CN115899229A - 齿轮箱冷却系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种齿轮箱冷却系统，涉及齿轮箱领域，齿轮箱冷却系统包括齿轮箱主体和冷却水套，齿轮箱主体内部设有用于容纳齿轮传动机构的容置腔，冷却水套套接于齿轮箱主体外，冷却水套与齿轮箱主体共同限定出位于容置腔外部的第一冷却水腔。该齿轮箱冷却系统合理地将冷却水腔与收纳齿轮传动机构等部件的容置腔分隔开，且冷却水腔与容置腔为独立设置，冷却水腔即使出现泄漏，冷却液也不易进入到容置腔内，保证齿轮箱能够不受冷却液影响，运行可靠性高。

Description

齿轮箱冷却系统

技术领域

本发明涉及齿轮箱领域，具体而言，涉及一种齿轮箱冷却系统。

背景技术

大功率盾构机主驱动齿轮箱，由于速比大及使用空间问题，传动率比较低，连续工作工况，散热能力差，无法采用自然冷却，风扇冷却的热功率不能满足要求，齿轮箱运行温度较高，对齿轮箱箱内部各个零件危害大，轴承和油封的使用寿命降低，缩短了齿轮箱的使用寿命。此时多采用附加水冷散热系统的方案。

经发明人研究发现，现有技术的齿轮箱的冷却结构存在如下缺点：

采用水冷虽然满足冷却需求，但是，在冷却液循环流动过程中，当齿轮箱内部密封件失效时，冷却液会直接进入到齿轮箱内部，影响齿轮箱内部的齿轮、轴承等部件的正常运转，甚至导致齿轮箱报废，风险大，成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种齿轮箱冷却系统，其能够改善用于冷却齿轮箱的冷却液因为密封件失效而泄漏至齿轮箱内部的情况，提高齿轮箱运行的可靠性，降低风险，降低成本。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明提供一种齿轮箱冷却系统，包括：

齿轮箱主体和冷却水套，所述齿轮箱主体内部设有用于容纳齿轮传动机构的容置腔，所述冷却水套套接于所述齿轮箱主体外，所述冷却水套与所述齿轮箱主体共同限定出位于所述容置腔外部的第一冷却水腔。

在可选的实施方式中，所述冷却水套上设置有在所述冷却水套的周向上排布的第一排水口以及两个第一进出水口。

在可选的实施方式中，所述齿轮箱主体的外周面设置有环形凹槽，所述冷却水套封闭所述环形凹槽的环形槽口，以在所述环形凹槽处形成所述第一冷却水腔。

在可选的实施方式中，所述冷却水套与所述齿轮箱主体之间设置有两个第一密封圈，所述两个第一密封圈在所述冷却水套的轴线延伸方向上间隔排布，所述第一冷却水腔位于所述两个第一密封圈之间。

在可选的实施方式中，所述齿轮箱冷却系统还包括电机法兰、轴承座和盖板，所述电机法兰与所述轴承座一体成型，所述盖板同时连接于所述电机法兰和所述轴承座，所述盖板、所述电机法兰和所述轴承座共同限定出第二冷却水腔；所述电机法兰与所述齿轮箱主体连接。

在可选的实施方式中，所述电机法兰与所述轴承座铸造为一体。

在可选的实施方式中，所述盖板上设置有散热片组。

在可选的实施方式中，所述盖板设有环形安装槽；所述散热片组包括多个第一散热片和多个第二散热片，所述多个第一散热片在所述环形安装槽的周向上间隔排布，每个所述第一散热片的一端均与所述环形安装槽的外槽周壁连接，另一端均与所述环形安装槽的内槽周壁具有间距；所述多个第二散热片在所述环形安装槽的周向上间隔排布，每个所述第二散热片的一端均与所述环形安装槽的内槽周壁连接，另一端均与所述环形安装槽的外槽周壁具有间距。

在可选的实施方式中，所述电机法兰上设置有在所述电机法兰的周向上排布的第二排水口以及两个第二进出水口。

在可选的实施方式中，所述盖板与所述电机法兰之间设置有第二密封圈，所述盖板与所述轴承座之间设置有第三密封圈。

本发明实施例的有益效果是：

综上，本实施例提供的齿轮箱冷却系统，包括齿轮箱主体和冷却水套，齿轮箱主体内部设有用于容纳齿轮传动机构的容置腔，冷却水套套接于齿轮箱主体外，冷却水套与齿轮箱主体共同限定出位于容置腔外部的第一冷却水腔。在齿轮箱运行过程中，将冷却液通入第一冷却水腔内，随着冷却液循环流动，能够带走齿轮箱运行过程中产生的热量，实现齿轮箱的降温，而且，第一冷却水腔位于容置腔的外部，当第一冷却水腔产生泄漏时，由于第一冷却水腔并未与容置腔连通，泄漏的冷却液位于齿轮箱主体外，沿着齿轮箱主体的外表面直接排出，不会进入到齿轮箱主体内，从而不会影响齿轮箱主体内的齿轮传动机构的正常运行，齿轮箱的运行稳定性高，风险低，成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例的齿轮箱冷却系统的结构示意图；

图2为本发明实施例的齿轮箱冷却系统的K-K的剖视结构示意图；

图3为本发明实施例的齿轮箱冷却系统的P-P的剖视结构示意图。

图标:

001-齿轮传动机构；002-第一冷却水腔；003-第二冷却水腔；100-齿轮箱主体；110-容置腔；120-环形凹槽；121-环形槽壁；200-冷却水套；210-第一排水口；220-第一进出水口；300-第一密封圈；400-电机法兰；410-第二排水口；420-第二进出水口；500-轴承座；510-环板；520-筒体；600-盖板；601-环形安装槽；610-第一散热片；620-第二散热片；700-第二密封圈；800-第三密封圈。

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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

发明人在实践中发现，现有技术中，为了满足大功率盾构机主驱动齿轮箱的正常运行，一般会增设双水冷系统模块进行散热。双水冷系统模块具有两个水冷腔，两个水冷腔均与齿轮箱内部的腔室相同，为了避免冷却液进入腔室内，通过多个密封件将两个水冷腔与齿轮箱内部的腔室分隔开。在实际运行过程中，当密封件失效时，冷却液会从密封件所在位置泄漏，从而进入到齿轮箱内部的腔室内，影响齿轮箱的正常运行，甚至导致齿轮箱报废，风险高，运行成本高。

鉴于此，设计者提供了一种齿轮箱冷却系统，能够合理地将冷却水腔与收纳齿轮传动机构001等部件的容置腔110分隔开，且冷却水腔与容置腔110为独立设置，冷却水腔即使出现泄漏，冷却液也不易进入到容置腔110内，保证齿轮箱能够不受冷却液影响，运行可靠性高。

请结合图1和图2，本实施例中，齿轮箱冷却系统包括齿轮箱主体100和冷却水套200，齿轮箱主体100内部设有用于容纳齿轮传动机构001的容置腔110，冷却水套200套接于齿轮箱主体100外，冷却水套200与齿轮箱主体100共同限定出位于容置腔110外部的第一冷却水腔002。

本实施例提供的齿轮箱冷却系统的工作原理如下：

在齿轮箱运行过程中，将冷却液通入第一冷却水腔002内，随着冷却液的循环流动，能够带走齿轮箱运行过程中产生的热量，实现齿轮箱的降温，而且，第一冷却水腔002位于容置腔110的外部，当第一冷却水腔002产生泄漏时，由于第一冷却水腔002并未与容置腔110连通，泄漏的冷却液位于齿轮箱主体100外，沿着齿轮箱主体100的外表面直接排出，不会进入到齿轮箱主体100内，从而不会影响齿轮箱主体100内的齿轮传动机构001的正常运行，齿轮箱的运行稳定性高，风险低，成本低。

请结合图1和图2，本实施例中，可选的，齿轮箱主体100的横截面外轮廓为圆形，齿轮箱主体100的外周面设置有环形凹槽120，环形凹槽120具有在齿轮箱主体100的轴向上排布的两个环形槽壁121，两个环形槽壁121之间的距离为环形凹槽120的宽度。在齿轮箱主体100的径向向外的方向上，环形凹槽120的宽度逐渐增大，如此，在槽深相同的前提下，能增大环形凹槽120的容积，从而能容纳更多的冷却液，提升冷却能力，提高冷却效率。应当理解，横截面为垂直于安装在齿轮箱主体100内的转轴的平面，齿轮箱主体100的轴向也即转轴的轴向。并且，在齿轮箱主体100外套接有两个第一密封圈300，两个第一密封圈300在齿轮箱主体100的轴向间隔排布，环形凹槽120位于两个第一密封圈300之间。冷却水套200套接在齿轮箱主体100外后，冷却水套200与齿轮箱主体100为过盈配合，且冷却水套200与齿轮箱主体100共同挤压两个第一密封圈300，从而提高第一冷却水腔002的密封性能。应当理解，当冷却水套200套接在齿轮箱主体100外后，也即冷却水套200封闭环形凹槽120的环形槽口，使得环形凹槽120形成第一冷却水腔002。

请结合图2，可选的，在冷却水套200外设置有第一排水口210和两个第一进出水口220。第一排水口210、两个第一进出水口220在冷却水套200的周向上间隔排布。且在齿轮箱正常使用状态下，两个第一进出水口220均位于第一排水口210的上方，而第一排水口210基本位于冷却水套200的最底部。当打开第一排水口210时，便于将第一冷却水腔002内的液体完全排出。在使用时，将输送冷却液的管道与两个第一进出水口220中的一个连通，回水管道与另一个第一进出水口220连通，如此，能实现冷却液的循环流动。

需要说明的是，为了提高冷却效果，使冷却液尽可能长时间的停留在第一冷却水腔002中，两个第一进出水口220的高度均高于齿轮箱主体100的中部位置，也即位于齿轮箱主体100的中部偏上的位置。

请结合图1和图3，本实施例中，可选的，齿轮箱冷却系统还包括电机法兰400、轴承座500和盖板600，电机法兰400与轴承座500一体成型。盖板600同时连接于电机法兰400和轴承座500，盖板600、电机法兰400和轴承座500共同限定出第二冷却水腔003。电机法兰400与齿轮箱主体100通过螺栓固定连接。应当理解，可以电机法兰400与轴承座500可以采用铸造的方式一体成型。

为了便于描述，轴承座500包括一体式的环板510和筒体520，环板510为圆环形，环板510与筒体520为垂直设置。筒体520用于定位轴承。环板510与电机法兰400一体成型。如此，筒体520具有背离环板510的一端，盖板600与筒体520背离环板510的一端通过螺栓固定连接。在电机法兰400的内壁面上设置有环形装配面，盖板600与环形装配面抵接且二者通过螺栓固定连接。当电机法兰400与齿轮箱主体100连接后，环板510位于容置腔110处，由于环板510与电机法兰400为一体成型，环板510与电机法兰400之间没有缝隙，位于第二冷却水腔003的冷却液不会从环板510与电机法兰400的结合位置处泄漏至容置腔110中。

可选的，在盖板600与电机法兰400的环形装配面之间设置有第二密封圈700，在盖板600与筒体520背离环板510的端面之间设置有第三密封圈800。当第二密封圈700和第三密封圈800失效时，冷却液从电机腔排出，也不会进入到齿轮箱主体100内部。

需要说明的是，第一密封圈300、第二密封圈700和第三密封圈800可以是但不限于是“O”形密封圈。

可选的，在电机法兰400上设置有在所述电机法兰400的周向上排布的第二排水口410以及两个第二进出水口420。第二排水口410、两个第二进出水口420在电机法兰400的周向上间隔排布。且在齿轮箱正常使用状态下，两个第二进出水口420均位于第二排水口410的上方，而第二排水口410基本位于电机法兰400的最底部。当打开第二排水口410时，便于将第二冷却水腔003内的液体完全排出。在使用时，将输送冷却液的管道与两个第二进出水口420中的一个连通，回水管道与另一个第二进出水口420连通，如此，能实现冷却液的循环流动。

需要说明的是，为了提高冷却效果，使冷却液尽可能长时间的停留在第二冷却水腔003中，两个第二进出水口420的高度均高于电机法兰400的中部位置，也即位于电机法兰400的中部偏上的位置。

当冷却液流动于第二冷却水腔003时，冷却液带走齿轮箱运行过程中产生的热量，为了提高冷却液与齿轮箱换热效率，在第二冷却水腔003的内壁上设置有散热片组。例如，本实施例中，散热片组包括多个第一散热片610和多个第二散热片620，多个第一散热片610和多个第二散热片620均安装在盖板600上。

具体的，盖板600设有环形安装槽601，多个第一散热片610在环形安装槽601的周向上间隔排布，每个第一散热片610的一端均与环形安装槽601的外槽周壁连接，另一端均与环形安装槽601的内槽周壁具有间距。多个第二散热片620在环形安装槽601的周向上间隔排布，每个第二散热片620的一端均与环形安装槽601的内槽周壁连接，另一端均与环形安装槽601的外槽周壁具有间距。并且，多个第一散热片610和多个第二散热片620依次交替排布。如此设计，能够增大冷却液在盖板600的换热面积，从而提高换热效率。

需要说明的是，第一散热片610和第二散热片620还可以设置于环板510上。

本实施例中，齿轮箱冷却系统可以实现三种工作模式的切换：

模式一、第一冷却水腔002和第二冷却水腔003二者中的一个独立使用；

模式二、第一冷却水腔002和第二冷却水腔003串联使用，冷却液从第二冷却水腔003流向第一冷却水腔002；

模式三、第一冷却水腔002和第二冷却水腔003并联使用，也即二者同时且独立作业。

本实施例提供的齿轮箱冷却系统，不仅能够有效地对齿轮箱进行降温，还确保了冷却液不会流入齿轮箱内部，不会影响齿轮箱的正常运行，降低故障率，提高稳定性，延长使用寿命。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种齿轮箱冷却系统，其特征在于，包括：

齿轮箱主体和冷却水套，所述齿轮箱主体内部设有用于容纳齿轮传动机构的容置腔，所述冷却水套套接于所述齿轮箱主体外，所述冷却水套与所述齿轮箱主体共同限定出位于所述容置腔外部的第一冷却水腔。

2.根据权利要求1所述的齿轮箱冷却系统，其特征在于：

所述冷却水套上设置有在所述冷却水套的周向上排布的第一排水口以及两个第一进出水口。

3.根据权利要求1所述的齿轮箱冷却系统，其特征在于：

所述齿轮箱主体的外周面设置有环形凹槽，所述冷却水套封闭所述环形凹槽的环形槽口，以在所述环形凹槽处形成所述第一冷却水腔。

4.根据权利要求1所述的齿轮箱冷却系统，其特征在于：

所述冷却水套与所述齿轮箱主体之间设置有两个第一密封圈，所述两个第一密封圈在所述冷却水套的轴线延伸方向上间隔排布，所述第一冷却水腔位于所述两个第一密封圈之间。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的齿轮箱冷却系统，其特征在于：

所述齿轮箱冷却系统还包括电机法兰、轴承座和盖板，所述电机法兰与所述轴承座一体成型，所述盖板同时连接于所述电机法兰和所述轴承座，所述盖板、所述电机法兰和所述轴承座共同限定出第二冷却水腔；所述电机法兰与所述齿轮箱主体连接。

6.根据权利要求5所述的齿轮箱冷却系统，其特征在于：

所述电机法兰与所述轴承座铸造为一体。

7.根据权利要求5所述的齿轮箱冷却系统，其特征在于：

所述盖板上设置有散热片组。

8.根据权利要求7所述的齿轮箱冷却系统，其特征在于：

所述盖板设有环形安装槽；所述散热片组包括多个第一散热片和多个第二散热片，所述多个第一散热片在所述环形安装槽的周向上间隔排布，每个所述第一散热片的一端均与所述环形安装槽的外槽周壁连接，另一端均与所述环形安装槽的内槽周壁具有间距；所述多个第二散热片在所述环形安装槽的周向上间隔排布，每个所述第二散热片的一端均与所述环形安装槽的内槽周壁连接，另一端均与所述环形安装槽的外槽周壁具有间距。

9.根据权利要求5所述的齿轮箱冷却系统，其特征在于：

所述电机法兰上设置有在所述电机法兰的周向上排布的第二排水口以及两个第二进出水口。

10.根据权利要求5所述的齿轮箱冷却系统，其特征在于：

所述盖板与所述电机法兰之间设置有第二密封圈，所述盖板与所述轴承座之间设置有第三密封圈。

Images