[發明專利]用于重載機械設備的空載可控啟動和無級調速裝置

有效

• 申請號: 200710157701.6
• 申請日: 2007-10-26
• 公開（公告）號: CN101420196A
• 公開（公告）日: 2009-04-29
• 發明（設計）人: 宋華;付麗華;馬鑫;宋玉明
• 申請（專利權）人: 遼寧科技大學
• 主分類號: H02P1/04
• 分類號: H02P1/04;F16H1/28;F16D35/00
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所
• 代理人: 張 群

技術領域

本發明涉及機械控制裝置，尤其是一種用于重載機械設備的空載可控啟動和無級調速裝置。

背景技術

軟啟動的概念起源于美國馬歇爾航天中心，它是一種采用電力電子技術、控制技術和處理器技術等多種技術綜合而成的全新電機啟動方式。在軟啟動過程中，對電網來說，希望電動機啟動電流對電網的沖擊盡可能的小，以減少對其它電器設備的影響。對電動機來說，應設法降低電動機的啟動電流和縮短啟動電流的沖擊時間。對傳動系統和機械負載來說，軟啟動技術應保證在啟動和停車過程中，作用在機械設備上的啟動沖擊能量最小，從而延長減速器等關鍵部件的使用壽命。對用戶來說，軟啟動的過程必須是可控的，并且軟啟動裝置還應具備多種功能，例如：軟啟動、軟停車、無級調速、過載自動保護以及多驅動功率平衡等。對于具有大慣性負載的重載機械設備而言，軟啟動不僅能夠極為有效地減少啟動時電動機對傳動裝置和執行機構的沖擊，延長減速器等關鍵部件的使用壽命，同時還能有效地減小對電動機的熱沖擊負載以及對電網的影響。

機械設備的“可控啟動”是指機械設備即使在重載的工況下也能夠可控制地按照要求的速度逐步克服整個系統的慣性而緩慢平穩地啟動。常用可控啟動技術主要有液力偶合器、液體粘性離合器、變頻調速器等。

當前技術比較成熟的辦法是在電機和減速器之間加裝調速型液力偶合器，這類液力偶合器具有運行可靠、機構簡單、操作維護方便等優點，但這類液力偶合器在帶式輸送機穩態運行時存在滑差，并由于滑差的存在而損失部分功率，發熱量大，工作效率低，調速精度低，安全性能較差(安全性差主要表現在當過載時，油溫升高，易熔塞容易熔化，高溫油液噴出，造成人員和機器設備的事故發生)。而且電動機并未實現真正意義上的空載啟動(電機轉子、聯軸器和液力偶合器均為負載)，啟動電流仍然較大。并且大功率的調速液力偶合器的體積龐大。

另一種使用較多的可控軟啟動運輸設備是CST系統(Controlled?StartTransmission)。其中的制動器利用存在于主、從動摩擦片之間的油膜剪切作用力來傳遞動力，使得該裝置在一定范圍內實現主、從動軸之間的無級調速和多驅動功率平衡。當制動器被軟鎖定時，任何瞬間的過載或沖擊載荷都將引起制動器的主、從動摩擦片之間的打滑，驅動系統的所有部件都將在沖擊或過載時受到保護。但該裝置仍然存在一定問題，如啟動電流仍很大、安裝和維修不方便，易損件維修困難(如系統內部的摩擦片損壞時，需將設備整體打開，維修難度高，工作量大，維修時間長等困難)，不能真正的的空載啟動等。

變頻空載啟動技術是利用電動機轉速與交流電源的頻率成正比的原理實現，當交流電源的頻率由小到大變化時，電動機轉速也隨之由小到大變化。只要控制頻率變化范圍和時間，就可使負載按照設定的速度曲線平穩啟動，從而實現空載啟動。這類空載啟動方式，具有啟動時調速精度高，可以變速運行，調速范圍大等優點。但電動機不能空載啟動，控制復雜，對環境溫度及清潔度要求高。另外，大功率變頻器及其備品備件需依賴進口，價格昂貴，維護成本高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于重載機械設備的空載可控啟動和無級調速裝置，有效地控制重載機械設備平穩啟動、平穩停車、并能夠消除啟動過程中出現的強烈震蕩波。

本發明提供的用于重載機械設備的空載可控啟動和無級調速裝置包括空載啟動系統、減速系統、液粘調速離合器和制動器。其中空載啟動系統由一臺主電動機、一臺輔助電動機和一臺與輔助電動機相聯的普通離合器構成；減速系統由一級齒輪減速機構和一級行星減速機構構成；液粘調速離合器設置在減速系統輸出軸上。制動器則設置在主電機聯軸器和減速系統之間。該裝置主電動機通過主電機聯軸器和制動器與減速系統中一級齒輪減速機構的小齒輪相聯，小齒輪與大齒輪嚙合，大齒輪與行星減速機構中的太陽輪通過傳動軸連接。作為行星減速機構輸出端的行星架與液粘調速離合器的主動摩擦片相聯。液粘調速離合器的從動摩擦片則通過負載聯軸器與負載相聯。輔助電動機通過離合器與減速系統中一級齒輪減速機構的小齒輪相聯。

該裝置中所述的一級行星減速機構包括一個作為輸入部件的太陽輪、一個內齒圈、三個行星輪、一個作為輸出部件的行星架，內齒圈固定在減速系統的箱體上。行星輪與所述行星減速機構的內齒圈嚙合，行星輪可自轉并隨行星架一起轉動地支撐在上述行星架上。