CN107487392B - 一种履带式拖拉机的动力系统 - Google Patents

Abstract

一种履带式拖拉机的动力系统，包括发动机、离合器和输入轴，还包括动力分流机构、动力输出机构和驱动轮行走机构。本发明结构紧凑、使用方便，所述输出轴结构强度提升，其轴承位的同心度得到保证，不易损坏，传动效率改善；减轻了所述HST静液压传动器的工作负荷，可根据实际情况合理布置挡位；转向制动时通过所述缓冲装置减轻冲击，实现软启动，避免冲击损伤；在部件拆装更换方面具有便捷、简易的优点，且大幅降低维修保养难度及成本。

Description

一种履带式拖拉机的动力系统

技术领域

本发明涉及拖拉机动力总成技术领域，具体是一种履带式拖拉机的动力系统。

背景技术

目前，国内的履带式拖拉机普遍存在动力输出轴性能不稳定、使用寿命短的问题。在实际工作中，输出轴在长期使用后会出现轴上轴承同心度出现较大偏差，输出轴在旋转的同时会有圆周的摆动，对轴和箱体造成很大的负担，会频繁的产生断轴甚至是箱体被撕裂的现象；而实际试验表明，很多情况下，即使同心度仍然较为标准，拖拉机在工作的时候输出轴仍然会有经受不住扭矩而容易损坏的状况。而这些拖拉机的输出轴一旦损坏，就几乎得把整台变速箱拆开才能更换，高损坏率、高维修难度等因素大大降低了农业生产的工作效率，增加了工作成本。

在另一方面，目前国内的齿轮变速箱的行走机构通常采用无级变速实现正反转控制的，虽然这样结构简单，操作方便，但实际使用中会发现HST长时间处在工作状态，其内部的油温升高，就会影响油质，进而影响到传动的稳定性；同时，由于HST传动的局限性，齿轮变速箱拥有几个前进档，就会有几个后退档。然而，农机在日常工作中，几乎都是使用进档作业，使用到退档的时间是很少的。因此，HST的应用又显得多余，稳定性也有待改进。在其他诸如转向制动方面，目前国内大多数类似型号的齿轮变速箱也都存在故障多、难修复的问题。

如申请号为2012205013875的专利文件公开了一种橡履带拖拉机，包括机架，机架的底部设有驱动轮、拖带轮、橡胶履带涨紧轮和浮动支撑轮，驱动轮、拖带轮、橡胶履带涨紧轮和浮动支撑轮上缠绕有橡胶履带；机架上靠近机架顶部的位置设有涨紧轮支撑架，橡胶履带涨紧轮设置在涨紧轮支撑架上；机架上靠近机架底部的位置设有浮动支承轮支架，浮动支撑轮设置在浮动支承轮支架上；机架上设有发动机，所述发动机传动连接动力输出变速箱离合，动力输出变速箱离合传动连接动力输出变速箱，动力输出变速箱上具有动力输出轴，发动机传动连接换向箱，换向箱传动连接换向箱输出带轮，换向箱输出带轮传动连接有变速箱，变速箱与驱动轮传动连接，其仍然存在易损坏、结构不稳定、成本投入大，故亟待一种新的改进方案来解决前述问题。

发明内容

本发明的技术目的在于提供一种履带式拖拉机的动力系统，解决传统履带式拖拉机结构稳定性差、损坏率高、维护成本及难度大的问题。

本发明的具体技术方案如下：一种履带式拖拉机的动力系统，包括发动机、离合器和输入轴，还包括动力分流机构、动力输出机构和驱动轮行走机构；

所述动力分流机构包括连接所述输入轴的动力分流轴、设于所述动力分流轴上的动力输出主动齿轮及HST动力输入主动齿轮；

所述动力输出机构包括分三段设置而相邻两段传动连接的输出轴、设于所述输出轴上的动力输出从动齿轮和设于所述输出轴上且位于所述动力输出从动齿轮之间的输出轴啮合套，所述动力输出从动齿轮与所述动力输出主动齿轮啮合连接；

所述驱动轮行走机构包括依次传动连接的HST动力输入轴、变速轴、变速副轴、转向轴、减速轴和驱动轴，所述HST动力输入轴及所述变速轴共同传动连接有HST静液压传动器，HST动力输入轴与所述动力分流轴传动连接，通过所述HST静液压传动器与所述HST动力输入轴分别实现对所述变速轴的动力传递。

作为优选，所述HST动力输入轴上设有HST动力输入从动齿轮和变速动力输入主动齿轮，所述HST动力输入从动齿轮与所述HST动力输入主动齿轮啮合连接；

所述变速轴上设有变速动力输入从动齿轮、变速动力输出主动齿轮和HST动力输出从动齿轮，所述变速动力输入从动齿轮与所述HST动力输出从动齿轮之间设有第一变速轴啮合套，所述变速动力输出主动齿轮之间设有第二变速轴啮合套，所述变速动力输入从动齿轮与所述变速动力输入主动齿轮啮合连接；

所述HST静液压传动器上设有与所述HST动力输入轴连接的HST第一传动轴和带有HST动力输出主动齿轮的HST第二传动轴，所述HST动力输出主动齿轮与所述HST动力输出从动齿轮啮合连接；

所述变速副轴上设有变速动力输出从动齿轮和转向动力输入主动齿轮，所述变速动力输出从动齿轮与所述变速动力输出主动齿轮啮合连接；

所述转向轴上设有转向动力输入从动齿轮和减速动力输入主动齿轮，所述转向动力输入从动齿轮与所述转向动力输入主动齿轮啮合连接；

所述减速轴上设有减速动力输入从动齿轮和驱动动力输入主动齿轮，所述减速动力输入从动齿轮与所述减速动力输入主动齿轮啮合连接；

所述驱动轴上设有驱动动力输入从动齿轮，所述驱动动力输入从动齿轮与所述驱动动力输入主动齿轮啮合连接。

所述HST动力输入主动齿轮和所述HST动力输入从动齿轮选择锥齿轮，而诸如所述变速动力输入主动齿轮、所述变速动力输入从动齿轮等其他齿轮均选择直齿轮或斜齿轮，优化传动结构设计及传动效果，动力传递实际实现为通过液压和机械两种方式，这样可以通过机械和液压传动完成对前进挡位的数量设置，仅通过液压传动完成对后退挡位的数量设置，优化日常作业挡位和少用挡位，减轻所述HST静液压传动器工作负荷，满足农用工作需要，优化变速箱速比设置。

作为优选，所述输出轴包括输出轴前段、输出轴中段和输出轴后段，所述输出轴前段与所述输出轴中段通过第一花键套相连接而非直接连接，所述输出轴中段与所述输出轴后段通过第二花键套相连接而非直接连接。

所述第一花键套和所述第二花键套实现稳定连接的同时，使得对轴承的同心度具有一定的补正作用，也对轴有一个定位作用，并解决动力输出轴过长而导致刚性不足的问题，强化支撑和固定效果，也便于拆装。

作为优选，所述第一花键套和/或所述第二花键套上设有至少两个花键套轴承。

所述花键套轴承为实现转动连接必要部件，强化对所述第一花键套与所述第二花键套的支撑和固定，也即是强化对轴的支撑和固定，增设的所述花键套轴承也相辅相成，保证同心度的稳定，也便于拆装。

作为优选，所述输出轴后段连接有末端连接轴、双圆锥滚子轴承和圆锥滚子轴承座，所述末端连接轴、所述双圆锥滚子轴承及所述圆锥滚子轴承座一体连接而可与所述输出轴后段一并拆离或安装。

所述末端连接轴、所述双圆锥滚子轴承和所述圆锥滚子轴承座一体式结构，用于更好的承受径向载荷，可增加拆卸工艺孔，使其在维修更换时，能够在不拆卸其他变速箱零件的情况下，实现便捷的拆装操作。

作为优选，所述输出轴前段、所述输出轴后段的轴长均小于所述输出轴中段的轴长。

输出轴前段、输出轴后段由于会承受齿轮啮合的载荷或者输出作业的载荷，因此为保证其刚性才做短，而中段主要起传递扭矩的作用。

作为优选，所述转向轴上设有用于避免转向回位刚性冲击的缓冲盘。

在转向制动时，所述缓冲盘使得变速箱在完成制动之后及再启动时有一定的缓冲作用，从而实现其软启动，保护零部件不易受冲击损伤，提升结构稳定性。缓冲盘是可拆卸的，缓冲盘承受扭矩，损坏之后只需更换缓冲盘而不需要报废整颗齿轮，维修成本大大降低。

作为优选，所述驱动轴的端部连接有过渡法兰，驱动轮直接安装于所述过渡法兰上。

传统的驱动轮直接连接在驱动轴上，作为整台变速箱扭矩最大的地方，驱动轮上的连接键显得并不牢靠，而一旦连接键断裂，驱动轴连接端及驱动轮均报废，这相当可惜的一件事，通过过渡法兰将驱动轮直接安装在过渡法兰上能够有效避免该问题，若出现冲击损坏只需更换一片驱动法兰即可，减少维修保养成本。

作为优选，所述动力输出主动齿轮、所述动力输出从动齿轮、所述变速动力输出主动齿轮、所述变速动力输出从动齿轮均各自包括高速挡位齿轮和低速挡位齿轮。

作为优选，所述HST动力输入主动齿轮与所述HST动力输入从动齿轮均为锥齿轮，其余齿轮为直齿轮或斜齿轮。

申请人经过研究试验发现，传统履带式拖拉机输出轴的问题很大程度上与输出轴的长度有关。传统的输出轴因整机结构需要而使得自身长度较大，而输出轴上轴承的同心度要求很高，但是正因为输出轴的长度，轴承的同心度才得不到保证。因此在实际使用中，输出轴在旋转的同时还伴有圆周向的摆动，对轴和箱体造成很大的负担，频繁出现断轴甚至是箱体被撕裂的现象；另外，在正常工作中输出轴的末端会承受相当大的冲击载荷，对箱体和输出轴产生较大的压力，即使同心度仍在合理范围内，输出轴过长的同时也就造成力臂过长、扭矩过大，这就是输出轴在轴承同心度较好的情况，仍然容易损坏的原因。而这种很长的输出轴一旦损坏，就逼不得已要把整台变速箱拆开，再进行整段更换。综其损坏率高、维修难度大之因，传统的拖拉机在农业生产方面工作效率低下、工作成本较高的问题也就难以避免。本发明将动力输出变更为三段传导的形式，其中输出轴前段和输出轴后段较短，输出轴中段较长，使得前、中、后三段的轴承位的同心度得到保证，各段的轴承位同时强化了对轴的固定和支撑，输出轴每一段之间的连接起到了一定的补正作用，配合轴承使得同心度始终能在合理的范围内，能承受较大的力矩，整体不容易像传统输出轴那样容易折弯变形，也解决了传统输出轴过长而刚性不足的问题。

另外，所述驱动轮行走机构中所述HST静液压传动器与所述HST动力输入轴的设置，即有了两种手段去将动力给到变速轴，可根据实际情况选择由所述HST静液压传动器传动或是所述HST动力输入轴传动，能够避免传统控制中HST长时间处于工作状态而导致内油温升高、影响油质、传动稳定性差的问题。所述HST静液压传动器本身的局限性为齿轮变速箱有几个前进挡位，就会有几个后退挡位，而农机的日常工作中，很少用到退挡，因此前进挡位和后退挡位拥有相同的数量就显得有些不合理了，反而使得操作多余、复杂，并增加HST的使用负担。通过所述HST静液压传动器与所述HST动力输入轴两者，在前进挡位及后退挡位设置上可各自按需增减设置，满足日常作业挡位要求，减少少用挡位及倒车需求挡位设置，同样避免所述HST静液压传动器长时间工作而出现的不良后果，同时拥有多种速比前进挡位，满足多种农用作业变速箱速比需求。

本发明的技术优点在于所述履带式拖拉机的动力系统结构紧凑、使用方便，所述输出轴结构强度提升，其轴承位的同心度得到保证，不易损坏，传动效率改善；减轻了所述HST静液压传动器的工作负荷，可根据实际情况合理布置挡位；转向制动时通过所述缓冲装置减轻冲击，实现软启动，避免冲击损伤；在部件拆装更换方面具有便捷、简易的优点，且大幅降低维修保养难度及成本。

附图说明

图1为本发明实施例的俯视视角结构示意图；

图2为本发明实施例的仰视视角结构示意图；

图中编号对应的各部位名称分别为：1-离合器，2-输入轴，3-动力分流轴，31-动力输出主动齿轮，32-HST动力输入主动齿轮，4-输出轴，41-动力输出从动齿轮，42-输出轴啮合套，43-输出轴前段，44-输出轴中段，45-输出轴后段，451-末端连接轴，452-双圆锥滚子轴承，453-圆锥滚子轴承座，46-第一花键套，47-第二花键套，5-HST动力输入轴，51-HST动力输入从动齿轮，52-变速动力输入主动齿轮，6-变速轴，61-变速动力输入从动齿轮，62-变速动力输出主动齿轮，63-HST动力输出从动齿轮，64-第一变速轴啮合套，65-第二变速轴啮合套，7-变速副轴，71-变速动力输出从动齿轮，72-转向动力输入主动齿轮，8-转向轴，81-转向动力输入从动齿轮，82-减速动力输入主动齿轮，9-减速轴，91-减速动力输入从动齿轮，92-驱动动力输入主动齿轮，10-驱动轴，101-驱动动力输入从动齿轮，102-过渡法兰，20-HST静液压传动器。

具体实施方式

下面将结合附图，通过具体实施例对本发明作进一步说明：

见图1、图2，一种履带式拖拉机的动力系统，包括发动机、离合器1和输入轴2，离合器1采用拉杆分离叉的形式。该动力系统还包括动力分流机构、动力输出机构和驱动轮行走机构；动力分流机构包括连接输入轴2的动力分流轴3、设于动力分流轴3上的动力输出主动齿轮31及HST动力输入主动齿轮32；动力输出主动齿轮31为直齿轮，动力输出主动齿轮31设置有2个，分为高速挡位和低速挡位，HST动力输入主动齿轮32为锥齿轮；

动力输出机构包括分段设置而相邻两段传动连接的输出轴4、设于输出轴4上的动力输出从动齿轮41和设于输出轴4上且位于动力输出从动齿轮41之间的输出轴啮合套42，动力输出从动齿轮41与动力输出主动齿轮31啮合连接，动力输出从动齿轮41对应设置2个，输出轴啮合套42选择与其中一个动力输出从动齿轮41联动而实现高速挡位或低速挡位动力传递；

驱动轮行走机构包括依次传动连接的HST动力输入轴5、变速轴6、变速副轴7、转向轴8、减速轴9和驱动轴10，HST动力输入轴5及变速轴6共同传动连接有HST静液压传动器20，HST动力输入轴5与动力分流轴3传动连接，通过HST静液压传动器20与HST动力输入轴5分别实现对变速轴6的动力传递。

HST动力输入轴5上设有HST动力输入从动齿轮51和变速动力输入主动齿轮52，HST动力输入从动齿轮51与HST动力输入主动齿轮32啮合连接；HST动力输入从动齿轮51对应设置为锥齿轮，变速动力输入主动齿轮52设置为直齿轮，实现机械传动方式。

变速轴6上设有变速动力输入从动齿轮61、变速动力输出主动齿轮62和HST动力输出从动齿轮63，变速动力输入从动齿轮61与HST动力输出从动齿轮63之间设有第一变速轴啮合套64，变速动力输出主动齿轮62之间设有第二变速轴啮合套65，变速动力输入从动齿轮61与变速动力输入主动齿轮52啮合连接；变速动力输入从动齿轮61对应设置为直齿轮；变速动力输出主动齿轮62设置2个，分为高速挡位和低速挡位，并设置为直齿轮；HST动力输出从动齿轮63设置为直齿轮；第一变速轴啮合套64选择与变速动力输入从动齿轮61联动，即可实现动力机械传动至变速轴6，第一变速轴啮合套64选择与HST动力输出从动齿轮63联动，即可实现动力液压传动至变速轴6；第二变速轴啮合套65选择其中1个变速动力输出从动齿轮62联动而实现高速挡位或低速挡位动力传递。

HST静液压传动器20上设有与HST动力输入轴5连接的HST第一传动轴和带有HST动力输出主动齿轮的HST第二传动轴，HST动力输出主动齿轮与HST动力输出从动齿轮63啮合连接； HST动力输出主动齿轮31设置1个，可设为直齿轮，实现液压传动方式；

变速副轴7上设有变速动力输出从动齿轮71和转向动力输入主动齿轮72，变速动力输出从动齿轮71与变速动力输出主动齿轮62啮合连接；变速动力输出从动齿轮71对应设置2个，可设为直齿轮，分为高速挡位和低速挡位；转向动力输入主动齿轮72设置1个，可设为直齿轮；

转向轴8上设有转向动力输入从动齿轮81和减速动力输入主动齿轮82，转向动力输入从动齿轮81与转向动力输入主动齿轮72啮合连接；转向动力输入从动齿轮81设置1个，设为直齿轮；减速动力输入主动齿轮82设置2个，设为直齿轮；转向轴8上设有用于避免转向回位刚性冲击的缓冲盘，缓冲盘包括第一缓冲盘、第二缓冲盘、缓冲弹簧和转向臂，第一缓冲盘与第二缓冲盘通过连接键连接而传递扭矩，第一缓冲盘安装在转向轴8的中央传动齿上，第二缓冲盘安装在转向轴8的转向齿上，转向臂转动实现连接键的脱离，松开即回位，此时由于转向齿相对静止，碰上高速转动的中央齿传动齿，缓冲弹簧设于第一缓冲盘与第二缓冲盘之间从而减轻此时冲击。

减速轴9上设有减速动力输入从动齿轮91和驱动动力输入主动齿轮92，减速动力输入从动齿轮91与减速动力输入主动齿轮82啮合连接；减速动力输入从动齿轮91对应设置2个，设为直齿轮；驱动动力输入主动齿轮92设置2个，设为直齿轮；

驱动轴10上设有驱动动力输入从动齿轮101，驱动动力输入从动齿轮101与驱动动力输入主动齿轮92啮合连接；驱动动力输入从动齿轮101对应设置2个，设为直齿轮；驱动轴10设有2个，分别对应左右驱动轮，2个驱动轴不相连接，各自通过驱动动力输入从动齿轮101带动。驱动轴10的端部连接有过渡法兰102，驱动轮直接安装于过渡法兰102上，传统的驱动轮本身较重，花键开模可以直接就开在驱动轮上，但是在安装时驱动轮花键不好对，过渡法兰102的增设既便于拆装维修，也可以大大降低维修成本。上述设为直齿轮形式的齿轮也可以设为斜齿轮。

输出轴4包括输出轴前段43、输出轴中段44和输出轴后段45，输出轴前段43与输出轴中段44通过第一花键套46相连接而非直接连接，输出轴中段44与输出轴后段45通过第二花键套47相连接而非直接连接。第一花键套46和/或第二花键套47上设有至少两个花键套轴承48。第一花键套46、第二花键套47能对花键套轴承48及其他轴承位的同心度起到补正作用，并加强结构强度，不易使得输出轴4整段弯曲变形，而花键套轴承48在强化固定和支撑花键套的同时，也与其他轴承相辅相成，保证同心度始终维持在合理范围内，不易出现偏差，对轴也起到进一步的保护。输出轴后段45连接有末端连接轴451、双圆锥滚子轴承452和圆锥滚子轴承座453，末端连接轴451、双圆锥滚子轴承452及圆锥滚子轴承座453一体连接而可与输出轴后段45一并拆离或安装。输出轴前段43、输出轴后段45的轴长均小于输出轴中段44的轴长，三段的长度保证自身刚性，安全可靠地起到传递扭矩的作用，也消除了传统输出轴的弊端。

Claims (5)

1.一种履带式拖拉机的动力系统，包括发动机、离合器（1）和输入轴（2），其特征在于：还包括动力分流机构、动力输出机构和驱动轮行走机构；

所述动力分流机构包括连接所述输入轴（2）的动力分流轴（3）、设于所述动力分流轴（3）上的动力输出主动齿轮（31）及HST动力输入主动齿轮（32）；

所述动力输出机构包括分三段设置而相邻两段传动连接的输出轴（4）、设于所述输出轴（4）上的动力输出从动齿轮（41）和设于所述输出轴（4）上且位于2个所述动力输出从动齿轮（41）之间的输出轴啮合套（42），所述动力输出从动齿轮（41）与所述动力输出主动齿轮（31）啮合连接；

所述驱动轮行走机构包括依次传动连接的HST动力输入轴（5）、变速轴（6）、变速副轴（7）、转向轴（8）、减速轴（9）和驱动轴（10），所述HST动力输入轴（5）及所述变速轴（6）共同传动连接有HST静液压传动器（20），HST动力输入轴（5）与所述动力分流轴（3）传动连接，通过所述HST静液压传动器（20）与所述HST动力输入轴（5）分别实现对所述变速轴（6）的动力传递；

所述输出轴（4）包括输出轴前段（43）、输出轴中段（44）和输出轴后段（45），所述输出轴前段（43）与所述输出轴中段（44）通过第一花键套（46）相连接而非直接连接，所述输出轴中段（44）与所述输出轴后段（45）通过第二花键套（47）相连接而非直接连接；

所述输出轴后段（45）连接有末端连接轴（451）、双圆锥滚子轴承（452）和圆锥滚子轴承座（453），所述末端连接轴（451）、所述双圆锥滚子轴承（452）及所述圆锥滚子轴承座（453）一体连接而可与所述输出轴后段（45）一并拆离或安装；

所述转向轴（8）上设有用于避免转向回位刚性冲击的缓冲盘；

所述HST动力输入轴（5）上设有HST动力输入从动齿轮（51）和变速动力输入主动齿轮（52），所述HST动力输入从动齿轮（51）与所述HST动力输入主动齿轮（32）啮合连接；

所述变速轴（6）上设有变速动力输入从动齿轮（61）、变速动力输出主动齿轮（62）和HST动力输出从动齿轮（63），所述变速动力输入从动齿轮（61）与所述HST动力输出从动齿轮（63）之间设有第一变速轴啮合套（64），2个所述变速动力输出主动齿轮（62）之间设有第二变速轴啮合套（65），所述变速动力输入从动齿轮（61）与所述变速动力输入主动齿轮（52）啮合连接；

所述HST静液压传动器（20）上设有与所述HST动力输入轴（5）连接的HST第一传动轴和带有HST动力输出主动齿轮的HST第二传动轴，所述HST动力输出主动齿轮与所述HST动力输出从动齿轮（63）啮合连接；

所述变速副轴（7）上设有变速动力输出从动齿轮（71）和转向动力输入主动齿轮（72），所述变速动力输出从动齿轮（71）与所述变速动力输出主动齿轮（62）啮合连接；

所述转向轴（8）上设有转向动力输入从动齿轮（81）和减速动力输入主动齿轮（82），所述转向动力输入从动齿轮（81）与所述转向动力输入主动齿轮（72）啮合连接；

所述减速轴（9）上设有减速动力输入从动齿轮（91）和驱动动力输入主动齿轮（92），所述减速动力输入从动齿轮（91）与所述减速动力输入主动齿轮（82）啮合连接；

所述驱动轴（10）上设有驱动动力输入从动齿轮（101），所述驱动动力输入从动齿轮（101）与所述驱动动力输入主动齿轮（92）啮合连接；

所述输出轴前段（43）、所述输出轴后段（45）的轴长均小于所述输出轴中段（44）的轴长。

2.根据权利要求1所述的一种履带式拖拉机的动力系统，其特征在于：所述第一花键套（46）和/或所述第二花键套（47）上设有至少两个花键套轴承（48）。

3.根据权利要求1所述的一种履带式拖拉机的动力系统，其特征在于：所述驱动轴（10）的端部连接有过渡法兰（102），驱动轮直接安装于所述过渡法兰（102）上。

4.根据权利要求1所述的一种履带式拖拉机的动力系统，其特征在于：所述动力输出主动齿轮（31）、所述动力输出从动齿轮（41）、所述变速动力输出主动齿轮（62）、所述变速动力输出从动齿轮（71）均各自包括高速挡位齿轮和低速挡位齿轮。

5.根据权利要求1所述的一种履带式拖拉机的动力系统，其特征在于：所述HST动力输入主动齿轮（32）与所述HST动力输入从动齿轮（51）均为锥齿轮，其余齿轮为直齿轮或斜齿轮。

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