本實用新型涉及船舶傳動裝置的試驗裝置，具體地，涉及一種船用液力偶合器的試驗箱。

背景技術：

液力偶合器是利用液體的動能而進行能量傳遞的一種液力傳動裝置，它以液體油作為工作介質，通過泵輪和渦輪將機械能和液體的動能相互轉化，從而連接原動機與工作機械實現(xiàn)動力的傳遞。已知的，液力偶合器通過充排油實現(xiàn)離合功能，當僅有少量工作油或沒有工作油充入偶合器腔體內(nèi)時，偶合器僅能傳遞較小的扭矩。當工作油充滿偶合器腔體內(nèi)時，偶合器可以極高的傳扭效率傳遞許用范圍內(nèi)柴油機等原動機產(chǎn)生的扭矩。由于液力偶合器本身使用維護相對簡單，對于在運行中對離合器要求較高的船舶及陸上設施而言，其具有廣闊的應用范圍與前景。

現(xiàn)有的船用液力偶合器主要有兩類進油方式：

A、軸心式軸向進油方式：現(xiàn)有的軸心式軸向進油方式結構較為簡單。然而，采用這種進油方式具有以下限制條件：即必須在齒輪箱有空置軸端的條件下才能進行布置，且進油量受限于軸的尺寸。實踐中，對于較小的液力偶合器，由于軸端可加工空間較小，因此對進油效率較為不利。

B、徑向進油方式：徑向進油方式是指經(jīng)由旋轉軸的徑向進油口向液力偶合器供油。由于進油裝置和旋轉軸之間存在相關旋轉，使得現(xiàn)有的徑向進油方式受徑向泄漏的影響。對于尺寸較大的液力偶合器，則泄漏量較大，故而該進油方式進油量受限較大。

為滿足今后液力偶合器在各種場合適應不同布置結構，靈活匹配其它傳動設備，需要對各種進油方式開展研究。因此，有必要提出一種新型的液力偶合器的試驗裝置，從而對液力偶合器的各種進油方式進行考察與試驗。

技術實現(xiàn)要素：

在實用新型內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本實用新型的實用新型內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

為了解決上述現(xiàn)有技術中的不足，本實用新型公開了一種液力偶合器的試驗箱，該試驗箱能夠以徑向進油、軸心式軸向進油和非軸心式軸向進油中的至少一種方式向液力偶合器提供工作油，其中包括：上蓋；與上蓋連接的箱體；其中所述箱體具有前部腔室和后部腔室，所述前部腔室構造成容置所述液力偶合器；輸出軸，所述輸出軸的主體可旋轉地支承設置在所述后部腔室中，所述輸出軸的一端能夠連接到所述前部腔室中容置的液力偶合器，另一端構造為伸出所述后部腔室的自由軸端；軸心式軸向進油裝置，該裝置為在所述輸出軸的內(nèi)部沿軸向設置的工作油的油道，所述油道的一端延伸到所述自由軸端，所述油道的另一端連接到所述液力偶合器；非軸心式軸向進油裝置，該裝置固定設置在所述前部腔室的內(nèi)側壁上，該裝置的進口端連接到外部工作油源，該裝置的出口端設置在所述輸出軸和所述液力偶合器的轉動外殼的間隙中，所述出口端能夠與液力偶合器流體連通；徑向進油裝置，所述徑向進油裝置設置在所述輸出軸的外周并以浮動密封的方式與所述輸出軸配合，所述徑向進油裝置具有設置在徑向上的進油口，所述進油口能夠與所述輸出軸的軸向油道流體連通。

根據(jù)本實用新型中的液力偶合器的試驗箱，可以將液力偶合器的多種不同進油方式結合在同一個試驗箱內(nèi)進行研究。利用本實用新型的試驗箱，既可以同時進行兩種及以上的充油方式對液力偶合器進行充油，也可單獨用一種方式進行充油工作。通過對三種充油方式的比較研究，可以為液力偶合器在船舶上的靈活布置提供試驗依據(jù)，使液力偶合器可以與其它設備進行更加合理化的搭配。

優(yōu)選地，所述液力偶合器包括渦輪，所述非軸心式軸向進油裝置的出口端構造為噴油嘴，所述噴油嘴的出口朝向所述液力偶合器內(nèi)的工作油流道，所述工作油流道與所述渦輪的進油口流體連通，從而將射入該工作油流道的工作油導入到所述渦輪中。

根據(jù)優(yōu)選的液力偶合器的試驗箱，能夠在液力偶合器的外殼高速轉動的情況下以較高的效率將工作油泵送到液力偶合器的渦輪中。

優(yōu)選地，還包括設置在所述噴油嘴的外周的擋油板，所述擋油板與所述輸出軸間、所述擋油板與所述液力偶合器的轉動外殼間的間隙均大于1厘米。

根據(jù)優(yōu)選的液力偶合器的試驗箱，通過設置擋油板，即使存在一定的泄漏量也可以確保有足夠的工作油進入液力偶合器的渦輪-泵輪的腔體內(nèi)。通過設置一定的間隙，能夠確保在旋轉工作期間，液力偶合器的轉動外殼和輸出軸不會與非軸心式進油裝置的油管發(fā)生干涉，從而確保了試驗箱的安全運行。

優(yōu)選地，所述徑向進油裝置為在周向上環(huán)繞所述輸出軸的軸瓦，所述進油口設置在所述軸瓦的周向上；所述輸出軸帶有沿所述輸出軸徑向延伸的、與所述油道流體連通的進油槽，所述出油口流體地連通到所述進油槽。

根據(jù)優(yōu)選的液力偶合器的試驗箱，能夠以可靠的浮動密封的方式進行徑向供給工作油，與現(xiàn)有技術相比，明顯地降低了在徑向供油期間的工作油的泄漏量，從而使得能夠在大進油量的情況下使用徑向供油的方式。

優(yōu)選地，所述軸瓦和所述輸出軸之間的間隙小于0.01毫米。

根據(jù)優(yōu)選的液力偶合器的試驗箱，能夠在保證軸瓦與輸出軸之間正常旋轉的情況下，進一步降低供給的工作油的泄漏量。

根據(jù)優(yōu)選的液力偶合器的試驗箱，能夠延長輸出軸的工作壽命，從而提高試驗箱的工作可靠性。

優(yōu)選地，所述輸出軸的周向上附設有齒圈，所述齒圈與設置在箱體上的增速齒輪嚙合以向外輸出扭矩。

根據(jù)優(yōu)選的液力偶合器的試驗箱，能夠豐富試驗箱的輸出轉速，從而能夠擴大試驗箱進行模擬運行的工作范圍，從而便于液力偶合器與其它設備進行更加合理化的搭配。

附圖說明

本實用新型實施例的下列附圖在此作為本實用新型的一部分用于理解本實用新型。附圖中示出了本實用新型的實施方式及其描述，用來解釋本實用新型的原理。在附圖中，

圖1為根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選實施方式的試驗箱的主視圖；

圖2為圖1中的試驗箱的處于打開狀態(tài)下的箱體的俯視圖；

圖3為圖1中的試驗箱采用軸心式軸向進油方式的示意圖；

圖4為圖1中的試驗箱采用徑向進油方式的示意圖；

圖5為圖1中的試驗箱中徑向進油密封結構的示意圖；

圖6為圖1中的試驗箱采用非軸心式軸向進油方式的示意圖；

圖7為圖1中的試驗箱中非軸心式軸向進油裝置的結構示意圖；

附圖標記說明：

1、上蓋 2、箱體 3、液力偶合器

3.1、轉動外殼 3.2、渦輪 3.3、泵輪

3.4、渦輪進油口 4、輸入軸 5、輸出軸

6、軸向油道 7、軸瓦 7.1、徑向進油口

7.2、卡銷 8、非軸心式軸向進油裝置

8.1、噴油嘴 8.2、擋油板 8.3、固定架

8.4、進油管 9、增速齒輪

具體實施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本實用新型更為徹底的理解。然而，對于本領域技術人員來說顯而易見的是，本實用新型實施例可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本實用新型實施例發(fā)生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進行描述。

為了徹底了解本實用新型實施例，將在下列的描述中提出詳細的結構。顯然，本實用新型實施例的施行并不限定于本領域的技術人員所熟習的特殊細節(jié)。本實用新型的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本實用新型還可以具有其他實施方式。

根據(jù)本實用新型的一個方面，提供一種液力偶合器的試驗箱，其中該液力偶合器優(yōu)選地用于船舶傳動。但本領域技術人員能夠理解，該液力偶合器并不限于用于船舶使用，而是還可以用于其它諸如工程機械等陸地用傳動裝置。

如圖1所示，根據(jù)本實用新型的一個優(yōu)選實施方式的液力偶合器試驗箱包括安裝于地面的箱體2和通過緊固件連接到箱體2的上蓋1。具體來說，箱體2可以由鑄鐵或者鋁合金等材料一體鑄造成型。在箱體2和上蓋1互相配合形成用于容置液力偶合器3的內(nèi)腔。

在附圖2中示出了圖1中的試驗箱的箱體2。如圖所示，本實用新型中的箱體2大體為長方形。在箱體2的相對的兩側上對置設置有一對軸孔。利用分隔壁將箱體2的下部空間劃分為前部腔室和后部腔室兩個部分。將待試驗的液力偶合器3設置在箱體2的前部腔室中。

如圖2所示，在箱體2的前部腔室和后部腔室中分別設置有輸入軸4和輸出軸5。優(yōu)選地，輸入軸4和輸出軸5的軸端分別設置有可調(diào)法蘭。經(jīng)由該可調(diào)法蘭可將輸入軸4和輸出軸5分別連接到待試的液力偶合器3的兩端。對于不同型號的待試液力偶合器3，可通過調(diào)整可調(diào)法蘭來將其連接到輸入軸4和輸出軸5。

其中，輸入軸4設置為穿過箱體2的位于前部腔室的軸孔，并經(jīng)由軸承可旋轉地支撐在箱體2上。為了防止箱體的前部腔室中的工作油從軸孔處泄漏，可選地，在該軸孔附近利用螺栓等緊固件將輸入端蓋固定，從而以流體密封的方式將輸入軸4設置在箱體2中。同時，輸出軸5的主體設置在內(nèi)部腔室中，并自液力偶合器3延伸穿過箱體2的前部腔室并伸入到箱體2的內(nèi)部腔室的軸孔中。經(jīng)由軸承將輸出軸5可旋轉地支撐在箱體2上。為了防止工作油從該軸孔處泄漏，同樣地可通過設置輸出端蓋以流體密封的方式將輸出軸4設置在箱體2中。其中輸出軸4的軸端可以設置為自由軸端。如圖2所示，輸出軸5的內(nèi)部具有沿軸向設置的工作油的油道6，該油道6流體連接到液力偶合器3，優(yōu)選為渦輪3.2的腔體中。優(yōu)選地，也可以在輸出軸4的周向上附設有齒圈(未圖示出)，該齒圈與設置在箱體上的增速齒輪嚙合以向外輸出增速后的扭矩。

如圖2所示，液力偶合器本體包括有轉動外殼3.1、渦輪3.2和泵輪3.3。其中該渦輪3.2和泵輪3.3共同組成一個可使液體循環(huán)流動的密閉工作腔。優(yōu)選地，使泵輪3.3連接到輸入軸4上，并將渦輪3.2連接到輸出軸5。優(yōu)選地，渦輪3.2和泵輪3.3為沿徑向排列著許多葉片的半圓環(huán)，它們相向耦合布置，互不接觸，中間有2mm到8mm的間隙，并形成一個圓環(huán)狀的工作輪。轉動外殼3.1附設在渦輪3.2的外側并在兩者之間形成有可供工作油流體流經(jīng)的流道。泵輪3.3裝合后，形成環(huán)形空腔，可經(jīng)由多種供油方式向該空腔中充入工作油液。

根據(jù)本實用新型，泵輪3.3例如在內(nèi)燃機或電機驅動下旋轉，葉片帶動充入的工作油液轉動。在離心力作用下，這些工作油液被甩向泵輪3.3的葉片邊緣。由于泵輪3.3和渦輪3.2的半徑相等，故當泵輪3.3的轉速大于渦輪3.2的轉速時，泵輪3.3葉片外緣的液壓大于渦輪3.2葉片外緣的液壓，由于壓差液體沖擊渦輪葉片，當足以克服外阻力時，使渦輪3.2開始轉動，即是將動能傳給渦輪，使渦輪3.2與泵輪3.3同方向旋轉。油液動能下降后從渦輪的葉片邊緣又流回到泵輪，形成循環(huán)回路，其流動路線如同一個首尾相連的環(huán)形螺旋線。由此，液力偶合器3靠工作油與泵輪3.3、渦輪3.2的葉片相互作用產(chǎn)生動量矩的變化來傳遞扭矩。

根據(jù)本實用新型，提供了三種向液力偶合器3，優(yōu)選地為渦輪3.2提供工作油的進油方式：軸心式軸向進油方式、徑向進油方式以及非軸心式軸向進油方式。以下將結合附圖3-7對上述進油方式進行詳細的描述。

在附圖3中示出了根據(jù)本實用新型的軸心式軸向進油裝置。其中在附圖3中示出了用于實現(xiàn)該軸心式軸向進油方式的進油裝置。如附圖3所示，該輸出軸5具有伸出箱體2的自由軸端。在該自由軸端處設置供工作油充入的開口。該開口與輸出軸5內(nèi)部沿軸向設置的工作油的油道6流體連通。優(yōu)選地，可以在該開口中設置有防止工作油回流的止回閥。如圖3所示，當在輸出軸5的自由軸端的外側設置有工作油源時(該油源例如但不限于為工作油泵)，具有一定壓力的工作油可以經(jīng)由該開口流入到沿軸向設置的油道6中，并沿著如圖3所示的箭頭方向供給到液力偶合器3的渦輪3.2中，以使液力偶合器3能夠正常工作。通過這種軸向進油的方式，使工作油通過離心力直接進入工作油腔。這種進油方式無需采用額外的密封方式、具有加工方便、可簡化液力偶合器本體結構設計等特點。

在附圖4-5中示出了根據(jù)本實用新型的徑向進油方式。其中在附圖4-5中示出了用于實現(xiàn)該徑向進油方式的徑向進油裝置。如附圖4所示，根據(jù)本實用新型的徑向進油裝置7設置在輸出軸5的外周并以浮動密封的方式與該輸出軸5配合。該徑向進油裝置7為能夠實現(xiàn)浮動密封的結構，例如但不限于是設置在輸出軸5上的環(huán)狀密封部件。徑向進油裝置7具有設置在徑向上的進油口，該進油口和輸出軸5的軸向油道6流體連通。如圖所示，徑向進油裝置7沿箭頭所示的徑向方向將具有一定壓力的工作油經(jīng)由進油口7.1輸送到輸出軸5的軸向油道6，然后再經(jīng)由軸向油道6將工作油輸送到液力偶合器3的本體的渦輪3.2中，以使液力偶合器3能夠正常工作。由于徑向進油裝置7是以浮動密封的方式設置在輸出軸5上，較之現(xiàn)有的徑向進油裝置，本實用新型的徑向進油裝置能夠明顯地降低工作油的泄漏量。

在附圖5中示出了本實用新型中的徑向進油裝置的一個優(yōu)選實施例。其中徑向進油裝置為在周向上環(huán)繞輸出軸5的軸瓦7。優(yōu)選地，該軸瓦7為由巴氏合金制成的軸瓦。當然，本領域技術人員能夠理解，利用不銹鋼或者其它材料制成的軸瓦也能夠用于本實用新型。如圖5所示，將徑向進油裝置7的進油口7.1設置在軸瓦7的周向上，軸瓦7則以間隙配合的方式設置在輸出軸5上，優(yōu)選地輸出軸5和軸瓦7之間的間隙小于0.01毫米，從而減少徑向進油裝置工作時的工作油泄漏量。

如圖5所示，在軸瓦的周向上設置有缺口，在軸瓦的上方則設置有能夠與該缺口卡接的卡銷7.2。通過使卡銷7.2與缺口配合，可以防止軸瓦7與輸出軸5共同旋轉。在輸出軸5與徑向進油口7.1相同的截面平面上，輸出軸5設置有兩條與內(nèi)部的軸向油道6相連通的進油槽，該進油槽優(yōu)選地共線設置。當然，本領域技術人員能夠理解，該進油槽也可以交叉地設置，只要該進油槽能夠與內(nèi)部的軸向油道6流體連通即可。

在工作時，首先使卡銷7.2與缺口卡接從而確保軸瓦7不與輸出軸5共同旋轉。然后經(jīng)由徑向進油口7.1向輸出軸5提供具有一定壓力的工作油。隨著輸出軸5的旋轉，其中的進油槽在旋轉過程中會在一定的旋轉角度處與徑向進油口7.1流體連通，從而將工作油導入到軸向油道6并最終泵送入渦輪3.2中，從而使渦輪偶合器3正常工作。當不需要進行徑向進油時，可選地將軸瓦沿軸向移動一定的位移，從而使徑向進油口7.1與輸出軸5的進油槽錯位，導致工作油無法經(jīng)由徑向進油口7.1向外泄漏。當然，也可以通過設置閥門的方式來控制經(jīng)由徑向進油口7.1的通斷。

根據(jù)本實用新型的徑向進油方式，能夠極大地減少了泄漏量，從而提高進油效率。

在附圖6-7示出了根據(jù)本實用新型的非軸心式軸向進油方式。其中在附圖6-7中示出了用于實現(xiàn)該進油方式的非軸心式軸向進油裝置8。如附圖2和6所示，將根據(jù)本實用新型的非軸心式軸向進油裝置8固定設置在箱體2的前部腔室的內(nèi)側壁上，該裝置8的進口端連接到外部工作油源(未圖示出)，該裝置的出口端設置在輸出軸5和液力偶合器3的轉動外殼3.1的間隙中，其中出口端與液力偶合器3的渦輪3.2流體連通。

如附圖7所示，優(yōu)選地，本實用新型中的非軸心式軸向進油裝置8包括一段呈“L”型的中空進油管8.4。該進油管8.4的一端連接到外部工作油源并穿過箱體2的箱壁進入到前部腔室中。通過設置有多個固定架8.3以將進油管8.4可靠地固定在前部腔室的側壁上并將進油管8.4插入到固定座中，從而確保進油管8.4具有較高的剛度和良好的減振性能。這種構造有利于在試驗箱工作時，防止箱體振動對供油油管正常工作所帶來的不利影響。

進一步，該進油管8.4在另一端位置處朝向液力偶合器3彎折，從而使進油管8.4從輸出軸5的外側伸入到輸出軸5和轉動外殼3.1的間隙之中。進一步，將進油管8.4的彎折端的出口端部構造為噴油嘴8.1。如圖7所示，該噴油嘴8.1的出口朝向液力偶合器3內(nèi)部的工作油流道，該工作油流道可由轉動外殼3.1和渦輪3.2組合形成，且該工作油流道流體連通到渦輪3.2的進油口3.4。從而能夠在使進油管不與轉動外殼3.1發(fā)生接觸的情況下，將具有一定壓力的工作油射入該工作油流道中。優(yōu)選地，在轉動外殼3.1上還設置有具有導向作用的加強筋，該加強筋例如設計成為徑向葉輪的形式，以隨著轉動外殼3.1的轉動將工作油吸入到工作油流道中。

優(yōu)選地，在噴油嘴8.1的外周上設置有擋油板8.2。該擋油板8.2優(yōu)選地為沿著噴油嘴8.1的外周設置的環(huán)形薄板，并利用卡環(huán)等緊固件固定連接到進油管8.4的端部處。由于輸出軸5和轉動外殼3.1在工作過程中會高速旋轉，因此將位于噴油嘴8.1的外周上的擋油板8.2設計成與輸出軸5間、與液力偶合器3的轉動外殼3.1間的間隙均大于1厘米。借此，使得該非軸心式軸向進油裝置8不與輸出軸5和轉動外殼3.1發(fā)生接觸。

在工作時，來自外部工作油源的工作油經(jīng)由進油管8.4供給到前部腔室中，由于該進油管8.4向液力偶合器3彎折成使得其末端的噴油嘴8.4已經(jīng)深入到液力偶合器3的腔體內(nèi)部外側。在噴油嘴8.4處的擋油板8.2的配合下，能夠將足夠量的、帶有一定壓力的工作油供入到轉動外殼3.1和渦輪3.2之間的工作油流道。在工作油流道中的工作油能夠經(jīng)由渦輪3.2的進油口3.4進入到渦輪3.2的腔體中，從而使液力偶合器3正常工作。

根據(jù)本實用新型的非軸心式軸向進油方式，能夠在液力偶合器3的泵輪3.2與輸出軸5的間隙中送入工作油，從而為液力偶合器3的工作提供工作油。這種進油方式具有以下優(yōu)點：1.較軸心式供油模式供油量更大，供油壓力也更易掌握。2.液力偶合器的輸出軸無需專門設計進油油路，與軸心進油的方式相比，當齒輪箱不存在空置軸端的情況下也能夠進行布置。3.通過外部管路自箱體外側延伸進入液力偶合器的腔體內(nèi)部供油，其供油渠道布置較為靈活，這對液力偶合器的靈活布置有較大的意義。

根據(jù)本實用新型的液力偶合器的試驗箱，能夠在同一個試驗箱內(nèi)對多種供油方式進行研究。即，可同時進行兩種及以上的充油方式對液力偶合器進行充油，也可單獨用一種方式進行充油工作。通過對三種充油方式的比較研究，可以為液力偶合器在船舶上的靈活布置提供試驗依據(jù)，使液力偶合器可以與其它設備進行更加合理化的搭配。

作為一個示例，可以利用根據(jù)本實用新型的試驗箱對9MW液力偶合器進行供油方式的試驗。該型液力偶合器具體工作參數(shù)為：

試驗箱輸入轉速：1066r/min

偶合器額定功率：9MW

偶合器額定滑差：1.7％

偶合器力矩系數(shù)：λ0.983＝1.7x10-6

偶合器可傳遞扭矩：Te＝80580Nm

試驗箱工作油壓力：0.05～0.2Mpa

試驗箱充油時間：小于240秒。

試驗時，打開上蓋1并將該液力偶合器放置在箱體2的前部腔室中。通過可調(diào)法蘭將液力偶合器連接到輸入軸4和輸出軸5。根據(jù)具體的試驗目的，可以選擇性地經(jīng)由徑向進油、軸心式軸向進油和非軸心式軸向進油中的至少一種方式將工作油供給到液力偶合器的渦輪中，然后通過外部動力源帶動輸入軸4旋轉，同時檢測輸出軸5的輸出扭矩和轉速，從而得出液力偶合器的轉遞效率等性能參數(shù)。當試驗完畢后，可以經(jīng)由液力偶合器上的工作油開口將工作油放出。根據(jù)不同液力偶合器的尺寸和型號，通過調(diào)節(jié)可調(diào)法蘭即可實現(xiàn)試驗安裝。

本實用新型已經(jīng)通過上述實施例進行了說明，但應當理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本實用新型限制于所描述的實施例范圍內(nèi)。此外本領域技術人員可以理解的是，本實用新型并不局限于上述實施例，根據(jù)本實用新型的教導還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本實用新型所要求保護的范圍以內(nèi)。