CN107264656B - 具有高效动力变速系统的履带式收割机及其传动方法 - Google Patents

Abstract

一种具有高效动力变速系统的履带式收割机及其传动方法，高效动力变速系统包括变速箱、汇流箱和辅路驱动件，变速箱包括取力组件、输入轴、取力齿、档位齿、变速一轴、滑动联齿和变速二轴；汇流箱包括太阳轮、齿圈、行星架A、行星架B、行星轮和制动齿、差速齿、差速器、差速锁、锥齿、差速轴、末端齿轮副、轮轴；辅路驱动件包括静液压变速器或马达、马达齿；转向系统包括末端制动器、中央制动器、滑动单齿和旁路齿；本发明主、辅路动力流叠加，实现动力无级变速；差速器转向系统，两履带零半径转向，节能降耗，减排增效。

Description

具有高效动力变速系统的履带式收割机及其传动方法

技术领域：

本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种具有高效动力变速系统的履带式收割机及其传动方法。

背景技术：

旺销于丘陵/山区的履带式收割机一直以来采用皮带传递柴油机动力，相比直连动力，其损失的有效功率近15％左右；近年，在变速箱前装设静液压变速器用以实现动力自动变速很受市场欢迎。但随之带来的液压系统热效应致功率损耗也相应加大，在农机正常运行情况下其无功损耗高至28％～36％。

近年，南方一些农机企业利用履带联合收割机底盘开发了履带式拖拉机、履带式旋耕机，但这些履带式农机在工作中，同样存在因静液压变速器前置带来的优势和缺陷。这两种农机由于主要用于水田耕整，所以在转向时，履带横扫泥浆，田块出现局部泥浆堆积，而且小半径转向时，履带底盘内侧轮轴所承受的转向扭矩上升至正常行驶下的2倍，导致故障频发，变速箱末端传动件受损严重，履带脱轨频繁，深陷水田不能自拔。由于履带式联合收割机底盘的上述缺陷，导致农机手的工作效率上不去，此外，履带式联合收割机底盘还存在油耗大、中央离合器复位困难的缺陷。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种具有高效动力变速系统的履带式收割机及其传动方法；将传动系统直连柴油机动力，装设后置动力汇流系统，大幅提高收割机动力有效利用率，实现动力无级变速；并用轴间差速器取代中央离合器的转向功能，通过旁路取力实现底盘零半径转向。

本发明采用的技术方案是：一种具有高效动力变速系统的履带式收割机，包括：动力、离合器、高效动力变速系统、转向系统和履带行走系；所述高效动力变速系统包括变速箱、汇流箱和辅路驱动件，变速箱和汇流箱组合连接；所述变速箱包括取力组件、输入轴、取力齿、档位齿、变速一轴、滑动联齿和变速二轴；所述汇流箱包括行星轮系的太阳轮、齿圈、行星架A、行星架B、行星轮和制动齿、差速齿、差速器、差速锁、锥齿、差速轴、末端齿轮副、轮轴；所述辅路驱动件包括静液压变速器或马达、马达齿；所述转向系统包括：末端制动器、中央制动器、滑动单齿和旁路齿；

上述技术方案中，所述高效动力变速系统的变速箱通过取力组件的输入轴与离合器固装，取力组件的取力齿固装在变速一轴前端，变速一轴上依次固装有三个档位的档位齿；滑动装设于变速二轴上的滑动联齿择档与档位齿啮合；变速二轴前端伸入汇流箱内并且在变速二轴前端装有行星轮系的太阳轮、行星架A、行星架B，其中太阳轮是固装，行星架A、行星架B是转动装设；所述行星轮系包括：太阳轮、齿圈、行星架A、行星架B和行星轮；所述行星轮同时与太阳轮、齿圈啮合；所述齿圈固定装设在行星架A上，行星架A的轴管外伸端从内至外依次固装有制动齿和中央制动器的固定件，中央制动器的滑动件则滑动装设在行星架A的轴管外伸端；所述制动齿与固装于差速器外壳上的差速齿啮合；所述差速器包括有差速锁、锥齿、行星齿、差速轴，所述锥齿为左、右两个，分装于差速器左、右两侧，并同时与差速器内的行星齿啮合；而左、右锥齿的孔内固装有左、右差速轴，左、右差速轴的轴伸上依次固装有末端齿轮副的主动齿和末端制动器的固定件，左、右差速轴的轴伸上还滑动装设有末端制动器的滑动件；而末端齿轮副的被动齿分别固装于左、右轮轴上，左、右轮轴的外端轴伸上分别固装有履带行走系的驱动轮；所述行星轮转动装设在行星架B上，并同时与太阳轮及齿圈的内齿啮合，而齿圈的外齿则与辅路驱动件的马达齿啮合，所述马达齿固装于静液压变速器或马达的输出轴上；所述行星架B的外伸轴管上，滑动装设有滑动单齿，所述滑动单齿常态下处于空位，零半径转向时滑动至与旁路齿啮合；所述旁路齿与右轮轴上末端齿轮副的主动齿啮合。

一种采用上述技术方案的具有高效动力变速系统的履带式收割机的传动方法，将变速箱中取力组件的输入轴前端通过离合器直连动力；变速箱中取力组件的取力齿通过变速一轴带动固装在变速一轴上的档位齿，与档位齿啮合并且滑动装设于变速二轴上的滑动联齿又将动力传递至变速二轴，变速二轴带动与变速二轴固装的太阳轮；太阳轮带动行星轮，行星轮通过与行星轮啮合的齿圈的内齿导入主路动力流；装设于辅路驱动件的静液压变速器或马达输出轴上的马达齿，将配套液压系统提供的辅路动力流，通过与马达齿啮合的齿圈的外齿导入齿圈；上述主路动力流、辅路动力流叠加后分流至行星架A和装设有行星轮的行星架B上，行星架A上的动力流带动固装于行星架A上的制动齿，制动齿又带动与制动齿啮合的差速齿，差速齿通过与差速齿固装的差速器，将动力传递至左、右差速轴；

当所述差速器的差速锁锁定时，固装于差速器上的左、右差速轴等速同向旋转，左、右差速轴又带动固装在左右差速轴上的末端齿轮副，末端齿轮副通过固装在左、右轮轴上的被动轮带动左、右轮轴，左、右轮轴驱动履带行走系实现收割机直线行驶；当差速器的差速锁打开时，若同时转向系统的右末端制动器对与右末端制动器固装的右差速轴施与制动力，右侧履带行走系的转速将随之减小直至停转，而左侧履带行走系转速并无改变，这种左侧履带行走系速度快于右侧履带行走系速度的结果，实现了右转向功能；同样，当转向系统的左末端制动器对与左末端制动器固装的左差速轴施与制动力时，实现左转向功能；

上述主、辅两路动力流叠加后，分流至行星架A和装设有行星轮的行星架B上，打开差速锁置于转向态，滑动装设在行星架B上的转向系统的滑动单齿带动与其啮合的转向系统的旁路齿，旁路齿与右轮轴上的右末端齿轮副的主动齿啮合，右末端齿轮副的被动齿将这一旁路动力流传递给右履带行走系，带动右履带转动；同时，右末端齿轮副的主动齿通过与该主动齿固装的右差速轴带动差速器的右锥齿；当转向系统的中央制动器将制动齿制动时，与制动齿啮合的固装于差速器外壳上的差速齿连同差速器的外壳一起停止转动，这时，差速器的右锥齿通过与其啮合的差速器内的行星齿，带动差速器的左锥齿反向旋转，与差速器左锥齿固装的左差速轴，通过左末端齿轮副驱动左履带行走系朝与右履带行走系相反的方向旋转，实现履带收割机的零半径转向。

本发明取得的有益技术效果：本发明技术组成的履带式收割机，通过高效动力汇流技术和旁路驱动技术，解决现有两履带收割机底盘的三大缺陷和零半径转向问题。将变速箱传动系统直连柴油机动力，避免有效功率的损失，节能达15％左右，同时本发明的零半径转向也避免了现有技术小半径转向带来的履带在水田中横扫泥浆、田块局部泥浆堆积、以及转向扭矩过大故障频发的问题，本发明有效的保护了设备，降低了设备故障率，在有效提升了设备的动力利用的同时，实现节能减排，提高了作业效率。

附图说明：

图1为本发明结构原理图；

图2、图3、图4为本发明转向结构原理图；

图5、图6为本发明系统组合结构原理图；

其中，图2为零半径转向结构原理图；

图3为右转向结构原理图；

图4为左转向结构原理图；

其中，图5为本发明系统梯式安装组合结构原理图；

图6为本发明系统带式安装组合结构原理图；

图7为本发明实体外形示意图。

图示说明

动力1、离合器2、高效动力变速系统3、变速箱31、输入轴3111、取力齿3112、档位齿313、变速一轴314、滑动联齿315、变速二轴316、汇流箱33、太阳轮3311、齿圈3312、行星架A3313、行星架B 3314、行星轮3315、制动齿332、差速齿333、差速器334、差速锁3341、锥齿3342、差速轴335、末端齿轮副336、轮轴337、静液压变速器或马达321、马达齿322、转向系统4、末端制动器41、中央制动器42、滑动单齿43、旁路齿44、履带行走系5。

具体实施方式：

如图1、图5、图6所示，本发明的具有高效动力变速系统的履带式收割机，包括：动力1、离合器2、高效动力变速系统3、转向系/4和履带行走系5。所述高效动力变速系统3包括变速箱31、汇流箱33和辅路驱动件，图5、图6所示变速箱31、汇流箱33可根据需要采用不同组合连接；所述变速箱31包括：取力组件、输入轴3111、取力齿3112、档位齿313、变速一轴314、滑动联齿315和变速二轴316；所述汇流箱33包括：行星轮系的太阳轮3311、齿圈3312、行星架A 3313、行星架B 3314、行星轮3315和制动齿332、差速齿333、差速器334、差速锁3341、锥齿3342、差速轴335、末端齿轮副336、轮轴337；所述辅路驱动件包括：静液压变速器或马达321和马达齿322；所述转向系统4包括：末端制动器41、中央制动器42、滑动单齿43和旁路齿44。

如图1，高效动力变速系统3的变速箱31，通过取力组件的输入轴3111与离合器2固装，取力组件的取力齿3112固装在变速一轴314前端，变速一轴314上依次固装有三个档位的档位齿313；滑动装设于变速二轴316上的滑动联齿315择档与档位齿313啮合；变速二轴316前端伸入汇流箱33内并且在变速二轴前端装有行星轮系的太阳轮3311、行星架A 3313和行星架B 3314，其中太阳轮是固装，行星架A、行星架B是转动装设，所述行星轮系包括：太阳轮3311、齿圈3312、行星架A 3313、行星架B 3314和行星轮3315；所述行星轮3315同时与太阳轮3311、齿圈3312啮合；所述齿圈3312固定装设在行星架A 3313上；行星架A 3313的轴管外伸端从内至外依次固装有制动齿332和中央制动器42的固定件，中央制动器42的滑动件则滑动装设在行星架A的轴管外伸端；所述制动齿332与固装于差速器334外壳上的差速齿333啮合，所述差速器334包括差速锁3341、锥齿3342、行星齿、差速轴335，所述锥齿3342为左右两个，分装于差速器334左、右两侧，并同时与差速器内的行星齿啮合。所述左、右锥齿3342的内孔固装有左、右差速轴335，差速轴335的轴伸上依次固装有末端齿轮副336的主动齿和末端制动器41的固定件，左、右差速轴的轴伸上还滑动装设有末端制动器41的滑动件；所述末端齿轮副336的被动齿分别固装于左、右轮轴337上，左、右轮轴337的外端轴伸上分别固装有履带行走系5的驱动轮；所述行星轮3315转动装设在行星架B 3314上，并同时与太阳轮3311及齿圈3312的内齿啮合；所述齿圈3312的外齿则与辅路驱动件32的马达齿322啮合，所述马达齿322固装于静液压变速器或马达321的输出轴上；所述行星架B 3314的外伸轴管上滑动装设有滑动单齿43，所述滑动单齿常态下处于空位，零半径转向时滑动至与旁路齿44啮合；所述旁路齿44与右轮轴337上末端齿轮副336的主动齿啮合。

本发明的采用上述技术方案中具有高效动力变速系统的履带式收割机的传动方法，将变速箱31中取力组件的输入轴3111前端通过离合器2直连动力1；变速箱中取力组件的取力齿3112通过变速一轴314带动档位齿313，与档位齿313啮合的滑动联齿315将动力1传递至变速二轴316，带动与其固装的太阳轮3311；太阳轮3311带动行星轮3315，行星轮3315通过与其啮合的齿圈3312的内齿导入主路动力流；如图1，装设于辅路驱动件的静液压变速器或马达321输出轴上的马达齿322，将配套液压系统提供的辅路动力流，通过与其啮合的齿圈3312的外齿导入齿圈3312；上述主路动力流、辅路动力流叠加后，分流至行星架A3313和装设有行星轮3315的行星架B 3314上。行星架A 3313上的动力流、带动固装于行星架A 3313上的制动齿332，制动齿332又带动与其啮合的差速齿333，差速齿333通过与其固装的差速器334，将动力传递至左、右差速轴335。

参见图1、图2、图3、图4，差速锁3341为“锁定”常态：此时上述差速器334的差速锁3341锁定，固装于差速器334上的左、右差速轴335等速同向旋转，左、右差速轴335又带动固装其上的末端齿轮副336，末端齿轮副336通过固装其上的被动轮带动左、右轮轴337，左、右轮轴337驱动履带行走系5实现收割机直线行驶；如图3所示：差速锁3341“打开”置于转向态，当转向系统的右末端制动器41对与其固装的差速轴335施与制动力时，右侧履带行走系5的转速将随之减小直至停转，而左侧履带行走系5转速并无改变，这种左侧行走系速度快于右侧行走系速度的结果，实现了右转向功能；如图4所示：当转向系统的左末端制动器41对与其固装的左差速轴335施与制动力时，结果同理，实现了左转向功能。

如图2所示：差速锁3341“打开”置于转向态，辅路动力流叠加后，分流至行星架A3313和装设有行星轮3315的行星架B 3314上，滑动装设在行星架B 3314上的转向系统的滑动单齿43带动与其啮合的旁路齿44，旁路齿44与轮轴337上的末端齿轮副336的主动齿啮合，末端齿轮副336的被动齿将这一旁路动力流传递给履带行走系5，带动履带转动；同时，末端齿轮副336的主动齿通过与其固装的差速轴335，带动差速器334的锥齿3342。当转向系统的中央制动器42将制动齿332制动时，与制动齿332啮合的固装于差速器334外壳上的差速齿333连同差速器334的外壳一起停止转动；这时，差速器334的锥齿3342通过与其啮合的差速器334内的行星齿，带动差速器334的锥齿3342反向旋转。与差速器334锥齿固装的差速轴335，通过末端齿轮副336驱动履带行走系5朝与履带行走系5相反的方向旋转，实现履带收割机的零半径转向。

Claims (2)

1.一种具有高效动力变速系统的履带式收割机，包括：动力、离合器、高效动力变速系统、转向系统和履带行走系；所述高效动力变速系统包括变速箱、汇流箱和辅路驱动件，变速箱和汇流箱组合连接；所述变速箱包括取力组件、输入轴、取力齿、档位齿、变速一轴、滑动联齿和变速二轴；所述汇流箱包括行星轮系的太阳轮、齿圈、行星架A、行星架B、行星轮和制动齿、差速齿、差速器、差速锁、锥齿、差速轴、末端齿轮副、轮轴；所述辅路驱动件包括静液压变速器或马达、马达齿；所述转向系统包括：末端制动器、中央制动器、滑动单齿和旁路齿；

其特征在于：所述高效动力变速系统的变速箱通过取力组件的输入轴与离合器固装，取力组件的取力齿固装在变速一轴前端，变速一轴上依次固装有三个档位的档位齿；滑动装设于变速二轴上的滑动联齿择档与档位齿啮合；变速二轴前端伸入汇流箱内并且在变速二轴前端装有行星轮系的太阳轮、行星架A、行星架B，其中太阳轮是固装，行星架A、行星架B是转动装设；所述行星轮系包括：太阳轮、齿圈、行星架A、行星架B和行星轮；所述行星轮同时与太阳轮、齿圈啮合；所述齿圈固定装设在行星架A上，行星架A的轴管外伸端从内至外依次固装有制动齿和中央制动器的固定件，中央制动器的滑动件则滑动装设在行星架A的轴管外伸端；所述制动齿与固装于差速器外壳上的差速齿啮合；所述差速器包括有差速锁、锥齿、行星齿、差速轴，所述锥齿为左右两个，分装于差速器左、右两侧，并同时与差速器内的行星齿啮合；而左、右锥齿的孔内固装有左、右差速轴，左、右差速轴的轴伸上依次固装有末端齿轮副的主动齿和末端制动器的固定件，滑动装设有末端制动器的滑动件；所述末端齿轮副的被动齿分别固装于左、右轮轴上，左、右轮轴的外端轴伸上分别固装有履带行走系的驱动轮；所述行星轮转动装设在行星架B上，并同时与太阳轮及齿圈的内齿啮合，而齿圈的外齿则与辅路驱动件的马达齿啮合，所述马达齿固装于静液压变速器或马达的输出轴上；所述行星架B的外伸轴管上，滑动装设有滑动单齿，所述滑动单齿常态下处于空位，零半径转向时滑动至与旁路齿啮合；所述旁路齿与右轮轴上末端齿轮副的主动齿啮合。

2.一种采用如权利要求1所述具有高效动力变速系统的履带式收割机的传动方法，其特征在于：将变速箱中取力组件的输入轴前端通过离合器直连动力；变速箱中取力组件的取力齿通过变速一轴带动固装在变速一轴上的档位齿，与档位齿啮合并且滑动装设于变速二轴上的滑动联齿又将动力传递至变速二轴，变速二轴带动与变速二轴固装的太阳轮；太阳轮带动行星轮，行星轮通过与行星轮啮合的齿圈的内齿导入主路动力流；装设于辅路驱动件的静液压变速器或马达输出轴上的马达齿，将配套液压系统提供的辅路动力流，通过与马达齿啮合的齿圈的外齿导入齿圈；上述主路动力流、辅路动力流叠加后分流至行星架A和装设有行星轮的行星架B上，行星架A上的动力流带动固装于行星架A上的制动齿，制动齿又带动与制动齿啮合的差速齿，差速齿通过与差速齿固装的差速器，将动力传递至左、右差速轴；当所述差速器的差速锁锁定时，固装于差速器上的左、右差速轴等速同向旋转，左、右差速轴又带动固装在左右差速轴上的末端齿轮副，末端齿轮副通过固装在左、右轮轴上的被动轮带动左、右轮轴，左、右轮轴驱动履带行走系实现收割机直线行驶；当差速器的差速锁打开时，若同时转向系统的右末端制动器对与右末端制动器固装的右差速轴施与制动力，右侧履带行走系的转速将随之减小直至停转，而左侧履带行走系转速并无改变，这种左侧履带行走系速度快于右侧履带行走系速度的结果，实现了右转向功能；同样，当转向系统的左末端制动器对与左末端制动器固装的左差速轴施与制动力时，实现左转向功能；上述主、辅两路动力流叠加后，分流至行星架A和装设有行星轮的行星架B上，打开差速锁置于转向态，滑动装设在行星架B上的转向系统的滑动单齿带动与其啮合的转向系统的旁路齿，旁路齿与右轮轴上的右末端齿轮副的主动齿啮合，右末端齿轮副的被动齿将这一旁路动力流传递给右履带行走系，带动右履带转动；同时，右末端齿轮副的主动齿通过与该主动齿固装的右差速轴带动差速器的右锥齿；当转向系统的中央制动器将制动齿制动时，与制动齿啮合的固装于差速器外壳上的差速齿连同差速器的外壳一起停止转动，这时，差速器的右锥齿通过与其啮合的差速器内的行星齿，带动差速器的左锥齿反向旋转，与差速器左锥齿固装的左差速轴，通过左末端齿轮副驱动左履带行走系朝与右履带行走系相反的方向旋转，实现履带收割机的零半径转向。