本发明涉及一种具有行星齿轮机构的离合器，属于具有齿轮接合的机械离合器技术领域。 在机械传动中离合器是常用部件。现有离合器有多种类型，如机械式、电磁式、液压式、气动式、离心式等等。传统离合器的总的缺陷是传递转矩不够大，接合动作不够敏捷，对于那些离合操作频繁，传递转矩大的机械，通常因为找不到合适的离合器而不得不采用直流电机直接启动和制动方法来取代离合器，由于电机本身的转动惯量较大，采用这种方法的代价是电机的容量要比使用离合器时大5～6倍。即使这种，在一些要求快速启动的大型机械上还不能找到合适的电机，有些用户不得不使用多台电机并用的方法，这使得机构变得十分臃肿。液压离合器或气动离合器性能虽高于其他离合器，但价格昂贵，使用维护也很复杂，使用也仍受局限。现代工业的发展所提出的新课题，传统手段已经难以解决，例如轧钢行业所用的飞剪机、剪切机，升降台等常需要作频繁的启动操作，采用传统的离合器机构，或者用直流电机直接启动越来越不能适应轧钢作业速度的提高。另有一种情况是工作机械虽然不需要作启动制操作，但仍需间断地工作，例如炼钢车间的排风扇，而它的动力为普通电机，功率甚大，一般在几百kw之上，是不适合作频繁启动的。由于找不到合适的离合器，只能使排气系统持续工作。综上所述，现有地离合器的局限对大型机械作业所产生的不利影响在些情况下是十分严重的。
本发明的目的是公开一种传递扭矩大，运动特性硬的离合器，以解决大型机械的频繁快速启动作业。
本发明的任务通过以下方法实现：
一种连接电机和工作机械的行星齿轮传动装置，该装置为具有两个中心轮和一个行星架三轴机构，其中一个轴与电机传动连接，另一轴与工作机械传动连接，在该轴与它的第三轴上均设有制动器。
所述的行星齿轮传动装置为内齿式差速器，外齿正号机构差速器、外齿负号机构差速器或伞齿式差速器其中的一种，主要依据实际传动速比选取。
这种行星齿轮传动机构离合器的工作过程是当与工作机械连接的行星机构输出轴上的制动器制动时，另一个制动器释放，使该输出轴空载，此状态用于电机启动或操作过程中的工作机械停转等待。当两个制动器切换时，该行星机构相当一个普通减速器，成为电机和工作机械之间的传动连接。由于工作机械的启动是在电机已经正常运转状态下进行的，所以使整个系统的启动转动惯量大幅度下降；此外，这种离合器为齿轮啮合传动，运动特性硬，传递扭矩大，既保留齿式离合器的传动性能，又能进行低冲击高速离合切换，这种离合器的第三个特点是制造和使用维护更方便，制动器本身比离合器结构更简单，加速扭矩可比离合器更大些，而在现有的工艺水平下，齿轮机构的制造和维护也要比那些大型的气动或液压离合器更有利些。这三方面的特点使本发明在频繁启动的或者其他一些需进行间断式工作的大型机械应用中不但能降低工作造价和工作机械的操作成本，还能改善和提高工作机械的某些性能，敏捷的启动性，长期稳定可靠的离合操作。
下面结合附图和实施例，对本发明作具体说明。
图1和图2是一种使用内齿行星机构离合器的大型剪切机结构图。
图3是该离合器的机构简图。
图4是该离合器中的内齿差速器结构图。
图5、图6和图7是使用外齿正号机构离合器的飞剪机结构图。
图8是该离合器的机构简图。
图9是所用外齿差速器结构图。
图10是使用外齿负号机构的离合器机构简图。
图11是使用伞齿差速器离合器的机构简图。
图1至图4中为使用本发明的钢坯剪切机系统说明。该剪切机剪切力达1600T，剪切次数10～13.5次/分。原采用4台600kw直流电机传动4台减速机同时带动剪切机作启动制作业，采用本发明后仅采用一台400kw直流电机1与离合器2的输入轴连接。该离合器2的核心为一个内齿差速器3，其太阳轮31的轮轴为输入轴，行星架轴32为主输出轴，再通过一级齿轮5减速，与剪切机10连接。在行星架轴32的轴端设有一个电动制动器8。内齿差速器3的齿圈33则通过两级齿数6增速，在输出轴7的轴两端各设一个电动制动器9。增速之后输出轴7上的制动器9可选用较小的规格，前题是末级传动齿轮线速度必须满足要求，否则可少增速或不增速。
使用这种内齿差速器3，一般差速器的速比选3.5～7，可保证较高的传动效率。
这种大型剪切机作钢坯切头用，操作时需作快速而准确的启动式剪切。剪切前电机1正处于正常运转状态，此时离合器2上的制动器8制动，而制动器9释放，内齿差速器此时为一个定轴轮系。当剪切机10控制机构获得一个启动命令时，离合器2上的两制动器8、9切换，依靠制动器9的制动力矩，使内齿差速器3的内齿圈33迅速制动，切换结束时内齿差速器3成为一个行星架输出的行星减速器。在切换瞬间三轴均运动。这种切换对于内齿差速器3而言，没有改变齿轮的啮合面，所以是一种无冲击或低冲击切换。而制动器9又是设在一个空载的自由轴7上，这个轴的速度可以按需设计，不受主传动轴影响，以便选用小制动器制动。以上离合机理具体分析可知，与传统离合器相比本发明的优势是明显的。在本实施例中由于以一台较小功率直流电机取代四台并联电机，不但节省设备投资，生产中每天还可节省几万度电。
图5～图9显示一种飞剪机系统，该系统中的离合器中使用了外齿正号机构。
图中直流电机1与离合器2中的外齿正号差速器12的太阳轮A传动连接，飞剪机11与另一太阳轮B传动连接，行星轮E、F分别与太阳轮A、B啮合，行星架C经两级齿数15增速，在该离合器2上伸出另一输出轴16，轴两端各设一个小制动器17，在太阳轮B的输出轴18上设有另一制动器19。
本例中外齿正号机构差速器的选用速比为1.6～3.5。
本实施例中制动器17制动、制动器19释放时，行星机构12为一个动轴轮系。飞剪机11处在连续工作的轧钢生产线上，在进行切头操作和钢材的倍尺剪切时均要求飞剪机11作启动式工作。目前，使用进口低惯性直流电机，剪切线速度在10m/s以下；使用进口气动离合器，剪切线速度在16m/s以下。这两种设备的价格自然是昂贵的，并且上述速度限制眼下难以突破，限制了轧钢生产水平的提高。采用本发明后飞剪机的剪切线速度可达20m/s或更大，离合切换动作准确可靠，并且即使按目前国内机械行业生产工艺水平，这种新型离合器主体的使用寿命可达几万工作小时。这种工作可靠，使用寿命长对连续作业线带来的潜在效益是难以估量的。
可选用的差速器还有外齿负号机构，它的速比适应范围为1.2～1.6，以及伞齿差速器，其速比适应范围为1～1.2。
图10为使用外齿负号差速器的离合器机构简图，离合器2中的差速器21与图9所示的外齿正号机构同样具有两个太阳轮A、B，两个行星轮E、F。不同的是行星轮E、F不同轴，太阳轮A与行星轮E啮合，行星轮E、F相互啮合，行星轮F再与太阳轮B啮合。用作离合器时仍以行星架C与空载输出轴20连接。
图11为使用伞齿差速器的离合器机构简图，图中离合器2中的差速器23为典型的伞齿差速器，其太阳轮A、B分别用来与电机及工作机械连接，而行星架C与空载轴20连接。