CN106931102A - 一种卷盘喷灌机行星齿轮传动系统 - Google Patents

一种卷盘喷灌机行星齿轮传动系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种卷盘喷灌机行星齿轮传动系统，包括输入轴、箱体、输出轴、齿套离合器、第一制动器以及第一行星轮系、第二行星轮系、第三行星轮系和第四行星轮系，通过设置齿套离合器、第一制动器和第二制动器使得该行星齿轮传动系统实现档位1、档位2、档位3、空挡和制动五种调速模式，本发明用无刷直流电机代替水涡轮作为功率输出，极大的提升了原动机的动力性能，用行星齿轮传动代替直齿圆柱齿轮传动，提高了卷盘喷灌机的传动效率，扩大了传动比，提升了运动平稳性，实现了变速箱的大承载能力和紧凑结构，解决了传统卷盘喷灌机在低速运行状况下，水涡轮动力性能不足、效率低，传统变速箱传动比小、体积庞大、效率低等技术问题。

Description

一种卷盘喷灌机行星齿轮传动系统
技术领域
本发明属于农业节水灌溉领域，具体涉及一种卷盘喷灌机行星齿轮传动系统。
背景技术
卷盘喷灌机是一种将牵引PE管缠绕在卷盘上，利用喷灌压力水驱动水涡轮旋转，经变速装置驱动卷盘旋转，并牵引喷头车自动移动和喷洒的灌溉机械。
卷盘喷灌机采用水涡轮式动力驱动系统，但水涡轮低转速工况下存在动力不足、入机压力较高0.6-1.0Mpa、传递效率低于20％等缺点。无刷直流电机具有良好的机械特性和调节特性，调速范围宽、堵转转矩大、可靠性高、工作效率高、能量损耗低等特点。用无刷直流电机代替水涡轮驱动卷盘喷灌机，能极大地提高卷盘喷灌机原动机的性能，但由于永磁无刷直流电机的额定转速比水涡轮高很多，所以原有卷盘喷灌机传动系统不能与永磁无刷直流电机匹配。
国内卷盘喷灌机传动系统多由带传动、4-5级齿轮传动和链传动构成。现有卷盘喷灌机的传动系统结构复杂，传动级数多，传动效率低，传动比较小，变速箱的质量和体积较大。与圆柱齿轮传动和带传动相比，行星齿轮传动具有传动比大、传动效率高、体积小、质量小、结构紧凑、承载能力大、传动平稳等特点。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种卷盘喷灌机行星齿轮传动系统，通过设置齿套离合器、第一制动器和第二制动器使得该行星齿轮传动系统具有多种调速模式，解决了传统卷盘喷灌机在低速运行状况下，水涡轮动力性能不足、效率低，传统变速箱传动比小、体积庞大、效率低等技术问题。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种卷盘喷灌机行星齿轮传动系统，包括输入轴、箱体、输出轴、离合器、第一制动器和置于箱体中的第一行星齿轮系、第二行星齿轮系和第三行星齿轮系，所述第一行星齿轮系、第二行星齿轮系和第三行星齿轮系从输入端至输出端依次排列；
所述第一级行星轮系包括第一级太阳轮、第一级行星轮、第一级行星架和第一级不固定内齿圈，第一级太阳轮与第一级行星齿轮啮合，第一级行星轮与第一级不固定内齿圈啮合，所述第一级不固定内齿圈以能转动的方式布置在输入轴上，第一级行星架与第二级不固定内齿圈固定连接；
所述第二级行星轮系包括第二级双联太阳轮、第二级行星轮、第二级行星架和第二级不固定内齿圈，所述第二级双联太阳轮以可转动的方式布置在输入轴上，第二级双联太阳轮的其中一个太阳轮与第二级行星齿轮外啮合，第二级行星齿轮与第二级不固定齿圈内啮哈；所述第二级行星架与第三级太阳轮的轮轴固定连接，所述第二级不固定齿圈的两端分别以可以转动的方式布置在输入轴和第三级太阳轮的轮轴上；
所述第二级行星架具有内齿，所述齿套离合器固定在输入轴上，齿套离合器具有外齿和内齿，齿套离合器的外齿可与第二级行星架的内齿承插啮合，齿套离合器的内齿可与第二级双联太阳轮的另一个太阳轮齿部承插啮合；
所述第三级行星轮系为2Z-X(NW型)行星轮系，第三级行星轮系中的第三级行星架与输出轴固定连接；
所述第一制动器安装在第一级不固定内齿圈上。
优选地，所述第三级行星轮系包括第三级太阳轮、第三级行星轮、第一级行星架和第三级固定内齿圈，第三级太阳轮与第三级行星轮啮合，第三级行星轮与第三级固定内齿圈啮合，所述第三级固定内齿圈固定在箱体的内壁上。
优选地，还包括第四级行星轮系，所述第四级行星轮系包括第四级太阳轮、第四级行星轮、第四级行星架和第四级固定内齿圈，第四级太阳轮与第四级行星轮啮合，第四级行星轮与第四级固定内齿圈啮合，所述第四级固定内齿圈固定在箱体的内壁上，第三级行星架与第四级太阳轮的轮轴固定连接，第四级行星架与输出轴固定连接。
优选地，还包括第二制动器，所述第二制动器安装在第二级不固定内齿圈上。
优选地，所述第一行星齿轮系、第二行星齿轮系、第三行星齿轮系和第四行星轮系中涉及到的齿轮均为直齿齿轮。
优选地，所述输入轴与无刷直流电机的电机轴连接。
本发明的有益效果：
1)本发明采用行星齿轮传动系统代替直齿圆柱齿轮传动系统，提高了卷盘喷灌机的传动效率，扩大了传动比，减小了变速箱体积和质量，并且使得传动更加平稳。
2)本发明能够实现卷盘喷灌机的传动系统档位1、档位2、档位3、空挡和制动五种调速模式，极大地提高了卷盘喷灌机的传动效率。
附图说明
图1为本发明所述一种卷盘喷灌机行星齿轮传动系统的传动简图。
图2为本发明所述一种卷盘喷灌机行星齿轮传动系统的档位1模式的传动简图。
图3为本发明所述一种卷盘喷灌机行星齿轮传动系统的档位2模式的传动简图。
图4为本发明所述一种卷盘喷灌机行星齿轮传动系统的档位3模式的传动简图。
其中：
1.输入轴；2.箱体；3.第一级不固定内齿圈；4.第一级行星轮；5.第一制动器；6.第一级太阳轮；7.第一级行星架；8.第二级不固定内齿圈；9.齿套离合器；10.第二制动器；11.第二级行星轮；12.第二级行星架；13.第二级双联太阳轮；14.第三级固定内齿圈；15.第三级行星轮；16.第三级太阳轮；17.第三级行星架；18.第二级行星轮；19.第四级太阳轮；20.第四级行星架；21.第四级固定内齿圈；22.输出轴。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，本发明所述的一种卷盘喷灌机行星齿轮传动系统，包括输入轴1、箱体2、输出轴22、齿套离合器9、第一制动器5、第二制动器10和置于箱体2中的第一、第二、第三和第四行星轮系，第一、第二、第三和第四行星齿轮系从输入端至输出端依次排列。
箱体2是行星齿轮传动系统的外壳，是固定不定的，用于容纳支撑行星齿轮传动系统，其形状结构因设计布局而定。输入轴1与无刷直流电机的电机轴连接，将电机轴的转速和转矩输入到行星齿轮传动系统。
第一级行星轮系从内到外依次为太阳轮6、第一级行星轮4、第一级不固定内齿圈3；第一级不固定内齿圈3以能转动的方式布置在输入轴1上，第一级太阳轮6与第一级行星齿轮4啮合，第一级行星轮4与第一级不固定内齿圈3啮合，第一级行星架7与第二级不固定内齿圈8固定连接。
第二级行星轮系从内到外依次为第二级双联太阳轮13、第二级行星轮11、第二级不固定内齿圈8，第二级不固定内齿圈8的两端分别以可以转动的方式布置在输入轴1和第三级太阳轮16的轮轴上，齿套离合器9位于第二级不固定内齿圈8内，并与输入轴1固定连接，齿套离合器9具有外齿和内齿，齿套离合器9的外齿可与第二级行星架12的内齿承插啮合。
第二级双联太阳轮13以可转动的方式布置在输入轴1上，第二级双联太阳轮13的其中一个太阳轮可与第二级行星齿轮11外啮合，另一个太阳轮可与齿套离合器9的内齿承插啮合，第二级行星轮11与第二级不固定内齿圈8啮合。
第三级行星轮系从内到外依次为第三级太阳轮16、第三级行星轮15、第三级固定内齿圈14，所述第三级固定内齿圈14固定在箱体2的内壁上，第三级太阳轮16与第三级太阳轮16的轮轴固定连接，第三级太阳轮16与第三级行星轮15啮合，第三级行星轮15均与第三级固定内齿圈14啮合，第三级行星架17与第四级太阳轮19的轮轴固定连接。
第四级行星轮系从内到外依次为第四级太阳轮19、两个第四级行星轮18、第四级固定内齿圈21，所述第四级固定内齿圈14固定在箱体2的内壁上，第四级太阳轮19与第四级行星轮18啮合，第四级行星轮18与第四级固定内齿圈21啮合，第四级行星架20与输出轴固定连接。
第一制动器5安装在第一级不固定内齿圈3上，第二制动器10安装在第二级不固定内齿圈8上。
本发明所述行星齿轮传动系统实现调速的工作原理为：通过控制第一制动器、第二制动器的锁紧或松开以及拨叉推动齿套离合器与行星轮系的离合，使该行星齿轮传动系统实现速比i1的档位、速比i2的档位、速比i3的档位、空挡和制动五种调速模式。
模式一：速比i1的档位1模式
如图2所示，齿套离合器9与第二级双联太阳轮13啮合，第一制动器5锁紧第一级不固定内齿圈3，第二制动器10处于松开状态。则输入功率从输入轴1分流，一部分输入功率传递到第一级太阳轮6，然后依次传递给第一级行星轮4、第一级行星架7、第二级不固定内齿圈8、第二级行星轮11、第二级行星架12；输入轴1的另一部分功率传递给齿套离合器一9，然后依次传递给第二级双联太阳轮13、第二级行星轮11、第二级行星架12。此时，输入轴1的功率在第二级行星架12合流并依次传递到第三级太阳轮16、第三级行星轮15、第三级行星架17、第四级太阳轮19、第四级行星轮18，最后传递到第四级行星架20由输出轴22输出，实现了第四级行星架20输出速比为i1的转速。
模式二：速比i2的档位2模式
如图3所示，齿套离合器9与第二级双联太阳轮13啮合，第一制动器5处于松开状态，第二制动器10锁紧第二级不固定内齿圈8。则输入功率从输入轴1传递给齿套离合器9，然后依次传递给第二级双联太阳轮13、第二级行星轮11、第二级行星架12、第三级太阳轮16、第三级行星轮15、第三级行星架17、第四级太阳轮19、第四级行星轮18、第四级行星架20最后传递到输出轴22输出。实现了第四级行星架20输出速比为i2的转速。
模式三：速比i3的档位3模式
如图3所示，齿套离合器9与第二级行星架12啮合，第一制动器5锁紧第一级不固定内齿圈3，第二制动器10处于松开状态。则功率从输入轴1传递给齿套离合器9，然后依次传递给第二级行星架12、第三级太阳轮16、第三级行星轮15、第三级行星架17、第四级太阳轮19、第四级行星轮18、第四级行星架20，最后传递到输出轴22输出，实现了第四级行星架20输出速比为i3的转速。
模式四：空挡模式
齿套离合器9处于分离状态，第一制动器5和第二制动器10都处于松开状态。由于第二级行星架12带有负载，则功率不进入第二级行星轮系，第一级行星轮系空转，第四级行星架20不输出功率，为空挡状态。
模式五：制动模式
第一制动器5锁紧第一级不固定内齿圈3，第二制动器10锁紧第二级不固定内齿圈8。此时第一级不固定内齿圈3和第二级不固定内齿圈8都固定不动，整个行星传动系统处于制动模式。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种卷盘喷灌机行星齿轮传动系统，其特征在于，包括输入轴(1)、箱体(2)、输出轴(22)、离合器(9)、第一制动器(5)和置于箱体(2)中的第一行星齿轮系、第二行星齿轮系和第三行星齿轮系，所述第一行星齿轮系、第二行星齿轮系和第三行星齿轮系从输入端至输出端依次排列；
所述第一级行星轮系包括第一级太阳轮(6)、第一级行星轮(4)、第一级行星架(7)和第一级不固定内齿圈(3)，第一级太阳轮(6)与第一级行星齿轮(4)啮合，第一级行星轮(4)与第一级不固定内齿圈(3)啮合，所述第一级不固定内齿圈(3)以能转动的方式布置在输入轴(1)上，第一级行星架(7)与第二级不固定内齿圈(8)固定连接；
所述第二级行星轮系包括第二级双联太阳轮(13)、第二级行星轮(11)、第二级行星架(12)和第二级不固定内齿圈(8)，所述第二级双联太阳轮(13)以可转动的方式布置在输入轴(1)上，第二级双联太阳轮(13)的其中一个太阳轮与第二级行星齿轮(11)外啮合，第二级行星齿轮(11)与第二级不固定齿圈(8)内啮哈；所述第二级行星架(12)与第三级太阳轮(16)的轮轴固定连接，所述第二级不固定齿圈(8)的两端分别以可以转动的方式布置在输入轴(1)和第三级太阳轮(16)的轮轴上；
所述第二级行星架(12)具有内齿，所述齿套离合器(9)固定在输入轴(1)上，齿套离合器(9)具有外齿和内齿，齿套离合器(9)的外齿可与第二级行星架(12)的内齿承插啮合，齿套离合器(9)的内齿可与第二级双联太阳轮(13)的另一个太阳轮齿部承插啮合；
所述第三级行星轮系为2Z-X行星轮系，第三级行星轮系中的第三级行星架(17)与输出轴(22)第四级太阳轮轴固定连接；
所述第一制动器(5)安装在第一级不固定内齿圈(3)上。
2.根据权利要求1所述的一种卷盘喷灌机行星齿轮传动系统，其特征在于，所述第三级行星轮系包括第三级太阳轮(16)、第三级行星轮(15)、第三级行星架(17)和第三级固定内齿圈(14)，第三级太阳轮(16)与第三级行星轮(15)啮合，第三级行星轮(15)与第三级固定内齿圈(14)啮合，所述第三级固定内齿圈(14)固定在箱体(2)的内壁上。
3.根据权利要求2所述的一种卷盘喷灌机行星齿轮传动系统，其特征在于，还包括第四级行星轮系，所述第四级行星轮系包括第四级太阳轮(19)、第四级行星轮(18)、第四级行星架(20)和第四级固定内齿圈(21)，第四级太阳轮(19)与第四级行星轮(18)啮合，第四级行星轮(18)与第四级固定内齿圈(21)啮合，所述第四级固定内齿圈(14)固定在箱体(2)的内壁上，第三级行星架(17)与第四级太阳轮(19)的轮轴固定连接，第四级行星架(20)与输出轴(22)固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种卷盘喷灌机行星齿轮传动系统，其特征在于，还包括第二制动器(10)，所述第二制动器(9)安装在第二级不固定内齿圈(8)上。
5.根据权利要求3所述的一种卷盘喷灌机行星齿轮传动系统，其特征在于，所述第一行星齿轮系、第二行星齿轮系、第三行星齿轮系和第四行星轮系中涉及到的齿轮均为直齿齿轮。
6.根据权利要求2或3所述的一种卷盘喷灌机行星齿轮传动系统，其特征在于，所述输入轴(1)与无刷直流电机的电机轴连接。
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