CN109780190B - 一种具备消隙功能的液压双驱式齿轮传动装置 - Google Patents

Abstract

一种具备消隙功能的液压双驱式齿轮传动装置，包括输出齿轮、两个与输出齿轮啮合的驱动齿轮、以及用于带动驱动齿轮转动的液压系统，液压系统中设有两条用于分别带动各自的一个驱动齿轮正向转动的液压油路，两个驱动齿轮的齿面分别与输出齿轮不同侧的齿面贴合，两个驱动齿轮正向转动时的转向相反，从而分别实现输出齿轮的正反向转动，并使未被液压系统带动的驱动齿轮随输出齿轮的转动而同步反向转动，两条液压油路中均设有用于在各自的驱动齿轮反向转动时对液压油在液压油路中的反向流动施加阻力的阻尼元件，以避免两个驱动齿轮的齿面与其所贴合的输出齿轮的齿面分离，从而在不影响齿轮正常传动的前提下，有效的消除齿侧间隙对齿轮传动的不利影响。

Description

一种具备消隙功能的液压双驱式齿轮传动装置

技术领域

本发明涉及齿轮传动领域，尤其涉及一种具备消隙功能的液压双驱式齿轮传动装置。

背景技术

齿轮传动是机械传动中应用最广的一种传动形式，具有传动比准确、效率较高、结构紧凑、工作可靠且寿命长等优点。齿轮啮合传动时，为了在啮合齿廓之间形成润滑油膜，避免因轮齿摩檫发热膨胀而卡死，齿廓之间必须留有间隙，此间隙称为齿侧间隙。但由于齿侧间隙的存在，使齿轮传动在启动、停止以及改变转动方向时，主动齿轮的轮齿通常会因为其与被动齿轮的轮齿之间的齿侧间隙，而在被动齿轮的两个轮齿之间产生空转，直到其与被动齿轮的一个轮齿的齿面碰撞贴合，所以，齿侧间隙的存在会造成启停时的齿间冲击，影响齿轮传动的平稳性，在齿轮传动需要频繁改变转动方向时，还会影响齿轮传动输出的及时响应并产生振动。

为克服齿侧间隙对齿轮传动的不良影响，现有技术中设计有一种消隙齿轮，其结构为将两个相同的薄片齿轮圆周错位安装，两个薄片齿轮上分别装有凸耳，用拉簧一端钩在凸耳上，另一端钩在固定螺钉上，螺母用来调整螺钉的伸出长度和锁紧，从而利用拉簧的张力，使一个薄片齿轮的齿左侧和另一个薄片齿轮的齿右侧，分别紧贴在主动齿轮的齿槽左、右两侧，通过这种两齿轮错位安装的结构就消除了齿侧间隙，在齿轮反转时就不会产生空程误差从而不会发生齿间冲击。但是，此种消隙齿轮因为采用两个薄片齿轮分别进行双向的驱动，所以减少了齿轮传动在两侧齿面上的啮合宽度，对于大负载齿轮传动而言相当于降低了传动强度，所以只适用于小负载传动，在实际中能够应用的范围较窄，所起的作用有限。

发明内容

本发明的目的是提供了一种具备消隙功能的液压双驱式齿轮传动装置，能够在不影响齿轮正常传动的前提下，有效的消除齿侧间隙对齿轮传动的不利影响。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种具备消隙功能的液压双驱式齿轮传动装置，包括一个输出齿轮、两个同时与输出齿轮啮合的驱动齿轮、以及用于带动驱动齿轮转动的液压系统，液压系统中设有两条用于分别单独带动各自的一个驱动齿轮正向转动的液压油路，两个驱动齿轮的齿面分别与输出齿轮不同侧的齿面贴合，且两个驱动齿轮正向转动时的转向相反，从而分别实现输出齿轮的正反向转动，并使未被液压系统带动的驱动齿轮随输出齿轮的转动而同步反向转动，两条液压油路中均设有用于在各自的驱动齿轮反向转动时对液压油在液压油路中的反向流动施加阻力的阻尼元件，以避免两个驱动齿轮的齿面与其所贴合的输出齿轮的齿面分离。

优选的，所述液压系统包括管路、油箱、液压泵、以及用于改变液压油在所述两条液压油路中流向的四通换向阀，四通换向阀的进油口P与液压泵连接，四通换向阀的回油口T与油箱连接，两条液压油路中分别设有一个用于带动各自的驱动齿轮转动的液压马达，液压马达的两个油口分别与油箱和四通换向阀连接，其中一个液压马达与四通换向阀的工作口A连接，另一个液压马达与四通换向阀的工作口B连接，两个液压马达与各自的四通换向阀工作口之间均串接有各自的一个阻尼元件，用于对液压油从液压马达向四通换向阀的反向流动施加阻力。

优选的，所述阻尼元件为平衡阀，平衡阀的两个油口分别与液压马达和四通换向阀工作口连接，用于供液压油从四通换向阀向液压马达自由流动，并对液压油从液压马达向四通换向阀的反向流动施加阻力。

优选的，所述阻尼元件为双向平衡阀，双向平衡阀中一条主通路的两个油口分别与液压马达和四通换向阀工作口连接，用于供液压油从四通换向阀向液压马达自由流动，并对液压油从液压马达向四通换向阀的反向流动施加阻力，双向平衡阀中另一条主通路的两个油口分别与液压马达和油箱连接，用于供液压油从油箱向液压马达自由流动。

优选的，所述四通换向阀采用三位四通换向阀。

优选的，所述两个液压马达的型号相同，两个液压马达输出端的轴线平行设置，在分别带动各自的驱动齿轮转动时两个液压马达输出端的转动方向相反，两个阻尼元件对液压油从液压马达向四通换向阀的反向流动所施加的阻力值相等。

优选的，所述两个液压马达均通过各自的一个变速器带动驱动齿轮转动，两个变速器的型号相同。

根据上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种具备消隙功能的液压双驱式齿轮传动装置，通过两个驱动齿轮分别带动输出齿轮正反向转动，即两个驱动齿轮分别与输出齿轮不同侧的齿面贴合，然后通过液压系统中的两条液压油路分别单独带动各自的一个驱动齿轮正向转动，即通过液压系统的液压泵向其中一条液压油路供油，使液压油在该条油路中经过液压执行元件再流回油箱，该液压执行元件就会带动驱动齿轮正向转动，从而带动输出齿轮朝一个方向转动，与此同时，另一个驱动齿轮就会被输出齿轮带动而同步反向转动，而驱动齿轮的转动与另一条液压油路中的液压执行元件是相关联的，所以在驱动齿轮因为输出齿轮而同步反向转动时，会对与其关联的液压执行元件进行动力输入，从而使该液压执行元件反而因驱动齿轮的转动而成为其所在的液压油路中的动力来源，即该液压执行元件会在液压油路中作为液压油流动的动力而发挥液压泵的作用，同时，本发明中驱动齿轮被液压油路带动时的转动方向和被输出齿轮带动时的转动方向是相反的，所以当液压执行元件被驱动齿轮带动而成为液压泵工况时，其带动液压油流动的方向必然与液压系统中由液压泵直接带动液压油流动的方向相反；

所以，综上所述，本发明中液压系统的液压泵会向两条液压油路的其中一条提供动力使液压油流入，该条液压油路中的液压执行元件就会带动一个驱动齿轮转动，从而带动输出齿轮转动，输出齿轮在转动时会带动另一个驱动齿轮同步反向转动，反向转动的驱动齿轮就会向另一条液压油路中的液压执行元件传递动力，使未被液压泵提供动力的液压油路中的液压执行元件作为液压泵工况运转，从而带动未被液压泵直接驱动的液压油在该条液压油路中反向流动；而两条液压油路中均设有用于对液压油的反向流动施加阻力的阻尼元件，阻尼元件对液压油的反向流动施加的阻力就相当于对液压泵工况的液压执行元件施加了阻力，液压执行元件与驱动齿轮是相关联的，所以阻尼元件对液压油的反向流动施加的阻力最终会反映为，当输出齿轮带动驱动齿轮反向转动时的一个需要额外克服的阻力；因为两条液压油路中均设有阻尼元件，而且输出齿轮不论被哪一个驱动齿轮带动时都必然会同时带动另一个驱动齿轮，所以，本发明中，一方面，带动输出齿轮转动的驱动齿轮的齿面必然是与输出齿轮一侧的齿面贴合，而另一方面，随输出齿轮转动的驱动齿轮则会因为其所受的与输出齿轮转向相反的阻力，使该驱动齿轮的齿面也会保持与输出齿轮另一侧的齿面贴合，从而在齿轮传动的整个过程中，两个驱动齿轮的齿面都会与输出齿轮的齿面保持贴合，即使在输出齿轮启动、停止或改变转动方向时，只要阻尼元件所能施加的阻力大小适当，就能使两个驱动齿轮的齿面均与输出齿轮的齿面保持贴合，避免驱动齿轮和输出齿轮之间因为齿侧间隙而产生空转并造成齿间冲击，从而就能消除现有的齿轮传动中因齿侧间隙而造成的不利影响，保证齿轮传动的平稳性，提升齿轮传动输出的及时响应。

并且，本发明中因为采用两个驱动齿轮分别带动输出齿轮正反向转动，所以能够保证齿轮传动时齿面的啮合宽度，也就克服了现有的消隙齿轮导致传动强度降低，所以只适用于小负载传动的问题，使本发明在实际中能够不受传动负载的限制，具有广阔的应用范围。

本发明中，可以用两个液压马达分别作为两条液压油路中的液压执行元件，液压马达的作用就是作为转动的输出，所以适于带动驱动齿轮转动，并且液压马达的特性就是可以双向转动，即液压马达可以作为液压泵工况运转；采用四通换向阀来改变液压油在两条液压油路中的流向，从而随着四通换向阀中通路的改变，两条液压油路中会有一条通过四通换向阀与液压泵连接，使液压泵可以驱动液压油流向液压马达，而另一条液压油路会通过四通换向阀与油箱连接，使该条液压油路中作为液压泵工况的液压马达可以从油箱中直接吸出液压油，并使液压油反向流过阻尼元件后再通过四通换向阀流回油箱，结构简单合理，能够通过四通换向阀随时改变两条液压油路中的液压油流向，可靠性和可控性均较高，而且成本低廉，便于连接安装。

本发明中可以采用平衡阀作为阻尼元件，平衡阀的特点就是可以使液压油沿一个方向从平衡阀中不受阻碍的自由流过，而当液压油沿另一方向从平衡阀中反向流过时就会受到阻力，所以利用平衡阀的特性就能提供阻尼元件的阻力，阻力的大小还能通过调节平衡阀来控制，而不再需要其它复杂的机构或元件，简单合理且有效可靠。

本发明中，两个驱动齿轮及其变速器、以及两条液压油路中的各个元件均宜设置为性能相同且输出方向相反，包括液压马达相同、变速器相同和两个阻尼元件能够施加的阻力值相等，这样当输出齿轮的双向转动需要具备相同的输出特性时，因为各主要元件的性能都是相同的，所以只需通过简单的调节就能很容易的实现。

附图说明

图1为本发明中输出齿轮和两个驱动齿轮啮合的示意图；

图2为本发明采用平衡阀作为阻尼元件时的示意图；

图3为本发明采用双向平衡阀作为阻尼元件时的示意图。

图中标记：1、输出齿轮，2、驱动齿轮，3、油箱，4、四通换向阀，5、第一液压马达，6、第二液压马达，7、第一平衡阀，8、第二平衡阀，9、第一双向平衡阀，10、第二双向平衡阀，11、变速器。

具体实施方式

参见附图，具体实施方式如下：

一种具备消隙功能的液压双驱式齿轮传动装置，包括一个输出齿轮1、两个同时与输出齿轮1啮合的驱动齿轮2、以及用于带动驱动齿轮2转动的液压系统，液压系统中设有两条用于分别单独带动各自的一个驱动齿轮2正向转动的液压油路；如图1所示，两个驱动齿轮2的齿面分别与输出齿轮1不同侧的齿面贴合，且两个驱动齿轮2正向转动时的转向相反，从而分别实现输出齿轮1的正反向转动，并使未被液压系统带动的驱动齿轮2随输出齿轮1的转动而同步反向转动；两条液压油路中均设有用于在各自的驱动齿轮2反向转动时对液压油在液压油路中的反向流动施加阻力的阻尼元件，以避免两个驱动齿轮2的齿面与其所贴合的输出齿轮1的齿面分离。

实施例一：

参见图2，所述液压系统包括管路、油箱3、液压泵（图中未示出）、以及用于改变液压油在两条液压油路中流向的四通换向阀4，两条液压油路中分别设有第一液压马达5和第二液压马达6，两个液压马达分别通过各自的变速器11带动一个驱动齿轮2转动，从而分别实现输出齿轮1的正反向转动，第一液压马达5的A口通过第一平衡阀7与四通换向阀4的A口连接，第一液压马达5的B口与油箱3连接，第二液压马达6的B口通过第二平衡阀8与四通换向阀4的B口连接，第二液压马达6的A口与油箱3连接，四通换向阀4的进油口P与液压泵连接供液压泵驱动液压油流入，四通换向阀4的回油口T与油箱3连接；

当四通换向阀4变位，使进油口P与A口连通、回油口T与B口连通时，液压泵驱动液压油从四通换向阀4的A口经第一平衡阀7流向第一液压马达5，第一平衡阀7的连接方向使液压油可以不受阻碍的从四通换向阀4自由流向第一液压马达5，液压油就会从第一液压马达5的A口流入，并从B口流出回到油箱3，从而带动第一液压马达5转动，使一个驱动齿轮2正向转动并带动输出齿轮1转动，同时，另一个驱动齿轮2会随输出齿轮1而同步反向转动，并且该驱动齿轮2会带动第二液压马达6反向转动，第二液压马达6就会作为液压泵工况，并从第二液压马达6的A口对油箱3中的液压油产生吸力，使液压油从第二液压马达6的A口流入B口流出，然后经第二平衡阀8流向四通换向阀4的B口，最后从四通换向阀4的回油口T流回油箱3，第二平衡阀8的连接方向使液压油从第二液压马达6的B口流向四通换向阀4时会受到阻力，该阻力会传递到驱动齿轮2从而避免驱动齿轮2的齿面与输出齿轮1的齿面分离；当输出齿轮1需要反向转动时，四通换向阀4变位，使进油口P与B口连通、回油口T与A口连通，液压油的流向就会反转，从而既能带动输出齿轮1反向转动，同时也能避免另一个驱动齿轮2的齿面与输出齿轮1的齿面分离。

实施例二：

参见图3，所述液压系统包括管路、油箱3、液压泵（图中未示出）、以及用于改变液压油在两条液压油路中流向的四通换向阀4，两条液压油路中分别设有第一液压马达5和第二液压马达6，两个液压马达分别通过各自的变速器11带动一个驱动齿轮2转动，从而分别实现输出齿轮1的正反向转动，第一液压马达5的A口通过第一双向平衡阀9中的一条主通路与四通换向阀4的A口连接，第一液压马达5的B口通过第一双向平衡阀9中的另一条主通路与油箱3连接，第二液压马达6的B口通过第二双向平衡阀10中的一条主通路与四通换向阀4的B口连接，第二液压马达6的A口通过第二双向平衡阀10中的另一条主通路与油箱3连接，四通换向阀4的进油口P与液压泵连接供液压泵驱动液压油流入，四通换向阀4的回油口T与油箱3连接；

当四通换向阀4变位，使进油口P与A口连通、回油口T与B口连通时，液压泵驱动液压油从四通换向阀4的A口经第一双向平衡阀9中的一条主通路流向第一液压马达5的A口，并从第一液压马达5的B口流出，最后经第一双向平衡阀9中的另一条主通路流回油箱3，第一双向平衡阀9的连接方向使液压油可以不受阻碍的从四通换向阀4经一条主通路自由流向第一液压马达5，并且与此同时，该条主通路中的液压油会在液压泵的压力下，经第一双向平衡阀9自身内部的控制回路流至另一条主通路，使另一条主通路反向完全开启，从而使从第一液压马达5的B口流出的液压油可以不受阻碍的自由流回油箱3，就能带动第一液压马达5转动，使一个驱动齿轮2正向转动并带动输出齿轮1转动，同时，另一个驱动齿轮2会随输出齿轮1而同步反向转动，并且该驱动齿轮2会带动第二液压马达6反向转动，第二液压马达6就会作为液压泵工况，并从第二液压马达6的A口对油箱3中的液压油产生吸力，使液压油经第二双向平衡阀10中的一条主通路流向第二液压马达6的A口，并从第二液压马达6的B口流出，然后经第二双向平衡阀10中的另一条主通路流向四通换向阀4的B口，最后从四通换向阀4的回油口T流回油箱3，第二双向平衡阀10的连接方向使液压油可以不受阻碍的从油箱3经一条主通路自由流向第一液压马达5，并且在此过程中，因为液压油的动力来源并不是液压泵，而是第二液压马达6的A口的吸力，所以没有动力会驱使该条主通路中的液压油经第二双向平衡阀10自身内部的控制回路流至另一条主通路，另一条主通路也就不会反向完全开启，从而使液压油从第二液压马达6的B口经另一条主通路流向四通换向阀4时会受到阻力，该阻力会传递到驱动齿轮2从而避免驱动齿轮2的齿面与输出齿轮1的齿面分离；当输出齿轮1需要反向转动时，四通换向阀4变位，使进油口P与B口连通、回油口T与A口连通，液压油的流向就会反转，从而既能带动输出齿轮1反向转动，同时也能避免另一个驱动齿轮2的齿面与输出齿轮1的齿面分离。

对两个实施例均可进行进一步优化，具体为换向阀采用三位四通换向阀，并采用两个型号相同的液压马达作为第一液压马达5和第二液压马达6，两个液压马达输出端的轴线平行设置安装，且两个变速器11的型号也相同，在采用平衡阀时，调整至第一平衡阀7和第二平衡阀8的阻力值相等，在采用双向平衡阀时，也调整至第一双向平衡阀9和第二双向平衡阀10的阻力值相等，以便于整个齿轮传动中受力平衡、传动平稳。

Claims (4)

1.一种具备消隙功能的液压双驱式齿轮传动装置，其特征在于：包括一个输出齿轮、两个同时与输出齿轮啮合的驱动齿轮、以及用于带动驱动齿轮转动的液压系统，液压系统中设有两条用于分别单独带动各自的一个驱动齿轮正向转动的液压油路，两个驱动齿轮的齿面分别与输出齿轮不同侧的齿面贴合，且两个驱动齿轮正向转动时的转向相反，从而分别实现输出齿轮的正反向转动，并使未被液压系统带动的驱动齿轮随输出齿轮的转动而同步反向转动，两条液压油路中均设有用于在各自的驱动齿轮反向转动时对液压油在液压油路中的反向流动施加阻力的阻尼元件，以避免两个驱动齿轮的齿面与其所贴合的输出齿轮的齿面分离；

所述液压系统包括管路、油箱、液压泵、以及用于改变液压油在所述两条液压油路中流向的四通换向阀，四通换向阀的进油口P与液压泵连接，四通换向阀的回油口T与油箱连接，两条液压油路中分别设有一个用于带动各自的驱动齿轮转动的液压马达，液压马达的两个油口分别与油箱和四通换向阀连接，其中一个液压马达与四通换向阀的工作口A连接，另一个液压马达与四通换向阀的工作口B连接，两个液压马达与各自的四通换向阀工作口之间均串接有各自的一个阻尼元件，用于对液压油从液压马达向四通换向阀的反向流动施加阻力；

所述阻尼元件为双向平衡阀，双向平衡阀中一条主通路的两个油口分别与液压马达和四通换向阀工作口连接，用于供液压油从四通换向阀向液压马达自由流动，并对液压油从液压马达向四通换向阀的反向流动施加阻力，双向平衡阀中另一条主通路的两个油口分别与液压马达和油箱连接，用于供液压油从油箱向液压马达自由流动。

2.根据权利要求1所述的一种具备消隙功能的液压双驱式齿轮传动装置，其特征在于：所述四通换向阀采用三位四通换向阀。

3.根据权利要求1所述的一种具备消隙功能的液压双驱式齿轮传动装置，其特征在于：所述两个液压马达的型号相同，两个液压马达输出端的轴线平行设置，在分别带动各自的驱动齿轮转动时两个液压马达输出端的转动方向相反，两个阻尼元件对液压油从液压马达向四通换向阀的反向流动所施加的阻力值相等。

4.根据权利要求3所述的一种具备消隙功能的液压双驱式齿轮传动装置，其特征在于：所述两个液压马达均通过各自的一个变速器带动驱动齿轮转动，两个变速器的型号相同。

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