一種內燃機車冷卻風扇驅動裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種內燃機車冷卻風扇驅動裝置，包括液力偶合器、偶合器傳動箱、工作油油箱、充排油控制閥和PLC控制系統(tǒng)，所述偶合器傳動箱的輸出端連接冷卻風扇，工作油通過所述充排油控制閥與液力偶合器連接，所述充排油控制閥通過風管路連接高壓空氣源，高壓空氣源由所述PLC控制系統(tǒng)根據(jù)冷卻水溫度控制其通斷。本實用新型整體結構簡單，輔助設備少，故障率低，成本低，以液力偶合器驅動冷卻風扇運轉，工作穩(wěn)定可靠，不受運行環(huán)境、氣候的影響，有效保證運行安全，而且冷卻風扇只有額定轉速和惰轉兩種轉速，控制方式更為簡單。
【專利說明】一種內燃機車冷卻風扇驅動裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于內燃機冷卻風扇驅動裝置，特別涉及用于通過偶合器驅動的內燃機車冷卻風扇驅動裝置。
【背景技術】
[0002]目前，大功率內燃機普遍配備了冷卻風扇，即內燃機啟動，冷卻風扇隨即啟動，在現(xiàn)有技術中，冷卻風扇一般有下述兩種驅動方式，一種是電機驅動，利用電機直接驅動冷卻風扇，但電機故障率較高，而且成本高，受車輛運行環(huán)境和氣候的影響較大；另一種是靜液壓系統(tǒng)驅動，利用靜液壓泵及靜液壓系統(tǒng)連控制靜液壓馬達，再由靜液壓馬達驅動冷卻風扇，但該驅動系統(tǒng)管路繁雜，輔助設備多，故障率高。
實用新型內容
[0003]本實用新型主要目的在于解決上述問題和不足，提供一種工作穩(wěn)定可靠，不受運行環(huán)境、氣候等影響的內燃機車冷卻風扇驅動裝置。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案是:
[0005]一種內燃機車冷卻風扇驅動裝置，包括液力偶合器、偶合器傳動箱、充排油控制閥和PLC控制系統(tǒng)，所述偶合器傳動箱的輸出端連接冷卻風扇，工作油通過所述充排油控制閥與液力偶合器連接，所述充排油控制閥通過風管路連接高壓空氣源，高壓空氣源由所述PLC控制系統(tǒng)根據(jù)冷卻水溫度控制其通斷。
[0006]進一步，在所偶合器傳動箱的出口與所述充排油控制閥的進油口之間依次設置有濾清器、齒輪油泵及熱交換器。
[0007]進一步，所述液力偶合器包括泵輪軸、渦輪軸、泵輪和渦輪，與動力源連接的輸入軸與所述泵輪軸之間通過螺旋傘齒輪嚙合連接，所述渦輪軸連接所述冷卻風扇。
[0008]進一步，在所述風管路上設置電空閥，所述電空閥與所述PLC控制系統(tǒng)連接。
[0009]進一步，所述充排油控制閥包括閥體，在所述閥體上設置有與所述偶合器傳動箱連接的進油口和回油口、與所述液力偶合器連接的充油口、與所述液力偶合器的排油槽連接的排油口及高壓空氣的進氣口，在所述閥體內設置有活塞、控制滑閥及復位彈簧，在所述活塞的頂部具有空氣腔，所述進氣口與所述空氣腔連通，所述活塞與所述控制滑閥的頂部連接，所述復位彈簧連接在所述控制滑閥上，所述活塞和控制滑閥與所述閥體的內壁之間滑動連接，所述進油口、回油口、充油口和排油口之間通過所述控制滑閥的移動而選擇性的連通或斷開。
[0010]進一步，在所述控制滑閥的外周設置有多個凹槽，所述凹槽在所述控制滑閥移動時將所述進油口、回油口、充油口和排油口之間選擇性地連通或斷開。
[0011]進一步，所述凹槽沿所述控制滑閥的徑向呈環(huán)形設置，相應地，所述進油口、回油口、充油口、排油口分別沿所述閥體的周圈均勻設置多個。
[0012]進一步，在所述閥體上還開設有用于反應油壓的調節(jié)口。[0013]進一步，所述控制滑閥由中間的芯桿及套設在所述芯桿外周的滑閥體組成，所述復位彈簧套設在所述芯桿上，所述活塞的底部伸入至所述滑閥體的頂部與所述芯桿的頂部固定連接，在所述活塞與所述滑閥體之間套設一壓力彈簧。
[0014]進一步，在所閥體的頂部設置有與所述閥體內腔連通的通孔，所述通孔處設置一螺堵。
[0015]綜上內容，本實用新型所述的一種內燃機車冷卻風扇驅動裝置，與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點:
[0016](I)該裝置整體結構簡單，輔助設備少，故障率低，成本低。
[0017](2)以液力偶合器驅動冷卻風扇運轉，工作穩(wěn)定可靠，不受運行環(huán)境、氣候的影響，有效保證運行安全。
[0018](3)冷卻風扇只有額定轉速和惰轉兩種轉速，節(jié)能經濟，控制方式更為簡單。
[0019](4)通過PLC控制系統(tǒng)檢測水溫，并通過水溫控制冷卻風扇的開停的自動運行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型結構示意圖；
[0021]圖2是本實用新型偶合器結構示意圖；
[0022]圖3是本實用新型充排油控制閥在非工作狀態(tài)下的結構示意圖；
[0023]圖4是本實用新型充排油控制閥在工作狀態(tài)下的結構示意圖；
[0024]圖5是本實用新型控制原理圖。
[0025]如圖1至圖5所示，液力偶合器1，偶合器傳動箱2，油箱3，充排油控制閥4，濾清器5，齒輪油泵6，熱交換器7，冷卻風扇8，泵輪軸9，渦輪軸10，輸入軸11，螺旋傘齒輪12，泵輪13，渦輪14，軸承15，軸承16，軸承17，風管路18，電空閥19，閥體20，排空孔21，活塞22，控制滑閥23，復位彈簧24，壓蓋25，螺栓26，進油口 27，回油口 28，充油口 29，排油口30，進氣口 31，空氣腔32，芯桿33，滑閥體34，環(huán)形凸臺35，彈簧座36，鎖環(huán)37，T形槽38，T形頭39，凸沿40，壓力彈簧41，凹槽42，密封槽43，密封圈44，螺堵45，調節(jié)口 46。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細描述:
[0027]如圖1所示，本實用新型提供的一種內燃機車冷卻風扇驅動裝置，包括液力偶合器1、偶合器傳動箱2、充排油控制閥4、濾清器5、齒輪油泵6、熱交換器7，偶合器傳動箱2的輸出端固定連接冷卻風扇8。
[0028]其中，液力偶合器I安裝在偶合器傳動箱2的頂部，偶合器傳動箱2的下部即為工作油的油箱3，濾清器5安裝在偶合器傳動箱2的箱體上，濾清器5用于過濾工作油中的雜質，齒輪油泵6安裝在偶合器傳動箱2的輸入軸上，齒輪油泵6用于給液力偶合器I提供工作油，濾清器5的出口通過油管路與齒輪油泵6連接，齒輪油泵6的出口與熱交換器7連接，熱交換器7的出口與充排油控制閥4的進油口 27連接，熱交換器7用于給工作油降溫，避免工作油的油溫過高。
[0029]如圖2所示，液力偶合器I內主要包括泵輪軸9、渦輪軸10、泵輪13和渦輪14，泵輪13和渦輪14與液力偶合器I的外殼剛性連接，泵輪軸9帶動泵輪13高速旋轉，泵輪13中的工作油在離心力的作用下進入渦輪14，從而帶動渦輪14旋轉，渦輪14帶動渦輪軸10旋轉，將動力輸出到冷卻風扇8上。泵輪13接收由發(fā)動力傳來的機械能，并將其轉換為液力的動能，渦輪14再將液力的動能轉換為機械能輸出。
[0030]偶合器傳動箱2內的輸入軸11與作為動力源的發(fā)動機的主軸(圖中未不出)連接，輸入軸11通過螺旋傘齒輪12與泵輪軸9嚙合連接，進而驅動泵輪軸9，發(fā)動機的主軸高速旋轉時，泵輪軸9也同樣以高速旋轉，螺旋傘齒輪12改變了動力輸入與輸出的方向，輸入軸11與泵輪軸9相互垂直布置，渦輪軸10與泵輪軸9的輸出方向相同，渦輪軸10作為輸出軸，其頂部固定連接冷卻風扇8，輸入軸11與偶合器傳動箱2的箱體之間通過軸承15支撐固定，泵輪軸9和渦輪軸10也分別通過軸承16和軸承17與箱體支撐固定。
[0031]渦輪軸10的旋轉或停止通過給液力偶合器I充、排油進行控制，液力偶合器I的充、排油通過充排油控制閥4進行控制，充排油控制閥4通過高壓空氣來控制，在充排油控制閥4與高壓空氣源之間通過風管路18連接，在風管路18上串接一電空閥19，通過電空閥19控制高壓空氣的供給和停止，電空閥19的開關通過PLC控制系統(tǒng)控制，在PLC控制系統(tǒng)中具有監(jiān)控冷卻水的溫度的溫度檢測部分。當高溫水或中冷水溫度達到設定溫度時，由PLC控制系統(tǒng)發(fā)出指令，使電空閥19得電打開，高壓空氣由電空閥19進入充排油控制閥4，將充排油控制閥4內的活塞22和控制滑閥23頂下，打開液力偶合器I充油油路，同時關閉充排油控制閥4的排油油路，進而驅動冷卻風扇8高速運轉，給冷卻水降溫。
[0032]如圖3和圖4所示，充排油控制閥4包括閥體20，閥體20固定在控制閥安裝座上，在閥體20內設置有活塞22、控制滑閥23及復位彈簧24，活塞22的底部與控制滑閥23的頂部連接，活塞22帶動控制滑閥23移動，活塞22和控制滑閥23與閥體20的內壁之間滑動連接。在閥體20的頂部具有一可拆卸的壓蓋25，壓蓋25壓緊閥體20并通過螺栓26固定連接在控制閥安裝座上。
[0033]在閥體20上設置有與齒輪油泵6連接的進油口 27和回油口 28、與液力偶合器I的進油口連接用于向液力偶合器I供油的充油口 29及用于將液力偶合器I內的工作油排向油箱3的排油口 30，排油口 30與液力偶合器I的排油槽(圖中未示出)連接，在閥體20上還設置有高壓空氣的進氣口 31。其中，進氣口 31開設在壓蓋25上，進氣口 31通過風管路18與高壓空氣源連接，在活塞22的頂部具有空氣腔32，進氣口 31與空氣腔32連通，高壓空氣由進氣口 31進入后，向下推動活塞22，活塞22再推動控制滑閥23。進油口 27、回油口 28、充油口 29和排油口 30之間通過控制滑閥23的上下移動而選擇性的連通或斷開。
[0034]控制滑閥23由中間的芯桿33及套設在芯桿33外周的滑閥體34組成，在芯桿33上套設復位彈簧24，芯桿33起至導向復位彈簧24的作用，在芯桿33的中部延伸出一環(huán)形凸臺35，在芯桿33的底部設置彈簧座36，復位彈簧24設置在環(huán)形凸臺35和彈簧座36之間，彈簧座36起到支撐復位彈簧24的作用，彈簧座36與芯桿33底部之間通過鎖環(huán)37連接，避免兩者脫開，彈簧座36及閥體20下端面通過芯桿33和控制閥安裝座的導向頂在偶合器傳動箱2箱體的上端面上，彈簧座36的內部是中空的，給芯桿33上下移動留出足夠的空間。
[0035]活塞22的底部伸入至滑閥體34的頂部與芯桿33的頂部固定連接，在活塞22的底部中間具有一 T形槽38，在芯桿33的頂部具有一 T形頭39，T形頭39卡在T形槽38內實現(xiàn)芯桿33與活塞22之間的固定連接。活塞22的底部為T形結構，滑閥體34的頂部具有向中心軸線延伸的凸沿40，活塞22底部的T形結構卡在凸沿40內。復位彈簧24復位時，推動芯桿33向上移動，再帶動活塞22及滑閥體34 —起向上移動，恢復至原位。在活塞22與滑閥體34之間套設一壓力彈簧41，活塞22向下移動時，在壓力彈簧41的作用下推動滑閥體34向下移動，壓力彈簧41的彈力與高壓空氣的壓力相匹配，確定活塞22移動所需的初始壓力。
[0036]在控制滑閥23的滑閥體34的外周設置有多個凹槽42，每個凹槽42沿滑閥體34的徑向呈環(huán)形設置，自上而下平行設置三個凹槽42，回油口 28、進油口 27、充油口 29、排油口 30也是自上而下設置四排，回油口 28、進油口 27、充油口 29、排油口 30分別沿閥體20的周圈均勻設置2-6個，本實施例中，回油口 28、進油口 27、充油口 29、排油口 30均優(yōu)選采用6個，由于凹槽42呈環(huán)形，所以6個回油口 28之間、6個進油口 27之間、6個充油口 29之間、6個排油口 30之間均相互連通?；赜涂?28、進油口 27、充油口 29、排油口 30分別與控制閥安裝座的相應位置的孔相通，再通過控制閥安裝座內的孔與油箱3、液力偶合器I等連通。
[0037]在活塞22的外周上設置至少一個呈環(huán)形的密封槽43，在密封槽43內設置密封圈44，密封圈44起到密封的作用，保證高壓空氣不泄漏。
[0038]在壓蓋25上設置有與閥體20內腔連通的通孔，通孔處設置一螺堵45，當控制滑閥23出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象時，可將螺堵45擰下，用專業(yè)工具將活塞22直接頂下，使控制滑閥23動作進行充油。
[0039]在組裝控制閥時，可以將活塞22、密封圈24、復位彈簧24、滑閥體34、芯桿33、壓力彈簧41、彈簧座36、鎖環(huán)37等組裝在一起后再安裝在閥體20內，最后用壓蓋25將閥體20壓緊并通過螺栓26固定在控制閥安裝座上。
[0040]本實用新型還提供一種冷卻風扇的控制方法，冷卻風扇8的工作轉速只有惰轉和額定轉速兩種，惰轉指液力偶合器I在不充油的情況下冷卻風扇8的轉速,額定轉速是指液力偶合器I充油后冷卻風扇8達到的最高轉速，這種控制方式更為簡單。當液力偶合器I充油工作時，冷卻風扇8在幾秒鐘之內就能達到額定轉速，當水溫降到規(guī)定溫度時，電空閥19失電，切斷高壓空氣，充排油控制閥4切斷供油油路，開啟排油油路，液力偶合器I內的工作油排空，液力偶合器I恢復至惰轉。
[0041]如圖5所示，下面詳細描述該驅動裝置的工作過程:
[0042]A、油箱3內的工作油在齒輪油泵6的作用下，不斷地從油箱3流出，依次經過濾清器5、齒輪油泵6和熱交換器7進入充排油控制閥4的進油口 27內。工作油不間斷地循環(huán)流動，保證液力偶合器I的正常工作。
[0043]B、當PLC控制系統(tǒng)中的溫度檢測部分檢測冷卻水溫度低于設定溫度時，電空閥19斷開，高壓空氣源斷開，如圖3所示，充排油控制閥4中的控制滑閥23處于原始狀態(tài)，復位彈簧24和壓力彈簧41均處于初始位置，滑閥體34外周的位于中間的凹槽42將回油口 28和進油口 27連通，由進油口 27進入閥體20內的工作油直接經回油口 28流出，下部的凹槽42將充油口 29隔開，工作油不能進入液力偶合器I內，最底部的排油口 30與回油口 28、進油口 27和充油口 29隔開，液力偶合器I的工作油從排油槽流出后進入排油口 30，再從控制閥底部的排空孔21流回油箱3。
[0044]此過程中，由進油口 27進入閥體20內的工作油直接經回油口 28流出，又返回至油箱3，而不能進入液力偶合器I內，冷卻風扇8處于惰轉狀態(tài)。
[0045]C、當PLC控制系統(tǒng)中的溫度檢測部分檢測出高溫水或中冷水溫度達到設定溫度時，由PLC控制系統(tǒng)發(fā)出指令，使電空閥19得電打開，接通高壓空氣源，高壓空氣由電空閥19、風管路18進入充排油控制閥4。
[0046]如圖4所示，在此過程中，高壓空氣從進氣口 31進入活塞22頂部的空氣腔32內，在高壓空氣的壓力下，活塞22向下移動，推動芯桿33向下移動，復位彈簧24被壓縮，同時，活塞22向下移動時，在壓力彈簧41的作用下，滑閥體34也向下移動，凹槽42隨之向下移動。
[0047]中間的凹槽42將進油口 27和充油口 29連通，而將回油口 28封堵斷開。由進油口 27進入的工作油經充油口 29進入液力偶合器I內，最下方的凹槽42將排油口 30切斷，使液力偶合器I出來的油不能排出。
[0048]此時，發(fā)動機的主軸高速旋轉時，輸入軸11通過螺旋傘齒輪12驅動泵輪軸9也高速旋轉，泵輪軸9帶動泵輪13高速旋轉，泵輪13中的工作油在離心力的作用下進入渦輪14，從而帶動渦輪14旋轉，渦輪14帶動渦輪軸10旋轉，將動力輸出到冷卻風扇8上，進而驅動冷卻風扇8在幾分鐘內達到高速運轉。
[0049]D、當冷卻水溫度降低至設定溫度以下時，液力偶合器I停止工作時，由PLC控制系統(tǒng)發(fā)出指令，使電空閥19失電斷開，切斷高壓空氣源，在復位彈簧24回彈的作用下，芯桿33向上移動，同時推動活塞22、滑閥體34向上移動至原始位置，回油口 28和進油口 27連通，由進油口 27進入閥體20內的工作油直接經回油口 28流出，不進入液力偶合器I內，排油口 30被打開，使偶合器內的工作油經排油口 30回到油箱。
[0050]在充排油控制閥4的閥體20上還開設有用于反應油壓的調節(jié)口 46，調節(jié)口 46可以只設置一個，也可以沿閥體20的周圈設置多個，最上部的凹槽42與調節(jié)口 46無論在充油時還是不充油時都連通，如圖4所示，在偶合器充油工作時，當偶合器的工作油量太多而壓力較大時，偶合器的工作油會甩出而進入調節(jié)口 46內，如果壓力很大時，進入調節(jié)口 46內的油會將滑閥體34向上頂起一點距離，此時，回油口 28接通一點，充油口 29被關閉一點，這樣一部分工作油不會流向偶合器，而是從回油口 28處流回油箱，進而調節(jié)偶合器的油壓。
[0051]如上所述，結合附圖所給出的方案內容，可以衍生出類似的技術方案。但凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據(jù)本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種內燃機車冷卻風扇驅動裝置，其特征在于:包括液力偶合器、偶合器傳動箱、充排油控制閥和PLC控制系統(tǒng)，所述偶合器傳動箱的輸出端連接冷卻風扇，工作油通過所述充排油控制閥與液力偶合器連接，所述充排油控制閥通過風管路連接高壓空氣源，高壓空氣源由所述PLC控制系統(tǒng)根據(jù)冷卻水溫度控制其通斷。
2.根據(jù)權利要求1所述的內燃機車冷卻風扇驅動裝置，其特征在于:在所偶合器傳動箱的出口與所述充排油控制閥的進油口之間依次設置有濾清器、齒輪油泵及熱交換器。
3.根據(jù)權利要求1所述的內燃機車冷卻風扇驅動裝置，其特征在于:所述液力偶合器包括泵輪軸、渦輪軸、泵輪和渦輪，與動力源連接的輸入軸與所述泵輪軸之間通過螺旋傘齒輪嚙合連接，所述渦輪軸連接所述冷卻風扇。
4.根據(jù)權利要求1所述的內燃機車冷卻風扇驅動裝置，其特征在于:在所述風管路上設置電空閥，所述電空閥與所述PLC控制系統(tǒng)連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的內燃機車冷卻風扇驅動裝置，其特征在于:所述充排油控制閥包括閥體，在所述閥體上設置有與所述偶合器傳動箱連接的進油口和回油口、與所述液力偶合器連接的充油口、與所述液力偶合器的排油槽連接的排油口及高壓空氣的進氣口，在所述閥體內設置有活塞、控制滑閥及復位彈簧，在所述活塞的頂部具有空氣腔，所述進氣口與所述空氣腔連通，所述活塞與所述控制滑閥的頂部連接，所述復位彈簧連接在所述控制滑閥上，所述活塞和控制滑閥與所述閥體的內壁之間滑動連接，所述進油口、回油口、充油口和排油口之間通過所述控制滑閥的移動而選擇性的連通或斷開。
6.根據(jù)權利要求5所述的內燃機車冷卻風扇驅動裝置，其特征在于:在所述控制滑閥的外周設置有多個凹槽，所述凹槽在所述控制滑閥移動時將所述進油口、回油口、充油口和排油口之間選擇性地連通或斷開。
7.根據(jù)權利要求6所述的內燃機車冷卻風扇驅動裝置，其特征在于:所述凹槽沿所述控制滑閥的徑向呈環(huán)形設置，相應地，所述進油口、回油口、充油口、排油口分別沿所述閥體的周圈均勻設置多個。
8.根據(jù)權利要求5所述的內燃機車冷卻風扇驅動裝置，其特征在于:在所述閥體上還開設有用于反應油壓的調節(jié)口。
9.根據(jù)權利要求5所述的內燃機車冷卻風扇驅動裝置，其特征在于:所述控制滑閥由中間的芯桿及套設在所述芯桿外周的滑閥體組成，所述復位彈簧套設在所述芯桿上，所述活塞的底部伸入至所述滑閥體的頂部與所述芯桿的頂部固定連接，在所述活塞與所述滑閥體之間套設一壓力彈簧。
10.根據(jù)權利要求5所述的內燃機車冷卻風扇驅動裝置，其特征在于:在所閥體的頂部設置有與所述閥體內腔連通的通孔，所述通孔處設置一螺堵。
【文檔編號】F01P7/04GK203547879SQ201320633392
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月14日 優(yōu)先權日:2013年10月14日
【發(fā)明者】弓海斌, 孫瑞, 袁博, 丁叁叁, 梁建英, 龔明 申請人:南車青島四方機車車輛股份有限公司