CN106499759B - 减速机液压制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于减速机控制领域，具体涉及一种针对减速机进行紧急制动操作的减速机液压制动系统。为了解决目前通过原动机带动减速机进行紧急制动操作时，存在对齿轮和传动轴造成破坏的问题，本发明公开了一种减速机液压制动系统。该减速机液压制动系统，包括动力单元和制动单元，动力单元包括液压泵和流量控制阀，制动单元包括单向节流阀和制动油缸；液压泵的出油口与单向节流阀的入口端连接；流量控制阀与液压泵并联；单向节流阀的出口端与制动油缸的入口端连接；制动油缸的活塞杆的伸出端设有制动件。本发明公开的减速机液压制动系统，通过制动件直接对减速机的输出轴进行制动操作，从而避免了制动时，齿轮和原动机传动轴存在破坏的问题。

Description

减速机液压制动系统

技术领域

本发明属于减速机控制领域，具体涉及一种针对减速机进行紧急制动操作的减速机液压制动系统。

背景技术

减速机作为原动机和工作机或执行机构之间进行转速匹配和转矩传递的常规设备，被广泛应用于工业设备和工程设备中。减速机作为被动设备，在工作过程中，受到原动机的驱动，例如马达和电机，从而实现转速和转矩的输出。而且，目前大多数普通的减速机自身不具备有效的制动装置，因此，在完成转速和转矩的输出工作后，通常是通过在原动机的带动下制动，或者是通过与原动机脱离连接，在惯性力的作用下逐渐减速直至停止。

然而，在实际使用过程中，当遇到紧急情况对减速机进行紧急制动时，采用上述常规制动方式进行制动操作时存在以下问题：

如果在制动时，采用将原动机与减速机脱离连接，依靠减速机自身逐渐减速直至停止的方法进行制动。由于减速机自身的转动惯性，减速机很难立刻停止转动，因此无法实现减速机的紧急制动。

如果采用原动机带动减速机进行紧急制动的方法时，原动机借助自身的制动装置进行紧急制动，同时通过传动轴带动齿轮对减速机进行强制制动。但是，由于传动轴与齿轮之间存在间隙，以及减速机一般会将原动机输出的转矩放大几倍到几十倍。因此，在此过程中会对齿轮和原动机内部的传动轴产生强大的冲击力，从而对齿轮和传动轴造成破坏。

发明内容

为了解决目前对通过原动机带动减速机进行紧急制动操作时，存在对齿轮和传动轴造成破坏的问题，本发明提出了一种减速机液压制动系统。该减速机液压制动系统，包括动力单元和制动单元，所述动力单元包括液压泵、油箱和流量控制阀，所述制动单元包括单向节流阀和制动油缸；其中，所述液压泵的吸油口与所述油箱连接，所述液压泵的出油口与所述单向节流阀的入口端连接；所述流量控制阀与所述液压泵并联，所述流量控制阀的入口端与所述液压泵的出油口连接，所述流量控制阀的出口端与所述液压泵的吸油口连接；所述单向节流阀的出口端与所述制动油缸的入口端连接；所述制动油缸的活塞杆的伸出端设有制动件。

优选的，该液压制动系统包括至少两个制动单元，且所述制动单元中的制动件沿所述减速机输出轴的圆周方向均布。

优选的，所述动力单元还包括溢流阀，所述溢流阀与所述液压泵并联；其中所述溢流阀的入口端与所述液压泵的出油口连接，所述溢流阀的出口端与所述液压泵的吸油口连接；所述溢流阀的入口端设有压力表。

进一步优选的，所述液压泵的出油口设有单向阀，且所述流量控制阀的入口端和所述溢流阀的入口端都位于所述单向阀出口端一侧。

优选的，所述制动件为圆弧形结构，且所述制动件的外圆弧与所述制动油缸的活塞杆连接，所述制动件的内圆弧的半径尺寸与所述减速机的输出轴的半径尺寸相等。

优选的，所述制动油缸包括活塞缸筒、弹簧缸筒和中间阀块；其中所述中间阀块位于所述活塞缸筒和所述弹簧缸筒两者之间，且三者通过螺栓连接固定；所述活塞缸筒内设有变径活塞，所述弹簧缸筒内设有弹簧座和弹簧，所述中间阀块上设有与所述活塞缸筒连通的进油口；所述变径活塞的相对大端从所述活塞缸的出口端伸出并与所述制动件连接，所述变径活塞的相对小端穿过所述中间阀块，伸入所述弹簧缸筒内与所述弹簧座连接；所述弹簧套设在所述变径活塞的相对小端上，一端与所述弹簧座接触，另一端与所述中间阀块的端面接触。

进一步优选的，在所述油缸滑块与所述变径活塞相互接触的位置，沿所述变径活塞伸出的方向，依次设有防尘封、斯特封和耐磨环。

进一步优选的，在所述活塞缸筒与所述变径活塞相互接触的位置，沿所述变径活塞的伸出方向，依次设有耐磨环、斯特封、耐磨环和防尘封。

进一步优选的，所述活塞缸筒内设有轴向的导向槽，所述变径活塞的相对大端上设有导向块；所述导向块位于所述导向槽内，并可以沿轴向自由滑动。

优选的，所述动力单元与所述制动单元之间采用液压软管连接。

与现有技术相比，采用本发明的减速机液压制动系统对减速机进行紧急制动，具有以下有益效果：

1、本发明通过采用液压力驱动制动油缸，进而推动制动件直接作用在减速机的输出轴上，使制动件与输出轴之间产生摩擦力，从而完成对输出轴的紧急制动。这样不仅可以在紧急制动过程中利用液压制动系统中的液压油对冲击力进行吸收和缓冲，而且避免了对减速机内部齿轮和原动机输出轴的冲击，提高了减速机和原动机的使用寿命。

2、本发明通过采用设有导向槽和导向块的制动油缸，使制动油缸中的变径活塞只能沿轴线方向移动，而不会发生绕自身轴线的旋转。因此，这样解决了在采用制动件直接作用在输出轴进行制动时，制动件因为受到输出轴的作用力而发生自身旋转的问题。从而可以保证制动件与输出轴之间的稳定接触，保证制动件与输出轴之间产生稳定的摩擦力。

3、本发明中的制动油缸采用变径式活塞，通过液压油直接作用在变径活塞中的大端部分，并且驱动变径活塞的大端伸出至制动油缸的外部，直接带动制动件对输出轴进行制动操作。而变径活塞的小端始终位于制动油缸内部，通过相对与中间阀块的滑动，对整个变径活塞进行导向和支撑，并且在弹簧回复力的作用下带动变径活塞收回至制动油缸。这样，在制动油缸的整个制动操作过程中，主要是由变径活塞的大端承受径向力，并且在耐磨环和导向块的辅助支撑作用下，大大增强了整个制动油缸对径向力的承受能力，提高了该减速机液压制动系统的工作可靠性和使用寿命。

附图说明

图1是本发明减速机液压制动系统原理图；

图2为本发明中液压缸的结构示意图；

图3为图2中A-A向剖面结构示意图；

图4为图3中B处的结构放大示意图；

图5为图4中C-C向剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明中的技术方案进行详细介绍。

图1为本发明减速机液压制动系统原理图。该减速机液压制动系统，包括动力单元1，制动单元2以及管路3。其中，管路3将动力单元1和制动单元2 连接，实现动力单元1驱动制动单元2执行制动操作。

动力单元1包括液压泵11，油箱12，溢流阀13和流量控制阀14。其中，液压泵11的吸油口通过单向阀15a与油箱12连接，液压泵11的出油口设有单向阀15b。溢流阀13和流量控制阀14与液压泵11并联连接，并且溢流阀13和流量控制阀14的入口端与单向阀15b的出口端连接，溢流阀13和流量控制阀 14的出口端与液压泵11吸油口处单向阀15a的入口端连接。此外，在溢流阀 13的入口端，即单向阀15b的出口端以及流量控制阀14的入口端，设有压力表 16，用于检测液压泵11的输出压力和流量控制阀14入口端的压力，从而配合溢流阀13实现对该减速机液压制动系统内的压力调整。

制动单元2包括制动油缸21和单向节流阀22。制动油缸21的活塞杆伸出端设有制动件211，用于对减速机的输出轴5进行制动。单向节流阀22的入口端与管路3连接，单向节流阀22的出口端与制动油缸21的入口端连接。在本发明中，管路3采用了液压软管，并且管路3与单向节流阀22之间采用快速接头4进行连接和拆除。这样不仅可以借助液压软管对该减速机液压制动系统中的液压冲击力进行吸收和缓冲，而且通过快速接头4可以实现对动力单元1和制动单元2的快速连接和拆除。此外，在制动油缸21的入口端设有压力检测接头23，用于连接压力检测装置，例如压力传感器，从而实现对制动油缸21内液压油的压力检测。

此外，在本发明中，该减速机液压制动系统设有两个制动单元2。这样在对输出轴5进行制动操作时，通过将两个制动件211对称均布在输出轴5的圆周方向上，不仅可以减小每一个制动件211受到输出轴5的作用力，而且可以使输出轴5的径向受力均匀，避免输出轴5因受力不均出现偏移而造成破坏。同样，也可以根据输出轴5的尺寸大小，在该减速机液压制动系统中设置三个或三个以上的制动单元2。

优选的，在本发明中制动件211采用圆弧型结构。其中，制动件211的外圆弧与制动油缸21的活塞杆伸出端连接；制动件211的内圆弧设有耐磨的摩擦涂层，且内圆弧的半径尺寸与输出轴5的半径尺寸相等。这样在通过制动件221 与输出轴5相互接触产生摩擦力进行制动时，可以使制动件211与输出轴5之间的接触面积最大，从而提高对输出轴5的制动效果。

优选的，结合图2和图3所示，制动油缸21包括活塞缸筒61、中间阀块 62和弹簧缸筒63。中间阀块62位于活塞缸筒61和弹簧缸筒63之间，并通过螺栓64实现三者之间的固定连接。此外，在活塞缸筒61的端部设有一个法兰 65，用于实现该制动油缸21与固定设备的连接，并且法兰65通过螺栓64与活塞缸筒61固定连接。法兰65的端面上设有定位销651和法兰孔652，用于该制动油缸21与固定设备进行固定时的定位和连接。

活塞缸筒61内设有变径活塞66，弹簧缸筒63内设有弹簧座67和弹簧68，中间阀块62上设有与活塞缸筒61连通的进油口621，并且进油口621与单向节流阀22的出口端连接。变径活塞66包括相对的大端661和相对的小端662。其中，大端661的端部设有连接孔6611，并穿过活塞缸筒61的出口端伸出至活塞缸筒61的外部，并与制动件211连接；小端662穿过中间阀块62伸入至弹簧缸筒63的内部，并与弹簧座67连接。在本发明中，小端662的端部设有外螺纹6621，弹簧座67的端面设有螺纹孔671，这样变径活塞66与弹簧座67通过螺纹实现连接。此时，弹簧68套设在变径活塞66的小端662上，并且一端与弹簧座67接触，另一端与中间阀块62的端面接触。此外，在弹簧缸筒63上设有用于固定检测装置的检测孔631，这样可以对弹簧缸筒63内弹簧座67的位置进行检测。

另外，在弹簧缸筒63中靠近弹簧座67的一端设有可拆卸的后盖610，并且在后盖610上设有调节螺钉6101。其中，调节螺钉6101的一端穿过后盖610，伸入至弹簧缸筒63的内部，与弹簧座67接触。这样通过控制调节螺钉6101伸入弹簧缸筒63内部的长度，可以实现对弹簧座67位置的调整，即实现对变径活塞66的伸缩行程进行控制。

优选的，在中间阀块62与变径活塞66的小端662相互接触的位置，沿变径活塞66的伸出方向，依次设有防尘封691、斯特封692和耐磨环693。这样在防尘封691和斯特封692的作用下，可以将活塞缸筒61与弹簧缸筒63隔开，避免弹簧68长期磨损产生的杂质进入活塞缸筒61的内部对液压油造成污染；并且在耐磨环693的作用下，可以提高变径活塞66的小端662在相对中间阀块 62运动时对径向作用力的承受能力。同样，在活塞缸筒61与变径活塞66的大端661相互接触的位置，沿变径活塞66的伸出方向，依次设有耐磨环693、斯特封692、耐磨环693和防尘封691。由于该制动油缸21与输出轴5相互接触时，存在一定的径向作用力，因此，在本发明中活塞缸筒61与大端661相互接触的位置设置了两个耐磨环693，从而提高变径活塞66对径向作用力的承受能力，延长制动油缸21的使用寿命。

优选的，结合图3、图4和图5所示，在活塞缸筒61的内部设有沿轴向方向的导向槽611，同时在变径活塞66的大端661上设有导向块663。其中，导向块663通过螺钉664与大端661固定连接，并且导向块663在导向槽661内沿轴线方向可以自由滑动。这样在导向块663和导向槽661的作用下，可以防止变径活塞66绕自身轴线旋转，从而保证制动件221与输出轴5之间相互接触作用时的稳定性。其中，本发明中，在活塞缸筒61的内部对称设有两个导向槽 611。同样也可以根据活塞缸筒61的尺寸和使用工况，在活塞缸筒61内部的圆周方向均匀设置多个导向槽611。

结合图1和图3所示，采用发明的减速机液压制动系统，对旋转中的减速机进行紧急制动的操作步骤为：

第一步，通过管路3将动力单元1和制动单元2正确连接。其中，设定溢流阀13的开启压力，控制该液压制动系统的最高压力；选择与输出轴5尺寸匹配的制动件211与制动油缸21固定连接。

第二步，将两个制动单元2对称放置在输出轴5的两侧，并且在变径活塞 66完全回收的状态下，调整制动件211与输出轴5之间的距离。使变径活塞66 在伸出总行程的1/3～2/3时，制动件211与输出轴5相互接触。

第三步，首先，关闭流量控制阀14，然后，在将原动机停机或将原动机与减速机脱离连接时，开启液压泵11。此时，液压泵11输出的高压油通过管路3 同时进入两个制动单元2中，并经过单向节流阀22中的单向阀进入制动油缸21 内。在高压油的作用下，变径活塞66克服弹簧68的弹簧力逐渐伸出，当制动件211与输出轴5接触时产生摩擦力，使输出轴5停止旋转，从而完成对输出轴5的紧急制动。

第四步，解除对输出轴5的制动。关闭液压泵11，开启流量控制阀14，此时位于制动油缸21内部的高压油经过单向节流阀22中的节流阀、管路3以及流量控制阀14流回至油箱12内。变径活塞66在弹簧68的作用下，回收至制动油缸21内，从而解除对输出轴5的制动。

其中，在完成对输出轴5的制动后，需要保持制动状态时，可以通过旋入调节螺钉6101使其与弹簧座68接触，对弹簧座68的位置进行限制和固定。此时可以释放该减速机液压制动系统内的高压油，将液压制动过渡为机械制动。这样在对输出轴5保持长时间的制动状态时，可以避免高压油泄露的问题，从而提高对周围环境的保护，以及延长该减速机液压制动系统的使用寿命。

此外，在高压油回流至油箱12的过程中，可以通过控制流量控制阀14的开口和单向节流阀22中节流阀的开口，对高压油的流速进行控制，即对变径活塞66的回收速度进行控制。

Claims (8)

1.一种减速机液压制动系统，其特征在于，包括动力单元和制动单元，所述动力单元包括液压泵、油箱和流量控制阀，所述制动单元包括单向节流阀和制动油缸；其中，所述液压泵的吸油口与所述油箱连接，所述液压泵的出油口与所述单向节流阀的入口端连接；所述流量控制阀与所述液压泵并联，所述流量控制阀的入口端与所述液压泵的出油口连接，所述流量控制阀的出口端与所述液压泵的吸油口连接；所述单向节流阀的出口端与所述制动油缸的入口端连接；所述制动油缸的活塞杆的伸出端设有制动件；该液压制动系统包括至少两个制动单元，且所述制动单元中的制动件沿所述减速机输出轴的圆周方向均布；所述动力单元还包括溢流阀，所述溢流阀与所述液压泵并联；其中所述溢流阀的入口端与所述液压泵的出油口连接，所述溢流阀的出口端与所述液压泵的吸油口连接；所述溢流阀的入口端设有压力表。

2.根据权利要求1所述的减速机液压制动系统，其特征在于，所述液压泵的出油口设有单向阀，且所述流量控制阀的入口端和所述溢流阀的入口端都位于所述单向阀出口端一侧。

3.根据权利要求1-2中任意一项所述的减速机液压制动系统，其特征在于，所述制动件为圆弧形结构，且所述制动件的外圆弧与所述制动油缸的活塞杆连接，所述制动件的内圆弧的半径尺寸与所述减速机的输出轴的半径尺寸相等。

4.根据权利要求1-2中任意一项所述的减速机液压制动系统，其特征在于，所述制动油缸包括活塞缸筒、弹簧缸筒和中间阀块；其中所述中间阀块位于所述活塞缸筒和所述弹簧缸筒两者之间，且三者通过螺栓连接固定；所述活塞缸筒内设有变径活塞，所述弹簧缸筒内设有弹簧座和弹簧，所述中间阀块上设有与所述活塞缸筒连通的进油口；所述变径活塞的相对大端从所述活塞缸的出口端伸出并与所述制动件连接，所述变径活塞的相对小端穿过所述中间阀块，伸入所述弹簧缸筒内与所述弹簧座连接；所述弹簧套设在所述变径活塞的相对小端上，一端与所述弹簧座接触，另一端与所述中间阀块的端面接触。

5.根据权利要求4所述的减速机液压制动系统，其特征在于，在所述中间阀块与所述变径活塞相互接触的位置，沿所述变径活塞的伸出方向，依次设有防尘封、斯特封和耐磨环。

6.根据权利要求4所述的减速机液压制动系统，其特征在于，在所述活塞缸筒与所述变径活塞相互接触的位置，沿所述变径活塞的伸出方向，依次设有耐磨环、斯特封、耐磨环和防尘封。

7.根据权利要求4所述的减速机液压制动系统，其特征在于，所述活塞缸筒内设有轴向的导向槽，所述变径活塞的相对大端上设有导向块；所述导向块位于所述导向槽内，并可以沿轴向自由滑动。

8.根据权利要求1-2中任意一项所述的减速机液压制动系统，其特征在于，所述动力单元与所述制动单元之间采用液压软管连接。