CN106801725B - 一种实现轴系快速正反转的机械装置 - Google Patents

一种实现轴系快速正反转的机械装置 Download PDF

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Abstract

本发明是一种实现轴系快速正反转的机械装置，其设有支座(30)和安装在其上的输入轴(1)、正反转执行机构(2)、行星齿轮系(3)、输出轴(4)，通过液压油缸(32)控制正反转执行机构(2)改变滑动离合盘的位置，实现各离合片的不同配合方式，达到输出轴正转、反转和空转自由切换。本装置正转时仅依靠离合片间的摩擦传递扭矩，传动效率高；同时在正转时齿轮之间相对静止，减少了齿轮的疲劳循环次数，增加了装置的使用寿命。本装置结构简单、体积小巧，可以实现输出轴快速高效换向。

Description

一种实现轴系快速正反转的机械装置
技术领域
本发明涉及一种机械装置，尤其是一种实现轴系快速正反转的机械装置。
背景技术：
目前，动力机械系统大多采用变速齿轮箱实现正反转。其存在的问题：换挡中会出现齿轮咬死，高速换挡易造成轮齿折断，齿轮间隙导致传动准确度降低，紧急状况下易失控、机动性差。
基于上述情况，本发明设计了一种实现轴系快速正反转的机械装置，通过移动离合片实现不同的离合片配合方式来控制行星齿轮系的不同工作状态来实现轴系快速正反转。
发明内容：
本发明目的是：通过本发明所述的轴系快速正反转装置，解决传统变速箱通过换挡杆带动套筒与齿轮相配合从而带动齿轮啮合达到正反转这种换向方式带来的换向齿轮不能顺利进入换档位的问题；同时，解决现有装置正反转切换需要齿轮箱和离合配合来实现而带来的换向时间长的问题。
本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：
本发明提供的实现轴系快速正反转的机械装置，其设有支座和安装在其上的输入轴、机械控制装置、正反转执行机构、行星齿轮系、输出轴，通过液压油缸控制正反转执行机构，改变离合片支座位置来实现其与输入轴上的离合片或正反转执行机构上离合片的不同作用，实现轴系快速的正转、空转或反转。
所述的正反转执行机构包括压紧弹簧、滑动离合盘、滑动轴承盘、滚动体、离合控制架、多片离合片、制动前盖板和制动后盖板；所述制动前盖板、制动后盖板通过螺栓套筒和螺栓固定在一起；所述压紧弹簧安装在滑动离合盘与行星齿轮架之间的矩形花键上，用于压紧滑动离合盘；所述滑动离合盘的内花键套与行星齿轮架上矩形花键配合安装，使滑动离合盘沿行星齿轮架轴线方向移动；所述多片离合片中，第一离合片安装在输入轴上的离合架上，第二离合片、第三离合片安装在滑动离合盘上，第四离合片安装在制动后盖板上。
所述的机械装置通过离合控制架和滑动离合盘推动第二离合片、第三离合片的位置发生变化实现离合片间的不同结合方式来控制行星齿轮架的工作方式，从而实现输出轴在正转、反转和空转间自由切换。
所述的滑动离合盘与离合控制架、滚动体组成止推轴承，其通过控制离合控制架控制滑动离合盘沿行星齿轮架轴线方向移动。
所述的行星齿轮系由一个内齿轮、四个行星齿轮和一个太阳轮构成，通过太阳轮与行星齿轮、行星齿轮与内齿轮啮合传递扭矩。
所述太阳轮通过平键固定安装在输入轴上；所述内齿轮通过定位销固定在内齿轮支架上；所述行星齿轮通过行星齿轮轴和压紧垫片安装在行星齿轮架上。
所述支座用于固定安装输入轴、输出轴和液压油缸；所述输入轴一端安装在双向圆锥滚子轴承的内圈，另一端固定在支座上；所述输入轴可以绕支座和行星齿轮架同心旋转，同时平衡由于滑动离合盘移动带来的轴向力；所述输出轴通过圆锥滚子轴承与内齿轮支架相连，内齿轮支架与输出轴通过同心安装的棱柱与棱柱孔使内齿轮支架上的扭矩传递到输出轴上；所述双向圆锥滚子轴承安装在星齿轮架上的轴承座上。
所述的机械控制装置安装在支座上，由液压油缸、离合控制架和液压泵组成，其中：液压油缸通过螺栓安装在支座上；液压油缸的内活塞杆通过螺纹与离合控制架连接。
所述的机械装置通过控制液压油缸的供油方向，实现内活塞杆的伸长或者收缩来控制离合控制架的移动，实现输出轴不同工作方式的切换。
本发明提供的上述的机械装置，其在实现船舶、机动车轴系快速正反转中的应用，正转时没有齿轮的啮合，靠离合片传递扭矩，传动效率达95％，反转时效率达84.7％；同时，在正转时齿轮之间相对静止，减少了齿轮的疲劳循环次数，延长机械装置的使用寿命。
本发明与现有技术相比具有以下主要的有益效果：
1.不改变输入轴工作状态，只对正反转装置进行重新设计，结构简单，适配性好。
2.所述正反转装置较齿轮箱传动更加简单，将正反转执行机构与离合片结合在一起，通过控制离合片的相对位置来实现输出轴的正转、反转和空转，集成度高、推广性强、控制简单、体积较小。
3.较原有变速箱，本正反转装置正转时仅依靠离合片间的摩擦传递扭矩，传动效率高，可达95％；同时在正转时齿轮之间相对静止，减少了齿轮的疲劳循环次数，增加了装置的使用寿命。
附图说明：
图1为本发明实现轴系快速正反转的机械装置的结构示意图。
图2为图1全剖视图。
图3为图1中正反转执行机构的结构示意图。
图4为图1中行星齿轮系的结构示意图。
图5为行星齿轮架的结构示意图。
图6为输入轴结构图。
图中：1.输入轴；2.正反转执行机构；3.行星齿轮系；4.输出轴；5.内齿轮；6.压紧弹簧；7.双向圆锥滚子轴承；8.圆锥滚子轴承；9.制动后盖板；10.制动前盖板；11.螺栓套筒；12.滑动离合盘；13.滑动轴承盘；14.滚动体；15.第一离合片；16.离合控制架；17.螺栓；18.行星齿轮架；19.第二离合片；20.第三离合片；21.第四离合片；22.定位销；23.行星齿轮；24.太阳轮；25.螺纹；26.压紧螺母；27.行星齿轮轴；28.压紧垫片；29.平键；30.支座；31.内齿轮支架；32.液压油缸；33.矩形花键；34.双向轴承座；35.离合架。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但不限定本发明。
本发明所述实现轴系快速正反转的机械装置，其结构如图1所示，设有支座30和依次连接的输入轴1、正反转执行机构2、行星齿轮系3、输出轴4。
所述正反转执行机构2，其控制主要由液压油缸32推动离合控制架16移动，带动滑动离合盘12移动，同时压紧弹簧6对滑动离合盘12的产生弹性阻力，通过液压油缸32与压紧弹簧6协同作用，实现该系统中的离合片间的不同配合方式。
所述正反转执行机构2，如图2所示，由压紧弹簧6、制动前盖板10、制动后盖板9、滑动离合盘12、滑动轴承盘13、滚动体14、第一离合片15、离合控制架16、第二离合片19、第三离合片20和第四离合片21组成，其中：制动前盖板10、制动后盖板9通过螺栓套筒11和螺栓17固定在一起；压紧弹簧6安装在滑动离合盘12与行星齿轮架18之间的矩形花键33上，其用于压紧滑动离合盘12；滑动离合盘12的内花键套与所述行星齿轮架18上矩形花键33配合安装，使滑动离合盘12可以沿行星齿轮架18轴线方向移动；滑动离合盘12上安装有第二离合片19、第三离合片20；所述离合架35上安装有第一离合片15；制动后盖板9上安装有第四离合片21。通过离合控制架16和滑动离合盘12和推动第二离合片19、第三离合片20的位置发生变化实现离合片间的不同结合方式来控制行星齿轮架18的工作方式，从而实现输出轴4在正转、反转和空转间自由切换。
所述的滑动离合盘12与离合控制架16、滚动体14组成止推轴承，其通过控制所述离合控制架16控制滑动离合盘13沿行星齿轮架18轴线方向移动。该止推轴承可以将离合控制架16的力传递给滑动离合盘12；同时减小滑动离合盘12绕轴线高速旋转时的摩擦阻力。
所述的行星齿轮系3，其结构如图2和图3所示：由内齿轮5、双向圆锥滚子轴承7、行星齿轮架18、行星齿轮23、太阳轮24、压紧螺母26、压紧垫片28和内齿轮支架31组合而成，其中：太阳轮24通过平键29固定安装在输入轴1上，将输入轴1的扭矩传递给太阳轮24；内齿轮5通过定位销22固定在内齿轮支架31上，使内齿轮的扭矩传递给内齿轮支架31；4个所述行星齿轮23通过行星齿轮轴27和压紧垫片28安装在行星齿轮架18上；所述行星齿轮23与太阳轮24外啮合，与内齿轮5内啮合，实现扭矩传递。
所述支座30主要是用于固定输入轴1、输出轴4的相对位置，以及液压油缸32的安装。
所述双向圆锥滚子轴承7安装在星齿轮架18上的轴承座34上；所述输入轴1一端安装在双向圆锥滚子轴承7的内圈，一端固定在支座30上；所述输入轴1可以绕支座30和行星齿轮架18同心旋转，同时平衡由于滑动离合盘12移动带来的轴向力；所述内齿轮支架31通过圆锥滚子轴承8装在输出轴4上，内齿轮支架31与输出轴4通过同心安装的棱柱与棱柱孔使内齿轮支架31上的扭矩传递到输出轴4上。
所述机械控制装置安装在支座30上，由液压油缸32、离合控制架16和液压泵组成，其中：液压油缸32通过螺栓安装在支座30上；液压油缸32内活塞杆通过螺纹与离合控制架16连接。通过控制液压泵的供油方向，实现液压油缸32内活塞杆的伸长或者收缩来控制离合控制架16的移动，实现输出轴4正转、反转和空转间切换。
本发明提供的实现轴系快速正反转的机械装置，其工作具体如下：
当接到正转命令时，液压油缸32带动离合控制架16运动，通过止推轴承带动滑动离合盘12移动，同时通过压紧弹簧的作用使第一离合片15和第二离合片19结合，使行星齿轮架18相对轴上离合架35静止，从而使内齿轮支架31和输入轴1沿同一方向运动，实现输出轴4正转。
当接到反转命令时，液压油缸32带动离合控制架16运动，通过止推轴承带动滑动离合盘12移动，同时通过压紧弹簧的作用使第三离合片20和第四离合片21结合，使行星齿轮架18相对支座30静止，从而使内齿轮支架31和输入轴1沿相反方向运动，实现输出轴4反转。
当接到空转命令时，液压油缸32带动离合控制架16运动，通过止推轴承带动滑动离合盘12移动，同时通过压紧弹簧的作用使第一离合片15和第二离合片19、第三离合片20和第四离合片21分离，使行星齿轮架18和内齿轮支架31沿相反方向转动，输出轴4相对支座30静止，实现输出轴4空转。
以上仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或类似的设计均属于本发明的保护范围，此外凡是在外观等方面上进行改进而没有脱离本发明的设计原理也均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种实现轴系快速正反转的机械装置，其特征是：设有支座(30)和安装在其上的输入轴(1)、正反转执行机构(2)、行星齿轮系(3)、输出轴(4)，通过液压油缸(32)控制正反转执行机构(2)，改变滑动离合盘(12)的位置来实现滑动离合盘(12)上的离合片与输入轴(1)上的离合片以及滑动离合盘(12)上的离合片与正反转执行机构上的离合片的不同配合，实现轴系快速的正转、空转或反转；
所述的正反转执行机构(2)包括压紧弹簧(6)、滑动离合盘(12)、滑动轴承盘(13)、滚动体(14)、离合控制架(16)、多片离合片、制动前盖板(10)和制动后盖板(9)；所述制动前盖板(10)、制动后盖板(9)通过螺栓套筒(11)和螺栓(17)固定在一起；所述压紧弹簧(6)安装在滑动离合盘(12)与行星齿轮架(18)之间的矩形花键(33)上，用于压紧滑动离合盘(12)；所述滑动离合盘(12)的内花键套与行星齿轮架(18)上矩形花键(33)配合安装，使滑动离合盘(12)沿行星齿轮架(18)轴线方向移动；所述多片离合片中，第一离合片(15)安装在输入轴(1)上的离合架(35)上，第二离合片(19)、第三离合片(20)安装在滑动离合盘(12)上，第四离合片(21)安装在制动后盖板(9)上。
2.根据权利要求1所述的实现轴系快速正反转的机械装置，其特征在于：通过离合控制架(16)和滑动离合盘(12)推动第二离合片(19)、第三离合片(20)的位置发生变化实现离合片间的不同结合方式来控制行星齿轮架(18)的工作方式，从而实现输出轴(4)在正转、反转和空转间自由切换。
3.根据权利要求2所述的实现轴系快速正反转的机械装置，其特征在于所述的滑动离合盘(12)与离合控制架(16)、滚动体(14)组成止推轴承(36)；通过控制离合控制架(16)控制滑动离合盘(13)沿行星齿轮架(18)轴线方向移动。
4.根据权利要求1所述的实现轴系快速正反转的机械装置，其特征在于所述的行星齿轮系(3)由一个内齿轮(5)、四个行星齿轮(23)和一个太阳轮(24)构成，通过太阳轮(24)与行星齿轮(23)、行星齿轮(23)与内齿轮(5)啮合传递扭矩。
5.根据权利要求4所述的实现轴系快速正反转的机械装置，其特征在于所述太阳轮(24)通过平键(29)固定安装在输入轴(1)上；所述内齿轮(5)通过定位销固定在内齿轮支架(31)上；所述行星齿轮(23)通过行星齿轮轴(27)和压紧垫片(28)安装在行星齿轮架(18)上。
6.根据权利要求1所述的实现轴系快速正反转的机械装置，其特征在于所述支座(30)用于固定安装输入轴(1)、输出轴(4)和液压油缸(32)；所述输入轴(1)一端安装在双向圆锥滚子轴承(7)的内圈，一端固定在支座(30)上；所述输入轴(1)可以绕支座(30)和行星齿轮架(18)同心旋转，同时平衡由于滑动离合盘(12)移动带来的轴向力；所述输出轴(4)通过圆锥滚子轴承(8)与内齿轮支架(31)相连，内齿轮支架(31)与输出轴(4)通过同心安装的棱柱与棱柱孔使内齿轮支架(31)上的扭矩传递到输出轴(4)上；所述双向圆锥滚子轴承(7)安装在星齿轮架(18)上的轴承座(34)上。
7.根据权利要求1所述的实现轴系快速正反转的机械装置，其特征在于所述的支座(30)装有机械控制装置，该机械控制装置由液压油缸(32)、离合控制架(16)和液压泵组成，其中：液压油缸(32)通过螺栓安装在支座(30)上；液压油缸(32)的内活塞杆通过螺纹与离合控制架(16)连接。
8.根据权利要求7所述的实现轴系快速正反转的机械装置，其特征在于：通过控制液压油缸(32)的供油方向，实现内活塞杆的伸长或者收缩来控制离合控制架(16)的移动，实现输出轴(4)不同工作方式的切换。
9.权利要求1至8中任一所述的实现轴系快速正反转的机械装置，其特征是在实现驱动轴系快速正反转中的应用，正转时没有齿轮的啮合，靠离合片传递扭矩，传动效率达95％，反转时效率达84.7％；同时，在正转时齿轮之间相对静止，减少了齿轮的疲劳循环次数，延长机械装置的使用寿命。
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