专利名称：用于运输机的传动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于运输机的，尤其是皮带运输机的传动装置，其中包括至少一级行星减速机构和设置于行星减速机构中传动件与传动装置壳体之间的第一摩擦离合机构。
运输机(尤其是皮带运输机)的向下运输，即输运方向向下与水平面之间有一定的夹角的运输情况，存在有许多问题。因为在这种情况下，处于运输机上的被输运的物料的重力将产生一个平行于运输方向指向的分力，该力会驱动运输机加速运行。如果不加以控制，这种加速运行常常会导致事故发生，如在此情况下的被输送的物料会以一个加速度向下冲去，这一方面有可能由于物料快速、大量的突然落下而损坏运输机后面(或下面)的其它设备;更重要的是，由于运输机在被输送的物料的拖拽下呈愈转愈快的趋势;使传动装置因超速而破坏，并导致电机在运输机的拖拽下进入发电工作状态。而在运输机被突然断电时，如果没有必要的装置，在重力作用下，物料也会使运输机继续向下运动，并使传动装置和电机进入上述状态，此外物体也会在毫无阻力的情况下一泄而下，砸毁下面的设备或伤及操纵人员。
同样，在运输机的起动过程中，假如运输机上已有物料，则在无任何保护措施的情况下带载起动，对电机、皮带和传动装置的危害是众所周知的。
在煤矿井下，常常会有需要向下运输已采下的煤的情况。而向下倾斜的角度又因各煤矿的地质条件不同而有很大的差异。当向下的角度很大时，上述问题无疑是非常严重的。在煤矿井下需要运输机带载起动的情况更是屡见不鲜十分普遍的。由此可见，上述问题对煤矿中所使用的运输机而言则尤为突出。
综上所述可知，保护运输机电机、皮带和传动装置，应从以下两方面来考虑，即起动状态和工作过程中，更确切地讲，所谓工作过程尤其是指运输机处于向下运输物体的状态。
在现有技术中，虽对如何处理起动状态所出现的问题多有教导，但对工作过程却鲜有论述。通常解决下运超速问题的方法是在减速器输出轴或电机输出轴设置制动装置，这些装置均需采用独立的、复杂的液压阻尼系统，其缺点是造成整台设备的结构大大复杂，成本也随之增加，同时故障率随之增加也是必然的。而一般为防止由于突然断电所引起的问题，均在电机输出轴处设置独立的抱闸，这种方式被称之为“硬制动”。这种制动方式的缺点是磨损严重，同时在产生制动时对皮带和传动系统都有很大的冲击。一般情况下，现有技术中实现软启动的方法是采用液力联轴器，其不足之处在于体积大，效率低。
德国专利DE3821319A1公开了一种用于过载驱动的驱动装置，该装置主要用于煤矿井下的刮板运输机，该文虽涉及一些工作过程之中的问题，即过载保护的问题，但并不涉及运输机，尤其是皮带运输机处于向下运输物体的工作状态下所存在的问题，该文献仅教导以多层离合器配以滑动和压力监测装置来在不同的传动比范围内提供具有高适应能力的传动装置。
本发明的目的在于提供一种用于运输机，尤其是皮带运输机的传动装置，该装置在能够保证整台运输机软起动并对其进行过载保护的同时，还能够防止运输机在带载向下倾斜运行的工作状态下出现超速现象，并可在上述工作状态下断电时对运输机实现软制动，从而保护运输机系统。
本发明的上述目的由下述技术方案实现一种用于运输机的传动装置，包括至少一级行星减速机构和设置于行星减速机构中一个传动件与传动装置机壳之间的第一摩擦离合机构，还包括设置于输入轴与传动装置机壳之间的第二摩擦离合机构。
所述第一和第二摩擦离合机构分别包括第一和第二多层盘式摩擦离合器或液体粘性离合器。
所述第二摩擦离合机构包括用于给其中的离合器加载使其闭合的加载弹簧;用于根据行星机构的输出轴工作状态向所述加载弹簧施加压力使该离合器释放的第二控制驱动组件。
所述第二控制驱动组件包括用于采集输出轴速度信号的传感器;用于将所述速度信号与给定值相比较的比较器;由比较器输出信号控制的液压机构和液压作用筒。
所述第一摩擦离合机构包括用于根据行星机构输出轴工作状态使该离合机构释放或闭合的第一控制驱动组件。
所述第一控制驱动组件包括用于检测行星机构输出轴输出力矩的力矩传感器;用于将所述力矩信号与给定值相比较的比较器;由比较器输出信号控制的液压机构和液压作动筒。
所述第二摩擦离合机构的摩擦片的直径小于第一摩擦离合机构的。
所述液压机构包括压力源和液压控制元件。
在本文中所述的传动件是指行星传动机构中相对机壳固定的那个件。该件可以是太阳轮、行星架或外齿圈。在本发明的优选实施例中所述传动件是外齿圈。
根据本发明的装置，在输入轴与本传动装置机壳之间所设置的第二摩擦离合器在正常情况下处于打开状态，即其不对输入轴施加任何阻力。而一旦从速度传感器中所取得的信号超过预定值时，液压机构便使控制该离合器的液压作用筒动作，进而减少对弹簧的压力而使该离合器适当接合，以此对输入轴施加阻力。
这样当运输机载重物向下有倾斜地工作，且在重力作用下出现运输机逐渐加快速度运行时，即可根据输出轴速度的变化控制液压机构工作，最终反应为由弹簧使第二离合器接合，对输入轴加载从而减慢输出轴的速度。也就是说以此避免了运输机在带载向下倾斜运行时的超速下滑现象。
由于本发明是用弹簧使第二摩擦离合器闭合的，因而如果出现突然断电的意外事故，则该离合器会在弹簧力的作用下按预定的速度(亦即逐渐地)彻底闭合，最终将输入轴电动机制动住。这也意味着将输出轴彻底制动住，也就是说，在此意外状态出现时，根据本发明的装置将使运输机彻底制动。
这将完全避免在突然断电的情况下出现的下运运输机带载加速运行的现象或硬制动所带来的冲击。
在本发明中还采用了第一摩擦离合器，该离合器用于实现软起动和过载保护。在起动时，逐渐向控制第一摩擦离合器的液压作用筒加载，从而使第一行星传动机构中的传动件在起动期间相对本发明装置的机壳有滑动。这种滑动将使输出轴的速度及输出力矩均小于额定工作值，且两者之差可随着第一摩擦离合器及液压作用筒的循序渐进的动作而平缓地减小。因而通过对液压作用筒的控制即可使电机的载荷是逐渐增加的，由此实现软起动。
而在过载的情况下，通过第一摩擦离合器两组摩擦片之间所产生的相对滑动而将电机的输出控制在额定范围之内，这样便实现了所谓的过载保护。
由上述可知，由于本发明采用了分别设置的两组摩擦离合器，并配以各自的控制驱动组件，从而使本发明的上述目的得以实现。本发明中所涉及的离合器除包括干式或湿式的多层盘式摩擦离合器之外，还包括液体粘性离合器。
下面将结合相应的附图，以具体实施例的形式对本发明予以详细描述，其中
图1是表示本发明运输机传动装置的示意图，图中的传动装置采用两级行星传动机构。
参见图1，该图中以机能符号的形式示意性地表示了一种采用两级行星传动机构的根据本发明传动装置的实施例，该实施例仍然是用于运输机的，尤其是用于皮带运输机。
输入轴1的一端与电机(图中未示出)相连，其另一端则伸入本发明传动装置的壳体13中。伸入壳体13中的输入轴1的一端与第一行星传动机构9中的太阳轮14固定相连。输入轴1在壳体13中由轴承支撑。第二摩擦离合机构4设置于壳体13与太阳轮14之间，其中的两组摩擦片15、16分别相间地设置于输入轴1和壳体13之上。摩擦片15、16构成第二摩擦离合器。在第二摩擦离合机构4中，该离合器之摩擦片15、16与壳体13之间设置有用于给上述两组摩擦片15、16加载的弹簧2。弹簧2沿与输入轴1相平行的方向均匀布置在与摩擦片15、16同心的圆周上。显然，弹簧2可以采用几组在摩擦片15、16的径向范围内设置的蝶形弹簧或圆柱形压缩弹簧;也可以是象摩擦片15、16那样相对输入轴1同心设置的蝶形弹簧。通过连接件17将弹簧2靠近摩擦片15、16一侧的端部与液压作用筒6的一端相连，液压作用筒6的另一端则与壳体13相连接。这样，通过液压作用筒6的伸缩运动，即可控制弹簧2对摩擦片15、16所施加的轴向推力。也就是说，通过液压作用筒6即可控制第二摩擦离合机构4的离与合的动作。
在本实施例中，当弹簧2处于其最大压缩位置时，即液压作用筒6级缩至其极限位置时，由于弹簧2处于基本或完全与摩擦片15、16相脱离的状态，因而此时第二摩擦离合机构4处于其脱离状态。在这种状态下，第二摩擦离合机构4不对输入轴1施加任何阻力，这样便使电机(未示出)送至输入轴1的所有转矩均通过第一和第二行星传动机构8、9到达输出轴7。
从图1中还可以看到，第一摩擦离合机构3的直径大于第二摩擦离合机构4，并藉此套装于第二摩擦离合机构4之径向外侧。这种结构有助于在轴向方向上压缩本发明装置的尺寸。
在第一摩擦离合机构3中设有相间排列、并分别固定于第一行星传动机构9的外齿圈18和壳体13之上的两组摩擦片19、20。这两组摩擦片19、20构成第一摩擦离合器。在摩擦片19、20的一侧的端部上设有用于使第一摩擦离合机构3加载的液压作用筒5，该作用筒5的另一端则与壳体13固定相连。这样，采用如图1所示的结构，在采用本发明装置的运输机开始启动时，通过控制液压作用筒5使其逐步向摩擦片19、20加载，即可使外齿圈18在启动期间相对壳体13有转动。这样，便可使电机在启动阶段是逐步被加载的，即无论在运输机上已有多少载荷，在启动时均可通过对液压作用筒5的控制而实现驱动电机逐步加载的效果。这就是所谓的软启动功能。
在根据本发明的另一种实施例中，是采用在第二摩擦离合机构4中已使用的加载机构来对第一摩擦离合机构3加载。即以被压缩的弹簧来对两组摩擦片19、20加载。同理，在这种实施例中，液压作用筒5是用于控制加载弹簧的。这种结构因与第二摩擦离合机构中所用的相同，故在图中并未表示。
当然，在电机达到其额定工况后，液压作用筒5将两组摩擦片19、20完全压合在一起，从而使外齿圈18与壳体13之间没有相对转动或滑动，这时便是正常的工作状态。
当采用本发明装置的运输机在带载向下运输时，被运输的物体便在重力的作用下对运输机施加一个沿运输方向指向的分力，该力将使得运输机加速向下运行。在该状态下，当输出转速大于预定的额定输出转速时，根据本发明的装置将利用第二摩擦离合机构4中的第二控制驱动组件控制第二摩擦离合器动作，实现对运输机予以反馈控制。此时，液压作用筒6逐渐伸出，这样使弹簧2逐渐伸展，并随之而将摩擦片15、16逐渐压合。这样在输入轴1上施加一个阻尼力矩，从而对电机的输出轴予以一定的制动。当输出转速小于预定的转速时，第二控制驱动组件控制其中的液压作用筒6逐渐缩回，使弹簧2压缩，从而减小施加在输入轴1上的阻尼力矩，使输出轴转速增加。
在本发明的该实施例中，当出现突然断电时，用一个可调节流阀(来示出)使液压作用筒6按预定速度完全伸展，因而使摩擦片15、16在弹簧2的作用下完全闭合，从而逐步将输入轴1完全制动，实现了所谓的软制动。这样就有效地避免了有可能出现的各种问题，由此可见这也是本发明的一个重要优点之一。
从图1左侧可以看到，在输出轴7的端部附近还设有速度传感器11和力矩传感器10。速度传感器11通过采集输出轴7的转速信号来控制第二摩擦离合器的动作;而力矩传感器10则通过采集输出轴7的力矩信号来控制第一摩擦离合器的动作，籍此分别构成本发明装置的第一、第二控制驱动组件。下面将对上述控制过程作进一步的描述。
首先，由速度传感器11采集到输出轴7的转速，并将该转速信号输入比较器21中，上述转速信号在比较器21中与一个预先设定的所希望的数值相比较。当大于此值时，便由比较器21发出控制信号驱动液压机构12动作，从而向液压作用筒6供液，逐渐释放弹簧2以便向摩擦片15、16加压;当小于此值时，液压系统使第二离合器完全打开。
力矩传感器10则采集输出轴7上的力矩信号，并将此信号输入比较器21中，在将其与预先设定的，所期望的数值比较后的情况与上述的转速信号基本相同，但只是由液压机构去控制液压作用筒5，其具体过程不再赘述。
上述的信号采集，信号比较，产生控制信号驱动液压机构12动作等对于本领域普通技术人员来说是熟知的，即普通技术人员可以根据公知技术来实现上述控制过程，因此在此不对上述属于公知技术的内容予以详述。
当然，在本实施例中是以太阳轮14作为输入而以行星架作为输出。但这只是一种具体实施形式而已，并不构成一种限定。很显然，以行星轮系中的其它部件作为输入件也是完全可以的，只是需将第一摩擦离合机构3设置于对应的非输入和输出件与壳体13之间以及将第二摩擦离合机构4设置于输入件和壳体13之间即可。
权利要求
1.一种用于运输机的传动装置，包括至少一级行星减速机构和设置于行星减速机构中一个传动件与传动装置机壳之间的第一摩擦离合机构，其特征在于，还包括设置于输入轴与传动装置机壳之间的第二摩擦离合机构。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一和第二摩擦离合机构分别包括第一和第二多层盘式摩擦离合器或液体粘性离合器。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二摩擦离合机构包括用于给其中的离合器加载使其闭合的加载弹簧;用于根据行星机构的输出轴工作状态向所述加载弹簧施加压力使该离合器释放的第二控制驱动组件。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第二控制驱动组件包括用于采集输出轴速度信号的传感器;用于将所述速度信号与给定值相比较的比较器;由比较器输出信号控制的液压机构和液压作用筒。
5.如权利要求2或4所述的装置，其特征在于，所述第一摩擦离合机构包括用于根据行星机构输出轴工作状态使该离合机构释放或闭合的第一控制驱动组件。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一控制驱动组件包括用于检测行星机构输出轴输出力矩的力矩传感器;用于将所述力矩信号与给定值相比较的比较器;由比较器输出信号控制的液压机构和液压作动筒。
7.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第二摩擦离合机构的摩擦片的直径小于第一摩擦离合机构的。
8.如权利要求4或6所述的装置，其特征在于，所述液压机构包括压力源和液压控制元件。
全文摘要
本发明涉及一种用于运输机的传动装置，包括至少一级行星减速机构和设置于行星减速机构中一个传动件与传动装置机壳之间的第一摩擦离合机构，还包括设置于输入轴与传动装置机壳之间的第二摩擦离合机构。这种传动装置靠一组离合器和控制该离合器动作的控制驱动组件，克服了运输机在带载向下倾斜运行时因重力作用而逐渐加速的缺点，并可在工作状态下断电时，对运输机实现软制动，从而保护运输机系统；同时还能实现软启动等诸功能。
文档编号F16H57/10GK1095038SQ9410065
公开日1994年11月16日 申请日期1994年1月21日 优先权日1994年1月21日
发明者张以都 申请人:北京航空航天大学