CN112096823B - 一种液力传动箱换向及盘车装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液力传动箱换向及盘车装置，包括换向器和盘车装置；换向器包括换向气缸、动力轴和动力轴套，换向气缸驱动动力轴套轴向运动；动力轴套通过轴向运动与不同耦合器啮合；盘车装置包括盘车气缸和盘车齿轮，盘车气缸用于驱动盘车齿轮往复转动，盘车齿轮与动力轴连接并传递扭矩，驱动活塞用于驱动盘车齿轮向动力轴运动。本发明通过气缸驱动轴套，使轴套可与不同的耦合器啮合，进而驱动动力输出轴沿着不同的方向转动，完成换向动作，同时，为了使轴套与耦合器啮合过程中，齿与齿之间可以顺利对齐以完成啮合动作，通过盘车齿轮，驱动动力轴转动一定角度，使轴套上的齿和耦合器上的齿可以顺利啮合。

Description

一种液力传动箱换向及盘车装置

技术领域

本发明涉及机车传动箱换向领域，尤其涉及一种液力传动箱换向及盘车装置。

背景技术

轨道机车在工作和行驶过程中需要进行换向操作，液力传动箱换向机构可以使机车在不需要掉头的情况下完成换向动作，通过改变动力轴连接的耦合器，实现动力输出轴转动方向的改变，进而改变机车的行驶方向。

现有的液力传动箱换向机构通常需要人工手动换向，操作人员人力改变连接的耦合器，并进行盘车，使齿轮啮合，并确定换向是否成功。此过程人工劳动强度大、效率低并且存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明提供一种液力传动箱换向及盘车装置，以克服上述问题。

一种液力传动箱换向及盘车装置，包括换向器和盘车装置；

所述换向器包括换向气缸、动力轴和动力轴套，所述动力轴可带动所述动力轴套转动，所述气缸可驱动所述动力轴套相对于所述动力轴轴向运动；

所述动力轴套可通过轴向运动与第一耦合器或第二耦合器啮合，所述第一耦合器转动时动力输出轴的转动方向与第二耦合器转动时动力输出轴的转动方向不同；

所述盘车装置包括盘车气缸和盘车齿轮，所述盘车气缸用于驱动所述盘车齿轮往复转动，所述盘车齿轮一端设有连接件，所述盘车齿轮可通过所述连接件与所述动力轴连接并传递扭矩，所述盘车齿轮另一端与驱动活塞连接，所述驱动活塞用于驱动所述盘车齿轮向所述动力轴运动。

进一步地，所述盘车气缸内设有盘车活塞和盘车活塞杆，所述盘车活塞杆上设有齿条，所述齿条与所述盘车齿轮啮合。

进一步地，包括与气源连通的第一气路，所述盘车气缸的两端具有第一通气口和第二通气口，所述第一气路上设有第一气阀，所述第一气阀打开时，所述第一气路与所述第一通气口连通，所述盘车活塞在压缩空气驱动下向所述第二通气口方向运动。

进一步地，包括与所述气源连通的第二气路，所述第二气路上并联设有第二气阀和第三气阀，所述驱动活塞具有驱动活塞通气口，所述第二气阀打开时，所述第二气路与所述驱动活塞通气口连通，所述第三气阀打开时，所述第二气路与所述第二通气口连通，所述第三气阀打开时所述第一气阀关闭。

进一步地，还包括换向阀，所述换向阀具有换向阀体和中空的换向阀杆，所述换向阀杆一端与所述第一气阀的阀体抵接，另一端靠近所述第三气阀，所述换向阀杆上设有泄气口，所述泄气口与大气连通；

所述换向阀一侧设有换向阀第一通气口，另一侧设有换向阀第二通气口，所述换向阀第一通气口设于所述驱动活塞通气口和所述第二气阀之间，所述换向阀第二通气口通过第一单向阀与所述第二气路连通。

进一步地，所述换向阀第一通气口和换向阀第二通气口之间设有平衡气阀。

进一步地，所述驱动活塞通气口通过第二单向阀与所述第二气路连通。

进一步地，所述连接件为弹簧销，所述动力轴端部设有连接盘，所述连接盘上设有与所述连接件对应的传动块，所述传动块包括竖直面和斜面。

进一步地，还包括设于所述气源和第二气路之间的传感阀，当所述动力输出轴转动时，所述传感阀关闭。

进一步地，还包括第一传动杆和第二传动杆，所述第一传动杆包括第一杆部和与所述第一杆部垂直固定的第二杆部，所述第一传动杆可绕所述第一杆部与第二杆部的交点转动，所述第一杆部与所述换向气缸的活塞杆端部铰接，所述第二杆部与所述第二传动杆铰接，所述第二传动杆通过轴承与所述动力轴套连接。

本发明公开的一种液力传动箱换向及盘车装置，通过气缸驱动轴套，使轴套可与不同的耦合器啮合，进而驱动动力输出轴沿着不同的方向转动，完成换向动作，同时，为了使轴套与耦合器啮合过程中，齿与齿之间可以顺利对齐以完成啮合动作，通过盘车齿轮，驱动动力轴转动一定角度，进而带动轴套转动，使轴套上的齿和耦合器上的齿可以顺利啮合，并在啮合后，继续带动轴套转动，进行盘车，确定换向是否成功。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中公开的一种液力传动箱换向及盘车装置的工作原理示意图；

图2为图1中盘车装置部分的放大图；

图3为图2中换向阀的放大图；

图4为本发明实施例中盘车气缸和盘车齿轮的正视剖视图；

图5为本发明实施例中盘车气缸和盘车齿轮的侧视剖视图；

图6为本发明实施例中压力气体驱动部分结构的正视剖视图；

图7为本发明实施例中压力气体驱动部分结构的俯视剖视图；

图8为图7中A-A剖视图；

图9为本发明实施例中盘车装置的侧视剖视图；

图10为本发明实施例中盘车装置的正视剖视图；

图11为本发明实施例中连接件与连接盘剖视示意图；

图12为本发明实施例中连接件与连接盘局部放大示意图；

图中：

1、换向器；11、换向气缸；12、动力轴；121、连接盘；122、传动块；13、动力轴套；14、第一耦合器；15、第二耦合器；16、动力输出轴；17、第一传动杆；171、第一杆部；172、第二杆部；18、第二传动杆；

2、盘车装置；21、盘车气缸；211、盘车活塞；212、盘车活塞杆；213、第一通气口；214、第二通气口；22、盘车齿轮；23、连接件；24、驱动活塞；241、驱动活塞通气口；

3、气源；31、第一气路；311、第一气阀；32、第二气路；321、第二气阀；322、第三气阀；

4、换向阀；41、换向阀体；42、换向阀杆；43、换向阀第一通气口；44、换向阀第二通气口；45、泄气口；

5、第一单向阀；6、平衡气阀；7、第二单向阀；8、传感阀。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图12所示，一种液力传动箱换向及盘车装置，包括换向器1和盘车装置2；

换向器1包括换向气缸11、动力轴12和动力轴套13，动力轴12可带动动力轴套13转动，气缸11可驱动动力轴套13相对于动力轴12轴向运动；

动力轴套13上设有传动齿，可通过轴向运动与第一耦合器14或第二耦合器15啮合，第一耦合器14转动时动力输出轴16的转动方向与第二耦合器15转动时动力输出轴16的转动方向不同；第一耦合器14和第二耦合器15通过不同的结构设置，使动力输出轴16分别与二者啮合时，有不同的转动方向，具体的，可以将其中一个多设置一个齿轮，即可使两个耦合器输出的转动方向改变，此部分结构为现有技术，并不局限于上述结构，其具体结构不在本发明保护范围内，此处不再赘述。

换向气缸11有两个通气孔，位于活塞的两侧，通过两个通气孔的进气排气，活塞可以在气缸内活动，活塞与活塞杆连接，活塞运动带动活塞杆运动。还包括第一传动杆17和第二传动杆18，第一传动杆17包括第一杆部171和与第一杆部171垂直固定的第二杆部172，第一传动杆17可绕第一杆部171与第二杆部172的交点转动，第一杆部171与换向气缸11的活塞杆端部铰接，第二杆部172与第二传动杆18铰接，第二传动杆18通过轴承与动力轴套13连接。第一传动杆17为L型，以图1中所示而言，活塞杆上下运动，通过第一传动杆17，使第二传动杆18左右运动，第二传动杆的运动方向与动力轴套13的运动方向一致，所以可以带动动力轴套13运动。第二传动杆18通过轴承与动力轴套13连接，所选轴承可承受轴向力，并且不影响动力轴套13的转动。

动力轴套13在轴向运动过程中，动力轴套13上的传动齿与耦合器的传动齿啮合，齿与齿之间可能无法对准，即齿尖与齿槽没有对齐，需要盘车装置进行盘车，使动力轴套13转动一个角度，将齿尖与齿槽对齐，对齐后，即可通过动力轴套13的轴向运动完成齿与齿的啮合。

盘车装置2包括盘车气缸21和盘车齿轮22，盘车气缸21用于驱动盘车齿轮22往复转动，盘车齿轮22一端设有连接件23，盘车齿轮22可通过连接件23与动力轴12连接并传递扭矩，盘车齿轮22另一端与驱动活塞24连接，驱动活塞24用于驱动盘车齿轮22向动力轴12运动。

连接件23为弹簧销，动力轴12端部设有连接盘121，连接盘121上设有与连接件23对应的传动块122，传动块包括竖直面和斜面。盘车齿轮可以双向转动，连接件23朝传动块122的斜面转动时，会在运动过程中，沿斜面缩回，直至完全经过传动块122，再次弹出；连接件23朝传动块122竖直面运动时，无法缩回，会通过传动块122、连接盘121带动动力轴12转动，进行盘车，这样可以保证动力轴12在盘车时的转动方向与正常工作时的转动方向一致。

盘车气缸21内设有盘车活塞211和盘车活塞杆212，盘车活塞杆212上设有齿条，齿条与盘车齿轮22啮合。

盘车气缸21和驱动活塞24均为压力气体驱动，压力气体驱动系统包括与气源3连通的第一气路31，盘车气缸21的两端具有第一通气口213和第二通气口214，第一气路31上设有第一气阀311，第一气阀311打开时，第一气路31与第一通气口214连通，盘车活塞211在压缩空气驱动下向第二通气口214方向运动。

还包括与气源3连通的第二气路32，第二气路32上并联设有第二气阀321和第三气阀322，驱动活塞24具有驱动活塞通气口241，第二气阀321打开时，第二气路32与驱动活塞通气口241连通，第三气阀322打开时，第二气路32与第二通气口214连通，第三气阀322打开时第一气阀311关闭。

还包括换向阀4，换向阀4具有换向阀体41和中空的换向阀杆42，换向阀杆42一端与第一气阀311的阀体抵接，另一端靠近第三气阀322，换向阀杆42上设有泄气口45，泄气口45与大气连通；

换向阀4一侧设有换向阀第一通气口43，另一侧设有换向阀第二通气口44，换向阀第一通气口43设于驱动活塞通气口241和第二气阀321之间，换向阀第二通气口44通过第一单向阀5与第二气路32连通。

第一气阀311、第二气阀321和第三气阀322均包括阀体和弹簧，弹簧的弹力作用于阀体，使阀体将阀关闭。换向阀杆42与换向阀41连接，换向阀41在弹簧的作用下，使换向阀杆42顶在第一气阀311的阀体上，将第一气阀311打开，同时换向阀杆42另一端原理第三气阀322的阀体。当换向阀4在气压作用下，换向阀体41运动，换向阀杆42远离第一气阀311而靠近第三气阀322，则第一气阀311关闭，第三气阀322打开，第一气阀311与第一通气口213连通，第三气阀322与第二通气口214连通，即当第一气阀311打开时，第一通气口213进气，使盘车活塞211向第二通气口214方向运动，当第三通气口322打开时，第二通气口214进气，且第一通气口213不再进气，使盘车活塞211向第一通气口213方向运动。

第一单向阀5可将换向阀第二通气口44的气压泄入第二气路。

换向阀第一通气口43和换向阀第二通气口44之间设有平衡气阀6。平衡气阀6的阀体通过弹簧将平衡气阀6关闭，当换向阀第一通气口43一侧的气压足够大时，可以将平衡气阀6顶开，使换向阀第一通气口43余换向阀第二通气口44连通，换向阀体41两侧气压平衡。

驱动活塞通气口241通过第二单向阀7与第二气路32连通。

第二单向阀7可将驱动活塞通气口241的气压泄入第二气路。

传感阀8设于气源3和第二气路32之间，当动力输出轴16转动时，传感阀8关闭。动力输出轴16静止时，传感阀8打开，气源3为第二气路32提供足够高的气压，使第二气路32上的部件可以开始工作。

下面，结合图1-图3说明本发明公开的液力传动箱换向及盘车装置工作过程：

机车需要换向时，使机车停止运动。此时，开始换向动作，换向气缸运动，带动动力轴套运动，动力轴套通过轴向运动，与耦合器啮合，如由于齿与齿未对齐而使动力轴套与耦合器无法啮合，则需启动盘车装置。

盘车装置初始状态，换向阀在弹簧的作用下，使换向阀杆顶在第一气阀的阀体上，第一气阀处于打开状态，第一气路与气源连通，气体经过第一气路、第一气阀、第一通气口作用在盘车活塞上，使盘车活塞运动至气缸中的一端；

机车停止运动时，动力输出轴静止，传感阀打开，气源为第二气路提供足够的气压，气体沿第二气路，将第二气阀顶开，然后分成两路，一路作用在驱动活塞上，驱动活塞一侧设有弹簧，将驱动活塞压在靠近驱动活塞通气口一侧，驱动活塞在气压作用下，压缩弹簧的同时驱动盘车齿轮，直到连接件与动力轴连接；另一路作用在换向阀体上，连接件与动力轴连接后，气体顶动换向阀体，使换向阀体运动，换向阀体一侧设有弹簧，将换向阀体压在靠近换向阀第一通气口一侧，换向阀体运动同时压缩弹簧，并使换向阀杆抵接于第三气阀，将第三气阀打开，同时，由于换向阀杆远离第一气阀，第一气阀将在弹簧作用下关闭，第一气路不再像第一通气口供气。第三气阀打开后，第二气路中的气体经过第三气阀进入第二通气口，驱动盘车活塞向第一通气口运动。

换向阀杆为中空杆体，换向阀杆离开第一气阀的阀体后，第一气阀关闭，盘车活塞靠近第一通气口一侧的气体从第一通气口排出，进入换向阀杆中，并通过泄气口排出，不会对盘车活塞的运动造成阻碍。

盘车活塞运动至靠近第一通气口一侧，第二气路中的气压将平衡气阀顶开，使换向阀体两侧气压平衡，换向阀体在弹簧作用下复位，第一气阀打开，第三气阀关闭，盘车活塞靠近第二通气口一侧的气体通过214进入换向阀杆，并通过泄气口排出，第一气阀打开，第一气路的气体作用于盘车活塞，使盘车活塞向第二通气口方向运动。

为了使齿与齿之间啮合而进行的转动角度较小，只需盘车齿轮转动很小的角度，即可完成齿与齿的对齐，相对应的盘车活塞运动距离远远不足以达到一个行程，所以在盘车活塞运动一个行程的过程中，不仅可以完成啮合所需的转动角度，而且还可以通过继续运动，验证换向是否成功。

需要说明的是，如果传感阀处于关闭状态，第二气路中的气压不足以使第二气阀打开，即不会发生盘车动作。

换向结束后，通过机车控制系统，使第二气路中气压降低，第二气阀关闭，驱动活塞在弹簧的作用下复位，驱动活塞靠近驱动活塞通气口一侧的气体经过第二单向阀泄入第二气路，换向阀体靠近换向阀第二通气口一侧的气体通过第一单向阀泄入第二气路，为下次换向做好准备。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种液力传动箱换向及盘车装置，其特征在于，包括换向器(1)和盘车装置(2)；

所述换向器(1)包括换向气缸(11)、动力轴(12)和动力轴套(13)，所述动力轴(12)可带动所述动力轴套(13)转动，所述换向气缸(11)可驱动所述动力轴套(13)相对于所述动力轴(12)轴向运动；

所述动力轴套(13)可通过轴向运动与第一耦合器(14)或第二耦合器(15)啮合，所述第一耦合器(14)转动时动力输出轴(16)的转动方向与第二耦合器(15)转动时动力输出轴(16)的转动方向不同；

所述盘车装置(2)包括盘车气缸(21)和盘车齿轮(22)，所述盘车气缸(21)用于驱动所述盘车齿轮(22)往复转动，所述盘车齿轮(22)一端设有连接件(23)，所述盘车齿轮(22)可通过所述连接件(23)与所述动力轴(12)连接并传递扭矩，所述盘车齿轮(22)另一端与驱动活塞(24)连接，所述驱动活塞(24)用于驱动所述盘车齿轮(22)向所述动力轴(12)运动。

2.根据权利要求1所述的一种液力传动箱换向及盘车装置，其特征在于，所述盘车气缸(21)内设有盘车活塞(211)和盘车活塞杆(212)，所述盘车活塞杆(212)上设有齿条，所述齿条与所述盘车齿轮(22)啮合。

3.根据权利要求1所述的一种液力传动箱换向及盘车装置，其特征在于，包括与气源(3)连通的第一气路(31)，所述盘车气缸(21)的两端具有第一通气口(213)和第二通气口(214)，所述第一气路(31)上设有第一气阀(311)，所述第一气阀(311)打开时，所述第一气路(31)与所述第一通气口(214)连通，所述盘车活塞(211)在压缩空气驱动下向所述第二通气口(214)方向运动。

4.根据权利要求3所述的一种液力传动箱换向及盘车装置，其特征在于，包括与所述气源(3)连通的第二气路(32)，所述第二气路(32)上并联设有第二气阀(321)和第三气阀(322)，所述驱动活塞(24)具有驱动活塞通气口(241)，所述第二气阀(321)打开时，所述第二气路(32)与所述驱动活塞通气口(241)连通，所述第三气阀(322)打开时，所述第二气路(32)与所述第二通气口(214)连通，所述第三气阀(322)打开时所述第一气阀(311)关闭。

5.根据权利要求4所述的一种液力传动箱换向及盘车装置，其特征在于，还包括换向阀(4)，所述换向阀(4)具有换向阀体(41)和中空的换向阀杆(42)，所述换向阀杆(42)一端与所述第一气阀(311)的阀体抵接，另一端靠近所述第三气阀(322)，所述换向阀杆(42)上设有泄气口(45)，所述泄气口(45)与大气连通；

所述换向阀(4)一侧设有换向阀第一通气口(43)，另一侧设有换向阀第二通气口(44)，所述换向阀第一通气口(43)设于所述驱动活塞通气口(241)和所述第二气阀(321)之间，所述换向阀第二通气口(44)通过第一单向阀(5)与所述第二气路(32)连通。

6.根据权利要求5所述的一种液力传动箱换向及盘车装置，其特征在于，所述换向阀第一通气口(43)和换向阀第二通气口(44)之间设有平衡气阀(6)。

7.根据权利要求4所述的一种液力传动箱换向及盘车装置，其特征在于，所述驱动活塞通气口(241)通过第二单向阀(7)与所述第二气路(32)连通。

8.根据权利要求1所述的一种液力传动箱换向及盘车装置，其特征在于，所述连接件(23)为弹簧销，所述动力轴(12)端部设有连接盘(121)，所述连接盘(121)上设有与所述连接件(23)对应的传动块(122)，所述传动块包括竖直面和斜面。

9.根据权利要求4所述的一种液力传动箱换向及盘车装置，其特征在于，还包括设于所述气源(3)和第二气路(32)之间的传感阀(8)，当所述动力输出轴(16)转动时，所述传感阀(8)关闭。

10.根据权利要求1所述的一种液力传动箱换向及盘车装置，其特征在于，还包括第一传动杆(17)和第二传动杆(18)，所述第一传动杆(17)包括第一杆部(171)和与所述第一杆部(171)垂直固定的第二杆部(172)，所述第一传动杆(17)可绕所述第一杆部(171)与第二杆部(172)的交点转动，所述第一杆部(171)与所述换向气缸(11)的活塞杆端部铰接，所述第二杆部(172)与所述第二传动杆(18)铰接，所述第二传动杆(18)通过轴承与所述动力轴套(13)连接。

Images