多功能自由离合器.pdf

本发明提供一种多功能自由离合器，解决的是多个输入的交替输入、交叉叠加技术问题，属于机械传动技术领域，其结构是行星轮系构架内设置有一套或一套以上的行星轮系；行星轮系是由输入行星齿轮和输出行星齿轮与行星齿轮轴花键连接；太阳轮系是输出轴与输出太阳齿轮花键连接，输出太阳齿轮与输出行星齿轮啮合，输出轴上连接有轴套传动一体型输入太阳齿轮，输入太阳齿轮与输入行星齿轮啮合。本发明作为离合器使用具有两只电磁离合器的作用，优点是无空档时间速度自由突变，也可作为减速器使用，兼有差速器的作用，可用于速度的合成，用途广泛。

1、  多功能自由离合器，其特征在于包括行星轮系构架、行星轮系、太阳轮系；
行星轮系构架包括同轴固定连接的构架齿轮和构架带轮，构架齿轮和构架带轮形成的腔体内设置有一套或一套以上的行星轮系，构架齿轮轮盘和构架带轮轮盘相同的位置上开设有太阳轴轴孔和行星轴轴孔；
行星轮系包括输入行星齿轮、输出行星齿轮和行星齿轮轴，输入行星齿轮和输出行星齿轮通过花键与行星齿轮轴连接，行星齿轮轴两端分别通过轴承连接在构架齿轮的行星轴轴孔和构架带轮的行星轴轴孔上；
太阳轮系包括输入太阳齿轮、输出轴和输出太阳齿轮：输出太阳齿轮通过花键与输出轴连接，输出太阳齿轮与行星轮系的输出行星齿轮啮合，输出轴上花键一侧的输出轴上设置有输入太阳齿轮，输入太阳齿轮是轴套传动一体型齿轮，其齿轮部分与行星轮系的输入行星齿轮啮合，轴套部分的外圆与构架带轮的太阳轴轴孔通过轴承连接，轴套部分的一端与设置在行星轮系构架一侧的输入齿轮平键连接，输出轴与构架齿轮的太阳轴轴孔通过轴承连接，输出轴与输入太阳齿轮的齿轮部分通过轴承连接，输出轴穿套在输入太阳齿轮的轴套部分内与轴套部分滑动连接。

2、  根据权利要求1所述的多功能自由离合器，其特征在于行星轮系构架的腔体内设置有两套行星轮系，两套行星轮系以构架齿轮轮盘中心轴为对称轴，对称的设置在行星轮系构架的腔体内。

3、  根据权利要求1所述的多功能自由离合器，其特征在于构架带轮是单侧轮盘设置的构架带轮，单侧轮盘与带轮主体构成桶状结构，桶口部位扣于构架齿轮轮盘上，构架带轮与构架齿轮轮盘主体同轴固定连接。

4、  根据权利要求1所述的多功能自由离合器，其特征在于构架齿轮轮盘和构架带轮轮盘上的行星轴轴孔的外部设置有密封盖，密封盖与其所在轮盘通过螺栓固定连接。

5、  根据权利要求1所述的多功能自由离合器，其特征在于输出轴两端分别通过轴承设置在输出轴轴承座上。

6、  根据权利要求1所述的多功能自由离合器，其特征在于输出轴一端设置有平键连接的输出链轮。

7、  根据权利要求1所述的多功能自由离合器，其特征在于所述的轴承是深沟滚球轴承。

多功能自由离合器
技术领域
本发明涉及机械传动技术领域，具体地说是一种多功能自由离合器。
背景技术
一般的，现有技术中的离合器按其传递扭矩的工作原理可分为嵌合式和磨擦式两类；按其分离接合过程的工作原理可分为操纵式和自控式(如超越离合器、离心离合器)；按其操纵方式可分为机械式、气压式、液压式、电磁式(如电磁离合器)。在现有的机械结构中，经常需要有多个输入一个输出，为提高自动化程度，多采用电磁离合器或超越离合器，无论哪一种离合器都存在分离接合过程，频繁的分离接合影响离合器的使用寿命。采用电磁离合器存在空档时间，且需要有多少个输入就需要有多少个电磁离合器，采用超越离合器只能做同向超越，不适用于正反转，即使是双向超越离合器，也仅是能传递双向扭矩，也仅是能‘超越’离合，不能‘落后’离合，‘落后’离合与正向传递扭矩不打滑的矛盾是不可调和的，无论多少个超越离合器组合都不能实现‘超越’离合‘落后’也离合。为实现多个输入的自由交替输入、交叉叠加，是目前亟待开发的技术课题。
目前数控无卡旋切机旋切直径范围一般在30～350mm之间，旋切厚度范围一般在0.3～3.6之间，进给速度的调速比可达到1:183。纵观国内数控无卡旋切机的现状，仅靠变频器不借助机械变速系统是难以达到上述加工范围，一般变频器兼顾高低频的性能差，要满足上述加工范围，须大幅度加大变频器及进给电动机的功率配置，存在大马拉小车的现象，旋切厚皮小径时走刀电机的功率过剩仍然在旋切大径薄皮时存在力矩不足，造成资源的极大浪费。
发明内容
本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种多功能自由离合器。
本发明的技术方案是按以下方式实现的，该多功能自由离合器，其结构包括行星轮系构架、行星轮系、太阳轮系；
行星轮系构架包括同轴固定连接的构架齿轮和构架带轮，构架齿轮和构架带轮形成的腔体内设置有一套或一套以上的行星轮系，构架齿轮轮盘和构架带轮轮盘相同的位置上开设有太阳轴轴孔和行星轴轴孔；
行星轮系包括输入行星齿轮、输出行星齿轮和行星齿轮轴，输入行星齿轮和输出行星齿轮通过花键与行星齿轮轴连接，行星齿轮轴两端分别通过轴承连接在构架齿轮的行星轴轴孔和构架带轮的行星轴轴孔上；
太阳轮系包括输入太阳齿轮、输出轴和输出太阳齿轮：输出太阳齿轮通过花键与输出轴连接，输出太阳齿轮与行星轮系的输出行星齿轮啮合，输出轴上花键一侧的输出轴上设置有输入太阳齿轮，输入太阳齿轮是轴套传动一体型齿轮，其齿轮部分与行星轮系的输入行星齿轮啮合，轴套部分的外圆与构架带轮的太阳轴轴孔通过轴承连接，轴套部分的一端与设置在行星轮系构架一侧的输入齿轮平键连接，输出轴与构架齿轮的太阳轴轴孔通过轴承连接，输出轴与输入太阳齿轮的齿轮部分通过轴承连接，输出轴穿套在输入太阳齿轮的轴套部分内与轴套部分滑动连接。
行星轮系构架的腔体内设置有两套行星轮系，两套行星轮系以构架齿轮轮盘中心轴为对称轴，对称的设置在行星轮系构架的腔体内。
构架带轮是单侧轮盘设置的构架带轮，单侧轮盘与带轮主体构成桶状结构，桶口部位扣于构架齿轮轮盘上，构架带轮与构架齿轮轮盘主体同轴固定连接。
构架齿轮轮盘和构架带轮轮盘上的行星轴轴孔的外部设置有密封盖，密封盖与其所在轮盘通过螺栓固定连接。
输出轴两端分别通过轴承设置在输出轴轴承座上。
输出轴一端设置有平键连接的输出链轮。
所述的轴承是深沟滚球轴承。
本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：
(1)该多功能自由离合器作为离合器使用，具有二个自由度，合理设计行星轮系内部的传动比，行星轮系构架可达到到被动自锁、主动自由输入的效果，其作用相当于两只电磁离合器的功能，无需传统离合器的分离接合，无空档时间速度自由突变。现已成功应用于木材旋切机中，用于旋切机的自动控制，自动化程度及生产效率提高；用于旋切同一棵木轴，不停车旋切两种厚度可自由转换不断张，较两只电磁离合器效果更好更方便。
(2)该多功能自由离合器兼有减速器的作用，也可以直接作为减速器使用。该结构的减速器其带轮行星架替代了传统减速器的箱体，重量降低30％以上，且减速比可以较传统减速器做的更大。其机械结构新颖、加工工艺可行，做为现有定型减速器的必要补充，可定型为行星带轮减速器。
(3)该多功能自由离合器还兼有差速器的作用，可用于速度的合成，以较小的输入调速比获得较大的输出调速比，达到大幅降低设备功率配置的目的，用途广泛。该多功能自由离合器还兼有差速器的作用，可用于速度的合成，以较小的输入调速比获得较大的输出调速比，达到大幅降低设备功率配置的目的，用途广泛，现已应用于数控无卡旋切机的设备改造。
(4)现有技术下的数控无卡旋切机的功率配置依然在17KW相对较低的合理水平上，应用该多功能自由离合器的技术，使旋切机整机功率配置可降至12.5KW左右，具有节能降耗的显著效果。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图；
附图2是本发明的构架齿轮的结构示意图；
附图3是附图2的左视结构示意图；
附图4是本发明的构架带轮的结构示意图；
附图5是附图4的左视结构示意图；
附图6是本发明的输入行星齿轮、输出行星齿轮、行星齿轮轴的连接结构示意图；
附图7是附图6中A-A的结构剖面示意图；
附图8是本发明的输入太阳齿轮、输出轴、输出太阳齿轮的连接结构示意图；
附图9是附图8中B-B的结构剖面示意图；
附图10是本发明的密封盖的结构示意图；
附图11是附图10的右视结构示意图；
附图12是本发明的输出轴轴承座的结构示意图；
附图13是本发明在非数控旋切机实际应用中替代两只电磁离合器使用的结构示意图。
附图中的标记分别表示为：
1、构架齿轮，2、构架带轮，3、输入行星齿轮，4、输出行星齿轮，5、行星齿轮轴，6、输入太阳齿轮，7、输出轴，8、输出太阳齿轮，，9、输入齿轮，10、输出链轮，11、密封盖，12、输出轴轴承座，13、多功能自由离合器，14、常接厚度变换挂轮架，15、厚度快换操纵挂轮架，16、挂轮架轴，17、挂轮架轴输入链轮，18、挂轮架轴承座，19、主动力传动机构，20、刀台进给机构后传动轴，21、快进快退电机，22、深沟滚球轴承，23、太阳轴轴孔，24、行星轴轴孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的多功能自由离合器作以下详细说明。
实施例1：
如附图1所示，本发明的多功能自由离合器，其结构包括行星轮系构架、行星轮系、太阳轮系；
行星轮系构架包括同轴固定连接的构架齿轮1和构架带轮2，构架齿轮1和构架带轮2形成的腔体内设置有两套行星轮系，两套行星轮系以构架齿轮1轮盘中心轴为对称点，对称的设置于构架齿轮1轮盘的直径上。
行星轮系包括输入行星齿轮3、输出行星齿轮4和行星齿轮轴5，输入行星齿轮3和输出行星齿轮4与行星齿轮轴5花键连接，行星齿轮轴5一端通过轴承连接在构架齿轮1的行星轴轴孔4上，另一端通过轴承连接在构架带轮2的行星轴轴孔上。
构架齿轮1轮盘和构架带轮2轮盘相同的位置上开设有太阳轴轴孔和行星轴轴孔；构架带轮2是单侧轮盘设置的构架带轮，单侧轮盘与带轮主体构成桶状结构，桶口部位扣于构架齿轮1轮盘上，并与构架齿轮轮盘主体同轴固定连接。构架齿轮1轮盘和构架带轮2轮盘上的行星轴轴孔的外部设置有密封盖11，密封盖11与所在轮盘通过螺栓固定连接。
太阳轮系包括输入太阳齿轮6、输出轴7和输出太阳齿轮8：输出轴7中部设置有与输出太阳齿轮8厚度相同宽度的花键，输出太阳齿轮8通过花键连接在输出轴7上，输出太阳齿轮8与行星轮系的输出行星齿轮4啮合，输出轴花键的一侧设置有输入太阳齿轮6，输入太阳齿轮6是轴套传动一体型齿轮，其齿轮部分与行星轮系的输入行星齿轮3啮合，轴套部分的中部与构架带轮2的太阳轴轴孔通过轴承连接，轴套部分的一端与设置在行星轮系构架外部的输入齿轮9平键连接，输出轴7与构架齿轮的太阳轴轴孔通过轴承连接，输出轴7与输入太阳齿轮6的齿轮部分通过轴承连接，输出轴7穿套在输入太阳齿轮6的轴套部分内与轴套部分滑动连接。输出轴7两端分别通过轴承设置在输出轴轴承座12上。输出轴7一端设置有平键连接的输出链轮10。
实施例2：
如附图13所示，该多功能自由离合器作为离合器使用，其作用相当于两只电磁离合器的功能，其优点是无空档时间速度自由突变。
以目前广泛使用的旋切机为例，如附图13所示，工作原理及应用方法如下：将由主动力19通过链条传入挂轮架轴输入链轮17，挂轮架轴输入链轮17、常接厚度变换挂轮架14、厚度快换操纵挂轮架15同轴穿套在挂轮架轴16上，之间有平键连接，变换厚度挂轮架14接入该多功能自由离合器13的输入齿轮9，可保持始终接入无需断开，将厚度快换操纵挂轮架15与自由离合器13上的构架齿轮1操纵其处于断开状态，将快进快退电机21以三角带接入该多功能自由离合器的构架带轮2，输出轴7上通过平键连接有输出链轮10，输出链轮10通过链条传入刀台进给机构后传动轴20。
在旋切机正常旋切过程中，由于行星轮系构架被动自锁、主动自由输入的特性，该自由离合器13具有二个自由度，快进快退电机保持静止，亦可随时启动快进快退电机正反转；接入该多功能自由离合器的输入齿轮9的变换厚度挂轮架14因传动比的关系而被动自锁，因此无论旋切机是否在正常旋切过程中，均可随时启动快进快退电机正反转，实现旋切刀台的自由进退，实现该旋切机的自动控制。就单纯实现该旋切机的自动控制而言，无须设置厚度快换操纵挂轮架15，该自由离合13仅起到一只电磁离合器的功能及一定的减速作用。
为了减少浪费增加效益，旋切机在旋切同一颗木轴时，需要旋切两种不同的单板厚度，要求可不停车自由转换不断张，现有的机械结构或使用两只电磁离合器交叉接入两套挂轮系统，均不可避免地存在空档时间，达不到上述要求，该多功能自由离合器能够比较方便地实现上述功能。具体方法如下：
如上所述的由主动力传入的变换厚度挂轮架14接入该多功能自由离合器13的输入齿轮9，可保持始终接入无需断开；将由主动力传入的另一路挂轮系统即厚度快换操纵挂轮架15，与构架齿轮1之间设置有接入与断开两种状态；将快进快退电机21以三角带接入该多功能自由离合器的构架带轮2；注意只有在厚度快换操纵挂轮架15与构架齿轮1之间在断开状态下，才可启动快进快退电机正反转，实现旋切刀台的快速进退；在厚度快换操纵挂轮架15与构架齿轮1之间在接入状态下，快进快退电机作跟随运动。在厚度快换操纵挂轮架15与构架齿轮1之间接入与断开两种状态的转换下，刀台进给机构后传动轴20获得旋切两种不同单板厚度所需的两种不同刀台进给速度。本发明的多功能自由离合器在此应用中所起的作用是两只电磁离合器的作用，同时兼有减速及速度合成作用，其无空档时间单板厚度自由转换不断张的独特功能是电磁离合器所不具备的。
实施例3：
该多功能自由离合器兼有减速器的作用，可直接做为减速器使用。
该多功能自由离合器直接做为减速器使用，需在附图1所示的结构基础上做如下变动：(1)将构架齿轮1的齿型取削，其余结构不变，更名为行星轮构架1；(2)将输入齿轮9及输出链轮10取削；(3)将一侧的输出轴轴承座12重新设计，增设固定输入太阳齿轮6的内孔，并拉制键槽；其应用方法如下：
除上述三点变更外，其余自由离合器结构不变，只将输入太阳齿轮6伸出行星轮构架1外部的轴套外圆通过平键固定在输出轴轴承座12上的内孔上，以构架带轮2作输入，以输出轴7作输出即可直接做为减速器使用。
该结构的减速器其带轮行星架替代了传统减速器的箱体，重量降低30％以上，且减速比可以较传统减速器做的更大，其机械结构新颖、加工工艺可行，做为现有定型减速器的必要补充，可定型为行星带轮减速器。
实施例4：
该多功能自由离合器用在数控无卡旋切机低能耗工作机构中，其机械结构较附图2所示的用于非数控旋切机上替代两只电磁离合器使用的工作机构更减化，说明如下：
(1)将构架齿轮1的齿型取削，其余结构不变。
(2)将输入齿轮9更改为输入链轮9。
(3)将主传动机构功率配置11KW，在传动单双辊的同时通过链条传入输入链轮9。
(4)将1.5KW-4的走刀电机，通过三角带传入构架带轮2。走刀电机由数控系统控制实现无级调速。
(5)自由离合器的输出轴7通过链条传入刀台进给机构后传动轴(亦可直联)，以丝杠丝母作驱动元件推动刀台进给。
该数控无卡旋切机低能耗工作机构不仅节能降耗，而且同一台机器可加工单板的厚度范围较现行的数控无卡旋切机明显加宽。