CN102537268B - 煤矿坑道勘探钻机的液压离合换挡变速箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿坑道勘探钻机的液压离合换挡变速箱，包括电机、箱体组件、传动装置、离合装置和液压控制装置，通过液压控制装置的换向阀控制液压油方向，使液压油进入不同档油路，不同档油路控制离合装置中的离合器动作，实现换挡。本发明与现有技术相比具有以下优点：结构简单合理、换挡时对齿轮的冲击性小、操作简单、系统稳定性好。

Description

煤矿坑道勘探钻机的液压离合换挡变速箱

技术领域

本发明涉及一种煤矿坑道勘探钻机的液压离合换挡变速箱。

背景技术

煤矿坑道的勘探，钻机面对不同地质层，必须选用不同转速进行地质钻探，达到地质勘探的要求，本发明的技术设计是专用于煤矿坑道勘探钻机的液压离合换挡变速箱。现有技术的钻机变速箱是依靠手动操作，调节传动不同档位齿轮和双联滑动齿轮的啮合，达到钻机变换转速的目的；但在实际的操作过程中，齿与齿槽相对位置的错位，在没有完成换挡时，因齿轮因旋转会将啮合动作造成的冲击，使换档齿轮啮合具有一定的困难，档位齿轮也会因受到的冲击造成磨损或损坏；在使用过程中往往需要对操作人员要求有一定的操作经验，方可顺利的挂档。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单合理、换挡方便简单、对齿轮冲击性小的煤矿坑道勘探钻机的液压离合换挡变速箱。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该煤矿坑道勘探钻机的液压离合换挡变速箱，包括电机、箱体组件、传动装置、离合装置和液压控制装置，其特征在于：

所述的传动装置包括输入轴、中间轴、输出轴、主动齿轮组、离合齿轮组、输出齿轮、倒档惰轮和传动齿轮，输入轴、中间轴和输出轴转动安装在箱体组件上，主动齿轮组包括第一档齿轮、第二档齿轮、第三档齿轮和倒档齿轮，离合齿轮组包括第一档离合齿轮、第二档离合齿轮、第三档离合齿轮和倒档离合齿轮，第一档齿轮和倒档齿轮固定安装在输入轴上，第二档离合齿轮和第三档离合齿轮转动安装在输入轴上，第二档齿轮和第三档齿轮固定安装在中间轴上，第一档离合齿轮和倒档离合齿轮转动安装在中间轴上，第一档齿轮、第二档齿轮、第三档齿轮分别与第一档离合齿轮、第二档离合齿轮、第三档离合齿轮啮合，倒档惰轮转动安装在箱体组件上，传动齿轮固定在输出轴上，倒档齿轮与倒档惰轮啮合，倒档惰轮与倒档离合齿轮啮合，输出齿轮与传动齿轮啮合；采用这种结构式使得传动的齿轮之间保持啮合状态，避免了换挡时齿轮的齿之间错位导致的对齿的冲击。

所述的离合装置包括第一档离合器、第二档离合器、第三档离合器和倒档离合器；

所述的液压控制装置包括齿轮泵、换向阀，换向阀通过液压通道组连接第一档离合器、第二档离合器、第三档离合器和倒档离合器。通过换向阀控制各个离合器动作实现在不同的档位变换。

本发明所述的，第二档离合器和第三档离合器固定在输入轴上，第一档离合器和倒档离合器固定在中间轴上，第一档离合器、第二档离合器、第三档离合器和倒档离合器都设置有主动摩擦片和被动摩擦片，被动摩擦片与第一档离合齿轮、第二档离合齿轮、第三档离合齿轮、倒档离合齿轮卡接，主动摩擦片和被动摩擦片在离合器的带动下接触，实现换挡时的动力传输，第一档离合器、第二档离合器、第三档离合器和倒档离合器都设置有油缸外体、活塞和离合器外壳，油缸外体固定在输入轴和中间轴上，活塞设置在油缸外体内，离合器外壳卡接在输入轴和中间轴上，主动摩擦片卡接于离合器外壳上，通过活塞推动主动摩擦片压紧被动摩擦片，从而使得离合齿轮组的齿轮可以和所在轴一起转动。

本发明所述的液压通道组包括开设第二液压通道、第三液压通道、第一液压通道和倒档液压通道，第二液压通道和第三液压通道开设在输入轴内，第一液压通道和倒档液压通道开设在中间轴内，第一液压通道、第二液压通道、第三液压通道和倒档液压通道分别连接第一档离合器、第二档离合器、第三档离合器和倒档离合器。设置在输入轴和中间轴上的液压通道组，结构简单、牢固、密封性好。

本发明所述的第一液压通道通过开设在箱体组件上的第一油道和开设在中间轴上的第一油槽通入液压油，所述的第二液压通道通过开设在箱体组件上的第二油道和开设在输入轴上的第二油槽通入液压油，所述的第三液压通道通过开设在箱体组件上的第三油道和开设在输入轴上的第三油槽通入液压油，所述的倒档液压通道通过开设在箱体组件上的倒档油道和开设在中间轴上的第四油槽通入液压油，第一油槽、第二油槽、第三油槽、第四油槽的两边设置有密封圈密封。

本发明所述的第一档离合齿轮、第二档离合齿轮、第三档离合齿轮、倒档离合齿轮和活塞之间都设置有压簧。压簧可以实现换挡时活塞的复位。

本发明还设置有齿轮泵同步运行装置，所述的齿轮泵同步运行装置包括固定安装在箱体组件上的取力惰轮和驱动齿轮泵的取力齿轮，所述的齿轮泵固定在箱体组件上，倒档离合齿轮与取力惰轮啮合，取力惰轮与取力齿轮啮合。

本发明所述的液压控制装置在齿轮泵和换向阀之间还设置有减压阀和切断阀。减压阀稳定了离合器内主动摩擦片和被动摩擦片在换挡冲击下液压油的工作压力。

本发明所述的输入轴和中间轴开有通向压簧和轴承的润滑油道，润滑油道外接减压阀。减压阀将超压油送入润滑油道，实现变速箱内动力活动润滑传递。

本发明所述的箱体组件上设置有油位镜。通过油位镜可见油箱内油位的高低。

本发明所述的第一档离合器的油缸外体和倒档离合器的油缸外体为一体式结构，所述的第一档离合器的离合器外壳和倒档离合器的离合器外壳为一体式结构，所述的第二档离合器的油缸外体和第三档离合器的油缸外体为一体式结构，所述的第二档离合器的离合器外壳和第三档离合器的离合器外壳为一体式结构。

本发明与现有技术相比具有以下优点：结构简单合理、换挡时对齿轮的冲击性小、操作简单、系统稳定性好。

附图说明

图1为本实施例的结构示意图。

图2为本实施例的液压控制装置的安装结构示意图。

图3为本实施例的结构示意图剖视结构示意图。。

图4为本发明实施例的液压控制装置原理示意图。

图5为图3中A处的放大结构示意图。。

图6为图3中B处的放大结构示意图。

图7为本实施例齿轮泵同步运行装置的原理示意图。

图8为本实施例第二输入轴端部的结构示意图。

图9为本实施例第一档离合齿轮和被动摩擦片卡接的原理示意图。

图10为本实施例第一档主动摩擦片和第一档离合器外壳卡接的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

参见图1～图10，本实施例包括电机1、箱体组件、离合装置、液压控制装置和齿轮泵同步运行装置。箱体组件设包括主箱体2、连接套3、副箱体4、连接盘5、固定盖49。传动装置设包括输入轴、中间轴、输出轴6、主动齿轮组、离合齿轮组、输出齿轮7、倒档惰轮8和传动齿轮9，主动齿轮组包括第一档齿轮10、第二档齿轮11、第三档齿轮12和倒档齿轮13，离合齿轮组包括第一档离合齿轮14、第二档离合齿轮15、第三档离合齿轮16和倒档离合齿轮17，输入轴包括第一输入轴18和第二输入轴19，中间轴包括第一中间轴20和第二中间轴21。离合装置包括第一档离合器Ⅰ、第二档离合器Ⅱ、第三档离合器Ⅲ、倒档离合器Ⅳ。第一档离合器Ⅰ包括第一油缸外体22、第一活塞23、第一档离合器Ⅰ外壳24，第一主动摩擦片25和第一被动摩擦片26，第二档离合器Ⅱ包括第二油缸外体27、第二活塞28、第二档离合器外壳29、第二主动摩擦片30和第二被动摩擦片31。第三档离合器Ⅲ包括第三油缸外体32、第三活塞33、第三档离合器Ⅲ外壳34、第三主动摩擦片35和第三被动摩擦片36，倒档离合器Ⅳ包括倒档油缸外体37、倒档活塞38、倒档离合器Ⅳ外壳39、倒档主动摩擦片40和倒档被动摩擦片41。液压控制装置包括齿轮泵42、滤油器43、减压阀44、切断阀45、压力表46、换向阀47、油位镜48、液压通道组，液压通道组包括第一液压通道50、第二液压通道51、第三液压通道52、倒档液压通道53。齿轮泵同步运行装置包括取力惰轮轴54、取力惰轮55、取力齿轮56。

连接关系是：电机1和连接套3用螺栓拧紧固定，齿轮泵42和油位镜48固定在主箱体2上，减压阀44、切断阀45、换向阀47压力表46与主箱体2焊接固定，主箱体2固定有第二润滑油接口58和第一润滑油接口57，切断阀45固定有第三档液压接口61、第二档液压接口60、第一档液压接口59和倒档液压接口62，连接盘5开有第二润滑油进口68、倒档液压进口66和第一档液压进口63，副箱体4开有第三档液压进口65、第二档液压进口64和第一润滑油进口67，第一档液压接口59与第一档液压进口63用油管连接，第二档液压接口60与第二档液压进口64用油管连接，第三档液压接口61与第三档液压进口65用油管连接，倒档液压接口62与倒档液压进口66用油管连接，第一润滑油接口57与第一润滑油进口67用油管连接，第二润滑油接口58与第二润滑油进口68用油管连接。

电机1的电机轴和第一输入轴18的一端固定，第一输入轴18通过轴承转动安装在主箱体2上，倒档齿轮13和第一档齿轮10固定在第一输入轴18上。

第二输入轴19和第一输入轴18的另一端卡接固定并通过轴承转动安装在主箱体2上，第二输入轴19开有第二液压通道51和第三液压通道52和第一润滑油道74，设有密封头将第二液压通道51的一端和第三液压通道52的一端密封，第二输入轴19开有第二油槽77、第三油槽78和密封圈卡槽80，密封圈卡槽80卡有密封圈，第二油缸外体27套入第二输入轴19并与第二输入轴19焊接固定，第二活塞28的内圈和外圈卡入密封圈后套入第二输入轴19，设有第二压簧82套入第二输入轴19，第二档离合齿轮15和第二被动摩擦片31卡接，密封圈和第二主动摩擦片30卡入第二档离合器外壳29，第二档离合齿轮15通过轴承转动安装在第二输入轴19上，第二压簧82位于第二活塞28和第二档离合齿轮15之间，第二离合器外壳29和卡接在第二输入轴19上（第二离合器外壳29内壁设有凹槽与第二输入轴19外圆的凸齿卡接，第二离合器外壳29受卡接装配的影响径向方向相对第二输入轴19静止，但轴向方向仍可相对活动），共设置有四块第二主动摩擦片30和五块第二被动摩擦片31且分隔排列。第三档离合齿轮16、第三压簧83、第三档离合器Ⅲ的安装方法与第二档离合器Ⅱ相同。固定盖49套入第二输入轴19后用螺栓与主箱体2拧紧固定，固定盖49开有第二油道71、第三油道、第一润滑油道74。第一润滑通道通过第一润滑油道74与第一润滑油进口67连接，第二液压通道51和第三液压通道52分别与第二油道71和第三油道连接，第二油道71和第三油道分别与第二档液压进口64和第三档液压进口65连接，第一润滑油道74通向第二离合器齿轮轴承86、第三离合器齿轮轴承87、第二压簧82和第三压簧83。

第一中间轴20通过轴承转动安装在主箱体2上，第一中间轴20开有第一液压通道50、倒档液压通道53和第二润滑油道75，设有密封头将第一液压通道50的一端和倒档液压通道53的一端密封，第一中间轴20开有第一油槽76、倒档油槽79和密封圈卡槽80，密封圈卡槽80卡有密封圈，第一油缸外体22套入第一中间轴20并与第一中间轴20焊接固定，第一活塞23的内圈和外圈卡入密封圈后套入第一中间轴20，第一压簧81套入第一中间轴20，第一档离合器Ⅰ齿轮和第一被动摩擦片26卡接，第一档离合器Ⅰ齿轮通过轴承转动安装在第一中间轴20上，第一压簧81位于第第一活塞23和第一档离合器Ⅰ齿轮之间，密封圈和第一主动摩擦片25卡入第一离合器外壳，第一离合器外壳24和卡接在第一中间轴21上，第一离合器外壳24内壁设有凹槽与第一中间轴21外圆的凸齿卡接，第一离合器外壳24受卡接装配的影响径向方向相对第一中间轴21静止，但轴向方向仍可相对活动。共设置有四块第一主动摩擦片25和五块第一被动摩擦片26且分隔排列。倒档离合齿轮17、倒档压簧84、倒档离合器Ⅳ的安装方法与第一档离合器Ⅰ相同。连接盘5套入第一中间轴20后用螺栓与主箱体2拧紧固定，第二润滑油道75与第二润滑油进口68连接，第一液压通道50和倒档液压通道53分别与第一油道70和倒档油道73连接，第一油道70和倒档油道73分别与第一档液压进口63和倒档液压进口66连接，第二润滑油道75通向，通向第一离合器齿轮轴承69、倒档离合器齿轮轴承85、第一压簧81和倒档压簧84。

第二中间轴21和第一中间轴20固定连接，第二中间轴21转动安装在主箱体2上，第二档齿轮11、第三档齿轮12、输出齿轮7固定在第二中间轴21上。输出轴6转动安装在副箱体4上，输出齿轮7固定在输出轴6上。

第一档离合齿轮14与第一档齿轮10啮合，第二档离合齿轮15与第二档齿轮11啮合，第三档齿轮12与第三档离合齿轮16啮合，输出齿轮7和传动齿轮9啮合，倒档惰轮轴固定在主箱体2上，倒档惰轮8通过轴承转动安装在倒档惰轮轴上，倒档惰轮8与倒档齿轮13、倒档离合齿轮17啮合。

取力惰轮轴54固定在主箱体2上，取力惰轮55通过轴承转动安装在取力惰轮轴54上，取力惰轮55与倒档离合齿轮17啮合，取力齿轮56和齿轮泵42的齿轮泵42轴固定连接，取力齿轮56与取力惰轮55啮合。

本实施例所述的第一档离合器Ⅰ的油缸外体和倒档离合器Ⅳ的油缸外体为一体式结构，所述的第一档离合器Ⅰ的离合器外壳和倒档离合器Ⅳ的离合器外壳为一体式结构，所述的第二档离合器Ⅱ的油缸外体和第三档离合器的油缸外体为一体式结构，所述的第二档离合器Ⅱ的离合器外壳和第三档离合器Ⅲ的离合器外壳为一体式结构。

工作过程原理：

在换向阀47换挡时，油压会瞬间降低，换挡结束后油压再恢复到工作压力，减压阀44保证离合器内主动摩擦片和被动摩擦片的换挡冲击下液压油的工作压力，在减压阀44的稳压控制下，限制了最高工作油压的同时，将超压油从第二润滑油接口58和第一润滑油接口57分别送入第二润滑油道75和第一润滑油道74，实现变速箱内动力活动润滑传递。

如果变速箱在运行中发生故障，只要关闭切断阀45，液压油切断，离合器内主动摩擦片和被动摩擦片脱开，停止动力传递，切断阀45起到保护变速箱的作用。

整个变速箱为封闭式油箱，通过油位镜48可见油箱内油位的高低。

电机1带动齿轮泵42传递液压动力，使液压油从油箱中吸出进入滤油器43，液压油从滤油器43流入减压阀44，再进入切断阀45，又从切断阀45进入换向阀47，通过换向阀47控制液压油方向，使液压油进入不同档油路，换向阀47设计有空档、倒档、第一档、第二档、第三档，共档五个档。

当换向阀47控制在空档时，液压油被切断，所有主动摩擦片和被动摩擦片全部保持分离的状态，电机1只带动第一输入轴18和第二输入轴19转动，此时为空挡。

当换向阀47控制换挡到第一档时，液压油从第一档液压接口59进入第一档液压进口63，通过第一油道7049进入第一液压通道50，从而推动第一活塞23，使得第一主动摩擦片25和第一被动摩擦片26受轴向作用互相压紧，从而带动中间轴转动，进而带动输出轴6实现第一档动力传输。

当换向阀47控制换挡到第二档、第三档和倒档的工作过程和第一档原理相同，故不再叙述。

弹簧在换挡过程中，能够使得活塞迅速复位，实现主动摩擦片和被动摩擦片快速分离。

在电机1工作过程中，倒档齿轮13、倒档惰轮8、倒档离合齿轮17、取力惰轮55为常旋转状态，只要电机1工作齿轮泵42就工作，实现单机带动齿轮泵42同步运行。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种煤矿坑道勘探钻机的液压离合换挡变速箱，包括电机、箱体组件、传动装置、离合装置和液压控制装置，其特征在于：

所述的传动装置包括输入轴、中间轴、输出轴、主动齿轮组、离合齿轮组、输出齿轮、倒档惰轮和传动齿轮，输入轴、中间轴和输出轴转动安装在箱体组件上，主动齿轮组包括第一档齿轮、第二档齿轮、第三档齿轮和倒档齿轮，离合齿轮组包括第一档离合齿轮、第二档离合齿轮、第三档离合齿轮和倒档离合齿轮，第一档齿轮和倒档齿轮固定安装在输入轴上，第二档离合齿轮和第三档离合齿轮转动安装在输入轴上，第二档齿轮和第三档齿轮固定安装在中间轴上，第一档离合齿轮和倒档离合齿轮转动安装在中间轴上，第一档齿轮、第二档齿轮、第三档齿轮分别与第一档离合齿轮、第二档离合齿轮、第三档离合齿轮啮合，倒档惰轮转动安装在箱体组件上，传动齿轮固定在输出轴上，倒档齿轮与倒档惰轮啮合，倒档惰轮与倒档离合齿轮啮合，输出齿轮与传动齿轮啮合；

所述的离合装置包括第一档离合器、第二档离合器、第三档离合器和倒档离合器，所述的第二档离合器和第三档离合器固定在输入轴上，所述的第一档离合器和倒档离合器固定在中间轴上；

所述的液压控制装置包括齿轮泵、换向阀，换向阀通过液压通道组连接第一档离合器、第二档离合器、第三档离合器、倒档离合器。

2.根据权利要求1所述的液压离合换挡变速箱，其特征在于：所述的第二档离合器和第三档离合器固定在输入轴上，第一档离合器和倒档离合器固定在中间轴上，第一档离合器、第二档离合器、第三档离合器和倒档离合器都设置有主动摩擦片和被动摩擦片，被动摩擦片与第一档离合齿轮、第二档离合齿轮、第三档离合齿轮、倒档离合齿轮卡接，第一档离合器、第二档离合器、第三档离合器和倒档离合器都设置有油缸外体、活塞和离合器外壳，油缸外体固定在输入轴和中间轴上，活塞设置在油缸外体内，离合器外壳卡接在输入轴和中间轴上，主动摩擦片卡接于离合器外壳上。

3.根据权利要求1或2所述的液压离合换挡变速箱，其特征在于：所述的液压通道组包括开设第二液压通道、第三液压通道、第一液压通道和倒档液压通道，第二液压通道和第三液压通道开设在输入轴内，第一液压通道和倒档液压通道开设在中间轴内，第一液压通道、第二液压通道、第三液压通道和倒档液压通道分别连接第一档离合器、第二档离合器、第三档离合器和倒档离合器。

4.根据权利要求3所述的液压离合换挡变速箱，其特征在于：所述的第一液压通道通过开设在箱体组件上的第一油道和开设在中间轴上的第一油槽通入液压油，所述的第二液压通道通过开设在箱体组件上的第二油道和开设在输入轴上的第二油槽通入液压油，所述的第三液压通道通过开设在箱体组件上的第三油道和开设在输入轴上的第三油槽通入液压油，所述的倒档液压通道通过开设在箱体组件上的倒档油道和开设在中间轴上的第四油槽通入液压油，第一油槽、第二油槽、第三油槽、第四油槽的两边设置有密封圈密封。

5.根据权利要求1或2所述的液压离合换挡变速箱，其特征在于：所述的第一档离合齿轮、第二档离合齿轮、第三档离合齿轮、倒档离合齿轮和活塞之间都设置有压簧。

6.根据权利要求1或2所述的液压离合换挡变速箱，其特征在于：还设置有齿轮泵同步运行装置，所述的齿轮泵同步运行装置包括固定安装在箱体组件上的取力惰轮和驱动齿轮泵的取力齿轮，所述的齿轮泵固定在箱体组件上，倒档离合齿轮与取力惰轮啮合，取力惰轮与取力齿轮啮合。

7.根据权利要求1或2所述的液压离合换挡变速箱，其特征在于：所述的液压控制装置在齿轮泵和换向阀之间还设置有减压阀和切断阀。

8.根据权利要求7所述的液压离合换挡变速箱，其特征在于：所述的输入轴和中间轴开有通向压簧和轴承的润滑油道，润滑油道外接减压阀。

9.根据权利要求1或2所述的液压离合换挡变速箱，其特征在于：所述的箱体组件上设置有油位镜。

10.根据权利要求3所述的液压离合换挡变速箱，其特征在于：所述的第一档离合器的油缸外体和倒档离合器的油缸外体为一体式结构，所述的第一档离合器的离合器外壳和倒档离合器的离合器外壳为一体式结构，所述的第二档离合器的油缸外体和第三档离合器的油缸外体为一体式结构，所述的第二档离合器的离合器外壳和第三档离合器的离合器外壳为一体式结构。