CN217422057U - 一种同轴双离合气动换挡变速箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种同轴双离合气动换挡变速箱，包括输入离合器总成、变速箱总成和输出离合器总成，输入离合器总成包括输入离合轴、输入外气胎离合器和输入内气胎离合器，输出离合器总成包括输出离合轴、输出外气胎离合器和输出内气胎离合器，变速箱总成包括变速箱输入轴和变速箱输出轴，变速箱输入轴外端连接有输入外毂和支撑在变速箱输入轴上的输入内毂，变速箱输出轴外端连接有输出外毂和支撑在变速箱输出轴上的输出内毂，变速箱输入轴与四挡主动齿轮及二挡主动齿轮相连，输入内毂与三挡主动齿轮相连，输出内毂与二挡从动齿轮相连，输出外毂与四挡从动齿轮及三挡从动齿轮相连，本实用新型结构简单紧凑，设计合理，传动链短、传动效率高。

Description

一种同轴双离合气动换挡变速箱

技术领域

本实用新型涉及钻探设备技术领域，尤其是一种同轴双离合气动换档变速箱。

背景技术

钻机变速箱是钻探设备中的重要部件，该技术主要用拖车钻机上，满足拖车钻机远程操控换档、不停车换档，可减轻司钻劳动强度，提升钻进效率。现有的钻探设备中，钻机变速箱有手动拨叉换档、气动拨叉换档、气动离合器换档等，采用拨叉换档，需要停止后拨动拨叉，结构复杂，拨叉容易磨损，换档效率低，尤其是手动拨叉换档，不可以远程控制，操纵费力。现有气动离合器换档变速箱均为单离合平行布置，两离合器中心距远，变速箱体积大，结构复杂；而四速变速箱需要四对不同速比齿轮传动，体积大，结构不紧凑。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种同轴双离合气动换挡变速箱，结构简单紧凑，设计合理，传动链短、传动效率高。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种同轴双离合气动换档变速箱，包括输入离合器总成、与变速箱总成和输出离合器总成，所述变速箱总成包括输入离合器总成连接的变速箱输入轴和与变速箱总成连接的变速箱输出轴，所述变速箱输入轴外端直接连接有输入外毂和通过轴承支撑在变速箱输入轴上的输入内毂，所述变速箱输出轴外端直接连接有输出外毂和通过轴承支撑在变速箱输出轴上的输出内毂，所述变速箱输入轴与四档主动齿轮及二档主动齿轮相连，所述输入内毂与三档主动齿轮相连，所述输出内毂与二档从动齿轮相连，所述输出外毂与四档从动齿轮及三档从动齿轮相连，所述二档主动齿轮和二档从动齿轮啮合，所述三档主动齿轮与三档从动齿轮啮合，所述四档主动齿轮与四档从动齿轮啮合。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述输入离合器总成包括输入离合轴、输入外气胎离合器和输入内气胎离合器，所述输入离合轴上设置有向输入外气胎离合器送气的第一通道和向输入内气胎离合器送气的第二通道，所述输入外气胎离合器套于输入外毂外侧，所述输入内气胎离合器套于输入内毂外侧。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述输入外毂和输入内毂同轴设计，所述输入外气胎离合器和输入内气胎离合器同轴设计。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述输出离合器总成包括输出离合轴、输出外气胎离合器和输出内气胎离合器，所述输出离合轴上设置有向输出外气胎离合器送气的第三通道和向输出内气胎离合器送气的第四通道，所述输出外气胎离合器套于输出外毂外侧，所述输出内气胎离合器套于输出内毂外侧。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述输出外毂和输出内毂同轴设计，所述输出外气胎离合器和输出内气胎离合器同轴设计。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：换挡变速箱包括四个档位传动比：一档传动比i₁、二档传动比i₂、三档传动比i₃和四档传动比i₄，所述二档传动比i₂为二档主动齿轮和二档从动齿轮之间的传动比，所述三档传动比i₃为三档主动齿轮与三档从动齿轮之间的传动比，所述四档传动比i₄为四档主动齿轮与四档从动齿轮之间的传动比，所述一档传动比i₁=i₂*i₃/i₄。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：所述二档传动比i₂=2，所述三档传动比i₃=1.35，所述四档传动比i₄=0.9，所述一档传动比i₁=2*1.35/0.9=3。

本实用新型技术方案的进一步改进在于：

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是：

1、本实用新型同轴双离合气动换档变速箱采用输入外毂、输入内毂同轴设计，对应输入外气胎离合器和输入内气胎离合器同轴设计，输出外毂和输出内毂同轴设计，对应输出外气胎离合器和输出内气胎离合器同轴设计，结构简单紧凑，体积小；

2、本实用新型同轴双离合气动换档变速箱内部齿轮采用折回传动路线，三对齿轮实现四档速度，省去一对常啮合齿轮，具有结构紧凑、传动链短、传动零件少、传动效率高等特点；

3、本实用新型同轴双离合气动换档变速箱无换档拨叉，可以实现不停车换档，节省换档时间，提升生产效率；

4、本实用新型采用气动控制，可以实现远程控制，集中控制，省力快捷。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

其中，1、输入离合轴，2、输入外毂，3、输入内毂，4-1、输入外气胎离合器，4-2、输入内气胎离合器，5、变速箱输入轴，6、三挡主动齿轮，7、四挡主动齿轮，8、二挡主动齿轮，9、输出内毂，10、输出外毂，11-1、输出外气胎离合器，11-2、输出内气胎离合器，12、输出离合轴，13、变速箱输出轴，14、二挡从动齿轮，15、四挡从动齿轮，16、三挡从动齿轮。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步详细说明：

如图1所示，一种同轴双离合气动换挡变速箱，包括输入离合器总成、变速箱总成和输出离合器总成，所述输入离合器总成包括输入离合轴1、输入外气胎离合器4-1和输入内气胎离合器4-2，所述输入离合轴1上设置有向输入外气胎离合器4-1送气的第一通道和向输入内气胎离合器4-2送气的第二通道。

所述输出离合器总成包括输出离合轴12、输出外气胎离合器11-1和输出内气胎离合器11-2，所述输出离合轴12上设置有向输出外气胎离合器11-1送气的第三通道和向输出内气胎离合器11-2送气的第四通道。

所述变速箱总成包括变速箱输入轴5和变速箱输出轴13，所述变速箱输入轴5外端直接连接有输入外毂2和通过轴承支撑在变速箱输入轴5上的输入内毂3，所述输入外气胎离合器4-1套于输入外毂2外侧，所述输入内气胎离合器4-2套于输入内毂3外侧，所述输入外毂2和输入内毂3同轴设计，所述输入外气胎离合器4-1和输入内气胎离合器4-2同轴设计，结构紧凑。

所述变速箱输出轴13外端直接连接有输出外毂10和通过轴承支撑在变速箱输出轴13上的输出内毂9，所述输出外气胎离合器11-1套于输出外毂10外侧，所述输出内气胎离合器11-2套于输出内毂9外侧，所述输出外毂10和输出内毂9同轴设计，所述输出外气胎离合器11-1和输出内气胎离合器11-2同轴设计，结构紧凑。所述变速箱输入轴5与四挡主动齿轮7及二挡主动齿轮8相连，所述输入内毂3与三挡主动齿轮6相连，所述输出内毂9与二挡从动齿轮14相连，所述输出外毂10与四挡从动齿轮15及三挡从动齿轮16相连，所述二挡主动齿轮8和二挡从动齿轮14啮合，所述三挡主动齿轮6与三挡从动齿轮16啮合，所述四挡主动齿轮7与四挡从动齿轮15啮合。

本实用新型的换挡变速箱包括四个挡位传动比：一挡传动比i₁、二挡传动比i₂、三挡传动比i₃和四挡传动比i₄，所述二挡传动比i₂为二挡主动齿轮8和二挡从动齿轮14之间的传动比，所述三挡传动比i₃为三挡主动齿轮6与三挡从动齿轮16之间的传动比，所述四挡传动比i₄为四挡主动齿轮7与四挡从动齿轮15之间的传动比，所述一挡传动比i₁=i₂*i₃/i₄。

实施例：

设定参数：二档主动齿轮8齿数Z₁₃=26，二档从动齿轮14齿数Z₂₃=54，传动比i₂=2；三档主动齿轮6齿数Z₃₄=34，三档从动齿轮16齿数Z₂₁=46，传动比i₃=1.35；四档主动齿轮7齿数Z₁₂=42，四档从动齿轮15齿数Z₂₂=38，传动比i₄=0.9；一档为二档、三档、四档衍生档位，传动比i₁=2*1.35/0.9=3，变速箱采用四极电机经皮带轮减速后输入，电机转速1480 r/min，皮带轮减速比是2，所以输入离合轴1的输入速度为740r/min。

工作原理：

一档：向输入离合轴1的第二通道和输出离合轴12的第四通道送气，输入内气胎离合器4-2抱紧接合输入内毂3，输入内毂3与三档主动齿轮6相连，三档主动齿轮6与三档从动齿轮16啮合运动，三档从动齿轮16和四档从动齿轮15一体运动，四档从动齿轮15与四档主动齿轮7啮合运动，四档主动齿轮7和二档主动齿轮8一体运动，二档主动齿轮8和二档从动齿轮14啮合运动，二档从动齿轮14和输出内毂9一体运动，输出离合轴12通过输出内气胎离合器11-2接合输出内毂9为一档速度输出，一档速度n₁=740/3=246 r/min。

二档：向输入离合轴1的第一通道和输出离合轴12的第四通道送气，输入外气胎离合器4-1抱紧接合输入外毂2，输入外毂2与二档主动齿轮8一体运动，二档主动齿轮8和二档从动齿轮14啮合运动，二档从动齿轮14和输出内毂9一体运动，输出离合轴12通过输出内气胎离合器11-2接合输出内毂9为二档速度输出，二档速度n₂=740/2=370 r/min。

三档：向输入离合轴1的第二通道和输出离合轴12的第三通道送气，输入内气胎离合器4-2抱紧接合输入内毂3，输入内毂3与三档主动齿轮6相连，三档主动齿轮6与三档从动齿轮16啮合运动，三档从动齿轮16和输出外毂10一体运动，输出离合轴12通过输出外气胎离合器11-1接合输出外毂10为三档速度输出，三档速度n₃=740/1.35=548 r/min。

四档：向输入离合轴1的第一通道和输出离合轴12的第三通道送气，输入外气胎离合器4-1抱紧接合输入外毂2，输入外毂2与四档主动齿轮7一体运动，四档主动齿轮7与四档从动齿轮15啮合运动，四档从动齿轮15和输出外毂10一体运动，输出离合轴12通过输出外气胎离合器11-1接合输出外毂10为四档速度输出，四档速度n₄=740/0.9=822 r/min。

本实用新型的各个传动比主要针对工程转盘钻机技术参数而设定，工程转盘钻机工作转速范围一般为30-150r/min，根据所施工孔径和地层地质情况来调整转速，孔径大地层硬转速低，反之则高，转盘传动中间速度一般按几何级数分布，既相邻档速之比(邻速比)均相等，等于一个几何公比φ。本实用新型四个档的速度分别为n₁、n₂、n₃、n₄，则邻速比φ₁=n₂/ n₁=370/246=1.5；φ₂= n₃/ n₂=548/370=1.48≈1.5；φ₃= n₄/ n₃=822/548=1.5。

工程转盘钻机转盘为一级直角减速器，小锥齿轮输入，驱动大锥齿轮做水平顺时针回转，该转盘减速比为6.25，四档对应转盘输出转速分别为：246/6.25≈39r/min、370/6.25≈59 r/min、548/6.25≈88 r/min、822/6.25≈131r/min，中间速度符合几何级数分布要求，技术参数满足工程转盘钻机施工工艺要求。各个转动比为最优化结果，兼顾了转盘工作的各种工况，速比分配比较合理。

本实用新型同轴双离合气动换档变速箱内部齿轮采用折回传动路线，三对齿轮实现四档速度，省去一对常啮合齿轮，具有结构紧凑、传动链短、传动零件少、传动效率高等特点。

Claims (7)

1.一种同轴双离合气动换挡变速箱，其特征在于：包括输入离合器总成、变速箱总成和输出离合器总成，所述变速箱总成包括输入离合器总成连接的变速箱输入轴（5）和与变速箱总成连接的变速箱输出轴（13），所述变速箱输入轴（5）外端直接连接有输入外毂（2）和通过轴承支撑在变速箱输入轴（5）上的输入内毂（3），所述变速箱输出轴（13）外端直接连接有输出外毂（10）和通过轴承支撑在变速箱输出轴（13）上的输出内毂（9），所述变速箱输入轴（5）与四挡主动齿轮（7）及二挡主动齿轮（8）相连，所述输入内毂（3）与三挡主动齿轮（6）相连，所述输出内毂（9）与二挡从动齿轮（14）相连，所述输出外毂（10）与四挡从动齿轮（15）及三挡从动齿轮（16）相连，所述二挡主动齿轮（8）和二挡从动齿轮（14）啮合，所述三挡主动齿轮（6）与三挡从动齿轮（16）啮合，所述四挡主动齿轮（7）与四挡从动齿轮（15）啮合。

2.根据权利要求1所述的一种同轴双离合气动换挡变速箱，其特征在于：所述输入离合器总成包括输入离合轴（1）、输入外气胎离合器（4-1）和输入内气胎离合器（4-2），所述输入离合轴（1）上设置有向输入外气胎离合器（4-1）送气的第一通道和向输入内气胎离合器（4-2）送气的第二通道，所述输入外气胎离合器（4-1）套于输入外毂（2）外侧，所述输入内气胎离合器（4-2）套于输入内毂（3）外侧。

3.根据权利要求2所述的一种同轴双离合气动换挡变速箱，其特征在于：所述输入外毂（2）和输入内毂（3）同轴设计，所述输入外气胎离合器（4-1）和输入内气胎离合器（4-2）同轴设计。

4.根据权利要求1所述的一种同轴双离合气动换挡变速箱，其特征在于：所述输出离合器总成包括输出离合轴（12）、输出外气胎离合器（11-1）和输出内气胎离合器（11-2），所述输出离合轴（12）上设置有向输出外气胎离合器（11-1）送气的第三通道和向输出内气胎离合器（11-2）送气的第四通道，所述输出外气胎离合器（11-1）套于输出外毂（10）外侧，所述输出内气胎离合器（11-2）套于输出内毂（9）外侧。

5.根据权利要求4所述的一种同轴双离合气动换挡变速箱，其特征在于：所述输出外毂（10）和输出内毂（9）同轴设计，所述输出外气胎离合器（11-1）和输出内气胎离合器（11-2）同轴设计。

6.根据权利要求1所述的一种同轴双离合气动换挡变速箱，其特征在于：换挡变速箱包括四个挡传动比：一挡传动比i₁、二挡传动比i₂、三挡传动比i₃和四挡传动比i₄，所述二挡传动比i₂为二挡主动齿轮（8）和二挡从动齿轮（14）之间的传动比，所述三挡传动比i₃为三挡主动齿轮（6）与三挡从动齿轮（16）之间的传动比，所述四挡传动比i₄为四挡主动齿轮（7）与四挡从动齿轮（15）之间的传动比，所述一挡传动比i₁=i₂*i₃/i₄。

7.根据权利要求6所述的一种同轴双离合气动换挡变速箱，其特征在于：所述二挡传动比i₂=2，所述三挡传动比i₃=1.35，所述四挡传动比i₄=0.9，所述一挡传动比i₁=2*1.35/0.9=3。

Images