CN102537216B - 一种链牵引机械专用机械软起动传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种链牵引机械专用机械软起动减速器。此种链牵引机械专用机械软起动传动装置包括：输入轴；输出轴；第一和第二差动行星传动机构；第一制动器，其与所述第一差动行星传动机构的从输出构件传动连接，以对其进行选择性的制动；以及第二制动器，其与所述第二差动行星传动机构的从输出构件传动连接，以对其进行选择性的制动。在本发明中，由于设有两个差动行星传动机构及两个制动器，从而可以选择对一个或两个差动行星传动机构进行控制。选择性大，可以使控制更精确，制动更可靠。

Description

一种链牵引机械专用机械软起动传动装置

技术领域

本发明涉及传动技术领域，特别是涉及一种链牵引机械专用机械软起动传动装置。

背景技术

软起动(或软启动)是指机械***在重载的工况下也能够逐步平稳地启动或停车。软起动传动装置是指设置在电动机和机械负载之间、用于实现软起动的传动装置。采用软起动技术不仅能有效地减小启动时电动机对机械传动***的启动冲击，延长减速器等关键部件的使用寿命，同时还能大大减小启动电流对电动机的冲击负荷以及对电网的影响。此外，通过使用软起动技术，在对电气设备和机械设备进行选型时，可以选用容量较小的电动机和其它电气设备，降低机械设备的规格等级，因而还能减少设备基础的投资。

现有技术的机械软起动装置例如是CST装置。CST装置将液体粘性制动器与行星差动传动技术相结合，通过PLC可编程控制器及速度、扭矩、温度等传感器形成一个连续可控的传输***。CST装置不需要另配减速器就能独立完成软起动功能和传动功能。当电动机启动时，液体粘性制动器处于“分离”状态，内齿圈因行星减速器输出轴的负载较大而差动空转，因此电动机能够在空载的状态下启动运行，电动机启动后，PLC控制液体粘性制动器逐渐制动，内齿圈逐渐减速，而输出轴则加速，从而实现软起动。

CST装置能够实现软起动功能，但是CST装置也有一些缺点。首先，CST装置的控制复杂。其次，CST装置采用一个行星传动机构，调速范围较小，尤其在适用于链牵引机械尤其如此；最后，CST装置将制动器设置在箱体内，液体粘性制动器与齿轮共享一种润滑油，需要专用的液压油品，并且由于粘性制动器长时间工作***发热量急剧升高，会加速油品的失效，使用成本和运行费用高昂，另外，液体粘性制动器的摩擦片属于易损件，将液体粘性制动器设置在箱体内，导致不便于进行现场维修且由于磨损产生的金属颗粒混在润滑油内易对齿轮及轴承造成磨损。

发明内容

文中术语“传动连接”的含义是指以可以传递动力的方式连接(包括直接连接或间接连接)，例如两根轴上分别带有齿轮，且所述齿轮相互啮合。“主输出构件”的含义是指差动行星传动机构中将动力向输出轴传送的构件。“从输出构件”的含义是指差动行星传动机构中将动力向制动器传送的构件。当以中心轮、行星架、及内齿圈其中一个作为行星传动机构的输入构件时，另外两个便分别作为主输出构件和从输出构件。所述差动行星传动机构实际上是一种具有一个输入和两个输出的2K－H差动行星传动机构，只要确定了一个输入转速和从输出构件的转速，也就确定了主输出构件的转速，通过所述的制动器对其中的从输出构件的转速进行控制，从而实现对主输出构件的转速的控制。

本发明所要解决的技术问题在于提供一种新型的机械软起动传动装置来克服或至少减轻现有技术软起动传动装置的至少一个上述缺点。

为了实现上述目的，本发明提供了一种链牵引机械专用机械软起动传动装置。此种链牵引机械专用机械软起动传动装置包括：输入轴，其用于与动力源传动连接；输出轴，其用于输出所述链牵引机械专用机械软起动传动装置所传递的动力；第一差动行星传动机构，其包括第一中心轮、第一行星架、第一行星轮及第一内齿圈，其中所述第一中心轮、第一行星架及第一内齿圈安装成可绕第一中心轴线旋转，且一个作为第一差动行星传动机构的输入构件，另外两个分别作为第一差动行星传动机构的主输出构件和从输出构件；第二差动行星传动机构，其包括第二中心轮、第二行星架、第二行星轮及第二内齿圈，其中所述第二中心轮、第二行星架及第二内齿圈安装成可绕第二中心轴线旋转，且一个作为第二差动行星传动机构的输入构件，另外两个分别作为第二差动行星传动机构的主输出构件和从输出构件；第一制动器，其与所述第一差动行星传动机构的从输出构件传动连接，以对其进行选择性的制动；以及第二制动器，其与所述第二差动行星传动机构的从输出构件传动连接，以对其进行选择性的制动。所述第一差动行星传动机构的输入构件与所述输入轴传动连接，所述第一差动行星传动机构的主输出构件与所述第二差动行星传动机构的输入构件传动连接，所述第二差动行星传动机构的主输出构件与所述输出轴传动连接。

在本发明的软起动传动装置中，由于设有两个差动行星传动机构及两个制动器，从而可以根据现场工况选择对一个差动行星传动机构进行控制或对两个差动行星传动机构同时进行控制。选择性大，可以使控制更精确，制动更可靠。

优选地，所述第一中心轮作为所述第一差动行星传动机构的输入构件，所述第一行星架和第一内齿圈分别作为第一差动行星传动机构的主输出构件和从输出构件；所述第二中心轮作为所述第二差动行星传动机构的输入构件，所述第二行星架和第二内齿圈分别作为第二差动行星传动机构的主输出构件和从输出构件。由此，第一差动行星传动组件(传动机构及与之相连接的传动构件)与第二差动行星传动组件可以采用相同的零部件，有利于减少零部件的种类。

优选地，所述第一内齿圈作为所述第一差动行星传动机构的输入构件，所述第一行星架和第一中心轮分别作为第一差动行星传动机构的主输出构件和从输出构件；所述第二中心轮作为所述第二差动行星传动机构的输入构件，所述第二行星架和第二内齿圈分别作为第二差动行星传动机构的主输出构件和从输出构件。由此，高速级通过对中心轮的转速进行控制从而实现对行星架主输出转速的控制，低速级通过对内齿圈的转速进行控制从而实现对行星架主输出转速的控制。从而，可以有更多的控制方式(三种)可供选择。

优选地，所述链牵引机械专用机械软起动传动装置可以进一步包括箱体，所述第一差动行星传动机构和第二差动行星传动机构设置在所述箱体内，而所述第一制动器和第二制动器设置所述箱体外。通过将控制差动行星传动机构的制动器设置在箱体外，使得箱体内的***在使用过程中的发热量小，有利于油品的长期稳定使用，并且便于使用和维修方便且由于磨损产生的金属颗粒不会对齿轮及轴承造成影响。此外，在上述结构中，制动器无需与行星传动机构的齿轮共享一种润滑油，从而无需使用专用液压油品，运行与维护费用低。

优选地，所述链牵引机械专用机械软起动传动装置可以进一步包括用于为所述链牵引机械专用机械软起动传动装置提供润滑剂的润滑泵。

优选地，所述链牵引机械专用机械软起动传动装置可以进一步包括用于为所述第一制动器和第二制动器提供液压油及润滑油的双联泵。

优选地，所述第一制动器和所述第二制动器直接固连在所述箱体上。从而以简单的方式固定制动器。

优选地，所述第一制动器和/或所述第二制动器为液粘制动器。

优选地，所述第一内齿圈以增速的方式与所述第一制动器传动连接，且所述第二内齿圈以增速的方式与所述第二制动器传动连接。从而，通过齿轮增速的形式将差动行星传动机构中的从输出构件(内齿圈)的旋转运动传递到所述制动器，从而使得制动器中的摩擦片高速旋转，使得制动器所需的制动扭矩更小，所以摩擦片制造容易，生产成本低。

优选地，所述第一中心轴线平行于所述第二中心轴线，或者所述第一中心轴线垂直于所述第二中心轴线。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，但所述说明不作为对本发明保护范围的限制。

图1是根据本发明第一实施例的机械软起动传动装置的示意性原理图。

图2是根据本发明第二实施例的机械软起动传动装置的示意性原理图。

图中附图标记的含义：

1.输入轴；       2.润滑泵；        3.第一行星轮；

4.第一行星架；   5.第一中心轮；    6.第一内齿圈；

7.第一制动器；   8.箱体；          9.第二行星轮；

10.第二行星架；  11.第二中心轮；   12.第二内齿圈

13.第二制动器；  14.输出轴；       15.双联泵。

具体实施方式

在附图中，相同的标号表示相同或相类似的构件或装置。

如图1所示，根据本发明第一实施例的链牵引机械专用机械软起动传动装置包括输入轴1和输出轴2。输入轴1用于与动力源(例如电动机、引擎、涡轮机或其它动力源)传动连接。输出轴2用于输出所述链牵引机械专用机械软起动传动装置所传递的动力。所述软起动传动装置还包括第一差动行星传动机构(图1中右下侧的差动行星机构)和第二差动行星传动机构(图1中左上侧的差动行星机构)。

在图1中，第一差动行星传动机构包括第一中心轮5(输入构件)、第一行星架4(主输出构件)、第一行星轮3及第一内齿圈6(从输出构件)。第一中心轮5、第一行星架4及第一内齿圈6安装成可绕第一中心轴线(即第一中心轮5的旋转中心)旋转。第二差动行星传动机构包括第二中心轮11、第二行星架10、第二行星轮9及第二内齿圈12。第二中心轮11、第二行星架10及第二内齿圈13安装成可绕第二中心轴线(即第二中心轮11的旋转中心)旋转。所述第一中心轴线垂直于所述第二中心轴线。

图1中示出的两个差动行星传动机构实际上是一种具有一个输入和两个输出的2K－H差动行星减速器，只要确定了一个输入转速和增速齿轮传动机构输出轴的转速，也就确定了主输出构件的转速。图中两个差动行星机构均设置为中心轮作为输入构件，行星架作为主输出构件，内齿圈作为从输出构件。通过对内齿圈的转速进行控制从而实现对行星架转速的控制。由此，第一差动行星传动组件(传动机构及与之相连接的传动构件)与第二差动行星传动组件可以采用相同的零部件，有利于减少零部件的种类。

仍然参见图1，链牵引机械专用机械软起动传动装置进一步包括第一制动器7与第二制动器13。第一制动器7通过一组相互啮合的齿轮与第一内齿圈6传动连接，以对所述第一内齿圈6进行选择性的制动。第二制动器13类似地通过一组相互啮合的齿轮与第二内齿圈12传动连接，以对所述第二内齿圈进行选择性的制动。

如图中所示，与第一制动器7或第二制动器13连接的齿轮的直径(齿数)少于与第一内齿圈6或第二内齿圈12连接的齿轮的直径(齿数)。也就是说，第一内齿圈6以增速的方式与第一制动器7传动连接，且第二内齿圈12以增速的方式与第二制动器13传动连接。从而，通过齿轮增速的形式将差动行星传动机构中的从输出构件(第一内齿圈6和第二内齿圈12)的旋转运动传递到所述制动器，从而使得制动器中的摩擦片高速旋转，使得制动器所需的制动扭矩更小，所以摩擦片制造容易，生产成本低。

在启动作为动力源的电动机之前，先释放第一和第二制动器(例如，都是粘液制动器)，不对其施加任何载荷。电动机启动时，来自电动机的动力驱动差动行星传动机构中的从输出构件和第一和第二制动器，从而电动机空转启动或以很小的负载启动，从而使得传动***成为一个主输出构件转速为零(因为主输出构件转动的阻力较大，或者说实际待驱动的负载较大)的差动行星轮系。

图1所示的所述链牵引机械专用机械软起动传动装置进一步包括箱体8和用于向行星传动机构供应润滑剂的润滑泵2。箱体8用于容纳或支撑传动装置的主要构件。当然，也可以采用其它方式(例如底座或机架)来容纳或支撑传动装置的主要构件。所述第一差动行星传动机构和第二差动行星传动机构设置在箱体8之内，而所述第一制动器和第二制动器设置箱体8之外。通过将控制差动行星传动机构的制动器设置在箱体外，使得箱体内的***在使用过程中的发热量小，有利于油品的长期稳定使用，并且便于使用和维修方便且由于磨损产生的金属颗粒不会对齿轮及轴承造成影响。此外，在上述结构中，制动器无需与行星传动机构的齿轮共享一种润滑油，从而无需使用专用液压油品，运行与维护费用低。所述第一制动器和所述第二制动器直接固连在所述箱体上。从而以简单的方式固定制动器。

图1所示的所述链牵引机械专用机械软起动传动装置还包括用于为所述第一制动器和第二制动器提供液压油及润滑油的双联泵。

下面参考图2对本发明第二实施例的机械软起动传动装置做简单说明。第二实施例的传动装置包括：输入轴1、输出轴、第一差动行星传动机构(图2中下侧的差动行星机构)和第二差动行星传动机构(图2中上侧的差动行星机构)。第一差动行星传动机构包括第一中心轮5(从输出构件)、第一行星架4(主输出构件)、第一行星轮3及第一内齿圈6(输入构件)。第一中心轮5、第一行星架4及第一内齿圈6安装成可绕第一中心轴线(即第一中心轮5的旋转中心)旋转。第二差动行星传动机构包括第二中心轮11(输入构件)、第二行星架10(主输出构件)、第二行星轮9及第二内齿圈12(从输出构件)。第二中心轮11、第二行星架10及第二内齿圈13安装成可绕第二中心轴线旋转。所述第一中心轴线平行于所述第二中心轴线。更具体地，所述第一中心轴线与所述第二中心轴线同轴。

在第二实施例中，高速级通过对第一中心轮的转速进行控制从而实现对行星架主输出转速的控制，低速级通过对第二内齿圈的转速进行控制从而实现对行星架主输出转速的控制。从而，可以有三种控制方式可供选择。

上述实施例中的机械软起动传动装置通过配置电、液控制***可以实现的主要功能有：

1)软起动：用户可方便地通过控制面板设定软起动时间(0—300秒可调)，实现对负载的可控启动。

2)软停机：用户可方便地通过控制面板设定软停机时间(0—300秒可调)，在自然停机时间的范围之外实现负载的软停机。

3)低速输出：用户如需低速输出仅需将控制面板低速/运行按钮切换至低速工位，并手动启动。

4)多驱动功率平衡：通过调节和匹配多台机械软起动传动装置的输出轴转速，可达到对多个驱动电动机功率进行平衡的目的。

5)过载保护：软起动传动装置的最大输出功率(力矩)可调，以保护设备部件和传动部件(齿轮及轴承)，避免过载的冲击。

本发明这种机械软起动方式传动效率高；电动机的启动电流几乎是空载启动，启动电流小；有效调速范围广(负载速度0-额定速度可调)。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围。本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种链牵引机械专用机械软起动传动装置，其特征在于，包括：

输入轴，其用于与动力源传动连接；

输出轴，其用于输出所述链牵引机械专用机械软起动传动装置所传递的动力；

第一差动行星传动机构，其包括第一中心轮、第一行星架、第一行星轮及第一内齿圈，其中所述第一中心轮、第一行星架及第一内齿圈安装成可绕第一中心轴线旋转，且一个作为第一差动行星传动机构的输入构件，另外两个分别作为第一差动行星传动机构的主输出构件和从输出构件；

第二差动行星传动机构，其包括第二中心轮、第二行星架、第二行星轮及第二内齿圈，其中所述第二中心轮、第二行星架及第二内齿圈安装成可绕第二中心轴线旋转，且一个作为第二差动行星传动机构的输入构件，另外两个分别作为第二差动行星传动机构的主输出构件和从输出构件；

第一制动器，其与所述第一差动行星传动机构的从输出构件传动连接，以对其进行选择性的制动；以及

第二制动器，其与所述第二差动行星传动机构的从输出构件传动连接，以对其进行选择性的制动；

其中，所述第一差动行星传动机构的输入与所述输入轴传动连接，所述第一差动行星传动机构的主输出构件与所述第二差动行星传动机构的输入构件传动连接，所述第二差动行星传动机构的主输出构件与所述输出轴传动连接。

2.根据权利要求1所述的链牵引机械专用机械软起动传动装置，其特征在于，所述第一中心轮作为所述第一差动行星传动机构的输入构件，所述第一行星架和第一内齿圈分别作为第一差动行星传动机构的主输出构件和从输出构件；所述第二中心轮作为所述第二差动行星传动机构的输入构件，所述第二行星架和第二内齿圈分别作为第二差动行星传动机构的主输出构件和从输出构件。

3.根据权利要求1所述的链牵引机械专用机械软起动传动装置，其特征在于，所述第一内齿圈作为所述第一差动行星传动机构的输入构件，所述第一行星架和第一中心轮分别作为第一差动行星传动机构的主输出构件和从输出构件；所述第二中心轮作为所述第二差动行星传动机构的输入构件，所述第二行星架和第二内齿圈分别作为第二差动行星传动机构的主输出构件和从输出构件。

4.根据权利要求1所述的链牵引机械专用机械软起动传动装置，其特征在于，进一步包括箱体，所述第一差动行星传动机构和第二差动行星传动机构设置在所述箱体内，而所述第一制动器和第二制动器设置所述箱体外。

5.根据权利要求1所述的链牵引机械专用机械软起动传动装置，其特征在于，进一步包括用于为所述链牵引机械专用机械软起动传动装置提供润滑剂的润滑泵。

6.根据权利要求4所述的链牵引机械专用机械软起动传动装置，其特征在于，进一步包括用于为所述第一制动器和第二制动器提供液压油及润滑油的双联泵。

7.根据权利要求4所述的链牵引机械专用机械软起动传动装置，其特征在于，所述第一制动器和所述第二制动器直接固连在所述箱体上。

8.根据权利要求7所述的链牵引机械专用机械软起动传动装置，其特征在于，所述第一制动器和/或所述第二制动器为液粘制动器。

9.根据权利要求2所述的链牵引机械专用机械软起动传动装置，所述第一内齿圈以增速的方式与所述第一制动器传动连接，且所述第二内齿圈以增速的方式与所述第二制动器传动连接。

10.根据权利要求1-8中任一项所述的链牵引机械专用机械软起动传动装置，其特征在于，所述第一中心轴线平行于或垂直于所述第二中心轴线。