CN102628399B - 加强型发动机双端直连动力输出结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及加强型发动机双端直连动力输出结构，包括安装在发动机后端的第一动力输出结构和安装在发动机前端的第二动力输出结构；第一动力输出结构包括齿轮、飞轮、主轴瓦、曲轴、轴承、皮带轮、动力输出轴、离合器壳、后端轴承和飞轮壳，发动机后端的飞轮壳上安装离合器壳，离合器壳上设有伸出部，伸出部内装配有后端轴承；动力输出轴直接安装在飞轮后端面上，皮带轮安装在动力输出轴上；第二动力输出结构包括前端皮带轮、前端起动螺栓、螺栓压板、前端轴承和前端油封。本发明结构巧妙合理而又紧凑、生产灵活、输出动力高、承受负荷能力高，便于拆卸，能同时适应多品种小批量和单品种大批量生产，安全系数、使用寿命完全满足国家相关要求及标准。

Description

加强型发动机双端直连动力输出结构

技术领域

本发明涉及一种配套在农用联合收割机上的柴油发动机用双端动力输出结构，具体地说是一种加强型发动机双端直连动力输出结构，属于机械结构技术领域。

背景技术

玉米收割机是在玉米成熟或接近成熟时，根据农艺要求，用来完成对玉米秸秆收割的机械作业农机具，是针对新型能源开发和减轻农民朋友劳动强度而研究开发的一种新型农业机械，是一种价格低廉、适合配套农村小四轮来收割玉米秸秆的农业机械。玉米收割机能够缩短农民朋友的劳动周期，让人们从繁重的体力劳动解放出来。而随着国家对农用机械的优惠政策，部分地区对玉米收割机的补贴更是达到了30%~40%，这进一步的刺激了市场的消费力，使近年来玉米收割机市场异常火爆。但在全国收割机市场一片大好的同时，也出现了一些技术问题。

现在国内市场上最原始的玉米收割机柴油机由汽车用发动机改装而来，它采用传统的曲轴-飞轮-离合器-传动轴-万向节-变速箱的传动方式，其动力输出结构是图1所示的离合器动力输出结构，图1中，1是齿轮、2是飞轮、3是主轴瓦、4是止推片、5是油封座、6是油封、7是曲轴、8是轴承、9是飞轮螺栓、10是离合器盖及压盘总成、11是离合器从动盘总成、12是花键传动轴、13是分离轴承座、14是分离轴承、15是油嘴、16是弹性挡圈、17是挡圈、18是轴承、19是离合器壳、20是分离叉球形支柱、21是分离拨叉、22是分泵支架、23是离合器分泵支架。这种离合器动力输出结构的优点在于负荷能力强，传输扭矩无损失。但其缺点也同样明显，具体为：（1）在使用过程中由于发动机运行所产生负荷主要由离合器摩擦片承受，所以离合器摩擦片损坏率极高，满负荷工作状态下平均三至五天发动机就需更换新的离合器摩擦片，而由于整车布局原因，离合器拆卸也极其困难，无专门器械将无法操作；（2）其配套辅助设施较多，需安装分泵、分泵支架、分离拨叉等等，使用成本较高。（3）使用繁琐，油嘴15处需频繁添加润滑油。

在上述离合器动力输出结构的基础上，市场上又开发了一种单边皮带轮动力输出结构，它是目前玉米收割机市场上使用最为广泛的一种动力传输结构。该动力输出结构如图2所示，图2中，1是齿轮、2是飞轮、3是主轴瓦、4是止推片、5是油封座、6是油封、7是曲轴、8是轴承、9是飞轮螺栓、24是皮带轮。在此动力输出结构中，收割机由皮带轮通过皮带传输动力，皮带轮直接安装在飞轮上，飞轮与曲轴连接，曲轴由主轴瓦支撑。这种动力输出结构的优点在于结构简单、成本低，新品开发试制阶段不需要厂家制作铸造造型模具，只需整车厂家生产安装皮带轮，几日内就能做出样品供实验或试配使用，制作速度快，能同时适应多品种小批量和单品种大批量生产。但是其缺点也同样明显，具体为：（1）发动机在后端由三角皮带输出动力，这样在工作时皮带的侧向拉力过大，使曲轴与主轴瓦之间的间隙过小无法形成油膜而造成主轴瓦单边磨损、曲轴磨损、后油封磨损漏油，甚至导致曲轴断裂。如果将皮带张紧力减小，则皮带打滑、动力不足；（2）由于所损害的都是发动机内部件，一般用户无维修能力，而送返回厂家耗时过多，而玉米产地的玉米收割季节往往仅一个月，大大影响了用户使用效率。

为解决上述皮带轮动力输出结构的缺点，现在厂家又在此基础上研究开发了一种加强型动力输出结构，具体如图3所示，图3中， 1是齿轮、2是飞轮、3是主轴瓦、4是止推片、5是油封座、6是油封、7是曲轴、8是轴承、9是飞轮螺栓、24是皮带轮、25是衬套、26是软键、27是传动轴、28是离合器壳、29是轴承。这种加强型动力输出结构中的传动轴与飞轮之间通过弹性键进行软连接，使飞轮承受径向载荷时有个缓冲的余地，而传动轴通过两个轴承固定，进一步将径向载荷传递到离合器壳上，有效地避免了传统皮带轮前后动力输出结构所造成的轴瓦单边磨损、曲轴磨损、后油封磨损漏油等故障。但是这种结构的缺点同样明显，具体为：（1）产品使用零件多,产品制造成本大；（2）存在试制修改尺寸造成工装和模具退修或者报废的风险；（3）生产厂需有铸造能力才能承制生产（或外协铸造），可生产厂家范围小；（4）配不同主机厂不同车型需要不同的尺寸结构，需要制作各种不同的造型模具，所以不适合多品种生产，尤其不适合多品种少批量性生产。（5）结构不够紧凑，由于国家现在对玉米收割机车架尺寸都有所限制，所以多数玉米收割机上无足够空间配合这种结构。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种加强型发动机双端直连动力输出结构，其结构巧妙合理、生产灵活、输出动力高、承受负荷能力高，便于拆卸，能同时适应多品种小批量和单品种大批量生产，而且安全系数、使用寿命方面完全满足国家相关要求及标准。

按照本发明提供的技术方案：加强型发动机双端直连双端动力输出结构，其特征在于：包括安装在发动机后端的第一动力输出结构和安装在发动机前端的第二动力输出结构；所述第一动力输出结构包括齿轮、飞轮、主轴瓦、曲轴、轴承、皮带轮、动力输出轴、离合器壳、后端轴承和飞轮壳，所述齿轮安装在发动机后端的飞轮上，飞轮与曲轴连接，曲轴由主轴瓦支撑，所述发动机后端的飞轮壳上安装有离合器壳，所述离合器壳上设有伸出部，该伸出部内过盈装配有后端轴承；动力输出轴通过飞轮螺栓直接安装在飞轮后端面上，动力输出轴外端通过后端轴承支承定位，动力输出轴内端通过间隙装配在曲轴后端内的轴承支承定位，所述轴承、后端轴承与动力输出轴之间均为间隙配合，所述皮带轮通过起动螺栓和垫块安装在动力输出轴上；所述第二动力输出结构包括前端皮带轮、前端起动螺栓、螺栓压板、前端轴承和前端油封，所述曲轴从发动机前端的齿轮室盖内伸出，所述前端皮带轮套在曲轴前端并通过前端起动螺栓和螺栓压板紧固；所述齿轮室盖上设有向外延伸的伸出部，所述前端油封装在齿轮室盖的伸出部与前端皮带轮之间；所述前端皮带轮的内端表面上设有凹腔，所述齿轮室盖的伸出部伸入前端皮带轮的凹腔内，所述前端轴承套装在前端皮带轮上并置于凹腔内，前端轴承与凹腔底部接触，前端轴承内圈与皮带轮之间采用过盈配合，前端轴承外圈与齿轮室盖伸出部内壁之间为间隙配合。

作为本发明的进一步改进，所述离合器壳的伸出部直接伸入皮带轮内部，离合器壳与皮带轮之间的径向留有2-5mm间隙，轴向留有3-6mm间隙；离合器壳内端面与飞轮后端面之间留有3-5mm间隙。

作为本发明的进一步改进，所述动力输出轴与皮带轮的连接部分为锥形，所述锥形部分的锥度在1:5-1:10之间。

作为本发明的进一步改进，所述皮带轮后端与动力输出轴外端面留有2-5mm间隙，所述动力输出轴内端面与曲轴端面之间留有3-5mm间隙。

作为本发明的进一步改进，所述离合器壳后端面表面上的伸出部外周加工有内周加强圆筋，所述离合器壳后端面最外圈加工有外周加强圆筋，所述离合器壳后端面表面上加工有若干条连接内周加强圆筋与外周加强圆筋的径向加强直筋，所述离合器壳后端面表面上的所有安装孔的中心位置分别位于一条径向加强直筋上；所述离合器壳前端表面上加工有以发动机起动机中心线为圆心的槽，该槽用于避免离合器壳与起动机产生干涉。

作为本发明的进一步改进，所述前端皮带轮的外圈加工有若干个与前端皮带轮内的前端轴承位置对应的螺纹通孔，当需要更换前端轴承时，在螺纹通孔上拧入相应螺栓即可将前端轴承顶出。

作为本发明的进一步改进，所述齿轮室盖上的所有搭子顶部与齿轮室盖伸出部壁之间加工有加强筋，所述加强筋的高度与所有连接加强筋的搭子的高度齐平，加强筋顶端面与前端皮带轮内端面之间留有2-5mm的间隙。

作为本发明的进一步改进，所述轴承、后端轴承和前端轴承均选用密封轴承。

本发明与已有技术相比，具有以下优点：

一、在新品开发零件试制阶段：（1）不需要厂家制作铸造造型模具，只需整车厂家提供生产厂家皮带轮安装位置，几日内就能做出样品供实验或试配使用，制作速度快；（2）成本低，虽然也是用动力输出轴状态，但是没有如图4加强型后端动力输出结构所附带复杂结构。

二、在用户使用过程中：（1）发动机在工作时由皮带的产生的巨大侧向拉力经由轴承传递至离合器壳和齿轮室盖上，而离合器壳与齿轮室盖由加强筋加强保护，极大地避免了发动机上主轴瓦单边磨损、曲轴磨损、油封磨损漏油甚至曲轴断裂等现象；（2）由于发动机在前后端由在工作时由皮带的产生的巨大侧向拉力大部分由轴承及离合器壳、齿轮室盖分担，而离合器壳、齿轮室盖上有加强筋起保护加固作用，这样整个传动系统的薄弱点就位于轴承，而轴承的更换就相对简单便捷的多，用户基本可以自行操作完成。（3）在相同条件下，与传统结构上轴与皮带轮连接相比，本发明中的动力输出轴与皮带轮之间的连接部分为锥形，锥配合在满足了该结构所需摩擦力、强度的同时，所选用轴承、轴都相对尺寸小得多，使得结构更紧凑。

三、在批量生产阶段：（1）原材料资源丰富生产周期短，材料市场普及高采购快，可满足市场随时增加计划的需求；（2）变型设计能力强，如改皮带轮安装尺寸，轴承宽度，只要更改相应尺寸即可。

附图说明

图1为现有的离合器动力输出结构示意图。

图2为现有的单边皮带轮后端动力输出结构示意图。

图3为现有的加强型单边皮带轮后端动力输出结构示意图。

图4为本发明实施例中的位于发动机后端的第一动力输出结构示意图。

图5为本发明实施例中的位于发动机前端的第二动力输出结构示意图。

图6.1为图4中离合器壳的零件主视图。

图6.2为图6.1中的A-A向剖视图。

图6.3为图6.1中的B-B向局部剖视图。

图7.1为图5中齿轮室盖的零件主视图。

图7.2为图5中齿轮室盖的零件剖视图。

附图标记说明：1—齿轮、2—飞轮、3—主轴瓦、4—止推片、5—油封座、6—油封、7—曲轴、8—轴承、9—飞轮螺栓、10—离合器盖及压盘总成、11—离合器从动盘总成、12—花键传动轴、13—分离轴承座、14—分离轴承、15—油嘴、16—弹性挡圈、17—挡圈、18—轴承、19—离合器壳、10—分离叉球形支柱、21—分离拨叉、22—分泵支架、23—离合器分泵支架、24—皮带轮、25—衬套、26—软键、27—传动轴、28—离合器壳、29—轴承、30—动力输出轴、31—离合器壳、32—后端轴承、33—起动螺栓、34—垫块、35—飞轮壳、36—前端皮带轮、37—前端起动螺栓、38—螺栓压板、39—前端轴承、40—前端油封、41—齿轮室盖、42—内周加强圆筋、43—外周加强圆筋、44—径向加强直筋、45—槽、46—加强筋、A—发动机起动机轴向中心。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明做进一步描述。

如图所示，本发明所述的加强型发动机双端直连双端动力输出结构包括安装在发动机后端的第一动力输出结构和安装在发动机前端的第二动力输出结构。

所述第一动力输出结构如图4所示，其主要由齿轮1、飞轮2、主轴瓦3、止推片4、油封座5、油封6、曲轴7、轴承8、飞轮螺栓9、皮带轮24、动力输出轴30、离合器壳31、后端轴承32、起动螺栓33、垫块34和飞轮壳35组成；所述齿轮1安装在发动机后端的飞轮2上，飞轮2与曲轴7连接，曲轴7由主轴瓦3支撑，止推片4、油封座5套装在曲轴7上，油封6装在油封座5内；所述离合器壳31安装在发动机后端的飞轮壳35上，所述离合器壳31上设有伸出部，该伸出部内过盈装配有后端轴承32；所述动力输出轴30通过飞轮螺栓9直接安装在飞轮2后端面上，飞轮螺栓9的数量为4-6个，多个飞轮螺栓9在圆周方向上均布；所述动力输出轴30外端通过后端轴承32支承定位，动力输出轴30内端通过过盈装配在曲轴7后端内的轴承8支承定位，所述轴承8、后端轴承32与动力输出轴30之间均为间隙配合；所述皮带轮24通过起动螺栓33和垫块34安装在动力输出轴30上。

所述第二动力输出结构如图5所示，其主要由前端皮带轮36、前端起动螺栓37、螺栓压板38、前端轴承39和前端油封40组成，所述曲轴7从发动机前端的齿轮室盖41内伸出，所述前端皮带轮36套在曲轴7前端并通过前端起动螺栓37和螺栓压板38紧固；所述齿轮室盖41上设有向外延伸的伸出部，所述前端油封40装在齿轮室盖41的伸出部与前端皮带轮36之间；所述前端皮带轮36的内端表面上设有凹腔，所述齿轮室盖41的伸出部伸入前端皮带轮36的凹腔内，所述前端轴承39套装在前端皮带轮36上并置于凹腔内，前端轴承39与凹腔底部接触，前端轴承39内圈与皮带轮24之间采用过盈配合，前端轴承39外圈与齿轮室盖41伸出部内壁之间为间隙配合。

如图4所示，所述离合器壳31的伸出部直接伸入皮带轮24内部，离合器壳31与皮带轮24之间的径向留有2-5mm间隙，轴向留有3-6mm间隙；离合器壳31内端面与飞轮2后端面之间留有3-5mm间隙。这样可以避免部件之间在机器运行时产生干涉。

如图4所示，所述皮带轮24后端与动力输出轴30外端面留有2-5mm间隙，以留有足够空间压紧皮带轮24；所述动力输出轴30内端面与曲轴7端面之间留有3-5mm间隙。

如图4所示，所述动力输出轴30与皮带轮24的连接部分为锥形，所述锥形部分的锥度在1:5-1:10之间，这样能在较紧凑的结构下满足发动机所需输出力矩；装配时，动力输出轴30与皮带轮24连接部分的锥面用环规涂色检查，贴合应大于70％。所述动力输出轴30与皮带轮24连接部分的轴向长度应该在40-55mm之间，以满足皮带轮24输出力矩所需的摩擦力。

如图6.1~图6.3所示，为了提高离合器壳31的结构强度，所述离合器壳31后端面表面上的伸出部外周加工有厚度为4-5mm的内周加强圆筋42，所述离合器壳31后端面最外圈向中心15~25mm范围内加工有厚度为4-5mm的外周加强圆筋43，所述离合器壳31后端面表面上加工有若干条连接内周加强圆筋42与外周加强圆筋43的径向加强直筋44，所述离合器壳31后端面表面上的所有安装孔的中心位置分别位于一条径向加强直筋44上。所述外周加强圆筋43在所有安装孔位置处，向安装孔外圆内全部锪平。所述离合器壳31前端表面上加工有以发动机起动机轴向中心A为圆心的槽45，该槽45用于避免离合器壳31与起动机产生干涉。

本发明使用一段时间后，前端皮带轮36内的前端轴承39不可避免地会被磨损而需要更换，为了给前端轴承39的更换维修提供方便，本发明在前端皮带轮36的外圈加工有若干个与前端皮带轮36内的前端轴承39位置对应的螺纹通孔，当需要更换前端轴承39时，在螺纹通孔上拧入相应螺栓即可将前端轴承39顶出。

如图7.1、7.2所示，为了提高所述齿轮室盖41的结构强度，所述齿轮室盖41上的所有搭子顶部与齿轮室盖41伸出部壁之间加工有加强筋46，所述加强筋46的高度与所有搭子的高度齐平，加强筋46顶端面与前端皮带轮36内端面之间留有2-5mm的间隙，以避免部件之间产生干涉。

本发明中，所述的轴承8、后端轴承32和前端轴承39均选用密封轴承8；所述用于安装皮带轮24的起动螺栓33和用于安装前端皮带轮36的前端起动螺栓37在安装时需要涂润滑油，起动螺栓33和前端起动螺栓37应经过磁力探伤检测，不允许有任何缺陷，探伤后退磁处理。

Claims (8)

1. 加强型发动机双端直连双端动力输出结构，其特征在于：包括安装在发动机后端的第一动力输出结构和安装在发动机前端的第二动力输出结构；所述第一动力输出结构包括齿轮（1）、飞轮（2）、主轴瓦（3）、曲轴（7）、轴承（8）、皮带轮（24）、动力输出轴（30）、离合器壳（31）、后端轴承（32）和飞轮壳（35），所述齿轮（1）安装在发动机后端的飞轮（2）上，飞轮（2）与曲轴（7）连接，曲轴（7）由主轴瓦（3）支撑，所述发动机后端的飞轮壳（35）上安装有离合器壳（31），所述离合器壳（31）上设有伸出部，该伸出部内过盈装配有后端轴承（32）；动力输出轴（30）通过飞轮螺栓（9）直接安装在飞轮（2）后端面上，动力输出轴（30）外端通过后端轴承（32）支承定位，动力输出轴（30）内端通过过盈装配在曲轴（7）后端内的轴承（8）支承定位，所述过盈装配在曲轴后端内的轴承（8）、后端轴承（32）与动力输出轴（30）之间均为间隙配合，所述皮带轮（24）通过起动螺栓（33）和垫块（34）安装在动力输出轴（30）上；所述第二动力输出结构包括前端皮带轮（36）、前端起动螺栓（37）、螺栓压板（38）、前端轴承（39）和前端油封（40），所述曲轴（7）从发动机前端的齿轮室盖（41）内伸出，所述前端皮带轮（36）套在曲轴（7）前端并通过前端起动螺栓（37）和螺栓压板（38）紧固；所述齿轮室盖（41）上设有向外延伸的伸出部，所述前端油封（40）装在齿轮室盖（41）的伸出部与前端皮带轮（36）之间；所述前端皮带轮（36）的内端表面上设有凹腔，所述齿轮室盖（41）的伸出部伸入前端皮带轮（36）的凹腔内，所述前端轴承（39）套装在前端皮带轮（36）上并置于凹腔内，前端轴承（39）与凹腔底部接触，前端轴承（39）内圈与皮带轮（24）之间采用过盈配合，前端轴承（39）外圈与齿轮室盖（41）伸出部内壁之间为间隙配合。

2.如权利要求1所述的加强型发动机双端直连双端动力输出结构，其特征在于：所述离合器壳（31）的伸出部直接伸入皮带轮（24）内部，离合器壳（31）与皮带轮（24）之间的径向留有2-5mm间隙，轴向留有3-6mm间隙；离合器壳（31）内端面与飞轮（2）后端面之间留有3-5mm间隙。

3.如权利要求1所述的加强型发动机双端直连双端动力输出结构，其特征在于：所述动力输出轴（30）与皮带轮（24）的连接部分为锥形，锥形的所述连接部分的锥度在1:5-1:10之间。

4.如权利要求1所述的加强型发动机双端直连双端动力输出结构，其特征在于：所述皮带轮（24）后端与动力输出轴（30）外端面留有2-5mm间隙，所述动力输出轴（30）内端面与曲轴（7）端面之间留有3-5mm间隙。

5.如权利要求1所述的加强型发动机双端直连双端动力输出结构，其特征在于：所述离合器壳（31）后端面表面上的伸出部外周加工有内周加强圆筋（42），所述离合器壳（31）后端面最外圈加工有外周加强圆筋（43），所述离合器壳（31）后端面表面上加工有若干条连接内周加强圆筋（42）与外周加强圆筋（43）的径向加强直筋（44），所述离合器壳（31）后端面表面上的所有安装孔的中心位置分别位于一条径向加强直筋（44）上；所述离合器壳（31）前端表面上加工有以发动机起动机轴向中心（A）为圆心的槽（45），该槽（45）用于避免离合器壳（31）与起动机产生干涉。

6.如权利要求1所述的加强型发动机双端直连双端动力输出结构，其特征在于：所述前端皮带轮（36）的外圈加工有若干个与前端皮带轮（36）内的前端轴承（39）位置对应的螺纹通孔，当需要更换前端轴承（39）时，在螺纹通孔上拧入相应螺栓即可将前端轴承（39）顶出。

7.如权利要求1所述的加强型发动机双端直连双端动力输出结构，其特征在于：所述齿轮室盖（41）上的所有搭子顶部与齿轮室盖（41）伸出部外壁之间加工有加强筋（46）。

8.如权利要求1所述的加强型发动机双端直连双端动力输出结构，其特征在于：所述过盈装配在曲轴后端内的轴承（8）、后端轴承（32）和前端轴承（39）均选用密封轴承（8）。

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