CN107023664B - 集成制动多级减速传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成制动多级减速传动装置，包括支承盘、制动器、轮毂、传动轴和减速机构，支承盘为中部设有通孔的T形回转体，传动轴穿设在支承盘的通孔内，制动器借助于螺栓固定安装在支承盘左端，制动器的动力输出端通过花键连接传动轴，轮毂为两端开放的圆形壳体结构，轮毂一端套装在支承盘水平部分外侧、且借助于两套轴承和浮动油封支撑，传动轴中部借助于轴承支撑在支承盘内孔中，传动轴中部固定连接减速机构动力输入端，减速机构动力输出端固定连接轮毂；通过采用三级行星轮减速机构进行减速，在增大传动比的同时，结构布置更加灵活紧凑，而且零件模块化设计，改善通用性，有效降低制造难度和生产成本，提高可靠性。

Description

集成制动多级减速传动装置
技术领域
本发明涉及静液压传动的履带式工程车辆传动技术领域，尤其涉及一种集成制动多级减速传动装置。
背景技术
传统的机械传动或液力机械传动系统的履带式工程车辆，由于发动机转速较低，传动路线较长，最终传动减速比较小，一般采用二级直齿减速、二级行星减速或一级直齿加一级行星等形式的两级减速机构即可满足要求。随着静液压传动在履带式工程车辆上的应用，受液压技术的限制，大多采用高速马达进行液压驱动，终减速速比增加为原来的三倍左右，受空间结构的限制，采用传统的两级减速机构难以实现，而目前与马达配套的行星齿轮传动减速机均采用太阳轮输入齿圈输出的传动方式，虽然结构紧凑，也相应提高了对关键件齿圈的制造难度和强度要求，不适用于履带工程车辆低速大扭矩的作业工况要求，而与减速机一体式集成的制动器普遍存在散热性不好，摩擦片与对偶片分离不彻底问题，在车辆高速行驶过程中，会导致热量短时间快速集聚，进而摩擦片烧毁，制动器失灵，可靠性难以保证。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种集成制动多级减速传动装置，采用三级行星轮减速机构作为加速机构，并集成安装独立制动器，能够满足静液传动履带式工程车辆传动的特殊工作要求，避免制动器失灵，提高可靠性。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种集成制动多级减速传动装置，包括支承盘、安装在支承盘一端的制动器、与支承盘转动配合的轮毂、传动轴和安装在轮毂内侧的减速机构，所述支承盘为中部设有通孔的T形回转体，所述传动轴穿设在支承盘的通孔内，所述制动器借助于螺栓固定安装在支承盘左端，制动器的动力输出端通过花键连接传动轴，所述轮毂为两端开放的圆形壳体结构，轮毂一端套装在支承盘水平部分外侧、且借助于两套轴承和浮动油封支撑，所述传动轴中部借助于轴承支撑在支承盘内孔中，传动轴中部固定连接减速机构动力输入端，减速机构动力输出端固定连接轮毂。
所述减速机构为三级行星轮减速机构，其包括依次串联减速的前排行星轮组、中间排行星轮组、后排行星轮组和齿圈，前排行星轮组包括前排太阳轮、前排行星架和前排行星轮，中间排行星轮组包括中间排太阳轮、中间排行星架和中间排行星轮，后排行星轮组包括后排太阳轮、后排行星架和后排行星轮，所述齿圈借助于连接盘安装在轮毂内侧、且与传动轴同轴安装，所述连接盘为环形盘状结构，其内孔与支承盘右端外侧花键连接、且借助于固定安装在支承盘右端的压盖轴向定位，所述齿圈与连接盘外缘花键连接、且借助于螺钉轴向定位，所述前排太阳轮与传动轴中部花键连接，前排行星轮与齿圈内侧啮合，前排太阳轮与前排行星轮啮合，中间排太阳轮与前排行星架固定连接，中间排太阳轮与中间排行星轮啮合，中间排行星轮与齿圈内侧啮合，中间排行星架与后排太阳轮固定连接，后排太阳轮与后排行星轮啮合，后排行星轮与齿圈内侧啮合，所述后排行星架为环形板状结构，后排行星架借助于螺钉和固定板与后排行星轮轴固定连接，所述后排行星架内孔外端借助于螺钉安装后盖，所述后盖内侧设有限位座，所述传动轴右端与限位座同轴滑动配合。
所述轮毂与支承盘水平段之间相对安装两套圆锥滚子轴承，在轮毂左端内侧与支承盘水平段之间设置浮动油封，所述连接盘上设有绕其轴线均布的销孔，销孔内穿设圆柱销，安装在支承盘右端的压盖向内压紧圆柱销，圆柱销另外一端顶紧圆锥滚子轴承内圈。
所述制动器包括制动壳体、花键套、波形弹簧、对偶片、摩擦片、压盘和活塞，所述花键套水平安装在制动壳体的内孔中，花键套右端外壁上固定安装至少两片摩擦片，摩擦片相对于花键套的轴线等距安装，所述制动壳体右端固定安装绕其轴线均布的销钉，所述销钉上穿设环形对偶片，对偶片的数量与摩擦片的数量相同、且与摩擦片间隔安装，每根销钉上的两片对偶片之间均安装波形弹簧，所述制动壳体左端和右端均为内凹结构，其内孔中穿设活塞，活塞为断面呈T形的回转体，所述活塞水平段与制动壳体内孔之间设置小密封圈组件，活塞的盘状部分外缘与制动壳体左端内凹结构内侧之间设置大密封圈组件，所述活塞盘状部分内端面与制动壳体左端内凹结构的内壁形成密封的液压油腔，制动壳体上开设有与该液压油腔连通的通孔，所述活塞水平段右端借助于外侧挡圈固定安装压盘，压盘与制动壳体右端内凹结构立面之间设置蝶形弹簧，所述花键套与活塞内孔之间设置内侧挡圈。
所述制动壳体左端内凹结构端部嵌装隔环，隔环与左端内凹结构内壁之间安装U形密封圈。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：通过采用三级行星轮减速机构进行减速，在增大传动比的同时，结构布置更加灵活紧凑，而且零件模块化设计，改善通用性，有效降低制造难度和生产成本，提高可靠性，另外一方面，本发明集成独立制动器，在确保有效制动的前提下，还可以通过制动壳体向外界散热，有效解决制动器因发热失灵的问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的A部放大图；
图3是制动器结构示意图；
图4是图3的A向视图；
图5是图3的B部放大图；
图6是本发明的使用状态示意图；
其中：1、制动器；1-1、制动壳体；1-2、波形弹簧；1-3、销钉；1-4、对偶片；1-5、摩擦片；1-6、内挡圈；1-7、花键套；1-8、外挡圈；1-9、压盘；1-10、蝶形弹簧；1-11、小密封圈组件；1-12、活塞；1-13、大密封圈组件；1-14、隔环；1-15、U形密封圈；2、支承盘；3、轮毂；4、圆柱销；5、连接盘；6、前排行星轮；7、中间排行星轮；8、后排行星轮；9、后排行星轮；10、后排行星架；11、调整垫；12、固定板；13、后排太阳轮；14、后盖；15、限位座；16、端垫；17、中间排太阳轮；18、中间排行星架；19、齿圈；20、前排太阳轮；21、前排行星架；22、压盖；23、调整垫；24、圆锥滚子轴承；25、浮动油封；26、传动轴；27、柴油机；28、分动箱；29、液压泵；30、高压油管；31、履带；32、多级减速传动装置；33、链条；34、液压马达；35、机架。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，本发明公开了一种集成制动多级减速传动装置，包括支承盘2、安装在支承盘2一端的制动器1、与支承盘2转动配合的轮毂3、传动轴26和安装在轮毂3内侧的减速机构，所述支承盘2为中部设有通孔的T形回转体，所述传动轴26穿设在支承盘2的通孔内，所述制动器1借助于螺栓固定安装在支承盘2左端，制动器1的动力输出端通过花键连接传动轴26，所述轮毂3为两端开放的圆形壳体结构，轮毂3一端套装在支承盘2水平部分外侧、且借助于两套轴承和浮动油封25支撑，所述传动轴26中部借助于轴承支撑在支承盘2内孔中，传动轴26中部固定连接减速机构动力输入端，减速机构动力输出端固定连接轮毂3。
所述减速机构为三级行星轮减速机构，其包括依次串联减速的前排行星轮组、中间排行星轮组、后排行星轮组和齿圈19，前排行星轮组包括前排太阳轮20、前排行星架21和前排行星轮6，中间排行星轮组包括中间排太阳轮17、中间排行星架18和中间排行星轮7，后排行星轮组包括后排太阳轮13、后排行星架10和后排行星轮8，所述齿圈19借助于连接盘5安装在轮毂3内侧、且与传动轴26同轴安装，所述连接盘5为环形盘状结构，其内孔与支承盘2右端外侧花键连接、且借助于固定安装在支承盘2右端的压盖22轴向定位，所述齿圈19与连接盘5外缘花键连接、且借助于螺钉轴向定位，所述前排太阳轮20与传动轴26中部花键连接，前排行星轮6与齿圈19内侧啮合，前排太阳轮20与前排行星轮6啮合，中间排太阳轮17与前排行星架21固定连接，中间排太阳轮17与中间排行星轮7啮合，中间排行星轮7与齿圈19内侧啮合，中间排行星架18与后排太阳轮13固定连接，后排太阳轮13与后排行星轮8啮合，后排行星轮8与齿圈19内侧啮合，所述后排行星架10为环形板状结构，后排行星架10借助于螺钉和固定板12与后排行星轮轴9固定连接，所述后排行星架10内孔外端借助于螺钉安装后盖14，所述后盖14内侧设有限位座15，所述传动轴26右端与限位座15同轴滑动配合；所述轮毂3与支承盘2水平段之间相对安装两套圆锥滚子轴承24，在轮毂3左端内侧与支承盘2水平段之间设置浮动油封25，所述连接盘5上设有绕其轴线均布的销孔，销孔内穿设圆柱销4，安装在支承盘2右端的压盖22向内压紧圆柱销4，圆柱销4另外一端顶紧圆锥滚子轴承24内圈（参见附图2）。
本发明由制动器1和三级行星轮减速机构两部分组成（参见附图1）。左边为制动器1，右边为行星轮减速机构，独立的制动器1通过螺栓固定于轮毂3上。液压马达安装于左侧制动壳体1-1上，花键套1-7一侧与马达花键轴连接输入动力，花键套1-7另一侧与减速机构传动轴26花键连接，传递动力至行星轮减速机构。在行星轮减速机构中经如下传递路线传递动力：传动轴→前排太阳轮→前排行星架→中间排太阳轮→中间排行星架→后排太阳轮→后排行星架，最后，由与后排行星架10连接的轮毂3作为输出端，将动力传递出去。
减速机构采用了三级行星轮减速机构（参见附图1），主要由传动轴26、支承盘2、轮毂3、连接盘5、行星轮减速机构、浮动油封25等零件组成。行星轮减速机构的动力由制动器花键套一端的动力源输入，花键套1-7另一端与传动轴26连接，传动轴26再与前排太阳轮20连接，从而将动力传递到行星轮减速机构，在具体应用时，整个减速机构通过支承盘2安装于车体两侧（参见附图6），三个行星轮减速机构共用齿圈19，齿圈19与连接盘5通过花键连接，连接盘5用花键与支承盘2连接，从而将行星传动机构中齿圈19固定。三个行星轮减速机构之间，分别由前排行星架21与中间排太阳轮17花键连接，中间排行星架18与后排太阳轮13花键连接，所以三级行星传动均为太阳轮输入行星架输出。最后，动力经过三个行星轮减速机构增扭后通过与后排行星架10安装在一起的轮毂3传递出去。作为动力输出端的轮毂3承受来自于工作中的复杂载荷，所以在结构设计中采用了一对能承受较大轴向力的的圆锥滚子轴承24将其支承于支承盘2上，由支承盘2端面的固定板12通过一组穿过连接盘的圆柱销4固定圆锥滚子轴承24（参见附图2），通过控制圆柱销4轴向尺寸和支承盘2端面采用调整垫11严格控制圆锥滚子轴承24的轴向游隙，施加一定的轴向预紧力。由于连接盘5用来固定齿圈19，载荷随行星排作周期性变动，采用圆柱销4固定圆锥滚子轴承24可免受连接盘5的影响，提高圆锥滚子轴承24的使用寿命。针对工程车辆工作环境恶劣的工况，在有相对旋转运动的支承盘2与轮毂3之间采用一对浮动油封25，防止外部的泥水、尘土进入行星传动机构油腔内，同时防止油腔内的润滑油外渗漏。机构内部的轴承和齿轮等元件依靠齿轮传动飞溅润滑。由以上可见，本发明的新型减速机构，在增大传动比的同时，三个行星排结构类似，布置灵活紧凑、零件模块化通用化程度好，具备制造难度小、成本低，可靠性程度高的优势。
所述制动器1包括制动壳体1-1、花键套1-7、波形弹簧1-2、对偶片1-4、摩擦片1-5、压盘1-9和活塞1-12（参见附图3-5），所述花键套1-7水平安装在制动壳体1-1的内孔中，花键套1-7右端外壁上固定安装至少两片摩擦片1-5，摩擦片1-5相对于花键套1-7的轴线等距安装，所述制动壳体1-1右端固定安装绕其轴线均布的销钉1-3，所述销钉1-3上穿设环形对偶片1-4，对偶片1-4的数量与摩擦片1-5的数量相同、且与摩擦片1-5间隔安装，每根销钉1-3上的两片对偶片1-4之间均安装波形弹簧1-2，所述制动壳体1-1左端和右端均为内凹结构，其内孔中穿设活塞1-12，活塞1-12为断面呈T形的回转体，所述活塞1-12水平段与制动壳体1-1内孔之间设置小密封圈组件1-11，活塞1-12的盘状部分外缘与制动壳体1-1左端内凹结构内侧之间设置大密封圈组件1-13，所述活塞1-12盘状部分内端面与制动壳体1-1左端内凹结构的内壁形成密封的液压油腔，制动壳体1-1上开设有与该液压油腔连通的通孔，所述活塞1-12水平段右端借助于外侧挡圈1-8固定安装压盘1-9，压盘1-9与制动壳体1-1右端内凹结构立面之间设置蝶形弹簧1-10，所述花键套1-7与活塞1-12内孔之间设置内侧挡圈1-6；所述制动壳体1-1左端内凹结构端部嵌装隔环1-14，隔环1-14与左端内凹结构内壁之间安装U形密封圈1-15。
制动器1采用蝶形弹簧压紧，液压分离的常制动结构形式，当车辆处于停车熄火状态时，制动器通过蝶形弹簧1-10压紧摩擦片1-5和对偶片1-4，制动花键套1-7切断动力。本发明设计中采用碟形弹簧1-10制动，可使独立制动器的结构紧凑，压紧力大，实现驻车制动更加安全可靠。在车辆运行过程中，液压系统提供的控制油液进入制动器活塞1-12与制动壳体1-1之间的油腔内，推动活塞1-12并带动压盘1-9进一步压缩蝶形弹簧1-10，使摩擦片1-5和对偶片1-4分离，制动器1打开，花键套1-7可输出动力。由于制动器1的摩擦片1-5与花键套1-7连接，在车辆运行过程中始终伴随着花键套高速旋转，而对偶片1-4通过销钉1-3与壳体固定(参见附图3-5)，在摩擦片1-5和对偶片1-4之间存在高速的相对运动，摩擦片1-5分离不彻底造成带排发热，所以本发明中采用了一种波形弹簧1-2安装在每组摩擦片1-5与对偶片1-4之间的销钉1-3上（见图5），波形弹簧1-2刚度较小，可在有限的空间里提供合适的预压力，对摩擦片1-5进行辅助分离，使其分离更彻底，工作更可靠。同时，本发明设计的独立制动器可以通过制动壳体向外界散热，使制动器发热问题得到了有效的解决。
将本发明应用在静液压高驱动履带推土机时，先将链齿33通过螺栓固接于本发明的轮毂3之上，然后将整个多级减速传动装置32与液压马达34通过螺栓固接为一体，最后此将组合体通过支承盘2用螺栓与机架35固接为一体。在柴油机27与分动箱28及液压泵29三者的组合体固定在机架35之后，通过高压油管30的连接，构成了该型静液压高驱动履带推土机传动系统。传动路线如下：柴油机27通过分动箱28带动液压泵29，将机械能转化为流体动能，经由高压管30流向液压马达34并推动转轴旋转，液压马达转轴将动力输入到本发明，动力经由本发明的多级减速传动装置减速增扭后，将动力传递给链齿33，链齿33的旋转带动履带31，最终实现推土机的行走（参见附图6）。
总之，本发明通过采用三级行星轮减速机构进行减速，在增大传动比的同时，结构布置更加灵活紧凑，而且零件模块化设计，改善通用性，有效降低制造难度和生产成本，提高可靠性，另外一方面，本发明集成独立制动器，在确保有效制动的前提下，还可以通过制动壳体向外界散热，有效解决制动器因发热失灵的问题。

Claims (4)

1.一种集成制动多级减速传动装置，其特征在于：包括支承盘（2）、安装在支承盘（2）一端的制动器（1）、与支承盘（2）转动配合的轮毂（3）、传动轴（26）和安装在轮毂（3）内侧的减速机构，所述支承盘（2）为中部设有通孔的T形回转体，所述传动轴（26）穿设在支承盘（2）的通孔内，所述制动器（1）借助于螺栓固定安装在支承盘（2）左端，制动器（1）的动力输出端通过花键连接传动轴（26），所述轮毂（3）为两端开放的圆形壳体结构，轮毂（3）一端套装在支承盘（2）水平部分外侧、且借助于两套轴承和浮动油封（25）支撑，所述传动轴（26）中部借助于轴承支撑在支承盘（2）内孔中，传动轴（26）中部固定连接减速机构动力输入端，减速机构动力输出端固定连接轮毂（3）；
所述减速机构为三级行星轮减速机构，其包括依次串联减速的前排行星轮组、中间排行星轮组、后排行星轮组和齿圈（19），前排行星轮组包括前排太阳轮（20）、前排行星架（21）和前排行星轮（6），中间排行星轮组包括中间排太阳轮（17）、中间排行星架（18）和中间排行星轮（7），后排行星轮组包括后排太阳轮（13）、后排行星架（10）和后排行星轮（8），所述齿圈（19）借助于连接盘（5）安装在轮毂（3）内侧、且与传动轴（26）同轴安装，所述连接盘（5）为环形盘状结构，其内孔与支承盘（2）右端外侧花键连接、且借助于固定安装在支承盘（2）右端的压盖（22）轴向定位，所述齿圈（19）与连接盘（5）外缘花键连接、且借助于螺钉轴向定位，所述前排太阳轮（20）与传动轴（26）中部花键连接，前排行星轮（6）与齿圈（19）内侧啮合，前排太阳轮（20）与前排行星轮（6）啮合，中间排太阳轮（17）与前排行星架（21）固定连接，中间排太阳轮（17）与中间排行星轮（7）啮合，中间排行星轮（7）与齿圈（19）内侧啮合，中间排行星架（18）与后排太阳轮（13）固定连接，后排太阳轮（13）与后排行星轮（8）啮合，后排行星轮（8）与齿圈（19）内侧啮合，所述后排行星架（10）为环形板状结构，后排行星架（10）借助于螺钉和固定板（12）与后排行星轮轴（9）固定连接，所述后排行星架（10）内孔外端借助于螺钉安装后盖（14），所述后盖（14）内侧设有限位座（15），所述传动轴（26）右端与限位座（15）同轴滑动配合。
2.根据权利要求1所述的集成制动多级减速传动装置，其特征在于：所述轮毂（3）与支承盘（2）水平段之间相对安装两套圆锥滚子轴承（24），在轮毂（3）左端内侧与支承盘（2）水平段之间设置浮动油封（25），所述连接盘（5）上设有绕其轴线均布的销孔，销孔内穿设圆柱销（4），安装在支承盘（2）右端的压盖（22）向内压紧圆柱销（4），圆柱销（4）另外一端顶紧圆锥滚子轴承（24）内圈。
3.根据权利要求2所述的集成制动多级减速传动装置，其特征在于：所述制动器（1）包括制动壳体（1-1）、花键套（1-7）、波形弹簧（1-2）、对偶片（1-4）、摩擦片（1-5）、压盘（1-9）和活塞（1-12），所述花键套（1-7）水平安装在制动壳体（1-1）的内孔中，花键套（1-7）右端外壁上固定安装至少两片摩擦片（1-5），摩擦片（1-5）相对于花键套（1-7）的轴线等距安装，所述制动壳体（1-1）右端固定安装绕其轴线均布的销钉（1-3），所述销钉（1-3）上穿设环形对偶片（1-4），对偶片（1-4）的数量与摩擦片（1-5）的数量相同、且与摩擦片（1-5）间隔安装，每根销钉（1-3）上的两片对偶片（1-4）之间均安装波形弹簧（1-2），所述制动壳体（1-1）左端和右端均为内凹结构，其内孔中穿设活塞（1-12），活塞（1-12）为断面呈T形的回转体，所述活塞（1-12）水平段与制动壳体（1-1）内孔之间设置小密封圈组件（1-11），活塞（1-12）的盘状部分外缘与制动壳体（1-1）左端内凹结构内侧之间设置大密封圈组件（1-13），所述活塞（1-12）盘状部分内端面与制动壳体（1-1）左端内凹结构的内壁形成密封的液压油腔，制动壳体（1-1）上开设有与该液压油腔连通的通孔，所述活塞（1-12）水平段右端借助于外侧挡圈（1-8）固定安装压盘（1-9），压盘（1-9）与制动壳体（1-1）右端内凹结构立面之间设置蝶形弹簧（1-10），所述花键套（1-7）与活塞（1-12）内孔之间设置内侧挡圈（1-6）。
4.根据权利要求3所述的集成制动多级减速传动装置，其特征在于：所述制动壳体（1-1）左端内凹结构端部嵌装隔环（1-14），隔环（1-14）与左端内凹结构内壁之间安装U形密封圈（1-15）。
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