CN115355302B - 一种柴油机驱动大功率碎石机的软启动油马达齿轮箱结构 - Google Patents

Abstract

一种柴油机驱动大功率碎石机的软启动油马达齿轮箱结构，包括飞轮连接盘、箱体、齿圈和输出轴和油马达；飞轮连接盘、齿圈过渡盘和齿圈固连为一体，齿圈与主离合器摩擦片的外齿相啮合；输出轴通过平键与主离合器齿毂传动连接，主离合器齿毂分别与主离合器摩擦片、主离合器分离弹簧、主离合器活塞和主离合器油缸构成主离合器；油马达与输入轴传动连接，输入轴外装有传动齿轮和启动离合器；主离合器油缸外径设有与传动齿轮相啮合的齿轮。由于柴油机大功率碎石机主轴转动惯量大，启动普遍困难，本发明克服现有技术不足，油马达在启动阶段首先提升输出轴的转速高于发动机怠速，再由柴油机带动主轴旋转，避免了大惯量工况下柴油机无法直接启动的问题。

Description

一种柴油机驱动大功率碎石机的软启动油马达齿轮箱结构

技术领域

本发明涉及传动装置技术领域，具体涉及一种柴油机驱动大功率碎石机的软启动油马达齿轮箱结构。

背景技术

现有传统碎石机由于转动惯量大，大多采用液力耦合器替代离合器，或者采用电机带动负载，但液力耦合器存在传动效率低，安装尺寸大且成本高昂的缺点，而电机需要采用高压电，需要配备额外的电源，并且高压电本身存在较大的安全隐患。柴油机通过离合器驱动负载，可显著提高传动效率，并且尺寸小，无安全隐患，但如果离合器输出端所接负载转动惯量大，在短时间内接合离合器将导致过大的冲击，给离合器和发动机造成不良影响，甚至往往导致发动机熄火而无法启动。通过采用油马达使碎石机输出轴先从静止状态提升到柴油机的怠速，然后再结合主离合器可以实现平稳无冲击的软启动。与其它碎石机软启动方式相比，油马达有失速性能，可实现较长时间的软启动。此时，在一定的输出轴转动惯量下，启动时间更长意味启动扭矩的降低，油马达选用高速低扭矩类型。

此外，采用油马达实现软启动，仍需解决以下问题：

1、油马达输出具有高转速、小扭矩的特点，作为软启动动力源，碎石机对于油马达扭矩要求较高，同时油马达尺寸不得过大，这增大了油马达的选型难度；

2、启动完成后，主离合器结合后进入碎石正常作业，此时需要避免柴油机的动力传递至油马达，防止油马达被柴油机带转而损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柴油机驱动大功率碎石机的软启动油马达齿轮箱结构，以解决柴油机驱动大惯量负载工况下无法启动的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种柴油机驱动大功率碎石机的软启动油马达齿轮箱结构，包括飞轮壳连接盘、飞轮连接盘、箱体、齿圈和输出轴和油马达；所述飞轮壳连接盘固定连接在箱体的一端侧面；所述飞轮连接盘位于飞轮壳连接盘外侧，且与柴油机飞轮相连以传递柴油机的动力，所述飞轮连接盘内侧面固定连接有齿圈过渡盘，所述齿圈过渡盘穿过飞轮壳连接盘且与齿圈固定连接，所述齿圈的内齿与主离合器摩擦片的外摩擦片外齿相啮合；其中，柴油机曲轴与碎石机主轴同轴线，输出轴通过皮带传动碎石机转子，保证了碎石机整体布置紧凑和皮带传动的缓冲作用。

所述箱体的另一端固定安装有轴承座，所述轴承座侧面固定安装有轴承挡圈，所述输出轴穿过轴承挡圈且通过轴承B和轴承C与轴承座转动连接，所述输出轴外表面通过平键与主离合器齿毂传动连接，所述主离合器齿毂分别与主离合器摩擦片、主离合器分离弹簧、主离合器活塞和主离合器油缸构成主离合器，用于传递柴油机的动力；所述输出轴内设置有输油通道，所述输油通道的一端与主离合器相对应，所述输油通道的另一端设置有旋转接头，所述旋转接头通过盖板和螺栓安装在输出轴的另一端孔内；

所述油马达固定安装在箱体外侧，所述油马达的驱动端与输入轴传动连接，所述输入轴通过轴承与箱体两侧面活动连接，所述输入轴外表面通过支撑轴承连接有传动齿轮，所述输入轴外表面还固定安装有启动离合器，所述传动齿轮的内齿与启动离合器的外摩擦片外齿相啮合，所述输入轴内设置有配油通道，所述配油通道的进油口设置有堵头，所述配油通道的出油口与启动离合器相对应；

所述主离合器油缸的外径上设置有齿轮，所述传动齿轮的外齿与主离合器油缸的外径齿轮相啮合。

优选地，所述飞轮壳连接盘上开设有一圈通孔，其分布圆直径与飞轮连接盘的安装孔分布圆直径相同，所述通孔内活动安装有密封堵头。

优选地，所述齿圈与飞轮壳连接盘连接处、输出轴与轴承挡圈连接处均安装有油封。

优选地，所述输出轴远离柴油机的一端穿过轴承挡圈且设置为法兰形式，用于连接皮带轮输出；所述输出轴靠近柴油机的一端通过轴承A与齿圈过渡盘转动连接。

优选地，所述主离合器齿毂通过圆螺母和圆螺母用止动垫圈固定连接到输出轴上。

优选地，所述箱体的一侧设置有配油盖，所述配油盖内孔与输入轴之间具有一定间隙，所述输入轴进油口两侧安装有密封环K和密封环L，所述输入轴通过密封环K和密封环L与配油盖密封连接。

优选地，所述油马达可根据进出油方向进行正转或反转。

优选地，所述传动齿轮的外齿齿数少于主离合器油缸的外径齿轮齿数。

本发明提供了一种柴油机驱动大功率碎石机的软启动油马达齿轮箱结构。具备以下有益效果：通过油马达在启动阶段提升输出轴的转速，然后再由柴油机带动负载，避免了在输出大负载大惯量工况下柴油机无法直接启动的问题；采用旋向可变的油马达，当发生因碎石机卡阻导致柴油机熄火无法继续工作时，无需人工清理碎石机，通过反向驱动油马达，并进一步带动输出轴反转，可使碎石机脱困；通过控制启动离合器在碎石机启动完成后进行分离，可避免启动完成后油马达被柴油机带转问题，从而避免油马达损坏，并且提高柴油机传递效率；通过减速齿轮组，将油马达输出的高速、小扭矩的动力转化为适宜碎石机启动的低转速，并且提升输出扭矩；飞轮连接盘和飞轮壳连接盘尺寸可满足直连柴油机要求,安装方便、灵活、可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1本发明的结构示意图；

图2本发明左视图；

图3为图2的B-B剖视图；

图中标号说明：

1、飞轮壳连接盘；2、密封堵头；3、飞轮连接盘；4、箱体；5、齿圈；7、油封；9、齿圈过渡盘；11、轴承A；12、圆螺母；13、圆螺母止动垫圈；14、主离合器齿毂；15、主离合器背板；16、主离合器摩擦片；18、主离合器分离弹簧；19、平键；20、主离合器活塞；21、主离合器油缸；22、轴承座；23、轴承B；24、输出轴；25、轴承隔套； 26、轴承C；27、旋转接头；28、盖板；31、轴承挡圈；33、油马达； 34、输入轴；35、轴承D；36支撑轴承；38、启动离合器背板；39、启动离合器分离弹簧；40、传动齿轮；41、启动离合器；42、启动离合器摩擦片；43、启动离合器齿毂；44、启动离合器活塞、45、启动离合器油缸；46、透气塞；47、轴承G；48、堵头；49、密封环K；50、密封环L；51、配油盖。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一，如图1-3所示，一种柴油机驱动大功率碎石机的软启动油马达齿轮箱结构，包括飞轮壳连接盘1、飞轮连接盘3、箱体4、齿圈5和输出轴24和油马达33；飞轮壳连接盘1固定连接在箱体4 的一侧；飞轮连接盘3位于飞轮壳连接盘1外侧，且与柴油机飞轮相连以传递柴油机的动力，飞轮连接盘3内侧面通过螺栓固定连接有齿圈过渡盘9，齿圈过渡盘9穿过飞轮壳连接盘1且通过螺栓与齿圈5 固定连接，齿圈5的内齿与主离合器摩擦片16的外摩擦片外齿相啮合；柴油机曲轴与碎石机主轴同轴线直驱；

箱体4的另一侧固定安装有轴承座22，轴承座22侧面固定安装有轴承挡圈31，输出轴24穿过轴承挡圈31且通过轴承B23和轴承C26 与轴承座22转动连接，轴承B23和轴承C26之间设置有轴承隔套25，轴承隔套25固定套接在输出轴24外表面，通过轴承隔套25可实现对轴承B23和轴承C26的轴向定位效果；输出轴24外表面通过平键19 与主离合器齿毂14传动连接；

主离合器齿毂14一侧装有主离合器油缸21，主离合器齿毂14和主离合器油缸21之间安装有主离合器活塞20，主离合器齿毂14和主离合器活塞20之间安装有主离合器分离弹簧18，主离合器活塞20的一侧安装有主离合器摩擦片16，主离合器摩擦片16侧面设置有主离合器背板15，主离合器背板15通过螺栓固定安装在主离合器齿毂14上；主离合器齿毂14与主离合器摩擦片16、主离合器分离弹簧18、主离合器活塞20和主离合器油缸21构成主离合器，用于启动过程完成后传递柴油机的动力；输出轴24内设置有输油通道，输油通道的一端与主离合器相对应，输油通道的另一端设置有旋转接头27，旋转接头27 通过盖板28和螺栓安装在输出轴24的另一端孔内；通过旋转接头27 可向主离合器通油，以克服主离合器分离弹簧18的弹力，推动主离合器活塞20压紧主离合器摩擦片16的外摩擦片和内摩擦片，即可使主离合器结合，从而传递柴油机的动力。

油马达33固定安装在箱体4外侧，油马达33的驱动端外花键与输入轴34一端的内花键相啮合，以实现启动过程中传递油马达33的动力到输入轴34，输入轴34通过轴承D35和轴承G47支承在箱体4 轴承孔内，输入轴34外表面通过支撑轴承36连接有传动齿轮40；箱体4上还设置有透气塞46。

输入轴34外表面还安装有启动离合器41，在本实施例中，启动离合器41包括启动离合器齿毂43、启动离合器油缸45、启动离合器活塞44和启动离合器摩擦片42，其中启动离合器齿毂43固定安装在输入轴34外表面，启动离合器齿毂43一侧装有启动离合器油缸45，启动离合器齿毂43和启动离合器油缸45之间安装有启动离合器活塞44，启动离合器活塞44内径和外径均安装有密封圈，启动离合器齿毂43 和启动离合器活塞44之间安装有弹簧盘和启动离合器分离弹簧39，启动离合器活塞44的一侧安装有中间齿盘，所述中间齿盘和启动离合器齿毂之间安装有碟形弹簧，所述中间齿盘一侧安装有启动离合器摩擦片42，传动齿轮40的内齿与启动离合器摩擦片42的外摩擦片外齿相啮合，碎石机启动过程中，启动离合器结合，用于传递油马达33的动力至输出轴24；启动完成后，启动离合器脱离结合，避免柴油机带动油马达33旋转而损坏油马达33。

输入轴34内设置有配油通道，配油通道的进油口设置有堵头48，配油通道的出油口与启动离合器41相对应，通过配油通道的进油口可向启动离合器41通油，以克服启动离合器分离弹簧39的弹力，推动启动离合器活塞44压紧启动离合器摩擦片42的外摩擦片和内摩擦片，即可使主离合器结合；

主离合器油缸21的外径上设置有齿轮，传动齿轮40的外齿与主离合器油缸21的外径齿轮相啮合。传动齿轮40的齿数相比主离合器油缸21的齿数少，这两个齿轮作为减速齿轮组，可将油马达33输出的高转速、小扭矩转换为输出轴24的低转速、大扭矩，从而便于软启动。油马达33可根据进出油方向进行正转或反转，即通过电磁阀切换油马达33的进出油方向，油马达33输出轴可切换旋转方向，进一步可以实现输出轴24的正反转。

工作原理：

先安装飞轮壳连接盘1和柴油机飞轮壳的连接螺栓，并安装飞轮连接盘3和柴油机飞轮的连接螺栓，完成齿轮箱的安装。

启动柴油机，柴油机在怠速状态下运行。通过向油马达33通入其所需压力的液压油，使油马达33开始带动输入轴34旋转。并拆下堵头48，通过配油通道通入启动离合器结合所需压力的液压油，使启动离合器结合，输入轴34将带动启动离合器、传动齿轮40、主离合器油缸21、主离合器齿毂14、输出轴24旋转，并平缓的提升转速，直至输出轴24转速达到柴油机的怠速状态，完成齿轮箱的启动过程。

齿轮箱完成启动后，切断启动离合器的供油，使启动离合器脱离结合。并切断油马达33的供油，油马达33停止运行。通过向旋转接头27通油，压力克服主离合器分离弹簧18的弹力，推动主离合器活塞20压紧主离合器摩擦片16的外摩擦片和内摩擦片，使主离合器结合，此后由柴油机经主离合器带动输出轴24旋转，转速可提升至额定工作转速，并可带动负载，即齿轮箱进入常规工况。由于启动离合器脱离结合，常规工况下主离合器油缸21仅带动传动齿轮40旋转，而不会对输入轴34及油马达33造成影响。

而当碎石机如遇坚硬物体造成卡阻时，会造成柴油机熄火。此时可通过向油马达33反向通入液压油使油马达33反向旋转，并向启动离合器通入液压油使其结合，进一步带动输出轴24反向旋转，从而带出卡阻物，使碎石机脱困。

实施例二，作为实施例一的进一步优选方案，飞轮壳连接盘1上开设有一圈通孔，其通孔的分布圆直径与飞轮连接盘3的安装孔分布圆直径相同，通孔内活动安装有密封堵头2；将齿轮箱安装到柴油机上时，可以通过这一圈通孔安装飞轮连接盘3和柴油机飞轮的连接螺栓，安装完毕后使用密封堵头2堵住通孔，防止外界的粉尘杂物等进入箱体内部。

实施例三，作为实施例一的进一步优选方案，齿圈5与飞轮壳连接盘1连接处、输出轴24与轴承挡圈31连接处均安装有油封7。通过油封7以防止输出轴24在转动过程中，齿轮箱内的液压油流出而造成运行环境污染。

实施例四，作为实施例三的进一步优选方案，输出轴24远离柴油机的一端穿过轴承挡圈31且设置为法兰形式，用于连接皮带轮输出；输出轴24靠近柴油机的一端通过轴承A11与齿圈过渡盘9转动连接。通过将输出轴24末端设置为法兰形式，使其能够连接皮带轮等输出形式，另外，柴油机曲轴与碎石机主轴同轴线，输出轴通过皮带传动碎石机转子，保证了碎石机整体布置紧凑和皮带传动的缓冲作用；并且输出轴24靠近柴油机一侧安装有轴承A11，用于支承飞轮连接盘3、齿圈过渡盘9和齿圈5构成的组件，从而防止在运输和安装过程中组件移动损坏油封7。

实施例五，作为实施例一的进一步优选方案，主离合器齿毂14通过圆螺母12和圆螺母用止动垫圈13固定连接到输出轴24上。通过平键19传递柴油机的动力。

实施例六，作为实施例一的进一步优选方案，箱体4的一侧设置有配油盖51，配油盖51内孔与输入轴34之间具有一定间隙，输入轴 34进油口两侧安装有密封环K49和密封环L50，输入轴34通过密封环 K49和密封环L50与配油盖51密封连接。输入轴34旋转过程中不与配油盖51的内孔发生干摩擦，密封环K49和密封环L50确保启动离合器能以额定工作压力结合。

实施例六，作为实施例一的进一步优选方案，传动齿轮40的外齿齿数少于主离合器油缸21的外径齿轮齿数。使传动齿轮40的外齿和主离合器油缸21的外径齿轮作为减速齿轮组，可将油马达33输出的高转速、小扭矩转换为输出轴24的低转速、大扭矩，从而便于软启动。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种柴油机驱动大功率碎石机的软启动油马达齿轮箱结构，其特征在于：包括飞轮壳连接盘（1）、飞轮连接盘（3）、箱体（4）、齿圈（5）和输出轴（24）和油马达（33）；所述飞轮壳连接盘（1）固定连接在箱体（4）的一侧；所述飞轮连接盘（3）位于飞轮壳连接盘（1）外侧，且与柴油机飞轮相连以传递柴油机的动力，所述飞轮连接盘（3）内侧面固定连接有齿圈过渡盘（9），所述齿圈过渡盘（9）穿过飞轮壳连接盘（1）且与齿圈（5）固定连接，所述齿圈（5）的内齿与主离合器摩擦片（16）的外摩擦片外齿相啮合；柴油机曲轴与碎石机主轴同轴线直驱；

所述箱体（4）的另一侧固定安装有轴承座（22），所述轴承座（22）侧面固定安装有轴承挡圈（31），所述输出轴（24）穿过轴承挡圈（31）且通过轴承B（23）和轴承C（26）与轴承座（22）转动连接，所述输出轴（24）外表面通过平键（19）与主离合器齿毂（14）传动连接，所述主离合器齿毂（14）分别与主离合器摩擦片（16）、主离合器分离弹簧（18）、主离合器活塞（20）和主离合器油缸（21）构成主离合器，用于传递柴油机的动力；所述输出轴（24）内设置有输油通道，所述输油通道的一端与主离合器相对应，所述输油通道的另一端设置有旋转接头（27），所述旋转接头（27）通过盖板（28）和螺栓安装在输出轴（24）的另一端孔内；

所述油马达（33）固定安装在箱体（4）外侧，所述油马达（33）的驱动端与输入轴（34）传动连接，所述输入轴（34）通过轴承与箱体（4）两侧面活动连接，所述输入轴（34）外表面通过支撑轴承（36）连接有传动齿轮（40），所述输入轴（34）外表面还安装有启动离合器（41），所述传动齿轮（40）的内齿与启动离合器（41）的外摩擦片外齿相啮合，所述输入轴（34）内设置有配油通道，所述配油通道的进油口设置有堵头（48），所述配油通道的出油口与启动离合器（41）相对应；

所述主离合器油缸（21）的外径上设置有齿轮，所述传动齿轮（40）的外齿与主离合器油缸（21）的外径齿轮相啮合；

所述油马达（33）根据进出油方向进行正转或反转；所述传动齿轮（40）的外齿齿数少于主离合器油缸（21）的外径齿轮齿数；

启动离合器（41）包括启动离合器齿毂（43）、启动离合器油缸（45）、启动离合器活塞（44）和启动离合器摩擦片（42），其中启动离合器齿毂（43）固定安装在输入轴（34）外表面，启动离合器齿毂（43）一侧装有启动离合器油缸（45），启动离合器齿毂（43）和启动离合器油缸（45）之间安装有启动离合器活塞（44），启动离合器活塞（44）内径和外径均安装有密封圈，启动离合器齿毂（43）和启动离合器活塞（44）之间安装有弹簧盘和启动离合器分离弹簧（39），启动离合器活塞（44）的一侧安装有中间齿盘，所述中间齿盘和启动离合器齿毂之间安装有碟形弹簧，所述中间齿盘一侧安装有启动离合器摩擦片（42），传动齿轮（40）的内齿与启动离合器摩擦片（42）的外摩擦片外齿相啮合。

2.根据权利要求1所述的一种柴油机驱动大功率碎石机的软启动油马达齿轮箱结构，其特征在于：所述飞轮壳连接盘（1）上开设有一圈通孔，其分布圆直径与飞轮连接盘（3）的安装孔分布圆直径相同，所述通孔内活动安装有密封堵头（2）。

3.根据权利要求1所述的一种柴油机驱动大功率碎石机的软启动油马达齿轮箱结构，其特征在于：所述齿圈（5）与飞轮壳连接盘（1）连接处、输出轴（24）与轴承挡圈（31）连接处均安装有油封（7）。

4.根据权利要求3所述的一种柴油机驱动大功率碎石机的软启动油马达齿轮箱结构，其特征在于：所述输出轴（24）远离柴油机的一端穿过轴承挡圈（31）且设置为法兰形式，用于连接皮带轮输出；所述输出轴（24）靠近柴油机的一端通过轴承A（11）与齿圈过渡盘（9）转动连接。

5.根据权利要求1所述的一种柴油机驱动大功率碎石机的软启动油马达齿轮箱结构，其特征在于：所述主离合器齿毂（14）通过圆螺母（12）和圆螺母用止动垫圈（13）固定连接到输出轴（24）上。

6.根据权利要求1所述的一种柴油机驱动大功率碎石机的软启动油马达齿轮箱结构，其特征在于：所述箱体（4）的一侧设置有配油盖（51），所述配油盖（51）内孔与输入轴（34）之间具有一定间隙，所述输入轴（34）进油口两侧安装有密封环K（49）和密封环L（50），所述输入轴（34）通过密封环K（49）和密封环L（50）与配油盖（51）密封连接。