CN210770183U - 回转减速机装置及工程机械 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种回转减速机装置及工程机械，其中，回转减速机装置包括：回转支承(5)，包括内圈(51)和外圈(52)，内圈(51)固定，外圈(52)相对于内圈(51)可转动地设置，外圈(52)的外周设有齿环(53)；减速部件，减速部件的末级齿轮在齿环(53)的外侧与齿环(53)啮合；液压马达(1)，用于为减速部件提供动力，液压马达(1)具有输出轴；和转速检测部件，用于检测液压马达(1)的输出轴的转速，以根据液压马达(1)输出轴的转速和减速部件至回转支承(5)的传动比获得回转支承(5)的回转参数。此种装置将回转参数检测功能集成于液压马达上，结构简单紧凑，可优化空间布局。

Description

回转减速机装置及工程机械

技术领域

本实用新型涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种回转减速机装置及工程机械。

背景技术

单边作业是工程机械领域特别是混凝土泵车领域经常应用的一项施工技术，主要用于解决工程机械半辐作业的问题，通过单边作业系统的控制，工程机械作业部件可以被控制在一定的范围内进行作业，从而实现在狭窄的空间内作业和提高作业安全性的目的。

工程机械施工工况复杂，在正常作业工况，最大回转角度限制能有效防止作业人员误操作造成液压管路被缠绕而引发设备故障，造成施工安全隐患。所以，对于具有回转功能的工程机械领域，对回转作业部件的位置监测必不可少，特别是对作业装置旋转角度的监测，这就需要安装用于监测角度的检测装置，用以检测作业装置回转角度、回转速度及回转方向等回转参数。

如图1所示，工程机械的回转装置中，由回转马达1a驱动减速机2a工作，再由减速机2a的输出轴带动第一齿轮4a转动，从而通过齿轮啮合带动回转支承5a旋转，减速机2a固定在回转支承5a底部的安装板3a上。

对于回转参数的检测，现有技术所采用的一种方案为：检测装置包括：角度传感器7a和第二齿轮6a，在安装板3a上根据齿轮配合的中心距加工一个安装孔，角度传感器7a的输出轴朝上穿过安装孔固定在安装板3a上，角度传感器7a的主体部位于安装板3a之下，第二齿轮6a设在安装板3a上方，且与角度传感器7a的输出轴连接。工作时，回转支承5a依次带动第二齿轮6a和角度传感器7a的输出轴旋转，从而实现回转支承5a旋转角度的检测。

但是，此种检测装至少存在如下缺点之一：1、需要单独增加角度传感器7a等检测机构以及防护装置，以保护角度传感器在工程机械恶劣的工作环境中不被碰损，增加了设计和制造成本。2.所用零件多，结构复杂，不够经济。3.由于是齿轮啮合，安装板3a上需要加工安装孔，增加了机加工的成本。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供了一种回转减速机装置及工程机械，能够简化回转参数检测部件的结构。

为实现上述目的，本实用新型的实施例提供了一种回转减速机装置，包括：

回转支承，包括内圈和外圈，内圈固定，外圈相对于内圈可转动地设置，外圈的外周设有齿环；

减速部件，减速部件的末级齿轮在齿环的外侧与齿环啮合；

液压马达，用于为减速部件提供动力，液压马达具有输出轴；和

转速检测部件，用于检测液压马达的输出轴的转速，以根据液压马达输出轴的转速和减速部件至回转支承的传动比获得回转支承的回转参数。

在一些实施例中，液压马达包括：

马达主体；和

安装部件，连接在马达主体靠近液压马达输出轴的一端，液压马达的输出轴穿过安装部件，安装部件上设有进油口和出油口；

其中，转速检测部件设于安装部件。

在一些实施例中，液压马达包括壳体，壳体为一体式结构，壳体上设有进油口和出油口，转速检测部件设于壳体上。

在一些实施例中，转速检测部件包括：

码盘，与液压马达的输出轴同轴连接，码盘沿周向均匀设置多个凸出部，凸出部沿码盘的径向朝外凸出，相邻凸出部之间形成凹入部；和

传感器，设在码盘沿径向的外侧，用于在液压马达的输出轴带动码盘转动时检测脉冲数，各脉冲在传感器与凸出部相对时发出；

其中，回转参数包括回转速度n，回转速度n＝N/t，N为传感器在时间t内测得的脉冲数。

在一些实施例中，回转参数还包括回转角度，回转角度通过回转速度与回转支承从初始位置起转动时间的乘积得出；

回转减速机装置还包括控制器，用于在回转角度达到预设角度时使液压马达减速，并在回转角度达到极限回转角度时使液压马达停止工作，其中，预设角度小于极限回转角度。

在一些实施例中，传感器设有至少两个，回转参数包括回转方向，在液压马达的输出轴带动码盘转动的工况下，通过各传感器采集的电信号的相位差确定回转方向。

在一些实施例中，传感器设有两个，包括第一传感器和第二传感器，第一传感器和第二传感器沿码盘的周向间隔设置，在初始位置，第一传感器和第二传感器中的一个与凸出部相对，另一个与凹入部相对。

在一些实施例中，回转减速机装置还包括：制动部件，设在液压马达与减速部件之间。

在一些实施例中，回转减速机装置还包括安装板，回转支承设在安装板的上方，且内圈固定于安装板；减速部件包括：

减速机，采用整体式结构，固定在安装板的下方，减速机的输入端与液压马达的输出轴连接；和

回转齿轮，设在安装板上方，回转齿轮作为末级齿轮与齿环啮合，回转齿轮与减速机的输出端连接。

为实现上述目的，本实用新型的实施例提供了一种工程机械，包括上述实施例的回转减速机装置。

在一些实施例中，工程机械包括混凝土泵车、汽车起重机或挖掘机。

基于上述技术方案，本实用新型实施例的回转减速机装置，通过转速检测部件检测液压马达的输出轴的转速，以根据液压马达输出轴的转速和减速部件至回转支承的传动比获得回转支承的回转参数。此种装置将回转参数检测功能集成于液压马达上，结构简单紧凑，液压马达在实现驱动功能的同时可检测回转参数，可优化空间布局，降低成本；而且，对于现有的未设置回转参数检测功能的装置，只需要更换液压马达即可，通用性较强，也无需在回转支承的安装板上加工安装检测装置的孔。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中回转减速机装置的一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型回转减速机装置的一个实施例的结构示意图；

图3为本实用新型回转减速机装置中转速检测部件的一个实施例的结构示意图；

图4为本实用新型回转减速机装置中传感器的安装结构示意图；

图5为图3中第一传感器和第二传感器的波形示意图。

附图标记说明

1a、回转马达；2a、减速机；3a、安装板；4a、第一齿轮；5a、回转支承；6a、第二齿轮；7a、角度传感器；

1、液压马达；11、马达主体；12、安装部件；13、进油口；14、出油口；2、减速机；3、安装板；4、回转齿轮；5、回转支承；51、内圈；52、外圈；53、齿环；6、制动部件；7A、第一传感器；7B、第二传感器；8、码盘；81、凸出部；82、凹入部；9、紧固件；10、通气管。

具体实施方式

以下详细说明本实用新型。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本实用新型中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

在本实用新型的描述中，采用了“上”、“下”、“顶”、“底”、“前”、“后”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的或工程机械实际的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型保护范围的限制。

为了使本领域技术人员更清楚地了解本实用新型的方案，下面对相关术语进行解释。

1.单边作业：工程机械的一种工作状态，在此状态下，上装作业装置被限制在一定的范围内工作，比如车体的单一侧。此工况对工程机械的稳定性及安全性要求较高，需要时刻检测作业装置的作业位置(回转角度)。

2.最大回转角度：工程机械上装作业装置单次朝一侧回转的最大角度，该角度如果不限制会造成液压管路缠绕，从而引发故障。

3.角度传感器：一种用于检测角度的传感仪器，俗称编码器。

4.速度传感器：一种用于检测回转速度的传感仪器。

5.回转支承：一种承上启下的连接装置，原理同轴承。此装置由内外圈两大部分组成，二者之间有滚珠或滚轴装置，可实现内外圈两大部分的相对运动。工程机械上，回转支承的内圈(外圈)与车体连接固定，另一部分同作业装置连接，通过回转减速机上的马达驱动，可实现作业机构的旋转。

6.回转小齿轮：安装于回转减速机输出轴，驱动回转支承工作。

7.作业装置：安装于回转支承上平面，随回转支承转动实现不同位置作业，如混凝土泵车臂架。

如图1所示，本实用新型提供了一种回转减速机装置，在一些实施例中，包括：回转支承5、减速部件、液压马达1、转速检测部件和控制器。该控制器可以是额外设置的控制器，也可以是车载控制器。

回转支承5包括内圈51和外圈52，内圈51固定，外圈52相对于内圈51可转动地设置，外圈52的外周设有齿环53，齿环53具有外齿。减速部件的末级齿轮在齿环53的外侧与齿环53啮合。液压马达1用于为减速部件提供动力，液压马达1具有输出轴。转速检测部件用于检测液压马达1输出轴的转速，以使控制器根据液压马达1输出轴的转速和减速部件至回转支承5的传动比获得回转支承5的回转参数。

对于可执行回转作业的工程机械，例如混凝土泵车、汽车起重机、挖掘机等，上车与回转支承5的外圈52连接，回转支承5的内圈51与下车连接，通过液压马达1驱动减速部件转动可带动回转支承5的外圈52旋转，以使上车进行旋转作业。对于一些工程机械，可实现±360°的作业范围；对于另一些功能机械，也可在周向上转动部分角度。液压马达1的输出力矩较大，可满足工程机械的上车进行回转作业需要的驱动力，电动或气动马达等则无法满足回转驱动的需求。

其中，回转参数可包括回转速度、回转角度和/或回转方向。例如，工程机械为混凝土泵车，由于混凝土泵车在作业时布料杆全部展开，且根据布料位置的需求会经常伸展至泵车主体之外，在上车旋转时的安全性非常重要。通过检测布料杆的回转速度，可使回转速度保持在预设安全速度之内，防止布料杆快速转动而发生晃动；通过检测布料杆的回转角度，可使布料杆准确地到达预设布料位置，并防止布料杆转动至超出预设安全角度，以免车内的液压管路和电气线路缠绕引发设备故障；通过检测回转方向，可使布料杆准确地朝需要的区域移动，提高作业效率。

本实用新型的该实施例至少具备如下优点之一：

1、现有技术中回转减速机的液压马达因为采用液压油作为动力，因此均未设有检测功能。本实用新型将回转参数检测功能集成于液压马达上，结构简单紧凑，液压马达在实现驱动功能的同时可检测回转参数，可优化空间布局，降低成本；

2、对于现有的未设置回转参数检测功能的装置，只需要更换液压马达即可，通用性较强，无需像现有技术图1在回转支承的安装板上加工安装检测装置的孔，减少了机加工量。

3、现有技术图1通过设置第二齿轮6a检测回转角度，在操作人员安装检测装置或者维护时，由于第一齿轮4a和第二齿轮6a之间的区域可能对操作人员构成危险，因此需要该区域的齿轮设置防护机构，以免齿轮旋转时伤害操作人员。而本实用新型将回转参数检测功能集成于液压马达上，无需在整车装配时单独安装转速检测部件，且离齿轮啮合区域较远，可提高拆装效率和安全性。

如图2所示，液压马达1包括：马达主体11和安装部件12，安装部件12连接在马达主体11靠近液压马达1输出轴的一端，液压马达1的输出轴穿过安装部件12，安装部件12上设有进油口13和出油口14；其中，转速检测部件设于安装部件12。例如，安装部件12呈长方体结构，考虑到液压马达1一般呈不规则结构，此种液压马达1具有独立的安装部件12，便于设置进油口13、出油口14和转速检测部件，也方便和下游的部件安装连接。

在另一种结构形式中，液压马达1包括壳体，壳体为一体式结构，壳体上设有进油口13和出油口14，转速检测部件设于壳体上。由于工程机械工作时均在较强的振动，此种结构可提高液压马达1的密封性，防止漏油。

在一些实施例中，如图3所示，转速检测部件包括：码盘8和传感器。码盘8与液压马达1的输出轴同轴连接，例如，码盘8可设在安装部件12内，码盘8沿周向均匀设置多个凸出部81，凸出部81沿码盘8的径向朝外凸出，相邻凸出部81之间形成凹入部82，使码盘8的外周形成齿状结构。传感器设在码盘8沿径向的外侧，用于在液压马达1的输出轴带动码盘8转动时检测脉冲数，各脉冲在传感器与凸出部81相对时发出，传感器与凸出部81在安装时可保证预设间隙。例如，传感器可采用磁性、光电或霍尔传感器等，只要能检测码盘8脉冲信号的传感器均在保护范围之内。

其中，回转参数包括回转速度，回转速度n＝N/t，N为传感器在时间t内测得的脉冲数。码盘8上的编码数量越多，测量精度也越高。

传感器可设置一个或多个，如果设置多个传感器，可选取任一传感器的检测信号计算回转速度；或者将各传感器的检测信号进行比较，将偏离量超过预设值的检测信号剔除，从剩余检测信号中选取一个或获取平均值以计算回转速度，此种方式可提高回转速度计算的准确性，进一步提高工程机械上车回转的安全性。

进一步地，回转参数还包括回转角度，回转角度通过回转速度与回转支承5从初始位置起转动时间的乘积得出。控制器用于在回转角度达到预设角度时使液压马达1减速，并在回转角度达到极限回转角度时使液压马达1停止工作，其中，预设角度小于极限回转角度，极限回转角度可根据工程机械的工作需求设置。

该实施例通过实时检测回转角度，可使操作者实时了解上车的回转角度，在快到达极限回转角度时提前减速可提高上车回转的安全性，在到达极限回转角度时能够及时停止转动。

对于一些对极限回转角度要求严格的工程机械，如果超出极限回转角度可能会对作业安全性造成较大影响。对于此种工程机械，回转减速机装置还可包括：行程开关，设在回转支承5转动的极限回转位置；控制器用于在接收到行程开关的触发信号时使液压马达1停止工作。

该实施例中，在控制器计算出回转角度到达极限回转角度，或者通过行程开关触发检测到回转支承5到达极限回转角度时，均使液压马达1停止工作。此种控制方式能够更及时地使回转支承5在到达极限回转位置时停止运动，并且在转速检测部件和行程开关中的一个发生故障时，仍可依靠另一个检测，可提高回转参数检测的可靠性。

如图3所示，传感器设有至少两个，回转参数还包括回转方向，控制器用于在液压马达1的输出轴带动码盘8转动的工况下，通过各传感器采集的电信号的相位差确定回转方向。例如，电信号为电压信号。在液压马达1工作时，控制器可获得传感器的波形图，通过波形图可获得回转速度、回转角度和/或回转方向。

例如，如图3所示，传感器设有两个，包括第一传感器7A和第二传感器7B，第一传感器7A和第二传感器7B沿码盘8的周向间隔设置，在初始位置，第一传感器7A和第二传感器7B中的一个与凸出部81相对，另一个与凹入部82相对。第一传感器7A和第二传感器7B设置位置的最小角度间隔为相邻凸出部81和凹入部82沿周向中心位置的夹角，或者也可以是该夹角的奇数倍。

在图3中，液压马达1转动一圈具有六个频率周期，即包括六个凸出部81和六个凹入部82。如图5所示，在液压马达1转动一周的过程中，Ua为第一传感器7A的波形示意图，Ub为第二传感器7B的波形示意图，由于在初始状态时，第一传感器7A与凹入部82相对，第二传感器7B与凸出部81相对，因此，第一传感器7A的高电平信号在相位上滞后于第二传感器7B的高电平信号，例如，滞后15°，此时可判断出液压马达1为顺时针旋转。

图4示意出了第一传感器7A和第二传感器7B的安装结构示意图，第一传感器7A和第二传感器7B的安装接口插入安装部件12上的孔内，部分可露出安装部件12。由于液压马达1内存在液压油，且液压油具备一定的压力，因此，传感器可选择耐油耐压的传感器，以提高检测可靠性，并提高使用寿命。

如图2所示，此种回转减速机装置还包括：制动部件6，设在液压马达1与减速部件之间，用于使回转支承5制动。将制动部件6设在液压马达1与减速部件之间可减小所需的制动力矩，降低对制动部件6的制动力矩要求。制动部件6可固定于安装部件12上，并与液压马达1的输出轴连接。

如图2所示，此种回转减速机装置还包括安装板3，回转支承5设在安装板3的上方，且内圈51固定于安装板3；减速部件包括：减速机2，采用整体式结构，固定在安装板3的下方，例如通过紧固件9固定于安装板3，减速机2的输入端与液压马达1的输出轴连接；和回转齿轮4，设在安装板3上方，回转齿轮4作为末级齿轮与齿环53啮合，回转齿轮4与减速机2的输出端连接，例如，回转齿轮4与减速机2的输出轴可通过花键连接。

如图2所示，在减速机2的上部区域设置通气管10，当从减速机2的底部区域注入润滑油时，可使润滑油顺利注入。进一步地，可在排气管顶部设置油杯，如有在注入润滑油的过程中在油杯内出现油，则说明润滑油已注满，便于了解润滑油添加情况。

优选地，液压马达1的输出轴、制动部件6、减速机2的输出轴和回转齿轮4可沿竖直方向同轴设置，以减小回转减速机装置在水平面内占用的空间，为设置其它部件留出空间。

通过将减速部件组合设置为整体式的减速机2和回转齿轮4，对于不同的工程机械，从液压马达1至回转支承5可能需要设置不同的传动比，这样仅需要选择不同齿数的回转齿轮4就能够组合出不同的传动比，无需对整个减速部件重新进行设计，可提高对于不同工程机械的适应性。

在液压马达1工作时，检测到液压马达1的输出轴的转速n，已知减速机2传动比i₁和回转齿轮4与回转支承5的传动比i₂，可以通过控制器编程得出回转支承5(即上车作业装置)的回转速度n’＝n×i₁×i₂。回转方向的判定是根据两个传感器相位差的不同在控制器中编程实现判断，能实现方向检测至少需要两个传感器。对于回转方向没有要求的工程机械只需一个传感器即可检测转速和角度。

其次，本实用新型还提供了一种工程机械，包括上述实施例的回转减速机装置。例如，工程机械包括混凝土泵车、汽车起重机或挖掘机。

回转减速机装置设在工程机械的上车与下车之间，上车与回转支承5的外圈52连接，下车与回转支承5的内圈51连接，内圈51和外圈52之间可设置滚动体，当上车回转时，会带动外圈52相对于内圈51转动。

此种工程机械的回转减速机装置结构紧凑，可优化空间布局，降低成本，易于通过更换液压马达的方式应用于需要设置回转参数检测功能的工程机械中，无需对安装板额外进行加工，而且可提高回转参数检测部件的拆装效率和安全性。另外，由于转速检测部件可准确地获得各回转参数，能够提高工程机械作业的安全性。

以上对本实用新型所提供的实施例进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种回转减速机装置，其特征在于，包括：

回转支承(5)，包括内圈(51)和外圈(52)，所述内圈(51)固定，所述外圈(52)相对于所述内圈(51)可转动地设置，所述外圈(52)的外周设有齿环(53)；

减速部件，所述减速部件的末级齿轮在所述齿环(53)的外侧与所述齿环(53)啮合；

液压马达(1)，用于为所述减速部件提供动力，所述液压马达(1)具有输出轴；和

转速检测部件，用于检测所述液压马达(1)的输出轴的转速，以根据所述液压马达(1)输出轴的转速和所述减速部件至所述回转支承(5)的传动比获得所述回转支承(5)的回转参数。

2.根据权利要求1所述的回转减速机装置，其特征在于，所述液压马达(1)包括：

马达主体(11)；和

安装部件(12)，连接在所述马达主体(11)靠近所述液压马达(1)输出轴的一端，所述液压马达(1)的输出轴穿过所述安装部件(12)，所述安装部件(12)上设有进油口(13)和出油口(14)；

其中，所述转速检测部件设于所述安装部件(12)。

3.根据权利要求1所述的回转减速机装置，其特征在于，所述液压马达(1)包括壳体，所述壳体为一体式结构，所述壳体上设有进油口(13)和出油口(14)，所述转速检测部件设于所述壳体上。

4.根据权利要求1所述的回转减速机装置，其特征在于，所述转速检测部件包括：

码盘(8)，与所述液压马达(1)的输出轴同轴连接，所述码盘(8)沿周向均匀设置多个凸出部(81)，所述凸出部(81)沿所述码盘(8)的径向朝外凸出，相邻所述凸出部(81)之间形成凹入部(82)；和

传感器，设在所述码盘(8)沿径向的外侧，用于在所述液压马达(1)的输出轴带动所述码盘(8)转动时检测脉冲数，各脉冲在所述传感器与所述凸出部(81)相对时发出；

其中，所述回转参数包括回转速度，所述回转速度n＝N/t，N为所述传感器在时间t内测得的脉冲数。

5.根据权利要求4所述的回转减速机装置，其特征在于，所述回转参数还包括回转角度，所述回转角度通过所述回转速度与所述回转支承(5)从初始位置起转动时间的乘积得出；

所述回转减速机装置还包括控制器，用于在所述回转角度达到预设角度时使所述液压马达(1)减速，并在所述回转角度达到极限回转角度时使所述液压马达(1)停止工作，其中，所述预设角度小于所述极限回转角度。

6.根据权利要求4所述的回转减速机装置，其特征在于，还包括控制器，所述传感器设有至少两个，所述回转参数还包括回转方向，所述控制器用于在所述液压马达(1)的输出轴带动所述码盘(8)转动的工况下，通过各所述传感器采集的电信号的相位差确定所述回转方向。

7.根据权利要求6所述的回转减速机装置，其特征在于，所述传感器设有两个，包括第一传感器(7A)和第二传感器(7B)，所述第一传感器(7A)和第二传感器(7B)沿所述码盘(8)的周向间隔设置，在初始位置，所述第一传感器(7A)和所述第二传感器(7B)中的一个与所述凸出部(81)相对，另一个与所述凹入部(82)相对。

8.根据权利要求1所述的回转减速机装置，其特征在于，还包括：制动部件(6)，设在所述液压马达(1)与所述减速部件之间。

9.根据权利要求1所述的回转减速机装置，其特征在于，还包括安装板(3)，所述回转支承(5)设在所述安装板(3)的上方，且所述内圈(51)固定于所述安装板(3)；所述减速部件包括：

减速机(2)，采用整体式结构，固定在所述安装板(3)的下方，所述减速机(2)的输入端与所述液压马达(1)的输出轴连接；和

回转齿轮(4)，设在所述安装板(3)上方，所述回转齿轮(4)作为所述末级齿轮与所述齿环(53)啮合，所述回转齿轮(4)与所述减速机(2)的输出端连接。

10.一种工程机械，其特征在于，包括权利要求1～9任一所述的回转减速机装置。

11.根据权利要求10所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械包括混凝土泵车、汽车起重机或挖掘机。

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