CN105351462A - 一种推土机用变速箱 - Google Patents

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张海平
胡凯
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Abstract

本发明一种推土机用变速箱，涉及变速箱技术领域。该变速箱包括输入轴和输出轴，还包括5个行星排，分别为第一行星排、第二行星排、第三行星排、第四行星排和第五行星排，所述输入轴上连接有第一行星排和第二行星排，所述输出轴上连接有第三行星排、第四行星排和第五行星排，每个行星排对应设置有一个离合器，所述离合器用于连接对应行星排的太阳齿轮和齿圈，通过控制所述输入轴和输出轴上不同离合器的同时啮合，能够实现变换不同的挡位。本发明提出的推土机用变速箱采用全行星排代替行星排加旋转离合器的结构，结构简单，零件制造难度降低，提高了变速箱传动效率。

Description

一种推土机用变速箱
技术领域
本发明涉及变速箱技术领域，尤其涉及一种推土机用变速箱。
背景技术
国内推土机变速箱有机械换挡及液力换挡两种形式，其中液力换挡变速箱占推土机变速箱总量的约70％以上，为目前国内推土机变速箱主流形式。该类型变速箱均采用若干个行星排加一个旋转离合器结构。
前进挡和后退挡使用单行星轮和双行星轮布置型式换向，双行星轮布置结构不仅实现复杂，对行星架等零部件的加工要求也高；旋转离合器，在推土机行走过程中，一直处于旋转状态，增大了功率消耗，降低了变速箱传动效率。
旋转离合器闭合所需动力油油道复杂，需设置涨圈密封。由此造成以下三个方面的不利影响：a、推土机变速箱离合器压力油油压一般在2.5MPa以上，而涨圈密封耐油油压一般不超过2.0MPa，需要在旋转离合器油路中设置减压阀，但是增加了结构复杂度；b、为保证离合器具有足够的容量，要利用增加摩擦片和对偶片数量的方式弥补油压压力低带来的离合器容量不足的缺陷，进而增大了离合器空间尺寸；c、涨圈密封对与涨圈接触的加工面粗糙度要求很高，一般要达到Ra0.8以上，这对于轴向尺寸只有2mm左右的槽侧壁，存在较大加工难度，即使在上述条件满足的情况下，涨圈密封仍然存在较高的故障率。
针对上述问题，本发明提出一种推土机用变速箱，结构简单，零件制造难度降低，提高了变速箱传动效率。
发明内容
本发明的目的在于提出一种推土机用变速箱，结构简单，零件制造难度降低，能够提高变速箱传动效率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种推土机用变速箱，包括输入轴和输出轴，还包括5个行星排，分别为第一行星排、第二行星排、第三行星排、第四行星排和第五行星排，
所述输入轴上连接有第一行星排和第二行星排，所述输出轴上连接有第三行星排、第四行星排和第五行星排，每个行星排对应设置有一个离合器，所述离合器用于制动对应行星排的齿圈，通过控制所述输入轴和输出轴上不同离合器的同时啮合，能够实现变换不同的挡挡位。
进一步的技术方案，所述第一行星排包括第一太阳齿轮、行星齿圈、第一行星架和第一行星齿轮，
所述第二行星排包括第二太阳齿轮、第二齿圈、第二行星架和第二行星齿轮，
所述行星齿圈设置在第二行星架上与第一行星齿轮啮合，所述第一行星架与制动齿圈啮合，所述制动齿圈通过第一行星排所对应的离合器制动。
所述第三行星排包括第三太阳齿轮、第三齿圈、第三行星架和第三行星齿轮，
所述第四行星排包括第四太阳齿轮、第四齿圈、第四行星架和第四行星齿轮，
所述第五行星排包括第五太阳齿轮、第五齿圈、第五行星架和第五行星齿轮，
所述第二行星架、第三行星架和第四行星架依次固定连接结构，所述第五行星架与第四齿圈固定连接。
进一步的技术方案，所述第二行星排和所述第五行星排对应的离合器同时啮合，分别将第二齿圈和第五齿圈固定，所述第二行星排为第二太阳齿轮输入动力、第二行星架输出动力，所述第五行星排为第五行星架输入动力、第五太阳齿轮输出动力，所述变速箱实现前进一挡；
或者，
所述第二行星排和所述第四行星排对应的离合器同时啮合，分别将第二齿圈和第四齿圈固定，所述第二行星排为第二太阳齿轮输入动力、第二行星架输出动力，所述第四行星排为第四行星架输入动力、第四太阳齿轮输出动力，所述变速箱实现前进二挡；
或者，
所述第二行星排和所述第三行星排对应的离合器同时啮合，分别将第二齿圈和第三齿圈固定，所述第二行星排为第二太阳齿轮输入动力、第二行星架输出动力，所述第三行星为第三行星架输入动力、第三太阳齿轮输出动力，所述变速箱实现前进三挡；
或者，
所述第一行星排和第五行星排对应的离合器同时啮合，分别将制动齿圈和第五齿圈固定，所述第一行星架与制动齿圈通过花键连接，与第一行星架连接的第一行星齿轮仅发生自转，所述行星齿圈相对所述第一行星齿轮转动，所述第一行星排为第一太阳齿轮输入动力、行星齿圈输出动力，所述第五行星排为第五行星架输入动力、第五太阳齿轮输出动力，所述变速箱实现后退一挡；
或者，
所述第一行星排和第四行星排对应的离合器同时啮合，分别将制动齿圈和第四齿圈固定，所述第一行星排为第一太阳齿轮输入动力、行星齿圈输出动力，所述第四行星排为第四行星架输入动力、第四太阳齿轮输出动力，所述变速箱实现后退二挡；
或者，
所述第一行星排和第三行星排对应的离合器同时啮合，分别将制动齿圈和第三齿圈固定，所述第一行星排为第一太阳齿轮输入动力、行星齿圈输出动力，所述第三行星排为第三行星架输入动力、第三太阳齿轮输出动力，所述变速箱实现后退三挡。
进一步的技术方案，
所述前进一挡的传动比范围为1.6～1.9；
所述前进二挡的传动比范围为0.9～1.1；
所述前进三挡的传动比范围为0.45～0.65；
所述后退一挡的传动比范围为-1.1～-1.3；
所述后退二挡的传动比范围为-0.65～-0.85；
所述后退三挡的传动比范围为-0.3～-0.5。
进一步的技术方案，所述离合器为液压式换挡元件。
本发明的有益效果：
本发明提出的推土机用变速箱，包括5个行星排，并且分别对应设置有离合器，能够实现前进3挡和后退3挡，结构简单，未设置旋转离合器，减少了功率消耗，增大了变速箱的传动效率；由于不设置旋转离合器，有效避免了旋转离合器所带来的故障率高、加工精度要求高等问题，并且取消涨圈密封，防止出现密封故障；通过在第二行星排上的行星架上设置行星齿圈，使得行星齿圈与第一行星齿轮啮合，通过控制第一行星齿轮仅进行自转，使第二行星架转动，进而使变速箱实现前进挡和后退挡的转换。
附图说明
图1是本发明提供的推土机用变速箱的结构示意图。
其中，1、输入轴；2、输出轴；3、第一行星排；31、第一太阳齿轮；32、行星齿圈；33、第一行星架；34、第一行星齿轮；35、制动齿圈；4、第二行星排；41、第二太阳齿轮；42、第二齿圈；43、第二行星架；44、第二行星齿轮；；5、第三行星排；51、第三太阳齿轮；52、第三齿圈；53、第三行星架；54、第三行星齿轮；6、第四行星排；61、第四太阳齿轮；62、第四齿圈；63、第四行星架；64、第四行星齿轮；7、第五行星排；71、第五太阳齿轮；72、第五齿圈；73、第五行星架；74、第五行星齿轮；8、离合器。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，一种推土机用变速箱，包括输入轴1和输出轴2，还包括5个行星排，第一行星排3包括第一太阳齿轮31、行星齿圈32、第一行星架33和第一行星齿轮34，第二行星排4包括第二太阳齿轮41、第二齿圈42、第二行星架43和第二行星齿轮44，第三行星排5包括第三太阳齿轮51、第三齿圈52、第三行星架53和第三行星齿轮54，第四行星排6包括第四太阳齿轮61、第四齿圈62、第四行星架63和第四行星齿轮64，第五行星排7包括第五太阳齿轮71、第五齿圈72、第五行星架73和第五行星齿轮74，输入轴1上连接有第一行星排3和第二行星排4，输出轴2上连接有第三行星排5、第四行星排6和第五行星排7，每个行星排对应设置有一个离合器8，离合器8用于制动对应行星排的齿圈，通过控制输入轴1和输出轴2上不同离合器8的同时啮合，能够实现变换不同的挡挡位，具体的，离合器8为液压式换挡元件。5个行星排串联的结构形式，结构简单、紧凑，占用空间小，可以缩小变速箱的体积。
具体的，行星齿圈32设置在第二行星架43上与第一行星齿轮34啮合，第一行星架33与制动齿圈35啮合，制动齿圈35通过第一行星排3所对应的离合器制动，上述结构用于实现前进挡和后退档的换向，省去了在第二行星排4用两组行星齿轮换向的结构，结构简单，并且行星架等关键零件的制造难度降低。
第二行星架43、第三行星架53和第四行星架63依次固定连接结构，第五行星架73与第四齿圈62固定连接。
第二行星排4和第五行星排7对应的离合器8同时啮合，离合器8分别将第二齿圈42和第五齿圈72固定，第二行星排4为第二太阳齿轮41输入动力、第二行星架43输出动力，第五行星排7为第五行星架73输入动力、第五太阳齿轮71输出动力，变速箱实现前进一挡，具体的动力传递路线为：输入轴1-第二太阳齿轮41-第二行星架43-第三行星架53-第四行星架63-第四齿圈62-第五行星架73-第五太阳齿轮71-输出轴2；前进一挡为作业挡，最低速工作挡位，推土机能够提供最大牵引力，主要用于推土、松土等需要较大牵引力的工况，对于一般中重载牵引推土、松土等作业，其工作时间约占总作业时间的70％以上，前进一挡的传动比范围为1.6～1.9。
第二行星排4和第四行星排6对应的离合器8同时啮合，分别将第二齿圈42和第四齿圈62固定，第二行星排4第二太阳齿轮41输入动力、第二行星架43输出动力，第四行星排6为第四行星架63输入动力、第四太阳齿轮61输出动力，变速箱实现前进二挡，具体的动力传递路线为：输入轴1-第二太阳齿轮41-第二行星架43-第三行星架53-第四行星架63-第四太阳齿轮61-输出轴2；前进二挡为作业挡，此挡位推土机能够提供较快工作车速，一般适用于中轻载牵引作业，前进二挡的传动比范围为0.9～1.1。
第二行星排4和第三行星排5对应的离合器8同时啮合，分别将第二齿圈42和第三齿圈52固定，第二行星排4第二太阳齿轮41输入动力、第二行星架43输出动力，第三行星排5为第三行星架53输入动力、第三太阳齿轮51输出动力，变速箱实现前进三挡，具体的动力传递路线为：输入轴1-第二太阳齿轮41-第二行星架43-第三行星架53-第三太阳齿轮51-输出轴2；前进三挡，推土机能够提供快速车速，一般适用于轻载作业或空载车辆转移工况，前进三挡的传动比范围为0.45～0.65。
第一行星排3和第五行星排7对应的离合器8同时啮合，分别将制动齿圈35和第五齿圈72固定，第一行星架33与制动齿圈35通过花键连接，与第一行星架33连接的第一行星齿轮34仅发生自转，行星齿圈32相对第一行星齿轮34转动，第一行星排3为第一太阳齿轮31输入动力、行星齿圈32输出动力，第五行星排7为第五行星架73输入动力、第五太阳齿轮71输出动力，变速箱实现后退一挡，具体的动力传递路线为：输入轴1-第一太阳齿轮31-第一行星齿轮34-行星齿圈32-第二行星架43-第三行星架53-第四行星架63-第四齿圈62-第五行星架73-第五太阳齿轮71-输出轴2；后退一挡的推土机后退车速较低，主要在受地面颠簸、场地狭窄、转移距离等因素制约时使用，后退一挡的传动比范围为-1.1～-1.3。
第一行星排3和第四行星排6对应的离合器8同时啮合，分别将制动齿圈35和第四齿圈62固定，第一行星排3为第一太阳齿轮31输入动力、行星齿圈32输出动力，第四行星排6为第四行星架63输入动力、第四太阳齿轮61输出动力，变速箱实现后退二挡，具体的动力传递路线为：输入轴1-第一太阳齿轮31-第一行星齿轮34-行星齿圈32-第二行星架43-第三行星架53-第四行星架63-第四太阳齿轮61-输出轴2；后退二挡为作业时倒挡，此挡位推土机能够提供较快的倒车车速，提高作业效率，大部分作业工况中倒车使用该挡位，后退二挡的传动比范围为-0.65～-0.85。
第一行星排3和第三行星排5对应的离合器8同时啮合，分别将制动齿圈32和第三齿圈52固定，第一行星排3为第一太阳齿轮31输入动力、行星齿圈32输出动力，第三行星排5为第三行星架53输入动力、第三太阳齿轮51输出动力，变速箱实现后退三挡，具体的动力传递路线为：输入轴1-第一太阳齿轮31-第一行星齿轮34-行星齿圈32-第二行星架43-第三行星架53-第三太阳齿轮51-输出轴2；后退三挡为快速倒车挡，此挡位提供推土机最高转移车速，主要在地面、空间满足条件时快速转移车辆使用，后退三挡的传动比范围为-0.3～-0.5。
对于变速箱各挡位传动比具体数值，受推土机整机变矩器与发动机匹配情况、中央传动传动比、终传动传动比等因素影响，不同功率产品会有所不同，因此，本实施例中不限于以上的各挡挡位的传动比范围。
以上不同路线的动力传递能够实现变速箱前进3挡和后退3挡的布置，该变速箱中未使用旋转离合器，变速箱的传动效率提高，由于不使用旋转离合器，避免了涨圈密封的使用，从而减少了结构的复杂度，避免了出现密封不可靠的问题。
表1本实施例变速箱行星排参数
具体的，本实施例提供一种变速箱行星排参数，列于表1，
通过计算得到该实施例变速箱各挡位传动比，列于表2，
表2本实施例变速箱各挡位传动比
挡位 闭合离合器 传动比范围
前进1挡 2号、5号 1.694
前进2挡 2号、4号 0.974
前进3挡 2号、3号 0.541
后退1挡 1号、5号 -1.283
后退2挡 1号、4号 -0.737
后退3挡 1号、3号 -0.41
根据上述行星排参数及其决定的传动比，即可满足该变速箱在本实施例推土机及整机上的使用。
显然，本发明的上述实施例仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种推土机用变速箱，其特征在于，包括输入轴(1)和输出轴(2)，还包括5个行星排，分别为第一行星排(3)、第二行星排(4)、第三行星排(5)、第四行星排(6)和第五行星排(7)，所述输入轴(1)上连接有第一行星排(3)和第二行星排(4)，所述输出轴(2)上连接有第三行星排(5)、第四行星排(6)和第五行星排(7)，每个行星排对应设置有一个离合器(8)，所述离合器(8)用于制动对应行星排上的齿圈，通过控制所述输入轴(1)和输出轴(2)上不同离合器(8)的同时啮合，能够实现变换不同的挡挡位。
2.根据权利要求1所述的推土机用变速箱，其特征在于，
所述第一行星排(3)包括第一太阳齿轮(31)、行星齿圈(32)、第一行星架(33)和第一行星齿轮(34)，
所述第二行星排(4)包括第二太阳齿轮(41)、第二齿圈(42)、第二行星架(43)和第二行星齿轮(44)，
所述行星齿圈(32)设置在第二行星架(43)上与第一行星齿轮(34)啮合，所述第一行星架(33)与制动齿圈(35)啮合，所述制动齿圈(35)通过第一行星排(3)所对应的离合器制动。
3.根据权利要求2所述的推土机用变速箱，其特征在于，
所述第三行星排(5)包括第三太阳齿轮(51)、第三齿圈(52)、第三行星架(53)和第三行星齿轮(54)，
所述第四行星排(6)包括第四太阳齿轮(61)、第四齿圈(62)、第四行星架(63)和第四行星齿轮(64)，
所述第五行星排(7)包括第五太阳齿轮(71)、第五齿圈(72)、第五行星架(73)和第五行星齿轮(74)，
所述第二行星架(43)、第三行星架(53)和第四行星架(63)依次固定连接结构，所述第五行星架(73)与第四齿圈(62)固定连接。
4.根据权利要求3所述的推土机用变速箱，其特征在于，所述第二行星排(4)和所述第五行星排(7)对应的离合器(8)同时啮合，分别将第二齿圈(42)和第五齿圈(72)固定，所述第二行星排(4)为第二太阳齿轮(41)输入动力、第二行星架(43)输出动力，所述第五行星排(7)为第五行星架(73)输入动力、第五太阳齿轮(71)输出动力，所述变速箱实现前进一挡；
或者，
所述第二行星排(4)和所述第四行星排(6)对应的离合器(8)同时啮合，分别将第二齿圈(42)和第四齿圈(62)固定，所述第二行星排(4)为第二太阳齿轮(41)输入动力、第二行星架(43)输出动力，所述第四行星排(6)为第四行星架(63)输入动力、第四太阳齿轮(61)输出动力，所述变速箱实现前进二挡；
或者，
所述第二行星排(4)和所述第三行星排(5)对应的离合器(8)同时啮合，分别将第二齿圈(42)和第三齿圈(52)固定，所述第二行星排(4)为第二太阳齿轮(41)输入动力、第二行星架(43)输出动力，所述第三行星为第三行星架(53)输入动力、第三太阳齿轮(51)输出动力，所述变速箱实现前进三挡；
或者，
所述第一行星排(3)和第五行星排(7)对应的离合器(8)同时啮合，分别将制动齿圈(35)和第五齿圈(72)固定，所述第一行星架(33)与制动齿圈(35)通过花键连接，与第一行星架(33)连接的第一行星齿轮(34)仅发生自转，所述行星齿圈(32)相对所述第一行星齿轮(34)转动，所述第一行星排(3)为第一太阳齿轮(31)输入动力、行星齿圈(32)输出动力，所述第五行星排(7)为第五行星架(73)输入动力、第五太阳齿轮(71)输出动力，所述变速箱实现后退一挡；
或者，
所述第一行星排(3)和第四行星排(6)对应的离合器(8)同时啮合，分别将制动齿圈(35)和第四齿圈(62)固定，所述第一行星排(3)为第一太阳齿轮(31)输入动力、行星齿圈(32)输出动力，所述第四行星排(6)为第四行星架(63)输入动力、第四太阳齿轮(61)输出动力，所述变速箱实现后退二挡；
或者，
所述第一行星排(3)和第三行星排(5)对应的离合器(8)同时啮合，分别将制动齿圈(35)和第三齿圈(52)固定，所述第一行星排(3)为第一太阳齿轮(31)输入动力、行星齿圈(32)输出动力，所述第三行星排(5)为第三行星架(53)输入动力、第三太阳齿轮(51)输出动力，所述变速箱实现后退三挡。
5.根据权利要求4所述的推土机用变速箱，其特征在于，
所述前进一挡的传动比范围为1.6～1.9；
所述前进二挡的传动比范围为0.9～1.1；
所述前进三挡的传动比范围为0.45～0.65；
所述后退一挡的传动比范围为-1.1～-1.3；
所述后退二挡的传动比范围为-0.65～-0.85；
所述后退三挡的传动比范围为-0.3～-0.5。
6.根据权利要求1所述的推土机用变速箱，其特征在于，所述离合器(8)为液压式换挡元件。
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