被动盘与调速轴固定连接；第一活塞的一个端面与被动摩擦片组中最与其靠近的一片被动摩擦片固定连接，第一活塞的另一个端面通过销轴与被动盘连接，在被动盘和第一活塞之间形成第一活塞缸的所述第一工作油油腔。
4.根据权利要求1或2所述的液粘传动装置，其特征是:所述第二活塞缸包括所述制动盘、第二活塞顶盘、第二预压弹簧和所述第二活塞，所述第二活塞顶盘与制动轴动密封连接，在制动盘和第二活塞顶盘之间形成第二活塞缸的缸体，第二活塞置于该缸体内并将该缸体分隔成互不相通的第二弹簧位移容腔和所述第二工作油油腔，其中，在第二活塞和制动盘之间形成的是所述第二弹簧位移容腔，在第二活塞和第二活塞顶盘之间形成的是第二活塞缸的所述第二工作油油腔；所述第二预压弹簧设于第二弹簧位移容腔内，第二预压弹簧的一端与制动盘固定连接，第二预压弹簧的另一端与第二活塞的一个端面固定连接，第二活塞的另一端面与静摩擦片组中最与其靠近的一片静摩擦片固定连接。
5.根据权利要求1或2所述的液粘传动装置，其特征是:所述第三活塞缸包括第三支承盘和第三活塞，第三支承盘、第三活塞分别与制动轴动密封连接，第三活塞的一个端面与被动摩擦片组中最与其靠近的一片被动摩擦片固定连接，第三活塞的另一个端面通过销轴与第三支承盘连接，在第三支承盘和第三活塞之间形成第三活塞缸的所述第三工作油油腔。
6.根据权利要求1或2所述的液粘传动装置，其特征是:所述第四活塞缸包括第四支承盘、第四活塞顶盘、第四预压弹簧和所述第四活塞，所述第四活塞顶盘与制动轴固定连接，第四支承盘与制动轴动密封连接，在第四支承盘和第四活塞顶盘之间形成第四活塞缸的缸体，第四活塞置于该缸体内并将该缸体分隔成互不相通的第四弹簧位移容腔和所述第四工作油油腔，其中，在 第四活塞和第四支承盘之间形成的是所述第四弹簧位移容腔，在第四活塞和第四活塞顶盘之间形成的是第四活塞缸的所述第四工作油油腔；所述第四预压弹簧设于第四弹簧位移容腔内，第四预压弹簧的一端与第四支承盘固定连接，第四预压弹簧的另一端与第四活塞的一个端面固定连接，第四活塞的另一端面与静摩擦片组中最与其靠近的一片静摩擦片固定连接。
7.根据权利要求1或2所述的液粘传动装置，其特征是:所述第一控制油油管置于调速轴和制动轴内。
8.根据权利要求1或2所述的液粘传动装置，其特征是:所述第二控制油油管置于制动轴内。
9.根据权利要求1或2所述的液粘传动装置，其特征是:所述第三控制油油管置于制动轴内。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的液粘传动装置，其特征在于: 或者所述制动轴的第一端为动力输入端，调速轴的第二端为动力输出端； 或者所述调速轴的第二端为动力输入端，制动轴的第一端为动力输出端。
全文摘要
本发明公开一种液粘传动装置。它包括箱体、调速机构和制动机构；所述调速机构包括调速轴、调速轴透盖、主动摩擦片、被动摩擦片、被动鼓、被动盘、第一活塞缸、第三活塞缸和第一控制油油管；所述制动机构包括制动轴、制动轴透盖、动摩擦片、静摩擦片、制动鼓、制动盘、第二活塞缸、第四活塞缸、第二控制油油管和第三控制油油管。本发明采用巧妙结构，设计简单合理，在一套装置上可同时实现液粘调速离合器的无极调速功能及液粘制动器的制动减速功能，并可显著提升装置工作调速性能及使用寿命，尤其适用于大功率工作机需要同时调速及制动两种工况场合。
文档编号F16D67/04GK103075449SQ20131004312
公开日2013年5月1日 申请日期2013年2月4日 优先权日2013年2月4日
发明者龚国芳, 廖湘平, 刘毅, 韩冬, 杨旭, 胡瑞, 徐巨化, 杨华勇, 姚新元 申请人:浙江大学