CN105179527B - 一种多段圆辊式盘形闸及单级软启动无级调速箱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多段圆辊式盘形闸，其活塞杆前端通过支座安装板连接有左支座和右支座，还包括耐磨辊，所述耐磨辊包括芯轴以及套装在芯轴外表面的至少一个铜套胶辊，所述铜套胶辊包括套装在芯轴外表面的铜套以及过盈套装在铜套外表面的耐磨圈,铜套可相对芯轴转动；芯轴两端分别安装在左、右支座上，且芯轴被支座限位固定，不可活动。同时，本发明还提供一种安装了上述盘形闸的单级软启动无级调速箱。本发明将原来的整体圆辊改为可以分别转动的多段圆辊，解决了原有长圆辊与调速轮接触时各点的线速度不同而导致的磨损问题，解决了滑动摩擦制动发热量大的问题，具有发热量小，防爆性能好，调速性能优良，结构简单，磨损小，寿命长等优点。
Description
技术领域
本发明属于无级调速设备领域，具体涉及一种多段圆辊式盘形闸及单级软启动无级调速箱。尤其适用于风机等高转速场合。
背景技术
大功率机械设备在工作中需要考虑工况变化所引起的平稳无级调速问题。国内外在机械、电机和电子、液力和液压等多学科领域对无级调速技术开展了深入和广泛的研究，开发出了多种多样的调速装置或设备。目前市面上，有老式的液力耦合调速器，液压调速器，美国的CST调速装置，变频调速装置及最新的英国永磁调速器等多种。这些调速传动装置虽各有特点，但也都有某些无法令用户完全接受的缺点。
液力偶合调速器可通过调节工作腔液体的充满度来改变输出转速和转矩，具有一定调速能力。但长期的理论研究和应用实践表明，其调速的功能和性能上远远无法满足现实要求。
液压调速器虽说能实现无级调速，但设备易泄漏、噪声大、温度高、对环境有污染，且效率低、故障多，因而整体工作性能不佳。
美国的CST调速装置属于液体粘性调速装置，利用存在于主、从动摩擦片之间油膜的粘性剪切作用力来传递动力。该装置在一定范围内能够实现主、从动轴之间的无级调速和同步运行，能对传动系统进行过载保护。但在启动时,电动机处于负载启动状态，启动电流大，电流冲击时间长，电动机的动力通过粘性转矩作用在负载上，不是真正的空载启动。其传动效率较低，功率损失大，发热严重，且装置比较复杂，制造和维护成本较高。
变频调速装置通过改变工作电源输入频率来控制主驱动电机转速以达到无级调速。变频调速装置虽然调速性能较好，但其长时间低速运行发热严重，对环境温度与清洁度要求高，污染电网，干扰其他监控仪器及通讯信号；大功率的变频控制器价格极为昂贵，且其中的电路和电子元器件维修困难，维护成本高。
永磁调速器通过调节筒形永磁转子与筒形导体转子在轴线方向的相对位置，改变两者之间传递的扭矩，能实现可重复的、可调整的、可控制的输出扭矩和转速，实现无级调速。其优点是安全、可靠、节能；故障率低，维护少；其缺点：永磁体对温度敏感，热稳定性差，环境温度超过一定值会退磁，敲击也会影响磁性，运行时间长了，永磁体的磁场强度也会降低。因此，空冷的温度控制存在问题，电机和负载的轴窜不能过大，调速的曲线需要根据具体项目选择不同的材料等。大功率的永磁调速器在调速性能、效率、发热、噪声方面，国内与国外有一定差距。
综观上述各种调速装置，没有一种既可做到在保持主电机转速不变的情况下，实现输出转速双向无级调速且平滑过渡，并且还能做到结构简单、工作性能可靠、制造和使用维护成本低廉。
而对于一些用于井下及易爆场所的大功率设备，调速装置还必须能实现防爆功能。但这些装置发热量大（其中有部分发热来自于调速轮与块闸刹车片之间的摩擦热），而且，传统的块闸刹车片的安装方式是将盘形闸通过悬臂紧固在盘形闸安装座上，盘形闸安装座紧固在地脚螺栓上，盘形闸为悬臂支架式，分布于调速轮两侧面，其工作时摩擦力完全靠悬臂强度作为支撑，工作并不可靠。不仅严重制约其调速性能，而且在矿井使用时带来了一定的安全隐患。因此，亟待开发新的能够避免上述缺点的无级调速装置。
中国专利2014207808005提供了一种动摩擦无级调速箱，包括行星差动减速器，安装在行星差动减速器外露的旋转轴上的调速轮,以及对称安装在调速轮两侧面的至少一对调节调速轮转速的盘形闸，其特征在于：所述盘形闸的活塞杆前端通过导向压板连接有耐磨辊，该耐磨辊通过轴承座及轴承固定在导向压板上，且耐磨辊成对对称分布于调速轮两侧并靠近调速轮，耐磨辊的轴线与调速轮径向平行。
此专利让无极调速的技术上升到一种全新的理念，但实现滚动摩擦调速的方法应有多种，需要人们不断的去探索。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种发热量小，防爆性能好，调速性能优良，结构简单，磨损小，使用时间长的多段圆辊式盘型闸及单级软启动无级调速箱。
本发明解决问题的技术方案是：一种多段圆辊式盘形闸，其活塞杆前端通过支座安装板连接有左支座和右支座，还包括耐磨辊，所述耐磨辊包括芯轴以及套装在芯轴外表面的至少一个铜套胶辊，所述铜套胶辊包括套装在芯轴外表面的铜套以及过盈套装在铜套外表面的耐磨圈,铜套可相对芯轴转动；芯轴两端分别安装在左、右支座上，且芯轴被支座限位固定，不可活动。
进一步的，所述铜套外表面设有凹槽,耐磨圈内表面设有与凹槽配合的凸起,耐磨圈与铜套装配后凸起插入凹槽中。该进一步的改进方案使得铜套和耐磨圈装配后不会发生相对转动和移动。
具体的，铜套与耐磨圈的装配方式采用轧注工艺。
优选的，所述铜套胶辊有多个，依次串联套装在芯轴外表面。
更优选的，为使得铜套具有自润滑性能，所述铜套为石墨铜套。
优选的，所述耐磨圈由耐磨橡胶制成。
同时，本发明还提供一种单级软启动无级调速箱，包括行星差动减速器，安装在行星差动减速器差动机构外露的旋转轴上的调速轮,以及对称安装在调速轮两侧面的至少一对盘形闸，所述盘形闸为上述技术方案中所述的多段圆辊式盘形闸，该多段圆辊式盘形闸的耐磨辊成对对称分布于调速轮两侧并靠近调速轮，耐磨辊的轴线与调速轮径向平行。
优选的，对称安装在调速轮两侧面的多段圆辊式盘形闸有两对。
安装在调速轮两侧面的多段圆辊式盘形闸工作时，其成对耐磨辊上的耐磨圈与调速轮侧面接触后，在摩擦力的作用下耐磨圈带动铜套绕芯轴转动；增加盘形闸工作压力，通过耐磨圈对调速轮侧面施加摩擦阻尼，来控制调速轮的转速，实现调速轮的无级变速，进而实现由调速轮控制的工作机构的无级变速。
本发明的显著效果是：
1.将原来的一体结构的整体耐磨辊改造成为可分别转动的多段耐磨辊结构，使得个耐磨圈各自作用，之间互不影响，不存在某个耐磨圈的速度不同而带动其它耐磨圈拉伤的现象。解决了原有结构耐磨辊与调速轮接触时由于各点的线速度不同而导致的磨损不均匀的问题。
而且，耐磨圈与调速轮之间为滚动摩擦，发热量小，防爆性能好，调速性能稳定。
2.将芯轴固定，并将原来的滚动轴承替换成石墨铜套，相当于把滚动摩擦改成了滑动摩擦，摩擦系数增大，使得作用时摩擦力增大。而且，石墨铜套具有自润滑作用，寿命长，维护方便。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明的一对盘形闸结构示意图。
图2为本发明无级调速装置的俯视剖切图。
图3为本发明无级调速装置的主视图。
图4为铜套与耐磨圈结构图。
图中：1-盘型闸，2-耐磨辊，3-芯轴，4-左支座，5-右支座，6-活塞杆，7-铜套，8-支座安装板，9-耐磨圈，10-调速轮,11-行星差动减速器差动机构外露的旋转轴，71-凹槽，91-凸起。
具体实施方式
为了便于描述，各部件的相对位置关系（如：前、后、左、右等）的描述均是根据说明书附图的布图方向来进行描述的。
如图1～4所示，一种多段圆辊式盘形闸，其活塞杆6前端通过支座安装板8连接有左支座4和右支座5，还包括耐磨辊2，所述耐磨辊2包括芯轴3以及串联套装在芯轴3外表面的多个铜套胶辊，所述铜套胶辊包括套装在芯轴3外表面的铜套7以及过盈套装在铜套7外表面的耐磨圈9,铜套7可相对芯轴3转动。
芯轴3两端分别安装在左、右支座上，且芯轴3被支座限位固定，不可活动。
所述铜套7外表面设有凹槽71,耐磨圈9内表面设有与凹槽71配合的凸起91,耐磨圈9与铜套7装配后凸起91插入凹槽71中。该进一步的改进方案使得铜套7和耐磨圈9装配后不会发生相对转动和移动。
铜套7与耐磨圈9的装配方式采用轧注工艺。
为使得铜套7具有自润滑性能，所述铜套7为石墨铜套。
优选的，所述耐磨圈9由耐磨橡胶制成。
同时，本实施例还提供一种单级软启动无级调速箱，包括行星差动减速器，安装在行星差动减速器差动机构外露的旋转轴11上的调速轮10,以及对称安装在调速轮10两侧面的两对调节调速轮10转速的盘形闸1，所述盘形闸1为上述技术方案中所述的多段圆辊式盘形闸，该多段圆辊式盘形闸1的耐磨辊2成对对称分布于调速轮10两侧并靠近调速轮10，耐磨辊2的轴线与调速轮10径向平行。
安装在调速轮10两侧面的多段圆辊式盘形闸1工作时，其成对耐磨辊2上的耐磨圈9与调速轮10侧面接触后，在摩擦力的作用下耐磨圈9带动铜套7绕芯轴3转动；增加盘形闸1工作压力，通过耐磨圈9对调速轮10侧面施加摩擦阻尼，来控制调速轮10的转速，实现调速轮10的无级变速，进而实现由调速轮10控制的工作机构的无级变速。
图示中未说明处均为公知机构。
Claims (7)
1.一种多段圆辊式盘形闸，其活塞杆前端通过支座安装板连接有左支座和右支座，其特征在于：还包括耐磨辊，所述耐磨辊包括芯轴以及套装在芯轴外表面的铜套胶辊，所述铜套胶辊包括套装在芯轴外表面的铜套以及过盈套装在铜套外表面的耐磨圈,铜套可相对芯轴转动；芯轴两端分别安装在左、右支座上，且芯轴被左、右支座限位固定，不可活动；所述铜套胶辊有多个，依次串联套装在芯轴外表面。
2.根据权利要求1所述的多段圆辊式盘形闸，其特征在于：所述铜套外表面设有凹槽,耐磨圈内表面设有与凹槽配合的凸起,耐磨圈与铜套装配后凸起插入凹槽中。
3.根据权利要求2所述的多段圆辊式盘形闸，其特征在于：铜套与耐磨圈的装配方式采用轧注工艺。
4.根据权利要求1所述的多段圆辊式盘形闸，其特征在于：所述铜套为石墨铜套。
5.根据权利要求1所述的多段圆辊式盘形闸，其特征在于：所述耐磨圈由耐磨橡胶制成。
6.一种单级软启动无级调速箱，包括行星差动减速器，安装在行星差动减速器差动机构外露的旋转轴上的调速轮,以及对称安装在调速轮两侧面的至少一对盘形闸，其特征在于：所述盘形闸为上述权利要求1～5中任一项所述的多段圆辊式盘形闸，该多段圆辊式盘形闸的耐磨辊成对对称分布于调速轮两侧并靠近调速轮，耐磨辊的轴线与调速轮径向平行。
7.根据权利要求6所述的单级软启动无级调速箱，其特征在于：对称安装在调速轮两侧面的多段圆辊式盘形闸有两对。
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