一种船用主轴驱动恒速发电装置液压控制系统的制作方法

本发明属于船舶轴带发电传动技术领域，具体地说，本发明涉及一种主轴驱动恒速发电装置液压控制系统。

背景技术：

随着全球不可再生能源的日趋枯竭及人们对清洁环境的追求，节能减排是人类所面临的共同主题。在船舶行业中，为了降低燃油消耗量，采用主机驱动轴来直接驱动发电机进行发电，来取代专用发电辅机来驱动发电机发电，很好利用主机富余的动力来发电，可以实现很好的节能减排的效果，同时可以带来可观的经济收益。

但由于主机(柴油机)在工作中随着行驶速度及负载等的变化转速会发生连续的变化，例如船舶主柴油机通常工作转速在500rpm到1000rpm之间，转速的不恒定使得交流发电机电压和频率不稳，使得船用电器设备不能稳定工作。

现有的主机轴带发电机系统，为了解决发电电压和频率不稳定的问题，通过采用功率电子系统来对电压及频率进行控制调整，使得输出的电压及频率能稳定工作在所需的范围内。

虽然当前的通过功率电子系统实现了轴带发电系统电压和频率不稳定的情况，但是现有的系统存在有一定的技术局限，如公开号为cn204046480u的专利文献公开了一种由升压整流电路、直流母线储能电容、逆变电路、正弦波滤波器、处理器a、处理器b组成的稳定电压和稳定频率的技术，实现了轴带发电机给船舶正常供电的功能，不过由于大功率的功率电子器件成本高昂，而且电子器件可靠性相对于纯机械系统较低，功率电子系统能量转换效率也不是很高。因此，需要一种低成本，高传递效率，高可靠性的主轴驱动恒速发电装置。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供了一种船用主轴驱动恒速发电装置液压控制系统，目的是提高轴带发电系统的能量转换效率，提高轴带发电系统的可靠性，并且大幅度降低轴带发电机系统的成本。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种船用主轴驱动恒速发电装置液压控制系统，包括油泵以及与油泵出油口连接的主油路，所述主油路上设有主油压调节滑阀、主动带轮压力调节滑阀、从动带轮压力调节滑阀和定值减压滑阀，所述主油压调节滑阀用来调节主油路的油压，所述主动带轮压力调节滑阀通过主动带轮油路与主动带轮连接用来调节主动带轮的油压，所述从动带轮压力调节滑阀通过从动带轮油路与从动带轮连接用来调节从动带轮的油压，所述定值减压滑阀用来将主油路中的油压定值减压后输至辅油路，所述辅油路上设有调节控制主油压调节滑阀和从动带轮压力调节滑阀的电磁阀a、调节控制主动带轮压力调节滑阀的电磁阀b。

通过采用上述方案，电磁阀a将辅油路压力进行调节后将调节后的压力分别作用到主油压调节滑阀和从动带轮压力调节滑阀的远控口，主油路滑阀具有在一定主油路压力以下不受该电磁阀a控制，可以维持在该设定的主油路压力不变；在大于该设定的主油路压力以上，主油压调节滑阀受电磁阀a控制，压力可以进行调节，从动带轮压力调节滑阀具有在整个工作压力区间内受电磁阀a的控制，也就是在压力为零和压力达到设计最大值之间可以通过电磁阀a进行调节，同时从动带轮压力调节特性和主油路压力调节特性一致将同时随着电磁阀a控制压力变化而压力上升或下降，并且一直保持主油路压力不小于从动带轮压力。这同时实现了从动带轮油压相对主油压独立控制从而实现精确传动带夹紧和变速的要求，并且减少了阀的数量，提高了系统效率及响应性能。电磁阀b将辅油路压力进行调节后将调节后的压力作用到主动带轮压力调节滑阀，使得主动带轮压力在零和当前主油路压力值之间进行调节。

作为本发明的一种改进，所述主油压调节滑阀采用溢流阀，所述主动带轮压力调节滑阀和从动带轮压力调节滑阀均采用定值减压阀，所述电磁阀a和电磁阀b均采用比例式电磁阀。

作为本发明的一种改进，所述主油压调节滑阀溢流口通过主油压调节滑阀溢流油路的截流口后连接冷却润滑油路。。

通过采用上述方案，用于给冷却润滑系统提供稳定液压油，确保主轴驱动恒速发电装置工作在合理温度范围内，同时各部件得到充分的润滑。

作为本发明的一种改进，所述辅油路的截流口连接冷却润滑油路。

通过采用上述方案，用于给冷却润滑系统提供稳定液压油，确保主轴驱动恒速发电装置工作在合理温度范围内，同时各部件得到充分的润滑。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

使得主轴驱动恒速发电装置实现了大功率连续调速功能，实现了使用机械系统来达到轴带发电机恒电压恒频率工作，从而降低了轴带发电系统的成本，同时提高了效率，实现节能减排的效果。

附图说明

图1为一种船用主轴驱动恒速发电装置的结构示意图；

图2为一种船用主轴驱动恒速发电装置液压控制系统连接示意图。

图中标记为：1、油泵；2、主油路；3、从动带轮压力调节滑阀；4、从动带轮；5、主油压调节滑阀；6、电磁阀a；7、定值减压滑阀；8、主动带轮压力调节滑阀；9、主动带轮；10、电磁阀b；11、主动带轮油路；12、从动带轮油路；13、主油压调节滑阀溢流油路；14、辅油路；15、冷却润滑油路；16、箱体；17、输入轴；18、输入法兰盘；19、输入轴轴承a；20、输入轴轴承b；21、输入轴驱动齿轮；22、输入带轮轴；23、输入轴从动齿轮；24、传动带；25、输入带轮轴承a；26、输入带轮轴承b；27、输出带轮轴；28、输出带轮轴承a；29、输出带轮轴承b；30、输出轴驱动齿轮；31、输出轴；32、输出轴从动齿轮；33、输出轴轴承a；34、输出轴轴承b；35、输出法兰盘。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

实施例：

如图1所示，本发明提供了一种船用主轴驱动恒速发电装置，包括包括输入升速机构、无级调速机构、输出减速机构、箱体16和连接法兰。

具体地说，如图1所示，输入升速机构包括输入轴17、安装在输入轴17一端用于与船舶驱动主机驱动轴连接的输入法兰盘18、用于支撑输入轴17的输入轴轴承a19和输入轴轴承b20、安装在输入轴17上的输入轴驱动齿轮21及安装在下述输入带轮轴22上的输入轴从动齿轮23。

无级调速机构包括输入带轮总成、输出带轮总成和传动带24，输入带轮总成包括输入带轮轴22以及安装在输入带轮轴22上的主动带轮9，主动带轮9包括安装在输入带轮轴22上可以轴向移动的输入带轮活动锥盘、用来提供驱动输入带轮活动锥盘轴向移动液压力的输入带轮活塞、在输入带轮轴22上一体设置的与输入带轮活动锥盘相对配合的输入带轮固定锥盘、用于支撑整个输入带轮总成的输入带轮轴承a25和输入带轮轴承b26；输出带轮总成包括输出带轮轴27以及安装在输出带轮轴27上的从动带轮4，从动带轮4包括安装在输出带轮轴27上可以轴向移动的输出带轮活动锥盘、用来提供驱动输出带轮活动锥盘轴向移动液压力的输出带轮活塞、在输出带轮轴27上一体设置的与输出带轮活动锥盘相对配合的输出带轮固定锥盘、用于支撑整个输出带轮总成的输出带轮轴承a28和输出带轮轴承b29。

无级调速机构的输入带轮轴22上的输入带轮固定锥盘和输入带轮活动锥盘上的锥盘对称的成一定角度，同时传动带24两侧面的角度和锥盘角度相同，这样传动带24两侧面和输入带轮固定锥盘和输入带轮活动锥盘上的两个侧面配合，通过往输入带轮活塞中提供液压压力作用在输入带轮活动锥盘和传动带24及输入带轮固定锥盘互相压紧受力，由于传动带24侧面和锥盘侧面接触有摩擦系数，这样通过提供压力后，输入带轮轴22上的动力传递到了传动带24上；同样输出带轮轴27上的输出带轮固定锥盘和输出带轮活动锥盘上的锥盘也是对称的成一定角度和传动带24两侧面的角度相同，通过往输出带轮活塞中提供液压压力作用在输出带轮活动锥盘和传动带24及输出带轮固定锥盘互相压紧受力，同样传动带24的动力可以传递到输出带轮轴27上；并且由于输入带轮活动锥盘和输出带轮活动锥盘都是可以轴向移动，这样当增加输入带轮活塞中的压力，这样输入带轮活动锥盘将推动传动带24径向移动，这样传动带24和输入带轮锥盘的啮合半径就会增大，同时由于传动带24长度不变，且输入和输出带轮轴中心距不变，这样输出带轮活动锥盘将往使得传动带24和输出带轮锥盘的啮合半径减小的方向移动，这个过程中使得主动带轮9和从动带轮4的传动比连续的增大；相反如果增加输出带轮活塞中的压力，这样将使得传动带24和输出带轮锥盘的啮合半径就会增大和输入带轮锥盘的啮合半径减小，使得主动带轮9和从动带轮4的传动比连续的减小。这样通过对输入带轮活塞和输出带轮活塞中压力的调节，就可以连续改变输出带轮轴27上输出的转速，使得主机提供的转速和扭矩通过无级调速机构实现了连续的调节，当主机转速连续变化时，可以通过无级调速机构的连续变速调节使得输出带轮轴27上的转速保持恒定。

输出减速机构包括安装在输出带轮轴27上的输出轴驱动齿轮30、输出轴31、安装在输出轴31上的输出轴从动齿轮32、用来支撑输出轴31的输出轴轴承a33和输出轴轴承b34、及用安装在输出轴31一端来连接发电机转子的输出法兰盘35。

主轴提供的动力通过输入法兰盘18将动力传递到输入轴17，由于输入轴驱动齿轮21和输入轴从动齿轮23是啮合配对传动的，并且输入轴从动齿轮23又和输入带轮轴22连接，所以动力通过齿轮传递到输入带轮轴22，并且输入轴驱动齿轮21比输入轴从动齿轮23直径大实现了升转速及降低扭矩的功能，所以主轴提供的动力到输入带轮轴22上扭矩得到了大幅降低同时转速得到了大幅提升，使得扭矩达到无级调速机构合理的可以承受的需求。

通过无级调速机构连续调速后的动力通过输出带轮轴27传递到输出轴驱动齿轮30上，由于输出轴驱动齿轮30和输出轴从动齿轮32是啮合配对传动的，并且输出轴从动齿轮32又和输出轴31连接，所以动力通过齿轮传递到输出轴31，输出轴31通过输出法兰盘23驱动发电机运转发电，通过设置输出轴驱动齿轮30和输出轴从动齿轮32合理的速比，使得输出轴31转速恒定在发电机需要的转速内，也就是输出轴驱动齿轮30和输出轴从动齿轮32的速比可以是减速或升速。这样主轴变化的转速通过主轴驱动恒速发电装置调节后，将使得发动机转速恒定，实现发电机输出的电压和频率恒定，通过机械方式实现了轴带发电机恒电压和恒频率的要求，大幅提高船舶燃油利用率，并且大幅降低了轴带发电机系统的成本，提高了轴带发电机系统的可靠性。

参见图2，完整的液压控制系统包括如下：

主油路2：连接了油泵1的出口、定值减压滑阀7、主油压调节滑阀5、从动带轮压力调节滑阀3、主动带轮压力调节滑阀8；定值减压滑阀7采用定值减压阀，主油压调节滑阀5采用溢流阀，从动带轮压力调节滑阀3和主动带轮压力调节滑阀8均采用定值减压阀。主油压调节滑阀5溢流口的液压油通过主油压调节滑阀溢流油路13的截流口后连接冷却润滑油路15，用于给冷却润滑系统提供稳定液压油，确保主轴驱动恒速发电装置工作在合理温度范围内，同时各部件得到充分的润滑。

辅油路14：通过定值减压滑阀7将主油路2中的油压按照设定的压力输入到辅油路14中，辅油路14上还连接了电磁阀a6、电磁阀b10、并通过截流口给冷却润滑系统提供稳定液压油，电磁阀a6和电磁阀b10均采用比例式电磁阀，型号为vfs即variableforcesolenoids，其中电磁阀a6和电磁阀b10是独立控制的，会根据对应的主动带轮油路11和从动带轮油路12对压力的不同需求来独立进行调节，满足油路压力的不同需求。

从动带轮4：通过从动带轮油路12将经过从动带轮压力调节滑阀3调节后的压力输入至从动带轮4；主动带轮9：通过主动带轮油路11将经过主动带轮压力调节滑阀8调节后的压力输入至主动带轮9中。

电磁阀a6将来自辅油路14稳定的压力进行调节后分别输出到主油压调节滑阀5和从动带轮压力调节滑阀3的远控口，实现对从动带轮压力调节滑阀3和主油压调节滑阀5的控制。考虑到主油压需要给整个系统提供压力，所以通常设置主油压即主油路2中的最低压力在4bar左右，随着电磁阀a6控制压力变化，当主油压调节滑阀5输出的主油压大于最低压力时，从动带轮压力调节滑阀3输出的从动带轮油压即从动带轮油路12中的压力和主油压以相同趋势变化，从动带轮油压根据需要可以设置和主油压相同也可以略小；当主油压调节滑阀5输出的主油压达到最低压力时，从动带轮油压继续受到电磁阀a6的控制压力可以达到零。这同时实现了从动带轮油压相对主油压独立控制从而实现精确传动带24夹紧和变速的要求，并且减少了阀的数量，提高了系统效率及响应性能。

电磁阀b10将来自辅油路14稳定的压力进行调节后输出到主动带轮压力调节滑阀8的远控口，实现对主动带轮压力调节滑阀8的控制，从而实现对主动带轮油压即主动带轮油路11的压力的调节控制。通过对主动带轮油压和从动带轮油压根据需求精确的控制，实现了无级调速机构的高效的扭矩传递和速比连续变化，也就实现了船用主轴驱动恒速发电装置驱动发电机恒速驱动发电，实现了轴带发电机的恒电压恒频率工作。

通过以上的船用主轴驱动恒速发电装置液压控制系统，最终使得船用主轴驱动恒速发电装置实现了大功率连续调速功能，实现了使用机械系统来达到轴带发电机恒电压恒频率工作，从而降低了轴带发电系统的成本，同时提高了效率，实现节能减排的效果。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。