CN102286991B - 耙吸挖泥船泥泵双速传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耙吸挖泥船泥泵双速传动系统，包括第一联轴器、离合器、变速箱、第二联轴器、传动轴以及第三联轴器；该离合器的主动部与第一联轴器连接，该离合器的从动部与变速箱的动力输入轴连接；该变速箱具有高速档、低速档和空档三个档位，并可在所述的三个档位之间进行切换；变速箱的动力输出轴通过第二联轴器与传动轴的一端连接，传动轴的另一端与第三联轴器连接。本发明能很好的适应耙吸挖泥船一拖三的轮机布置形式，并且可在变速箱为单输入轴、单输出轴的结构形式下，一种输入转速可得到两种不同的转速输出，两种输出转速之间可相互切换，满足挖泥、吹泥不同工况的需求。

Description

耙吸挖泥船泥泵双速传动系统

技术领域

本发明涉及传动装置，尤其涉及一种用于将耙吸挖泥船的柴油发动机输出的扭矩传递给泥泵的传动装置。

背景技术

耙吸挖泥船是一种水下挖掘机械，其通过置于船体两舷侧或尾部的耙头吸入泥浆，以边吸泥、边航行的方式来进行工作，具有机动灵活、效率高、抗风浪力强、挖深大等特点，适用于在沿海港口、宽阔的江面和船舶锚地作业。

泥泵传动系统用于将原动机的功率高效而稳定的传递给泥泵机系统。传统的泥泵传动系统均为单输入轴、单输出轴的结构形式，泥泵机只能在一个转速下工作，而根据现阶段工程的需要，耙吸挖泥船要求泥泵传动系统能够在单输入轴、单输出轴的结构条件下，具有两种不同的输出转速，一种转速适应于挖泥工况（低速档），一种转速适应于吹泥工况（高速档），两种转速可自由切换。此外，为了减小机舱空间，以增大泥舱容积，耙吸挖泥船的轮机布置采用了柴油机同时带动螺旋桨推进系统、发电机系统和舱内泥泵传动系统的一拖三轮机布置形式。一个原动机同时或部分驱动三个工作机，这种工作方式会造成彼此之间的相互影响。传统的泥泵传动系统已不能适应这种需求的变化，因此需要开发出一种新型的泥泵传动系统，以满足该种耙吸挖泥船工作特性的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种耙吸挖泥船泥泵双速传动系统，其能够很好的适应耙吸挖泥船一拖三的轮机布置形式，满足全船的使用要求，且该传动系统可在一种输入转速的情况下得到两种不同的转速输出，两种输出转速之间可相互切换，满足挖泥、吹泥不同工况的需求。

本发明所采用的技术方案是：一种耙吸挖泥船泥泵双速传动系统，包括第一联轴器、离合器、变速箱、第二联轴器、传动轴以及第三联轴器；该离合器的主动部与第一联轴器连接，该离合器的从动部与变速箱的动力输入轴连接；该变速箱具有高速档、低速档和空档三个档位，并可在所述的三个档位之间进行切换；变速箱的动力输出轴通过第二联轴器与传动轴的一端连接，传动轴的另一端与第三联轴器连接。 

上述的耙吸挖泥船泥泵双速传动系统，其中，变速箱包括齿轮传动机构和换档机构；齿轮传动机构包括高速传动齿轮副、低速传动齿轮副和齿式离合器；其中：高速传动齿轮副包括相互啮合的高速主动齿轮和高速从动齿轮，低速传动齿轮副包括相互啮合的低速主动齿轮和低速从动齿轮，高速主动齿轮和低速主动齿轮均通过轴承安装在变速箱的动力输入轴上，高速从动齿轮和低速从动齿轮设置在变速箱的动力输出轴上；所述齿式离合器通过滑移花键副套设在位于高速主动齿轮与低速主动齿轮之间的所述动力输入轴上，该齿式离合器可在所述换档机构的控制下，选择性地与高速传动齿轮副或低速传动齿轮副接合，完成高速档、低速档和空档三个档位的操作。

上述的耙吸挖泥船泥泵双速传动系统，其中，所述的齿式离合器包括换档滑动部和分别设置在该换档滑动部两侧的高速档花键副和低速档花键副；所述的高速档花键副包括可相互啮合的高速主动外花键齿圈和高速从动内花键毂，所述的低速档花键副包括可相互啮合的低速主动外花键齿圈和低速从动内花键毂；所述的高速主动外花键齿圈和所述的低速主动外花键齿圈分别与该换档滑动部两侧相连，所述的高速从动内花键毂和所述低速从动内花键毂分别与所述高速主动齿轮和所述低速主动齿轮相连；位于高速主动齿轮与低速主动齿轮之间的动力输入轴上设有滑移花键，换档滑动部上设有与该滑移花键相适配的花键槽；齿式离合器通过换档滑动部的滑移，使高速主动外花键齿圈与高速主动齿轮侧的高速从动内花键毂相啮合，或者，使低速主动外花键齿圈与低速主动齿轮侧的低速从动内花键毂相啮合。 

上述的耙吸挖泥船泥泵双速传动系统，其中，换档滑动部外壁设有拨动受力部；换档机构包括一拨叉杆、一带动拨叉杆一起转动的摇摆臂、以及推动摇摆臂转动的换档气缸；拨叉杆的一端卡套在换档滑动部的拨动受力部上，拨动齿式离合器在动力输入轴上左右滑移。

上述的耙吸挖泥船泥泵双速传动系统，其中，换档机构还包括一定位气缸；摇摆臂与该定位气缸相对的一侧设有供定位气缸的活塞杆插入定位的高速档锁定孔、低速档锁定孔和空档锁定孔。

上述的耙吸挖泥船泥泵双速传动系统，其中，传动轴穿过耙吸挖泥船的机舱和泵舱，在该传动轴上安装有使机舱与泵舱之间实现密封的隔舱填料函。该传动轴为空心轴。

上述的耙吸挖泥船泥泵双速传动系统，其中，第一联轴器为高弹性联轴器，第二联轴器和第三联轴器均为鼓型齿联轴器。

上述的耙吸挖泥船泥泵双速传动系统，其中，离合器为干式多片摩擦离合器。

上述的耙吸挖泥船泥泵双速传动系统，其中，该耙吸挖泥船泥泵双速传动系统还包括一换档盘车机构，该换档盘车机构包括盘车电机、减速机、盘车齿轮副和盘车离合器；盘车电机的动力输出端与减速机的输入端连接，该减速机的输出端通过盘车齿轮副与盘车离合器的主动部连接，该盘车离合器的从动部与变速箱的动力输入轴连接。

本发明很好的适应了耙吸挖泥船的工作特性，具有如下优点：

1）系统布置合理，整个泥泵双速传动系统与耙吸挖泥船的柴油机工作特性、泥泵机工作特性实现了性能匹配，相互联接方便，可长期可靠的工作；

2）高弹性联轴器加干式多片摩擦离合器的结构一方面可实现在柴油机85﹪的额定转速下高速接合，避免了因接合瞬间柴油机掉速而影响其它设备的正常工作；另一方面可调节系统的扭转振动特性，补偿轴系安装对中或机座、船体变形而产生的偏差。而且，该结构的大部分重量由变速箱承担，减少了柴油机的挂重，保证了柴油机的使用安全性；

3）通过操纵由换档气缸、定位气缸、摇摆臂及拨叉杆组成的换档机构来实现不同转速的输出，整个过程简单、快捷；

4）换档机构的定位气缸可实现变速箱的档位锁定，保证了系统的安全性，避免了系统因误动作而被损坏；

5）双鼓型齿联轴器的结构具有自动调整两轴线偏差的能力，能有效减少系统的振动，同时提高了轴系安装的工艺性；

6）传动轴为空心轴，可极大地减少系统的重量和转动惯量，有利于提高整个系统工作时的稳定性和可靠性。

附图说明

图1是根据本发明一种实施方式的耙吸挖泥船泥泵双速传动系统的结构示意图。

图2是根据本发明一种实施方式的变速箱的齿轮传动机构的原理示意图。

图3是根据本发明一种实施方式的变速箱的换档机构的原理示意图。

图4是根据本发明一种实施方式的换档盘车机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步描述。 

如图1所示，本发明的耙吸挖泥船泥泵双速传动系统包括第一联轴器1、离合器2、变速箱3、传动轴4、第二联轴器5和第三联轴器6。离合器2的主动部与第一联轴器1连接，从动部与变速箱3的动力输入轴连接。变速箱3具有高速档、低速档和空档三个档位，并可在该三个档位之间进行切换。变速箱的动力输出轴通过第二联轴器5与传动轴4的一端连接，传动轴4的另一端与第三联轴器6连接。传动轴4为空心轴，其穿过耙吸挖泥船的机舱和泵舱，在传动轴4上安装有隔舱填料函7，用来隔绝机舱和泵舱，防止两舱相通，起到密封的效果。

耙吸挖泥船的柴油机的动力输出轴可通过第一联轴器1与离合器2的主动部相连，泥泵的动力输入轴可通过第三联轴器6与传动轴4相连。

较佳的是，第一联轴器1为高弹性联轴器，第二联轴器5和第三联轴器6均为鼓型齿联轴器，离合器2为干式多片摩擦离合器。该干式多片摩擦离合器的主动部与高弹性联轴器联接，离合器的从动部与变速箱3的动力输入轴联接。采用高弹性联轴器和具有高热负荷能力的干式多片摩擦离合器一方面可实现在柴油机85﹪的额定转速下快速接合，并平稳地将负载转速均匀带起，避免主机瞬时掉速，影响其它设备的正常工作，另一方面可调节系统的扭转振动特性，补偿轴系安装对中或机座、船体变形而产生的偏差。而且，柴油机不承担离合器2的重量，仅承担第一联轴器1约一半的重量，第一联轴器1的另一半重量及离合器2的重量均由变速箱3承担，极大的减小了柴油机曲轴的挂重，避免了因柴油机曲轴挂重过大而出现曲拐超差的现象，从而影响柴油机的安全使用。采用双鼓型齿联轴器的结构形式，具有调整两轴线偏差的能力，能有效减少系统的振动，同时大大地提高了轴系安装的工艺性。

变速箱3包括齿轮传动机构和换档机构。图2和图3分别示出了根据本发明的一种实施方式的齿轮传动机构和换档机构的原理示意图。该齿轮传动机构包括高速传动齿轮副33、低速传动齿轮副34和齿式离合器35；其中：高速传动齿轮副33包括相互啮合的高速主动齿轮33a和高速从动齿轮33b，低速传动齿轮副34包括相互啮合的低速主动齿轮34a和低速从动齿轮34b，高速主动齿轮33a和低速主动齿轮34a均通过轴承安装在变速箱的动力输入轴31上，高速从动齿轮33b和低速从动齿轮34b设置在变速箱的动力输出轴32上。如图2所示，本实施例中，所述的高速主动齿轮33a和低速主动齿轮34a分别通过轴承36和轴承37空套在动力输入轴31上，并分别与高速从动齿轮33b和低速从动齿轮34b相啮合。齿式离合器35通过滑移花键副套设在位于高速主动齿轮33a与低速主动齿轮34a之间的动力输入轴31上。齿式离合器35可在换档机构的控制下在动力输入轴31上左右滑移，选择性地与高速传动齿轮副或低速传动齿轮副接合，完成高速档、低速档和空档三个档位的操作。

在图2所示的实施方式中，所述的齿式离合器35包括换档滑动部350和分别设置在该换档滑动部两侧的高速档花键副和低速档花键副。所述的高速档花键副包括可相互啮合的高速主动外花键齿圈351和高速从动内花键毂353，所述的低速档花键副包括可相互啮合的低速主动外花键齿圈352和低速从动内花键毂354；高速主动外花键齿圈和低速主动外花键齿圈分别与该换档滑动部两侧相连，高速从动内花键毂353和低速从动内花键毂354分别与高速主动齿轮33a和低速主动齿轮34a相连。在一种实施方式中，高速从动内花键毂353和低速从动内花键毂354分别与高速主动齿轮33a和低速主动齿轮34a连成一体。位于高速主动齿轮33a与低速主动齿轮34a之间的动力输入轴上设有滑移花键，换档滑动部350上设有与该滑移花键相适配的花键槽；齿式离合器35通过上述滑移花键和花键槽所组成的滑移花键副套设在动力输入轴31上。齿式离合器35通过换档滑动部350的滑移，使高速主动外花键齿圈351与高速主动齿轮侧的高速从动内花键毂353相啮合，实现花键联接，从而可带动高速主动齿轮33a同步转动，或者，使低速主动外花键齿圈352与低速主动齿轮侧的低速从动内花键毂354相啮合，实现花键联接，从而可带动低速主动齿轮34a同步转动。

参考图3，换档机构包括拨叉杆371、可带动拨叉杆371一起转动的摇摆臂372、可推动摇摆臂372转动的换档气缸和定位气缸374。换档滑动部350的外壁设有拨动受力部3501（参见图2），拨叉杆371一端的拨叉3711卡套在换档滑动部的拨动受力部上，拨动齿式离合器35在动力输入轴31上左右滑移。在一种实施方式中，该拨动受力部为设置在换档滑动部350外壁上的凸耳，拨叉3711卡套在该凸耳上，从而可拨动齿式离合器35左右移动。摇摆臂372的一端为一长轴，拨叉杆371的另一端与该长轴花键联接，从而可随摇摆臂372一起转动，换档气缸由背靠背相互联接的两个气缸3731、3732组成，其中，气缸3731的活塞杆伸出于缸体的那一端与设置于摇摆臂本体上的固定座3721固定连接，气缸3732的活塞杆伸出于缸体的那一端与设置于变速箱箱体30上的固定座3722固定连接。与定位气缸374相对的摇摆臂372的另一端设有供定位气缸374的活塞杆插入定位的高速档锁定孔3723、低速档锁定孔3724和空档锁定孔3725。当变速箱3处于高速档、低速档和空档时，定位气缸的活塞杆分别正对于高速档锁定孔3723、低速档锁定孔3724和空档锁定孔3725，从而可伸入到锁定孔内，使摇摆臂无法再转动，实现档位的锁定，避免了在施工过程中系统因误操作或其它原因而被损坏。

本发明的变速箱3可在单输入轴、单输出轴的结构形式下，实现两种不同的转速输出，其中，由大速比获得较低的输出转速可满足挖泥工况的需求，由小速比获得较高的输出转速可满足吹泥工况的需求，相应的控制系统通过控制换档机构的换档气缸及定位气缸的动作实现两种转速的自由切换，整个过程快捷、方便、可靠。

变速箱3由空档切换至高速档的换档过程如下：控制系统发出高速档换档指令后，定位气缸374的活塞杆缩进，从空档锁定孔3725内退出，解除档位锁定。换档气缸推动摇摆臂372顺时针转动，摇摆臂带动拨叉杆371转动，拨叉杆371带动换档滑动部350沿动力输入轴31上的导向花键向左移动，齿式离合器的高速主动外花键齿圈351与高速主动齿轮33a侧的高速从动内花键毂353通过花键副相啮合，将动力输入轴31输出的扭矩传递给高速主动齿轮33a。由高速主动齿轮33a和高速从动齿轮33b组成的高速齿轮副33工作，带动动力输出轴32旋转。之后，定位气缸374根据控制系统的控制信号，使活塞杆伸入到高速档锁定孔3723内，实现高速档定位锁定，完成换档。

变速箱3由空档切换至低速档的换档过程如下：控制系统发出低速档换档指令后，定位气缸374的活塞杆缩进，从空档锁定孔3725内退出，解除档位锁定。换档气缸推动摇摆臂372逆时针转动，摇摆臂带动拨叉杆371转动，拨叉杆371带动换档滑动部350沿动力输入轴31上的导向花键向右移动，齿式离合器的低速主动外花键齿圈352与低速主动齿轮34a侧的低速从动内花键毂354通过花键副相啮合，将动力输入轴31输出的扭矩传递给低速主动齿轮34a。由低速主动齿轮34a和低速从动齿轮34b组成的低速齿轮副工作，带动动力输出轴32旋转。之后，定位气缸374根据控制系统的控制信号，使活塞杆伸入到低速档锁定孔3724内，实现低速档定位锁定，完成换档。 

变速箱3由高速档或低速档切换至空档的换档过程如下：控制系统发出空档换档指令后，定位气缸374的活塞杆缩进，从高速档锁定孔3723或低速档锁定孔3724内退出，解除档位锁定。换档气缸推动摇摆臂372转动，摇摆臂带动拨叉杆371转动，拨叉杆371带动换档滑动部350沿动力输入轴31上的导向花键向图2所示的中间位置移动。高速主动外花键齿圈351与高速从动内花键毂353以及低速主动外花键齿圈352与低速从动内花键毂354均处于脱开状态，高速齿轮副或低速齿轮副不工作。之后，定位气缸374根据控制系统的控制信号，使活塞杆伸入到空档锁定孔3725内，实现空档定位锁定，完成换档。

如图4所示，本发明的变速箱3还可包括一换档盘车机构，其主要用于实现变速箱工作状态的顺利转换。该换档盘车机构包括盘车电机91、减速机92、盘车齿轮副93和盘车离合器94。盘车电机91的动力输出端与减速机92的输入端连接，减速机92的输出端通过盘车齿轮副93与盘车离合器94的主动部连接。该盘车齿轮副93由相互啮合的两个齿轮组成，其中一个齿轮设置在减速机92的输出轴上，另一个齿轮通过螺栓与盘车离合器94的主动部连接在一起，并通过轴承套在变速箱3的动力输入轴上，盘车离合器94的从动部与变速箱3的动力输入轴连接，盘车离合器94可采用电磁离合器。该换档盘车机构的盘车电机91和减速机92安装于变速箱的箱体上。当变速箱3在换档过程中出现换档故障，不能顺利切换成功时（例如出现抵齿现象），控制系统控制盘车电机91启动、盘车离合器94接合，从而带动变速箱3的动力输入轴转过一定的角度，齿式离合器35的相位可自动进行调整，即可实现高速主动外花键齿圈351与高速从动内花键毂353或是低速主动外花键齿圈352与低速从动内花键毂354的插入啮合，顺利完成换档过程。具有结构简单、应用便捷、使用安全可靠的优点。

Claims (9)

1.一种耙吸挖泥船泥泵双速传动系统，其特征在于，包括第一联轴器、离合器、变速箱、第二联轴器、传动轴以及第三联轴器；所述离合器的主动部与所述第一联轴器连接，该离合器的从动部与所述变速箱的动力输入轴连接；该变速箱具有高速档、低速档和空档三个档位，并可在所述的三个档位之间进行切换；所述变速箱的动力输出轴通过所述第二联轴器与所述传动轴的一端连接，所述传动轴的另一端与所述第三联轴器连接；

所述变速箱包括齿轮传动机构和换档机构；

所述齿轮传动机构包括高速传动齿轮副、低速传动齿轮副和齿式离合器；其中：

所述的高速传动齿轮副包括相互啮合的高速主动齿轮和高速从动齿轮，所述的低速传动齿轮副包括相互啮合的低速主动齿轮和低速从动齿轮，所述的高速主动齿轮和低速主动齿轮均通过轴承安装在变速箱的动力输入轴上，所述的高速从动齿轮和低速从动齿轮设置在变速箱的动力输出轴上；

所述齿式离合器通过滑移花键副套设在位于高速主动齿轮与低速主动齿轮之间的所述动力输入轴上，该齿式离合器可在所述换档机构的控制下，选择性地与高速传动齿轮副或低速传动齿轮副接合，完成高速档、低速档和空档三个档位的操作。

2.如权利要求1所述的耙吸挖泥船泥泵双速传动系统，其特征在于， 

所述的齿式离合器包括换档滑动部和分别设置在该换档滑动部两侧的高速档花键副和低速档花键副；所述的高速档花键副包括可相互啮合的高速主动外花键齿圈和高速从动内花键毂，所述的低速档花键副包括可相互啮合的低速主动外花键齿圈和低速从动内花键毂；所述的高速主动外花键齿圈和所述的低速主动外花键齿圈分别与该换档滑动部两侧相连，所述的高速从动内花键毂和所述低速从动内花键毂分别与所述高速主动齿轮和所述低速主动齿轮相连；

所述的位于高速主动齿轮与低速主动齿轮之间的动力输入轴上设有滑移花键，所述换档滑动部上设有与所述滑移花键相适配的花键槽；

所述的齿式离合器通过所述换档滑动部的滑移，使所述高速主动外花键齿圈与高速主动齿轮侧的高速从动内花键毂相啮合，或者，使所述低速主动外花键齿圈与低速主动齿轮侧的低速从动内花键毂相啮合。

3.如权利要求2所述的耙吸挖泥船泥泵双速传动系统，其特征在于，

所述的换档滑动部外壁设有拨动受力部；

所述换档机构包括一拨叉杆、一带动所述拨叉杆一起转动的摇摆臂、以及推动所述摇摆臂转动的换档气缸；所述拨叉杆的一端卡套在所述换档滑动部的拨动受力部上，拨动所述齿式离合器在动力输入轴上左右滑移。

4.如权利要求3所述的耙吸挖泥船泥泵双速传动系统，其特征在于，所述换档机构还包括一定位气缸；所述摇摆臂与该定位气缸相对的一侧设有供定位气缸的活塞杆插入定位的高速档锁定孔、低速档锁定孔和空档锁定孔。

5.如权利要求1所述的耙吸挖泥船泥泵双速传动系统，其特征在于，所述传动轴穿过耙吸挖泥船的机舱和泵舱，在该传动轴上安装有使机舱与泵舱之间实现密封的隔舱填料函。

6.如权利要求1或5所述的耙吸挖泥船泥泵双速传动系统，其特征在于，所述传动轴为空心轴。

7.如权利要求1所述的耙吸挖泥船泥泵双速传动系统，其特征在于，所述第一联轴器为高弹性联轴器，所述第二联轴器和第三联轴器均为鼓型齿联轴器。

8.如权利要求1所述的耙吸挖泥船泥泵双速传动系统，其特征在于，所述离合器为干式多片摩擦离合器。

9.如权利要求1所述的耙吸挖泥船泥泵双速传动系统，其特征在于，所述的变速箱还包括一换档盘车机构，所述换档盘车机构包括盘车电机、减速机、盘车齿轮副和盘车离合器；所述盘车电机的动力输出端与所述减速机的输入端连接，该减速机的输出端通过所述盘车齿轮副与所述盘车离合器的主动部连接，该盘车离合器的从动部与所述变速箱的动力输入轴连接。

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