CN109538710A - 一种中小型喷灌机滑移换挡变速箱 - Google Patents

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CN109538710A CN201810844109.1A CN201810844109A CN109538710A CN 109538710 A CN109538710 A CN 109538710A CN 201810844109 A CN201810844109 A CN 201810844109A CN 109538710 A CN109538710 A CN 109538710A
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邱志鹏
彭涛
孙守廷
刘培勇
徐欢
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Abstract

本发明公开了一种中小型喷灌机滑移换挡变速箱，包括箱体、输入轴、滑移变挡传动轴、过渡传动轴和输出轴；滑移变挡传动轴是中空的管状结构，包括齿轮支撑段和滑移控制段；齿轮支撑段上配合套接有多个不同传动比的变速齿轮Ⅰ，变速齿轮Ⅰ内孔上设有弧形凹槽，齿轮支撑段的外表面上对应多个变速齿轮Ⅰ的套接位置上还设有多个钢珠容纳通孔，钢珠容纳通孔内设置有钢珠；滑移控制段上套接安装有滑移换挡座，滑移换挡座与设置在中空管状结构内的滑移换挡杆固定连接，滑移换挡杆上设有顶靠台阶。本中小型喷灌机滑移换挡变速箱结构简单、操作方便，能够实现较大的调速范围，进而实现较小的体积下保证较高的传动效率，特别适用于中小型卷盘式喷灌机。

Description

一种中小型喷灌机滑移换挡变速箱
技术领域
本发明涉及一种卷盘式喷灌机用变速箱，具体是一种适用于中小型卷盘式喷灌机的滑移换挡变速箱，属于喷灌设备装备技术领域。
背景技术
卷盘式喷灌机是一种将牵引PE管缠绕在绞盘上，利用喷灌压力水驱动变速箱带动绞盘旋转，并牵引喷头车自动移动和喷洒的灌溉机械，能够灌溉大面积的农田，也可以根据喷头控制喷水量的大小，以满足使用者对喷灌水量的不同要求，是农田节水灌溉的重要设备。
卷盘式喷灌机一般均采用水涡轮式动力驱动系统，即喷灌压力水带动水涡轮旋转，从水涡轮轴引出一个两速段的皮带驱动装置传入到变速箱中，降速后链条传动产生较大的扭矩力驱动绞盘转动，从而实现PE管的自动回收。
现有技术中中小型卷盘式喷灌机的变速箱一般采用普通的齿轮传动变速箱，通过多根轴上的各级齿轮变速后输出轴输出扭矩，为保证足够的输出扭矩，往往输入端的功率较大、转速较高，需经多级齿轮降速后输出，传动效率较低，且多级普通齿轮传动变速箱为保证较大传动比往往体积一般较庞大、笨重，空间占用较大；另外，中小型喷灌机滑移换挡变速箱的换挡机构通常采用传统的挡块拨齿式结构，即通过移动挡块使挡块上的拨齿卡入不同齿轮上的配合连接齿上实现变换齿轮变速，这种结构不仅需在齿轮上加工配合的连接齿结构、结构复杂加工过程较困难，而且高速旋转换挡易打齿、一旦挡块上的拨齿或齿轮上的配合连接齿因受力断裂则无法完成换挡，而且这种传统结构的换挡范围有限，通常一根轴上只能变换两个速度，可调速的范围有限。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种中小型喷灌机滑移换挡变速箱，结构简单、变速操作方便，能够在较少的传动级数下实现较大的调速范围，进而实现较小的体积下保证较高的传动效率，特别适用于中小型卷盘式喷灌机。
为实现上述目的，本中小型喷灌机滑移换挡变速箱包括箱体、输入轴、滑移变挡传动轴、过渡传动轴和输出轴，输入轴、滑移变挡传动轴、过渡传动轴和输出轴均平行设置、且均通过轴承架设在箱体内部；
所述的输入轴上设有与其同轴固定连接的输入轴传动齿轮；
所述的滑移变挡传动轴是中空的管状结构，包括齿轮支撑段和滑移控制段；齿轮支撑段上对应输入轴传动齿轮的位置上设有与齿轮支撑段同轴固定连接的变挡传动轴传动齿轮，变挡传动轴传动齿轮与输入轴传动齿轮齿部配合并啮合连接，变挡传动轴传动齿轮面向滑移控制段一侧位置的齿轮支撑段上还配合套接有多个不同传动比的、轴向定位安装的变速齿轮Ⅰ，变速齿轮Ⅰ的套接安装孔上设有在轴向方向连通的、沿径向方向向外设置的弧形凹槽，齿轮支撑段的外表面上对应多个变速齿轮Ⅰ的套接位置上还设有多个沿径向方向设置的钢珠容纳通孔，钢珠容纳通孔内设置有钢珠，且钢珠容纳通孔、钢珠的半径尺寸均与弧形凹槽弧形的半径尺寸配合；滑移控制段上套接安装有滑移换挡座，滑移换挡座与伸出至箱体外部的挡位杆连接，中空管状结构的滑移变挡传动轴的内部还同轴设有滑移换挡杆，滑移换挡杆的外侧端通过径向设置的、贯穿滑移控制段外表面的连接销与滑移换挡座固定连接，滑移控制段上对应连接销的位置设有沿轴向方向设置的导向通槽，导向通槽的长度尺寸与多个变速齿轮Ⅰ沿轴向方向上的宽度尺寸之和配合，滑移换挡杆上、自其内侧端面至对应多个变速齿轮Ⅰ沿轴向方向上的宽度尺寸之和的位置上设有外径尺寸与中空管状结构的滑移变挡传动轴的内径尺寸配合的顶靠台阶，顶靠台阶沿轴向方向上的宽度尺寸与相邻钢珠容纳通孔之间的孔间距尺寸配合、且顶靠台阶沿轴向方向上的两个顶靠面均设有圆弧过渡；所述的连接销设置在滑移换挡杆的直径方向上、且连接销的两端均贯穿滑移控制段的外表面和滑移换挡座，所述的导向通槽对应连接销的两端对称设置为两个；所述的滑移换挡杆的外表面设有磁性覆层；
所述的过渡传动轴至少设置为一件，与滑移变挡传动轴相邻的过渡传动轴上对应多个变速齿轮Ⅰ的位置设有配合的多个同轴固定安装的变速齿轮Ⅱ，多个变速齿轮Ⅱ分别与多个变速齿轮Ⅰ一一对应并齿部配合啮合连接，过渡传动轴上还设有过渡传动轴传动齿轮；
所述的输出轴上设有输出轴传动齿轮，输出轴传动齿轮与过渡传动轴上的过渡传动轴传动齿轮齿部配合并啮合连接。
作为本发明的进一步改进方案，所述的过渡传动轴或输出轴上还设有离合控制机构。
作为本发明的进一步改进方案，所述的变速齿轮Ⅰ上的弧形凹槽沿中轴线中心对称设置为两件，所述的钢珠容纳通孔沿中轴线中心对称设置为两排。
作为本发明的进一步改进方案，所述的顶靠台阶沿轴向方向上的两个具有圆弧过渡的顶靠面的圆弧半径与钢珠的半径尺寸配合。
作为本发明的进一步改进方案，所述的过渡传动轴上的过渡传动轴传动齿轮是多个变速齿轮Ⅱ中的其中一个。
与现有技术相比，本中小型喷灌机滑移换挡变速箱由于设有滑移变挡传动轴，且直接套接在中空管状结构的滑移变挡传动轴上的多个不同传动比的、轴向定位安装的变速齿轮Ⅰ可以在齿轮支撑段上自由旋转，变速齿轮Ⅰ通过弧形凹槽、钢珠和滑移换挡杆实现与滑移变挡传动轴的连接或断开，即采用通过顶靠台阶的圆弧过渡顶靠面将钢珠顶起的方式实现钢珠卡接在弧形凹槽内实现变速齿轮Ⅰ与滑移变挡传动轴连接，因此结构简单、变速操作方便，且体积相对较小、结构紧凑、空间占用较小；由于不同传动比的变速齿轮Ⅰ可沿滑移变挡传动轴轴向方向并列设置为多件，因此控制好变速齿轮Ⅰ沿轴向方向上的宽度尺寸可实现较大的换挡范围，进而实现较小的体积下保证较高的传动效率，特别适用于中小型卷盘式喷灌机。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明滑移变挡传动轴总成的结构示意图；
图3是本发明滑移变挡传动轴总成的爆炸图。
图中：1、输入轴，11、输入轴传动齿轮，2、滑移变挡传动轴，21、齿轮支撑段，211、钢珠容纳通孔，212、钢珠，22、滑移控制段，221、导向通槽，23、变挡传动轴传动齿轮，24、变速齿轮Ⅰ，241、弧形凹槽，25、滑移换挡座，26、滑移换挡杆，261、顶靠台阶，3、过渡传动轴，31、变速齿轮Ⅱ，4、输出轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本中小型喷灌机滑移换挡变速箱包括箱体、输入轴1、滑移变挡传动轴2、过渡传动轴3和输出轴4，输入轴1、滑移变挡传动轴2、过渡传动轴3和输出轴4均平行设置、且均通过轴承架设在箱体内部。
所述的输入轴1上设有与其同轴固定连接的输入轴传动齿轮11。
如图2、图3所示，所述的滑移变挡传动轴2是中空的管状结构，包括齿轮支撑段21和滑移控制段22；齿轮支撑段21上对应输入轴传动齿轮11的位置上设有与齿轮支撑段21同轴固定连接的变挡传动轴传动齿轮23，变挡传动轴传动齿轮23与输入轴传动齿轮11齿部配合并啮合连接，变挡传动轴传动齿轮23面向滑移控制段22一侧位置的齿轮支撑段21上还配合套接有多个不同传动比的、轴向定位安装的变速齿轮Ⅰ24，变速齿轮Ⅰ24可以在齿轮支撑段21上自由旋转，变速齿轮Ⅰ24的套接安装孔上设有在轴向方向连通的、沿径向方向向外设置的弧形凹槽241，齿轮支撑段21的外表面上对应多个变速齿轮Ⅰ24的套接位置上还设有多个沿径向方向设置的钢珠容纳通孔211，钢珠容纳通孔211内设置有钢珠212，且钢珠容纳通孔211、钢珠212的半径尺寸均与弧形凹槽241弧形的半径尺寸配合；滑移控制段22上套接安装有滑移换挡座25，滑移换挡座25与伸出至箱体外部的挡位杆连接，中空管状结构的滑移变挡传动轴2的内部还同轴设有滑移换挡杆26，滑移换挡杆26的外侧端通过径向设置的、贯穿滑移控制段22外表面的连接销与滑移换挡座25固定连接，滑移控制段22上对应连接销的位置设有沿轴向方向设置的导向通槽221，滑移换挡座25可带动滑移换挡杆26沿导向通槽221在滑移控制段22上轴向方向移动，导向通槽221的长度尺寸与多个变速齿轮Ⅰ24沿轴向方向上的宽度尺寸之和配合，即滑移换挡杆26的滑移行程与多个变速齿轮Ⅰ24的宽度尺寸之和配合，滑移换挡杆26上、自其内侧端面至对应多个变速齿轮Ⅰ24沿轴向方向上的宽度尺寸之和的位置上设有外径尺寸与中空管状结构的滑移变挡传动轴2的内径尺寸配合的顶靠台阶261，顶靠台阶261沿轴向方向上的宽度尺寸与相邻钢珠容纳通孔211之间的孔间距尺寸配合、且顶靠台阶261沿轴向方向上的两个顶靠面均设有圆弧过渡。
所述的过渡传动轴3至少设置为一件，与滑移变挡传动轴2相邻的过渡传动轴3上对应多个变速齿轮Ⅰ24的位置设有配合的多个同轴固定安装的变速齿轮Ⅱ31，多个变速齿轮Ⅱ31分别与多个变速齿轮Ⅰ24一一对应并齿部配合啮合连接，过渡传动轴3上还设有过渡传动轴传动齿轮。
所述的输出轴4上设有输出轴传动齿轮，输出轴传动齿轮与过渡传动轴3上的过渡传动轴传动齿轮齿部配合并啮合连接。
本中小型喷灌机滑移换挡变速箱在安装在卷盘式喷灌机上工作时，在喷灌作业前，通过操作挡位杆使滑移换挡座25带动滑移换挡杆26沿导向通槽221移动至位于远离变速齿轮Ⅰ24的空挡位置，电机或水涡轮启动后电机或水涡轮轴带动输入轴1旋转，输入轴传动齿轮11即通过变挡传动轴传动齿轮23使滑移变挡传动轴2旋转，滑移变挡传动轴2带动滑移换挡座25和滑移换挡杆26同轴旋转的过程中相对于变速齿轮Ⅰ24作旋转运动、而变速齿轮Ⅰ24并不旋转，滑移变挡传动轴2旋转的过程中钢珠212无法传递动力被变速齿轮Ⅰ24限制在钢珠容纳通孔211内，此时绞盘即可空转，将喷灌机喷头车推出并拉动PE管至需喷灌位置；喷灌作业时，操作挡位杆使滑移换挡座25带动滑移换挡杆26沿导向通槽221向变速齿轮Ⅰ24的方向轴向移动，滑移换挡杆26轴向移动挡位距离的过程中其顶靠台阶261通过圆弧过渡将钢珠212沿钢珠容纳通孔211向外顶起并定位，钢珠212即卡入弧形凹槽241内，滑移变挡传动轴2即与变速齿轮Ⅰ24实现连接、滑移变挡传动轴2即带动变速齿轮Ⅰ24旋转实现过渡传动轴3旋转，过渡传动轴3通过输出轴传动齿轮带动输出轴4旋转输出动力带动绞盘回卷实现回收PE罐；根据需要的PE管回收速度进行变速时只需将操作挡位杆推移至不同的挡位即可，换挡操作的过程中滑移换挡杆26轴向移动的过程中顶靠台阶261依次经过滑移变挡传动轴2上不同轴向位置的钢珠212，顶靠台阶261经过的过程中钢珠212被顶靠台阶261先顶起、后又落下，直至顶靠台阶261停靠在需要的挡位位置并将该位置的钢珠212顶起并定位，滑移变挡传动轴2即带动该处的变速齿轮Ⅰ24旋转实现变挡变速。
由于换挡操作的过程中滑移换挡杆26轴向移动的过程中顶靠台阶261依次经过滑移变挡传动轴2上不同轴向位置的钢珠212会使钢珠212被顶靠台阶261先顶起、后又落下，进而会造成变挡过程中输出轴4会跟随间歇变速动作，为避免输出轴4的跟随间歇变速、同时减小空挡绞盘空转时的负载，作为本发明的进一步改进方案，所述的过渡传动轴3或输出轴4上还设有离合控制机构，变速过程中可通过控制离合控制机构使过渡传动轴3或输出轴4与滑移变挡传动轴2齿部分离实现避免输出轴4的跟随间歇变速，同时实现减小空挡绞盘空转时的负载、便于绞盘空转喷头车牵引PE管。
为了实现变速齿轮Ⅰ24更稳固地被滑移变挡传动轴2传动，作为本发明的进一步改进方案，所述的变速齿轮Ⅰ24上的弧形凹槽241沿中轴线中心对称设置为两件，所述的钢珠容纳通孔211沿中轴线中心对称设置为两排，变挡传动过程中钢珠212在沿中轴线对称方向上同时被顶出卡入弧形凹槽241内，进而实现更稳固地传动。
为了实现滑移换挡座25与滑移换挡杆26的稳固连接、防止滑移换挡座25和滑移换挡杆26偏载，同时实现便于连接安装，作为本发明的进一步改进方案，所述的连接销设置在滑移换挡杆26的直径方向上、且连接销的两端均贯穿滑移控制段22的外表面和滑移换挡座25，所述的导向通槽221对应连接销的两端对称设置为两个，直径方向设置的连接销实现滑移换挡座25与滑移换挡杆26的稳固连接的同时便于安装。
为了保证钢珠212能够顺利被顶靠台阶261顶起、顶靠台阶261经过后能够顺利落下，作为本发明的进一步改进方案，所述的顶靠台阶261沿轴向方向上的两个具有圆弧过渡的顶靠面的圆弧半径与钢珠212的半径尺寸配合。
为了使钢珠212在滑移变挡传动轴2旋转过程中始终缩入在钢珠容纳通孔211内部，进而减少弧形凹槽241的边缘位置对钢珠212的碰触限制、延长钢珠212的使用寿命，作为本发明的进一步改进方案，所述的滑移换挡杆26的外表面设有磁性覆层，磁性覆层可对钢珠212进行吸附，进而实现钢珠212在滑移变挡传动轴2旋转过程中始终缩入在钢珠容纳通孔211内部。
为了减少过渡传动轴3上的齿轮设置、节省成本，作为本发明的进一步改进方案，所述的过渡传动轴3上的过渡传动轴传动齿轮是多个变速齿轮Ⅱ31中的其中一个。
本中小型喷灌机滑移换挡变速箱由于设有滑移变挡传动轴2，且直接套接在中空管状结构的滑移变挡传动轴2上的多个不同传动比的、轴向定位安装的变速齿轮Ⅰ24可以在齿轮支撑段21上自由旋转，变速齿轮Ⅰ24通过弧形凹槽241、钢珠212和滑移换挡杆26实现与滑移变挡传动轴2的连接或断开，即采用通过顶靠台阶261的圆弧过渡顶靠面将钢珠212顶起的方式实现钢珠212卡接在弧形凹槽241内实现变速齿轮Ⅰ24与滑移变挡传动轴2连接，因此结构简单、变速操作方便，且体积相对较小、结构紧凑、空间占用较小；由于不同传动比的变速齿轮Ⅰ24可沿滑移变挡传动轴2轴向方向并列设置为多件，因此控制好变速齿轮Ⅰ24沿轴向方向上的宽度尺寸可实现较大的换挡范围，进而实现较小的体积下保证较高的传动效率，特别适用于中小型卷盘式喷灌机。

Claims (5)

1.一种中小型喷灌机滑移换挡变速箱，包括箱体、输入轴(1)、过渡传动轴(3)和输出轴(4)，其特征在于，还包括滑移变挡传动轴(2)，输入轴(1)、滑移变挡传动轴(2)、过渡传动轴(3)和输出轴(4)均平行设置、且均通过轴承架设在箱体内部；
所述的输入轴(1)上设有与其同轴固定连接的输入轴传动齿轮(11)；
所述的滑移变挡传动轴(2)是中空的管状结构，包括齿轮支撑段(21)和滑移控制段(22)；齿轮支撑段(21)上对应输入轴传动齿轮(11)的位置上设有与齿轮支撑段(21)同轴固定连接的变挡传动轴传动齿轮(23)，变挡传动轴传动齿轮(23)与输入轴传动齿轮(11)齿部配合并啮合连接，变挡传动轴传动齿轮(23)面向滑移控制段(22)一侧位置的齿轮支撑段(21)上还配合套接有多个不同传动比的、轴向定位安装的变速齿轮Ⅰ(24)，变速齿轮Ⅰ(24)的套接安装孔上设有在轴向方向连通的、沿径向方向向外设置的弧形凹槽(241)，齿轮支撑段(21)的外表面上对应多个变速齿轮Ⅰ(24)的套接位置上还设有多个沿径向方向设置的钢珠容纳通孔(211)，钢珠容纳通孔(211)内设置有钢珠(212)，且钢珠容纳通孔(211)、钢珠(212)的半径尺寸均与弧形凹槽(241)弧形的半径尺寸配合；滑移控制段(22)上套接安装有滑移换挡座(25)，滑移换挡座(25)与伸出至箱体外部的挡位杆连接，中空管状结构的滑移变挡传动轴(2)的内部还同轴设有滑移换挡杆(26)，滑移换挡杆(26)的外侧端通过径向设置的、贯穿滑移控制段(22)外表面的连接销与滑移换挡座(25)固定连接，滑移控制段(22)上对应连接销的位置设有沿轴向方向设置的导向通槽(221)，导向通槽(221)的长度尺寸与多个变速齿轮Ⅰ(24)沿轴向方向上的宽度尺寸之和配合，滑移换挡杆(26)上、自其内侧端面至对应多个变速齿轮Ⅰ(24)沿轴向方向上的宽度尺寸之和的位置上设有外径尺寸与中空管状结构的滑移变挡传动轴(2)的内径尺寸配合的顶靠台阶(261)，顶靠台阶(261)沿轴向方向上的宽度尺寸与相邻钢珠容纳通孔(211)之间的孔间距尺寸配合、且顶靠台阶(261)沿轴向方向上的两个顶靠面均设有圆弧过渡；所述的连接销设置在滑移换挡杆(26)的直径方向上、且连接销的两端均贯穿滑移控制段(22)的外表面和滑移换挡座(25)，所述的导向通槽(221)对应连接销的两端对称设置为两个；所述的滑移换挡杆(26)的外表面设有磁性覆层；
所述的过渡传动轴(3)至少设置为一件，与滑移变挡传动轴(2)相邻的过渡传动轴(3)上对应多个变速齿轮Ⅰ(24)的位置设有配合的多个同轴固定安装的变速齿轮Ⅱ(31)，多个变速齿轮Ⅱ(31)分别与多个变速齿轮Ⅰ(24)一一对应并齿部配合啮合连接，过渡传动轴(3)上还设有过渡传动轴传动齿轮；
所述的输出轴(4)上设有输出轴传动齿轮，输出轴传动齿轮与过渡传动轴(3)上的过渡传动轴传动齿轮齿部配合并啮合连接。
2.根据权利要求1所述的中小型喷灌机滑移换挡变速箱，其特征在于，所述的过渡传动轴(3)或输出轴(4)上还设有离合控制机构。
3.根据权利要求1或2所述的中小型喷灌机滑移换挡变速箱，其特征在于，所述的变速齿轮Ⅰ(24)上的弧形凹槽(241)沿中轴线中心对称设置为两件，所述的钢珠容纳通孔(211)沿中轴线中心对称设置为两排。
4.根据权利要求1或2所述的中小型喷灌机滑移换挡变速箱，其特征在于，所述的顶靠台阶(261)沿轴向方向上的两个具有圆弧过渡的顶靠面的圆弧半径与钢珠(212)的半径尺寸配合。
5.根据权利要求1或2所述的中小型喷灌机滑移换挡变速箱，其特征在于，所述的过渡传动轴(3)上的过渡传动轴传动齿轮是多个变速齿轮Ⅱ(31)中的其中一个。
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