CN103741639B - 一种车载大功率抛雪装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车载大功率抛雪装置，包括抛雪叶轮箱、切雪轮、抛雪叶轮、导雪筒、液压马达和液压泵，其特征在于该装置还包括行星减速箱，行星减速箱的前面安装抛雪叶轮，行星减速箱的后面安装液压马达；液压泵安装在发动机上；液压马达和液压泵由供油管路和回油管路连接，且在供油管路和回油管路之间并联有双功能阀组；所述双功能阀组主要由安全阀、切断阀和电磁阀组成，所述安全阀、切断阀和电磁阀并联装于钢制阀体上，同时与液压泵、液压马达的供油、回油油路相并联。

Description

一种车载大功率抛雪装置

技术领域

本发明涉及除雪设备技术，具体为一种车载大功率抛雪装置。该抛雪装置功率大于50kW，可与装载机车辆配套运用，也可与专用底盘车辆配套运用。

背景技术

目前国内外的高效率、大功率的将雪直接移出路面或装车的除雪机，均以抛雪方式为主。抛雪式除雪机有多种类型，但主要为下述的两个类型。

1.自身带发动机和传动系统的除雪装置：该除雪装置利用其前面可旋转的切雪轮收集积雪，再由旋转的叶轮将雪抛至路面以外，或者装车拉运(参见图1)。具体为该抛雪装置后部有两处铰点，至少用三根轴与装载机或其它主机相连，其升降高度由主机控制，前进、后退行车或工作靠主机推动。它本身有发动机8的输出轴通过带动链条7驱动链轮6的大齿轮，并驱动伞齿轮传动箱5的横轴转动，它的输出轴转为纵向向前，驱动抛雪叶轮3垂直于纵轴旋转，将积雪抛出。链轮6的小齿轮又通过链条驱动切雪轮2上的大齿轮连同切雪轮2一起旋转，切雪轮2的旋转空间呈圆柱形，横卧于路面上，其切雪刀片呈左右对称的螺旋形刀具，当它旋转时就会源源不断地将地面的积雪输送到中央，进入抛雪叶轮3旋转的空间，被抛雪叶轮3通过导雪筒4抛出路面，或装入运雪车。这种链传动抛雪装置是常见的传统化的除雪设备，传动功率小，效率较低。

2.自身不带发动机的抛雪装置：该抛雪装置与专用底盘车辆连接配套，并借用其动力实施除雪作业，是一种专用抛雪设备(参见图2)。具体为这种专用抛雪设备，可采用链条链轮传动，或者液压加链传动；也有液压传动的，靠液压泵提供动力，液压马达10驱动三轴减速箱9减速，且驱动抛雪叶轮3和切雪轮2工作，其中三轴减速箱9体积较大，迫使液压马达10安装位置低下，存有安全隐患。这种专用抛雪设备的除雪原理和基本结构与前面的第一种类型的除雪装置相同，只是传动方式不同，且不单独设动力，可以与主机共用同一发动机。

现有切雪轮均以机械方式进行超载安全保护，有如下两种方式：(1)在切雪轮与轮轴间的连接盘上用定强度螺栓连接，当传动扭矩超值时，螺栓被切断，以保护液压马达及传动系统各件不被损坏。然而要恢复传动，需要人工安装新螺栓，费时费力，在低温工作现场操作困难。(2)切雪轮与轮轴间安装扭矩限制器，当传递扭矩超载时会自动切断传动关系；载荷降低时，则自动恢复传递。该部件价格昂贵，安装设计难度也较大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种车载大功率抛雪装置。该装置采用行星减速箱传动，具有结构紧凑，操作方便，安全保护完善；同时采用双功能阀组，可随时发挥电控离合和超载保护作用。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计一种车载大功率抛雪装置，包括抛雪叶轮箱、切雪轮、抛雪叶轮、导雪筒、液压马达和液压泵，其特征在于该装置还包括行星减速箱，行星减速箱的前面安装抛雪叶轮，行星减速箱的后面安装液压马达；液压泵安装在在发动机上；液压马达和液压泵由供油管路和回油管路连接，且在供油管路和回油管路之间并联有双功能阀组；所述双功能阀组主要由安全阀、切断阀和电磁阀组成，所述安全阀、切断阀和电磁阀并联装于钢制阀体上，同时与液压泵、液压马达的供油管路和回油管路相并联。

与现有技术相比，本发明抛雪装置的有益效果是：抛弃了原庞大结构，简化机构，但传动功率增大、效率提高；与传统的三轴减速箱传动相比，结构更紧凑，且使液压马达的轴心与抛雪叶轮同轴，提高液压马达安装位置，解除了因液压马达位置接近地面而被地面障碍物碰坏的危险。本发明特别是克服了一向认为行星减速箱传动功率偏小而不能应用在大功率抛雪机中的技术偏见。

本发明抛雪装置采用了双功能阀组，可随时发挥电控离合和超载保护作用；增加电控功能，可人为控制或编程电控，操作很方便；采用液压安全保护装置，比原来的机械安全保护装置更安全可靠，且经济性好，适于实际推广应用。

附图说明

图1是现有技术一种自带动力的链传动型抛雪装置结构示意图(其中，1.抛雪叶轮箱；2.切雪轮；3.抛雪叶轮；4.导雪筒；5.伞齿轮传动箱；6.链轮；7.链条；8.发动机)；

图2是现有技术一种专用底盘、液压马达驱动三轴减速箱减速型抛雪装置结构示意图(其中，9.三轴减速箱；10.液压马达)；

图3是本发明车载大功率抛雪装置一种实施例采用行星减速箱传动抛雪装置的结构示意图(其中，11.行星减速箱；15.双功能阀组；16.液压泵)；

图4是本发明车载大功率抛雪装置一种实施例的双功能阀组液压原理图(其中，12.安全阀；13.切断阀；14.电磁阀；15.双功能阀组；16液压泵)；

图5是本发明车载大功率抛雪装置另一种实施例的双功能阀组液压原理图(其中12.安全阀；13.切断阀；14.电磁阀；15.双功能阀组；16液压泵)。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图对本发明做进一步说明。

本发明设计的车载大功率抛雪装置(简称装置，参见图3)，包括抛雪叶轮箱1、切雪轮2、抛雪叶轮3、导雪筒4、液压马达10和液压泵16，所述切雪轮2的切雪刀片为左右对称的螺旋形刀具，中间有锥齿轮减速箱驱动切雪轮2，锥齿轮减速箱的动力输入轴与抛雪叶轮3相连接，并同时转动；切雪轮2的旋转空间呈圆柱形，以横卧于路面的方式安装在装置的最前端，其后安装抛雪叶轮3，其上安装导雪筒4，其特征在于该装置还包括行星减速箱11，行星减速箱11的前面(行进方向)安装抛雪叶轮3，行星减速箱11的后面安装液压马达10；液压泵16安装在发动机上；液压马达10和液压泵16由供油管路和回油管路连接，且在供油管路和回油管路之间并联有双功能阀组15；所述双功能阀组主要由安全阀、切断阀和电磁阀组成，所述安全阀、切断阀和电磁阀并联装于钢制阀体上，同时与液压泵、液压马达的供油管路和回油管路相并联。

本发明装置工作时，靠液压泵16提供液压动力驱动液压马达10转动，带动行星减速箱11的输入轴旋转，通过行星减速箱11减速，其输出轴带动抛雪叶轮3旋转，将雪通过其上的导雪筒4抛出，同时通过锥齿轮减速箱驱动切雪轮2旋转，将积雪源源不断地收入抛雪叶轮3的旋转空间，实施抛雪作业。双功能阀组15可随时发挥电控离合和超载保护作用。

本发明装置所设计的双功能阀组15，要求既有电控离合功能，又具备超载安全保护作用。双功能阀组15主要由安全阀12、切断阀13、电磁阀14等部件组成，可以有多种具体技术方案。实施例仅给出两种具体技术方案(参见图4、图5)，它们的功能作用相同。

双功能阀组15一种实施例的具体技术方案是(参见图4)，包括安全阀12.、切断阀13和电磁阀14；所述安全阀12、切断阀13和电磁阀14并联装于钢制阀体上，同时与液压泵16、液压马达10的供油管路和回油管路相并联。

双功能阀组15另一种实施例的具体技术方案是(参见图5)，也包括安全阀12.、切断阀13和电磁阀14；与前一实施例相比，只是使用各种阀体数量(例如实施例的安全阀12为并联的2个)不同，同样构成超载保护功能和电控功能的电路。

所述双功能阀组15的工作原理如下：当抛雪装置遇到较大阻力超过允许值时，液压马达输出扭矩也过高，其供油压力也增大，此压力推动安全阀自动打开，主供油管路与回油管路接通，压力油直接进入回油管路(短路)，使液压马达呈自由状态而卸载。当供油压力降低时，安全阀开启压力也减小，不足以克服安全阀的回位弹簧推力，而使该阀关闭，马达又恢复供油和驱动功能。

本发明装置双功能阀组15的工作过程是：在双功能阀组15中置入电磁阀14和切断阀13。当电磁阀14给电时打开，接通压力油，使之推动切断阀13打开，液压马达10的供油管路与回油管路接通(短路)，动力被切断，液压马达10呈自由状态，相当于分离离合器；当断电时，各动作相反，相当于合上离合器，液压马达10即恢复驱动功能。当然也可以是相反设计，即断电时，切断动力，给电时则恢复驱动功能。双功能阀组15可以编程控制，也可以人为控制，十分方便。

在传统抛雪机中无电液离合控制器，只有发动机停转或供油泵不供油时，工作装置才停转，使用不方便。本发明设计了电液离合控制器，其在发动机和主油泵不停转情况下，仍可使整个抛雪装置停止工作或恢复工作，可由软件编程控制或人为控制，非常方便。此功能对动力与传动系统安全保护及提高传动部件寿命很有益，也增强了作业操作方便性。

下面说明行星减速箱11和液压马达10供油压力限定值的计算方法：

(1)要在抛雪装置设计过程中，按设计性能指标选定合适的行星减速箱11，如传动功率、输入扭矩、输出扭矩、输入转速、输出转速、减速比，基本结构尺寸等都要符合总体设计要求。有了正确的设计和制造措施，本发明装置的功能即能实现。

如设计一款抛雪装置，其抛雪叶轮3能承受的扭矩为T3，最高转速为n3。所选用的液压马达10，其排量为q，最大供油压力限定值为p，工作转速为n1，可以由公式(1)，(2)分别计算出液压马达10最大输出扭矩及最大输出功率：

$T1=\frac{{\mathrm{pq\η}}_m}{2\mathrm{\π}}---\left(1\right)$

$N1=\frac{pqn1{\mathrm{\η}}_z}{60}---\left(2\right)$

计算式中η_m,η_z分别为液压马达10的机械效率和总效率。

选用一款行星减速箱11，设其减速比为i，则其输出扭矩为：

T2＝T1*i(3)

输出转速为：

n2＝n1/i(4)

通过计算，得出其输出扭矩及输出转速，若行星减速箱输出转速及扭矩不符合要求，则选择其他减速比的行星减速箱，直至数据符合抛雪叶轮3的要求。从而设计解决了性能参数问题。

再从行星减速箱11结构及外形尺寸上核对，如无问题，或设计上能解决结构矛盾等问题，此设计即成立。

(2)为保障传动系统超载保护功能，需根据抛雪叶轮3所允许的最大扭矩输入值及行星减速箱减11速比计算出液压马达10的扭矩输出限定值，再计算出此时液压马达10供油压力限定值。此压力值即安全阀12的开启压力值，凭此值设计安全阀12的回位弹簧推力。在装机后需要现场调整，使安全阀12每当到达开启压力即被打开，实现传动系统超载保护功能。

如前面已知，所述抛雪叶轮3所允许的最大扭矩输入值T3，其决定了安全限定条件。按照公式(3)、(1)的逆向公式反算，即可求得液压马达10的供油压力限定值：T2＝T3，

液压马达10最大输出扭矩限定值

液压马达10最大供油压力限定值

由计算得知，只要保证到达最大供油压力限定值时，安全阀就自动开通，此时液压马达10失去驱动力，就能保障抛雪叶轮3的扭矩不超载；而当液压马达10的供油压力低于最大供油压力限定值时，它就能够正常驱动抛雪装置。

为保障电控离合功能，需要施以设计制造措施，选定符合压力、流量、电压要求的切断阀和电磁阀置入双功能阀组电路15中，即可实现电控离合功能。这种设计对于液压专业技术人员并不困难。

本发明未述及之处适用现有技术。

Claims (2)

1.一种车载大功率抛雪装置，包括抛雪叶轮箱、切雪轮、抛雪叶轮、导雪筒、液压马达和液压泵，其特征在于该装置还包括行星减速箱，行星减速箱的前面安装抛雪叶轮，行星减速箱的后面安装液压马达；液压泵安装在发动机上；液压马达和液压泵由供油管路和回油管路连接，且在供油管路和回油管路之间并联有双功能阀组；所述双功能阀组主要由安全阀、切断阀和电磁阀组成，所述安全阀、切断阀和电磁阀并联装于钢制阀体上，同时与液压泵、液压马达的供油管路和回油管路相并联。

2.根据权利要求1所述的车载大功率抛雪装置，其特征在于所述行星减速箱和液压马达的供油压力限定值如下计算：

(1)在抛雪装置设计过程中，按设计性能指标选定合适的行星减速箱，如设计一款抛雪装置，其抛雪叶轮能承受的扭矩为T3，最高转速为n3，所选用的液压马达的排量为q，最大供油压力限定值为p，工作转速为n1，可以由公式(1)、(2)分别计算出液压马达的最大输出扭矩及最大输出功率：

$T1=\frac{{\mathrm{pq\η}}_m}{2\mathrm{\π}}---\left(1\right)$

$N1=\frac{pqn1{\mathrm{\η}}_z}{60}---\left(2\right)$

计算式中η_m,η_z分别为液压马达的机械效率和总效率；

选用一款行星减速箱，设其减速比为i，则其输出扭矩为：

T2＝T1*i(3)

输出转速为：

n2＝n1/i(4)

通过计算，得出其输出扭矩及输出转速，若行星减速箱输出转速及扭矩不符合要求，则选择其他减速比的行星减速箱，直至数据符合抛雪叶轮的要求；

(2)根据抛雪叶轮所允许的最大扭矩输入值及行星减速箱减速比，计算出液压马达的扭矩输出限定值，再计算出此时液压马达供油压力限定值；此压力值即安全阀的开启压力值，凭此设计安全阀的回位弹簧推力，安全阀使每当到达开启压力即被打开，实现传动系统超载保护功能；

所述抛雪叶轮所允许的最大扭矩输入值T3，其决定了安全限定条件，按照公式(3)、(1)的逆向公式反算，即可求得液压马达的供油压力限定值：T2＝T3

液压马达最大输出扭矩限定值 $T1=\frac{T2}{i}---\left(5\right)$

液压马达最大供油压力限定值 $p=\frac{T1*2\mathrm{\π}}{{\mathrm{q\η}}_m}---\left(6\right)$

只要保证到达最大供油压力限定值时，安全阀即可自动开通，此时液压马达失去驱动力，就能保障抛雪叶轮的扭矩不超载；而当液压马达的供油压力低于最大供油压力限定值时，它就能够正常驱动抛雪装置。