CN104373509A - 角传动装置、动力传动系统及单发动机起重机 - Google Patents

角传动装置、动力传动系统及单发动机起重机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种角传动装置、动力传动系统及单发动机起重机，涉及工程机械领域，用以实现单发动机起重机上的上、下车之间的动力传递。该角传动装置包括：角传动器壳体、输入轴和输出轴；输入轴通过输入轴承设置在角传动器壳体中，输入轴的一端设置有输入锥齿轮，输入轴的另一端伸出角传动器壳体。输出轴通过输出轴承设置在角传动器壳体中，输出轴的一端设置有输出锥齿轮，输出轴的另一端伸出角传动器壳体。其中，输入轴的输入轴线与输出轴的输出轴线成直角布置，输入锥齿轮与输出锥齿轮啮合。上述角传动装置能实现单发动机起重机上、下车之间的动力传动。

Description

角传动装置、动力传动系统及单发动机起重机
技术领域
本发明涉及工程机械领域，具体涉及一种角传动装置、动力传动系统及单发动机起重机。
背景技术
目前移动式起重机的整机动力系统有两种配套方案：单发动机动力系统和双发动机动力系统。单发动机动力系统即上、下车共用一个发动机，执行道路行驶和起重作业。双发动机动力系统即下车发动机执行道路行驶，上车发动机执行起重作业。
参见图1，具有双发动机动力系统的移动式起重机包括下车驾驶室51、下车发动机及附件52、车架53、驱动轴54、上车操作室55、回转支承56、上车发动机及附件57。
随着市场的持续发展，单发动机系统以其成本低、重量轻、发动机维修保养成本低的优势，开始得到市场用户的重视。同时，随着发动机电控喷射技术的发展，根据负载反馈进行闭环控制调节，使单发动机系统的整机油耗控制成为可能。因此，开发单发动机动力系统技术的大吨位起重机成为必然的发展趋势。
在单发动机系统整车动力传动链布置中，如何将下车发动机动力传递至上车驱动机构，采用机械传动形式，以实现上、下车动力的高效传递，成为单发动机起重机产品开发中遇到的关键问题。
为满足下车发动机系统向上车传递的大扭矩、高转速的动力传递需求，并能将下车动力由水平方向转换为垂直方向，以实现上、下车动力的直角方向、机械式高效传递，完成整车行驶和起重作业功能，为此，开发相匹配的传动装置成为必需。
目前单发动机动力系统仅应用在中小吨位起重机上，下车发动机不仅为整车提供行驶作业动力，而且为上车液压系统提供起重作业动力。通过中心回转体，实现上下车液压油动力和电气信号的传递。这种动力传递方式是纯液压式的，从下车发动机动力系统中(可以从发动机取力口或变速箱取力口或分动箱取力口)进行取力，保证液压泵的工作，液压油通过中心回转体实现上下车之间的传输，依靠液压油的能量传递来驱动上车的起重执行机构。
参见图2，上、下车动力传递路线为：发动机59→离合器60→变速箱61(→传动轴62→下车分动箱69)→取力器→液压泵63→中心回转体65→上车液压阀66→上车液压马达67。液压油经由液压油管64传输。上述各个部件基本都位于车架上平面58以下。
下车分动箱69上还有一路动力通过多个驱动轴68和传动轴62传递，以实现车辆的正常行驶。
分动箱：动力传动系统中执行动力传递、分配的部件，其内部结构为一系列齿轮组，其主要功能有调整传动速比、增加取力口、传递和分配驱动动力等。
液压传动：靠液体传动介质静压力能的变化来传递能量，主要由油泵、液压马达和控制装置等组成。发动机输出的机械能通过油泵转换成液压能，然后再由液压马达将液压能转换成机械能。
发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：现有的单发动机动力系统中，上、下车动力传递是纯液压式的。液压油箱、主泵需要全部布置在下车，由于液压油箱、主泵自身尺寸较大，对下车的布置提出很高的要求。而且对于大吨位起重机若应用该单发动机动力系统，中心回转体自身的结构更加复杂，制造加工难度无法预估。
由于采用中心回转体的布置形式，上车无法应用闭式液压系统，且中心回转体对液压系统的压力建立、能量传递等影响较大，直接影响上车的工作效率。
发明内容
本发明的其中一个目的是提出一种角传动装置、动力传动系统及单发动机起重机，用以实现单发动机起重机上的上、下车之间的动力传递。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种角传动装置，包括：角传动器壳体、输入轴和输出轴；
所述输入轴通过输入轴承设置在所述角传动器壳体中，所述输入轴的一端设置有输入锥齿轮，所述输入轴的另一端伸出所述角传动器壳体；
所述输出轴通过输出轴承设置在所述角传动器壳体中，所述输出轴的一端设置有输出锥齿轮，所述输出轴的另一端伸出所述角传动器壳体；
其中，所述输入轴的输入轴线与所述输出轴的输出轴线成直角布置，所述输入锥齿轮与所述输出锥齿轮啮合。
如上所述的角传动装置，优选的是，所述输入轴承为第一锥形滚动轴承；
所述第一锥形滚动轴承设置在所述角传动器壳体中，且支撑所述输入轴。
如上所述的角传动装置，优选的是，角传动装置还包括输入轴承盖；
所述输入轴承盖设置在所述第一锥形滚动轴承外侧，且所述输入轴承盖位于所述角传动器壳体中。
如上所述的角传动装置，优选的是，所述输出轴承为第二锥形滚动轴承；
所述第二锥形滚动轴承设置在所述角传动器壳体中，且支撑所述输出轴。
如上所述的角传动装置，优选的是，角传动装置还包括输出轴承盖；
所述输出轴承盖设置在所述第二锥形滚动轴承外侧，且所述输出轴承盖位于所述角传动器壳体中。
如上所述的角传动装置，优选的是，所述输入轴的另一端设置有法兰接盘。
如上所述的角传动装置，优选的是，所述角传动器壳体上开设有用于润滑所述输入锥齿轮和所述输出锥齿轮的加注油口。
如上所述的角传动装置，优选的是，所述输入轴和所述输出轴上分别套设有用于密封润滑油的油封。
本发明再提供一种动力传动系统，包括本发明任一技术方案所提供的角传动装置。
本发明还提供一种单发动机起重机，包括本发明任一技术方案所提供的动力传动系统。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
上述角传动装置，输入轴以绕水平轴线旋转的方式通过输入轴承支承在角传动器壳体中。输出轴以绕竖直轴线旋转的方式通过输出轴承支承在角传动器壳体种。输入轴的输入轴线与输出轴的输出轴线成直角布置，与输入轴线同轴固定的输入锥齿轮以及与输出轴线同轴固定的输出锥齿轮进行啮合，以实现角传动装置改变动力传递方向角度为90°。单发动机起重机的上车驱动机构通过下车发动机动力系统来取力，通过该角传动装置实现上、下车动力的直角方向、机械式传递，完成整车行驶和上车起重作业。上述技术方案提供的角传动装置，在不增加整机成本和整车体积的条件下，通过下车发动机动力向上车传递的机械式连接，为上车起升作业提供可靠动力来源，能够实现上、下车动力的高效传递。解决了液压式传动受限的问题，节省了整机部件布置空间，提升了工作效率及整机性能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有技术中起重机的结构示意图；
图2为现有技术中起重机上应用的液压式动力传递路线简图；
图3为本发明实施例提供的角传动装置的立体结构示意图；
图4为本发明实施例提供的角传动装置的剖视结构示意图；
图5为采用本发明实施例提供的角传动装置后上、下车机械式动力传递路线简图。
附图标记：
1、输入轴；         2、加注油口；         3、输出轴；
4、角传动器壳体；   5、基座；             6、输入锥齿轮；
7、输入轴承；       8、输出锥齿轮；       9、输入轴承盖；
10、输出轴承盖；    11、法兰接盘；        12、油封；
13、垫圈；          14、车架上平面；      15、下车发动机；
16、离合器；        17、变速箱；          18、传动轴；
19、回转支撑；      20、回转中心处上车分动箱；
21、上车液压泵；    22、驱动轴；          23、下车分动箱；
24、电回转体；      25、角传动装置；      26、输出轴承；
51、下车驾驶室；    52、下车发动机及附件；
53、车架；          54、驱动轴；          55、上车操作室；
56、回转支承；      57、上车发动机及附件；
58、车架上平面；    59、下车发动机；      60、离合器；
61、变速箱；        62、传动轴；          63、液压泵；
64、液压油管；      65、中心回转体；      66、上车液压阀；
67、上车液压马达；  68、驱动轴；          69、下车分动箱。
具体实施方式
下面结合图3～图5对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述，将本发明提供的任一技术手段进行替换或将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的技术方案均应该在本发明的保护范围之内。
本发明实施例提供一种角传动装置，包括：角传动器壳体4、输入轴1和输出轴3。输入轴1通过输入轴承7设置在角传动器壳体4中，输入轴1的一端设置有输入锥齿轮6，输入轴1的另一端伸出角传动器壳体4。输出轴3通过输出轴承26设置在角传动器壳体4中，输出轴3的一端设置有输出锥齿轮8，输出轴3的另一端伸出角传动器壳体4。其中，输入轴1的输入轴线与输出轴3的输出轴线成直角布置，输入锥齿轮6与输出锥齿轮8啮合。
角传动装置：整车动力传动系统中的零部件，实现动力成一定角度方向的传递。输入轴1和输出轴3的一端都通过一轴承(比如锥形滚动轴承)支承在角传动器壳体4上，另一端通过另一轴承(比如圆柱轴承)支承在角传动器壳体4的内腔中。角传动器壳体4可以设计为异型结构，以满足设置在角传动器壳体4中的齿轮运转啮合工作中的散热，润滑，壳体减重等因素，同时可以在角传动器壳体4表面设计散热筋板等。
角传动器壳体4可以设置在基座5上，通过基座5将角传动器壳体4固定在其他部件上。
以图4所示方向为例，上述角传动装置，输入轴1以绕水平轴线旋转的方式通过输入轴承7支承在角传动器壳体4中。输出轴3以绕竖直轴线旋转的方式通过输出轴承26支承在角传动器壳体4中。输入轴1的输入轴线与输出轴3的输出轴线成直角布置，与输入轴线同轴固定的输入锥齿轮6以及与输出轴线同轴固定的输出锥齿轮8进行啮合，以实现动力成一定角度方向的传递，此处实现角传动装置改变动力传递方向角度为90°。
单发动机起重机的上车驱动机构通过下车发动机动力系统来取力，通过该角传动装置实现上、下车动力的直角方向、机械式传递，完成整车行驶和上车起重作业。
上述技术方案提供的角传动装置，在不增加整机成本和整车体积的条件下，通过下车发动机动力向上车传递的机械式连接，为上车起升作业提供可靠动力来源，能够实现上、下车动力的高效传递。解决了液压式传动受限的问题，节省了整机部件布置空间，提升了工作效率及整机性能。
为有效支撑输入轴1，输入轴承7具体为第一锥形滚动轴承。第一锥形滚动轴承设置在角传动器壳体4中，且支撑输入轴1。
进一步地，角传动装置还包括输入轴承盖9。输入轴承盖9设置在第一锥形滚动轴承外侧，且输入轴承盖9位于角传动器壳体4中。
同理，输出轴承26具体为第二锥形滚动轴承。第二锥形滚动轴承设置在角传动器壳体4中，且支撑输出轴3。
此处，角传动装置还包括输出轴承盖10。输出轴承盖10设置在第二锥形滚动轴承外侧，且输出轴承盖10位于角传动器壳体4中。
参见图4，输入轴1的另一端设置有法兰接盘11。通过法兰接盘11将输入轴1与下车的发动机动力传动系统的传动轴连接。
为润滑角传动器壳体4中的各个运动部件，角传动器壳体4上开设有用于润滑输入锥齿轮6和输出锥齿轮8的加注油口2。
参见图4，输入轴1和输出轴3上分别套设有用于密封润滑油的油封12和垫圈13。
该角传动装置安装形式为立式安装，即安装平面与输出轴3保持垂直。通过角传动装置的基座5上的4个螺栓孔进行安装固定。在角传动器壳体4内部设有油池，润滑形式采用自润滑，各个轴承座中设有润滑油路，保证输入轴1、输出轴3及齿轮运转过程中的润滑及冷却。
下面结合图4详细介绍本实施例提供的角传动装置的结构。
角传动器壳体4上设置有两个开口，分别为侧向的开口和上开口。分别用于伸出输入轴1和输出轴3。在侧向的开口处通过螺栓连接有输入轴承盖9。角传动器壳体4中设有横向放置的输入轴1(亦可称为输入齿轮轴)。输入轴1的一端为锥齿式，轴头支承在壳体上。输入轴1的另一端穿过输入轴承盖9，输出型式为法兰盘连接。输入轴1通过输入轴承7支承在角传动器壳体4上，在输入轴承盖9内侧分别有油封12和垫圈13套在输入轴1上。
角传动器壳体4的上开口处通过螺栓连接有输出轴承盖10，角传动器壳体4中设有竖直放置的输出轴3。输出轴3的一端为锥齿式，轴头支承在壳体上。输出轴3的另一端穿过输出轴承盖10，输出型式为花键式，输出轴3通过输出轴承26支承在角传动器壳体4上，在输出轴承盖10内侧分别有油封12和垫圈13套在输出轴3上。该竖向设置的输出锥齿轮8与横向设置的输入锥齿轮6相互啮合。
采用该角传动装置，能够实现动力的直角方向传递，将下车发动机动力机械式传递给上车起升机构。参见图5，应用该角传动装置的单发动机起重机上、下车的动力传递路线为：下车发动机15→离合器16→变速箱17→传动轴18→下车分动箱23→传动轴18→角传动装置25→回转中心处上车分动箱20→上车液压泵21。上述各个部件基本都位于车架上平面14以下。
角传动装置25上方设置有电回转体24、回转支撑19、回转中心处上车分动箱20、上车液压泵21。
下车分动箱23上还有一路动力通过多个驱动轴22和传动轴18传递，以实现车辆的正常行驶。
下车行驶和上车起重作业是两个独立的工况，都是通过下车分动箱23将下车发动机15的动力进行传递分配。
下车行驶时，下车分动箱23给上车动力的上取力口断开，下车发动机15动力通过下车分动箱23的下面两个动力输出口分别前、后连接传动轴18传递到驱动轴22，实现车辆行驶功能。
上述技术方案提供的角传动装置结构简单，制造成本低，使用方便。通过该角传动装置，能实现上、下车动力的机械式传递，工作效率高。相比纯液压形式，能量损耗较低，能保证上车起重的各种工况作业。并且，该角传动装置为大吨位起重机开发了单发动机动力系统，实现上、下车动力的机械式传递，达到整车成本及高效作业的双赢，提供了可行的解决方案。
本发明实施例还提供一种动力传动系统，包括本发明任一技术方案所提供的角传动装置。
下车的发动机动力传动系统通过传动轴与输入轴1上的法兰接盘11连接，将动力传递给角传动装置，角传动装置的输出轴3与上车的驱动机构连接，实现动力的上车传递。
本发明实施例再提供一种单发动机起重机，其包括本发明任一技术方案所提供的动力传动系统。
起重机：一种用于起升重物的设备，安装在依靠轮胎结构移动的底盘上。
上述技术方案提供的单发动机起重机，应用了上述角传动装置，能实现上、下车动力的直角方向、机械式传递，将下车发动机动力传递到上车驱动机构。上车起重执行机构能通过下车发动机系统传递的动力进行驱动。通过下车发动机提供的动力，不仅能实现整车的行驶作业功能，而且能实现上车的起重作业功能。省去了上车发动机及其相关附件，重量减轻；而且降低了整车制造成本以及维护保养成本。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种角传动装置，其特征在于，包括：角传动器壳体(4)、输入轴(1)和输出轴(3)；
所述输入轴(1)通过输入轴承(7)设置在所述角传动器壳体(4)中，所述输入轴(1)的一端设置有输入锥齿轮(6)，所述输入轴(1)的另一端伸出所述角传动器壳体(4)；
所述输出轴(3)通过输出轴承(26)设置在所述角传动器壳体(4)中，所述输出轴(3)的一端设置有输出锥齿轮(8)，所述输出轴(3)的另一端伸出所述角传动器壳体(4)；
其中，所述输入轴(1)的输入轴(1)线与所述输出轴(3)的输出轴(3)线成直角布置，所述输入锥齿轮(6)与所述输出锥齿轮(8)啮合。
2.根据权利要求1所述的角传动装置，其特征在于，所述输入轴承(7)为第一锥形滚动轴承；
所述第一锥形滚动轴承设置在所述角传动器壳体(4)中，且支撑所述输入轴(1)。
3.根据权利要求2所述的角传动装置，其特征在于，还包括输入轴承盖(9)；
所述输入轴承盖(9)设置在所述第一锥形滚动轴承外侧，且所述输入轴承盖(9)位于所述角传动器壳体(4)中。
4.根据权利要求1-3任一所述的角传动装置，其特征在于，所述输出轴承(26)为第二锥形滚动轴承；
所述第二锥形滚动轴承设置在所述角传动器壳体(4)中，且支撑所述输出轴(3)。
5.根据权利要求4所述的角传动装置，其特征在于，还包括输出轴承盖(10)；
所述输出轴承盖(10)设置在所述第二锥形滚动轴承外侧，且所述输出轴承盖(10)位于所述角传动器壳体(4)中。
6.根据权利要求1-3任一所述的角传动装置，其特征在于，所述输入轴(1)的另一端设置有法兰接盘(11)。
7.根据权利要求1-3任一所述的角传动装置，其特征在于，所述角传动器壳体(4)上开设有用于润滑所述输入锥齿轮(6)和所述输出锥齿轮(8)的加注油口(2)。
8.根据权利要求1-3任一所述的角传动装置，其特征在于，所述输入轴(1)和所述输出轴(3)上分别套设有用于密封润滑油的油封(12)。
9.一种动力传动系统，其特征在于，包括权利要求1-8任一所述的角传动装置。
10.一种单发动机起重机，其特征在于，包括权利要求9所述的动力传动系统。
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