CN107806512B - 带气动保护装置的电液控制前动力输出变速箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带气动保护装置的电液控制前动力输出变速箱，属于农用轮式拖拉机技术领域。包括壳体、输入轴总成、输出轴总成和气助力换挡总成。输入轴上装有液压湿式多片离合器和输入齿轮，离合器摩擦片采用波形弹簧复位；输出轴上装有啮合套和输出齿轮，气助力换挡总成通过与其内部活塞相连的拨叉轴、拨叉来推动啮合套在输出轴上做轴向运动，并通过外部电液控制系统较湿式多片离合器工作延时一定时间动作，控制输出动力的结合和切断，消除因湿式多片离合器分离不彻底导致的“带排”现象，彻底切断动力，起到安全防护作用。

Description

带气动保护装置的电液控制前动力输出变速箱

技术领域

本发明涉及农用轮式拖拉机，具体是一种带气动保护装置的电液控制前动力输出变速箱。

背景技术

目前国内农用轮式拖拉机后动力输出与农机具的配套已有很大的提高，但随着农业机械化进程的加快，作业种类逐步多样化，前动力输出的需求也日益增强，前动力输出变速箱是前动力输出的核心技术。国内部分拖拉机前动力输出使用电磁离合器或者液压控制液压制动的湿式多片离合器，电磁离合器体积大，重量大，布置难度大；普通的湿式多片离合器结构复杂，摩擦片分离不彻底，容易产生残余扭矩，当农机具提起导致传动轴角度较大时，易损坏部件，严重时造成安全事故。另有在湿式多片离合器加制动机构的，但热损耗高，效率低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种带气动保护装置的电液控制前动力输出变速箱。本发明输入轴上装有液压湿式多片离合器和输入齿轮，离合器工作油和润滑油分别从输入轴左右两端的径向供给，离合器摩擦片采用波形弹簧复位，分离较彻底，带排扭矩小；输出轴上装有啮合套和输出齿轮，气助力换挡总成通过与其内部活塞相连的拨叉轴、拨叉来推动啮合套在输出轴上做轴向运动，并通过外部电液控制系统较湿式多片离合器工作延时一定时间，控制输出动力的结合和切断，消除因湿式多片离合器分离不彻底导致的残余扭矩，彻底切断动力，起到安全防护作用。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种带气动保护装置的电液控制前动力输出变速箱，包括箱盖、箱体内设有湿式多片离合器、输入齿轮、输入轴、输出齿轮、啮合套、输出轴；

所述箱盖和箱体组成变速箱体，所述输入轴和输出轴可转动的平行安装在变速箱体内，所述输入轴的左端从变速箱体内伸出并制作有与齿轮泵轴连接的内花键，变速箱体在输入轴的左端出口处装有左配油端盖，左配油端盖上有齿轮泵安装处；所述输入轴的右端从变速箱体内伸出并通过外花键装有输入法兰，变速箱体在输入轴的右端出口处装有右配油端盖；

所述输入齿轮和湿式多片离合器设在输入轴上，湿式多片离合器包括装在输入轴上的油缸，所述左配油端盖、右配油端盖和输入轴内制作有由径向和轴向油孔构成的、为湿式多片离合器提供压力油及润滑油的油道；

所述输出齿轮通过轴承安装在所述输出轴上，输出齿轮与输入齿轮相啮合；所述输出轴上设有传动齿，传动齿上面装有可轴向滑动的啮合套，所述箱盖上装有气助力换挡总成，气助力换挡总成包括有能推动啮合套沿传动齿轴向滑动的气缸主体。

还包括用于控制所述气缸主体推动啮合套与输出齿轮的结合时间早于湿式多片离合器的结合时间、啮合套与输出齿轮的分离时间晚于湿式多片离合器的分离时间的延时控制系统。

所述延时控制系统包括控制所述湿式多片离合器的油缸动作的离合器电磁阀、控制所述气缸主体动作的气缸电磁阀、起/停按钮、常开延时闭时间继电器、常闭延时开时间继电器、继电器Ⅰ、继电器Ⅱ和继电器Ⅲ；

所述起/停按钮的一端、继电器Ⅲ常闭触点的一端、继电器Ⅰ线圈的一端和继电器Ⅰ常开触点的一端通过电源开关连接电源的正极，所述起/停按钮的另一端连接继电器Ⅱ常开触点的一端、继电器Ⅱ线圈的一端、常开延时闭时间继电器线圈的一端和继电器Ⅲ线圈的一端；所述继电器Ⅱ常开触点的另一端通过离合器电磁阀线圈连接电源的负极，所述继电器Ⅱ线圈的另一端通过常开延时闭时间继电器的常开延时闭触点连接电源的负极，所述常开延时闭时间继电器线圈的另一端连接电源的负极，所述继电器Ⅲ线圈的另一端连接电源的负极；所述继电器Ⅲ常闭触点的另一端通过常闭延时开时间继电器线圈连接电源的负极；所述继电器Ⅰ线圈的另一端通过常闭延时开时间继电器的常闭延时开触点连接电源的负极；所述继电器Ⅰ常开触点的另一端通过气缸电磁阀线圈连接电源的负极。

所述气助力换挡总成的气缸主体内装有拨叉轴，拨叉轴的一端从气缸主体内伸出连接拨叉，拨叉与拨叉轴垂直，拨叉的工作端插入所述啮合套的外环槽上，拨叉轴伸入气缸主体内的部分固定有气动活塞，气缸主体内具有供所述气动活塞做往复运动的活塞腔，活塞腔两端是台阶孔形成限位台阶，气动活塞与活塞腔内部密封滑动连接，气动活塞两侧的气缸主体上分别装有一个控制气动活塞做往复运动的气孔。

所述气缸主体由气缸盖与气缸体固接而成，所述拨叉和拨叉轴通过弹性柱销固定在一起，所述拨叉轴与气动活塞通过螺母及开口销固定，所述缸盖与气缸体结合面形成对气动活塞起限位作用的台阶面。

所述湿式多片离合器包括油缸、活塞、外毂、摩擦片Ⅰ、摩擦片Ⅱ和承板，所述油缸通过过盈配合和平键固定在输入轴上，所述外毂是内圈带内花键的筒体，外毂与油缸固接成一体，所述活塞滑动安装在外毂与油缸形成的内腔中，外毂上开有若干排油孔，所述摩擦片Ⅰ通过其外花键安装在外毂的内花键上，所述输入齿轮的一端伸入所述外毂内部并制作有外花键，所述摩擦片Ⅱ通过其内花键安装在输入齿轮外花键上，每两个摩擦片Ⅰ之间安装有波形弹簧，所述承板通过其外花键安装在外毂的内花键的最外端。

所述输入齿轮通过内孔的滚针及向心保持架组件及两端的一对推力球轴承安装在输入轴上，所述外毂与油缸通过电子束焊接成一体。

所述输出齿轮与输出轴之间的轴承为滚针轴承。

本发明具有如下有益效果：本发明是集成齿轮传动、齿轮泵安装、液压湿式多片离合器及气助力换挡联合控制动力输出。由于本装置已提供了齿轮泵安装处，对整机不再要求提供齿轮泵安装，降低了整机成本。湿式多片离合器采用波形弹簧复位，摩擦片Ⅱ之间分离彻底，残余扭矩小，取消了制动机构，简化了结构。输入齿轮使用滚针及向心保持架组件及推力球轴承的组合安装在输入轴上，结构紧凑，可靠性高。采用气助力换挡延时动作保证了动力彻底切断，起到安全防护作用，且气缸介质为空气，即使发生一定的泄漏，也环保无污染。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是气助力换挡结构示意图；

图3是液压湿式多片离合器结构示意图；

图4是本发明延时控制系统原理图；

图5是本发明湿式多片离合器液压控制原理图；

图6是本发明气助力换挡气动控制原理图。

实施方式

以下是本装置的一个具体实施例，现结合附图做进一步说明。

如图1所示，一种带气动保护装置的电液控制前动力输出变速箱，包括箱盖2、箱体3内设有湿式多片离合器4、输入齿轮5、输入轴6、输出齿轮10、啮合套11、输出轴12，输入轴6两端分别装有左配油端盖1、右配油端盖7，箱盖2上装有气助力换挡总成9。其中输入轴6和输出轴12平行安装在箱盖2、箱体3上，湿式多片离合器4设在输入轴6上，分别由两端的左配油端盖1、右配油端盖7经输入轴6上的油孔由径向提供压力油及润滑油，左配油端盖1上提供齿轮泵安装处；输入轴6左端有与齿轮泵轴连接的内花键，右端外花键装有输入法兰8；输出轴12上设有传动齿，上面装有可轴向滑动的啮合套11，输出齿轮10与输出轴12之间设有滚针轴承，气助力换挡总成9可推动啮合套11沿输出轴12上的传动齿轴向滑动，与输出齿轮10结合或分离，结合动作相对湿式多片离合器4的结合提前一定时间，分离动作相对湿式多片离合器4的分离延时一定时间。

本发明采用延时控制系统，用于控制所述气缸主体推动啮合套11与输出齿轮10的结合时间早于湿式多片离合器4的结合时间、啮合套11与输出齿轮10的分离时间晚于湿式多片离合器4的分离时间。

如图3所示，湿式多片离合器，包括油缸13、活塞14、外毂15、摩擦片Ⅰ16、摩擦片Ⅱ17、波形弹簧18、承板19，其中油缸13通过过盈配合和平键装在输入轴6上，活塞14安装在外毂15内部，外毂15上开有若干排油孔，并与油缸13通过电子束焊接成一体，摩擦片Ⅰ16安装在外毂15内花键上，摩擦片Ⅱ17安装在输入齿轮5外花键上，每两摩擦片Ⅰ16之间安装有波形弹簧18。输入齿轮5通过内孔的滚针及向心保持架组件及两端的一对推力球轴承安装在输入轴6上，结构紧凑，可靠性高。

如图2所示，气助力换挡总成，包括气缸盖20、气动活塞21、气缸体22、拨叉轴23、拨叉24。其中拨叉24和拨叉轴23通过弹性柱销固定在一起，拨叉轴23与气动活塞21通过螺母及开口销固定，气动活塞21可在气缸体22内往复运动，缸盖20与气缸体22结合面对气动活塞21具有定位作用。

如图4、图5、图6所示，所述延时控制系统包括控制所述湿式多片离合器4的油缸13动作的离合器电磁阀YA1、控制所述气缸主体动作的气缸电磁阀YA2、起/停按钮SB、常开延时闭时间继电器KT1、常闭延时开时间继电器KT2、继电器ⅠK1、继电器ⅡK2和继电器ⅢK3；

所述起/停按钮SB的一端、继电器ⅢK3常闭触点的一端、继电器ⅠK1线圈的一端和继电器ⅠK1常开触点的一端通过电源开关S连接电源的正极，所述起/停按钮SB的另一端连接继电器ⅡK2常开触点的一端、继电器ⅡK2线圈的一端、常开延时闭时间继电器KT1线圈的一端和继电器ⅢK3线圈的一端；所述继电器ⅡK2常开触点的另一端通过离合器电磁阀YA1线圈连接电源的负极，所述继电器ⅡK2线圈的另一端通过常开延时闭时间继电器KT1的常开延时闭触点连接电源的负极，所述常开延时闭时间继电器KT1线圈的另一端连接电源的负极，所述继电器ⅢK3线圈的另一端连接电源的负极；所述继电器ⅢK3常闭触点的另一端通过常闭延时开时间继电器KT2线圈连接电源的负极；所述继电器ⅠK1线圈的另一端通过常闭延时开时间继电器KT2的常闭延时开触点连接电源的负极；所述继电器ⅠK1常开触点的另一端通过气缸电磁阀YA2线圈连接电源的负极。

延时控制执行原理为：

参照图4,、图5、图6，闭合电源开关S，电源指示灯亮。按下起/停按钮SB，按钮导通，常开延时闭时间继电器KT1、继电器ⅢK3和继电器ⅠK1线圈得电，继电器ⅢK3常闭触点断开、常闭延时开时间继电器KT2线圈失电，常闭延时开时间继电器KT2的常闭延时开触点保持闭合，继电器ⅠK1常开触点闭合，气缸电磁阀YA2线圈得电，气缸电磁阀YA2工作，控制气缸主体运动，推动气动活塞运动，继而推动啮合套与输出齿轮的传动短齿联结，完成挂挡，即气助力换挡总成9推动啮合套11与输出齿轮10结合；而待啮合套11与输出齿轮10的结合动作先进行后，常开延时闭时间继电器KT1的常开延时闭触点延时闭合，继电器ⅡK2线圈得电，继电器ⅡK2常开触点闭合，离合器电磁阀YA1线圈得电，离合器电磁阀YA1工作，控制液压系统推动活塞14使得湿式多片离合器4结合。

再次按下起/停按钮SB，按钮断开，继电器ⅡK2、常开延时闭时间继电器KT1和继电器ⅢK3线圈失电，离合器电磁阀YA1线圈失电，离合器电磁阀YA1工作，使湿式多片离合器油缸内液压油泄压，活塞在波形复位弹簧的作用下回位，湿式多片离合器4分离；继电器ⅢK3常闭触点恢复闭合，常闭延时开时间继电器KT2线圈得电，湿式多片离合器4先进行分离动作后，常闭延时开时间继电器KT2的常闭延时开触点延时断开，继电器ⅠK1线圈失电，继电器ⅠK1常开触点断开，气缸电磁阀YA2线圈失电，气缸电磁阀YA2动作，控制气缸主体运动，继而推动啮合套与输出齿轮的传动短齿脱离，即气助力换挡总成9带动啮合套11与输出齿轮10分离。

本发明的工作原理如下：

动力结合过程：发动力动力通过传动轴依次到输入法兰、输入轴、摩擦片Ⅱ，此时，气助力换挡B口进气，A口排气，推动气动活塞运动，继而推动啮合套与输出齿轮的传动短齿联结，使输出轴、啮合套、输出齿轮同转，延时一定时间后，离合器电磁阀工作，使压力油经左配油端盖进入输入轴油孔，进入湿式多片离合器油缸，推动活塞，克服波形弹簧弹力，将摩擦片Ⅰ和摩擦片Ⅱ压紧，实现完整的动力传输路线。

动力切断过程：离合器电磁阀工作，使湿式多片离合器油缸内液压油泄压，活塞在波形复位弹簧的作用下回位，同时相邻摩擦片Ⅰ分开，摩擦片Ⅱ浮动，延时一定时间后，气缸电磁阀工作，气助力换挡A口进气，B口排气，推动气动活塞运动，继而推动啮合套与输出齿轮的传动短齿分离，使输出轴和输出齿轮分离，彻底切断动力。

本发明首先是集成了齿轮传动、齿轮泵安装、液压湿式多片离合器及气助力换挡联合控制动力输出，结构紧凑，降低成本。其次，湿式多片离合器采用波形弹簧复位，摩擦片Ⅱ之间分离彻底，残余扭矩小，取消了制动机构，简化了结构。并且，输出轴上装有啮合套和输出齿轮，气助力换挡总成通过与其内部活塞相连的拨叉轴、拨叉来推动啮合套在输出轴上做轴向运动，并通过外部电液控制系统较湿式多片离合器工作延时一定时间动作，控制输出动力的结合和切断，消除因湿式多片离合器分离不彻底导致的“带排”现象，彻底切断动力，起到安全防护作用。

Claims (8)

1.一种带气动保护装置的电液控制前动力输出变速箱，其特征在于：包括箱盖（2）、箱体（3）内设有湿式多片离合器（4）、输入齿轮（5）、输入轴（6）、输出齿轮（10）、啮合套（11）、输出轴（12）；

所述箱盖（2）和箱体（3）组成变速箱体，所述输入轴（6）和输出轴（12）可转动的平行安装在变速箱体内，所述输入轴（6）的左端从变速箱体内伸出并制作有与齿轮泵轴连接的内花键，变速箱体在输入轴（6）的左端出口处装有左配油端盖（1），左配油端盖（1）上有齿轮泵安装处；所述输入轴（6）的右端从变速箱体内伸出并通过外花键装有输入法兰（8），变速箱体在输入轴（6）的右端出口处装有右配油端盖（7）；

所述输入齿轮（5）和湿式多片离合器（4）设在输入轴（6）上，湿式多片离合器（4）包括装在输入轴（6）上的油缸（13），所述左配油端盖（1）、右配油端盖（7）和输入轴（6）内制作有由径向和轴向油孔构成的、为湿式多片离合器（4）提供压力油及润滑油的油道；

所述输出齿轮（10）通过轴承安装在所述输出轴（12）上，输出齿轮（10）与输入齿轮（5）相啮合；所述输出轴（12）上设有传动齿（12-1），传动齿上面装有可轴向滑动的啮合套（11），所述箱盖（2）上装有气助力换挡总成（9），气助力换挡总成（9）包括有能推动啮合套（11）沿传动齿（12-1）轴向滑动的气缸主体。

2.根据权利要求1所述的带气动保护装置的电液控制前动力输出变速箱，其特征在于：还包括用于控制所述气缸主体推动啮合套（11）与输出齿轮（10）的结合时间早于湿式多片离合器（4）的结合时间、啮合套（11）与输出齿轮（10）的分离时间晚于湿式多片离合器（4）的分离时间的延时控制系统。

3.根据权利要求2所述的带气动保护装置的电液控制前动力输出变速箱，其特征在于：所述延时控制系统包括控制所述湿式多片离合器（4）的油缸（13）动作的离合器电磁阀（YA1）、控制所述气缸主体动作的气缸电磁阀（YA2）、起/停按钮（SB）、常开延时闭时间继电器（KT1）、常闭延时开时间继电器（KT2）、继电器Ⅰ（K1）、继电器Ⅱ（K2）和继电器Ⅲ（K3）；

所述起/停按钮（SB）的一端、继电器Ⅲ（K3）常闭触点的一端、继电器Ⅰ（K1）线圈的一端和继电器Ⅰ（K1）常开触点的一端通过电源开关（S）连接电源的正极，所述起/停按钮（SB）的另一端连接继电器Ⅱ（K2）常开触点的一端、继电器Ⅱ（K2）线圈的一端、常开延时闭时间继电器（KT1）线圈的一端和继电器Ⅲ（K3）线圈的一端；所述继电器Ⅱ（K2）常开触点的另一端通过离合器电磁阀（YA1）线圈连接电源的负极，所述继电器Ⅱ（K2）线圈的另一端通过常开延时闭时间继电器（KT1）的常开延时闭触点连接电源的负极，所述常开延时闭时间继电器（KT1）线圈的另一端连接电源的负极，所述继电器Ⅲ（K3）线圈的另一端连接电源的负极；所述继电器Ⅲ（K3）常闭触点的另一端通过常闭延时开时间继电器（KT2）线圈连接电源的负极；所述继电器Ⅰ（K1）线圈的另一端通过常闭延时开时间继电器（KT2）的常闭延时开触点连接电源的负极；所述继电器Ⅰ（K1）常开触点的另一端通过气缸电磁阀（YA2）线圈连接电源的负极。

4.根据权利要求1或3所述的带气动保护装置的电液控制前动力输出变速箱，其特征在于：所述气助力换挡总成（9）的气缸主体内装有拨叉轴（23），拨叉轴（23）的一端从气缸主体内伸出连接拨叉（24），拨叉（24）与拨叉轴（23）垂直，拨叉（24）的工作端插入所述啮合套（11）的外环槽上，拨叉轴（23）伸入气缸主体内的部分固定有气动活塞（21），气缸主体内具有供所述气动活塞（21）做往复运动的活塞腔，活塞腔两端是台阶孔形成限位台阶，气动活塞（21）与活塞腔内部密封滑动连接，气动活塞（21）两侧的气缸主体上分别装有一个控制气动活塞（21）做往复运动的气孔。

5.根据权利要求4所述的带气动保护装置的电液控制前动力输出变速箱，其特征在于：所述气缸主体由气缸盖（20）与气缸体（22）固接而成，所述拨叉（24）和拨叉轴（23）通过弹性柱销固定在一起，所述拨叉轴（23）与气动活塞（21）通过螺母及开口销固定，所述缸盖（20）与气缸体（22）结合面形成对气动活塞（21）起限位作用的台阶面。

6.根据权利要求1所述的带气动保护装置的电液控制前动力输出变速箱，其特征在于：所述湿式多片离合器（4）包括油缸（13）、活塞（14）、外毂（15）、摩擦片Ⅰ（16）、摩擦片Ⅱ（17）和承板（19），所述油缸（13）通过过盈配合和平键固定在输入轴（6）上，所述外毂（15）是内圈带内花键的筒体，外毂（15）与油缸（13）固接成一体，所述活塞（14）滑动安装在外毂（15）与油缸（13）形成的内腔中，外毂（15）上开有若干排油孔，所述摩擦片Ⅰ（16）通过其外花键安装在外毂（15）的内花键上，所述输入齿轮（5）的一端伸入所述外毂（15）内部并制作有外花键，所述摩擦片Ⅱ（17）通过其内花键安装在输入齿轮（5）外花键上，每两个摩擦片Ⅰ（16）之间安装有波形弹簧（18），所述承板（19）通过其外花键安装在外毂（15）的内花键的最外端。

7.根据权利要求6所述的带气动保护装置的电液控制前动力输出变速箱，其特征在于：所述输入齿轮（5）通过内孔的滚针及向心保持架组件及两端的一对推力球轴承安装在输入轴（6）上，所述外毂（15）与油缸（13）通过电子束焊接成一体。

8.根据权利要求1所述的带气动保护装置的电液控制前动力输出变速箱，其特征在于：所述输出齿轮（10）与输出轴（12）之间的轴承为滚针轴承。

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