CN219196133U - 一种主驱动系统及抓斗式挖泥机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种主驱动系统及抓斗式挖泥机，涉及挖泥机技术领域，该主驱动系统用于抓斗式挖泥机，包括用于驱动抓斗式挖泥机的抓斗升降的支持卷筒驱动系统和用于驱动抓斗开闭的开闭卷筒驱动系统，支持卷筒驱动系统和开闭卷筒驱动系统分别包括发动机、磁流变离合器、齿轮箱和卷筒，发动机通过磁流变离合器与齿轮箱的输入端连接，齿轮箱的输出端与卷筒连接，卷筒用于与抓斗连接。本实用新型能够使驱动系统的结构和控制点大为简化。

Description

一种主驱动系统及抓斗式挖泥机

技术领域

本实用新型涉及挖泥机技术领域，具体而言，涉及一种主驱动系统及抓斗式挖泥机。

背景技术

抓斗式挖泥机为挖泥船上的核心作业设备，其设置支持和开闭两套卷筒作为主驱动系统，支持卷筒和开闭卷筒通过臂架和绳索悬空吊住抓斗，控制抓斗的下放、悬停及开闭合、上升。抓斗式挖泥机在空斗下放、闭斗悬停抓泥和满斗起升过程中，驱动系统需要提供给抓斗的扭矩很大，抓斗的运动速度非常高且需要频繁的对速度进行调节，现有的驱动系统主要驱动方式包括液压主驱动以及电气主驱动，不仅需要设计复杂的液压或电气元件，结构复杂，而且需要调控多个控制点才能实现输出扭矩的变化。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是如何使驱动系统的结构和控制点大为简化。

一方面，本实用新型提供一种主驱动系统，用于抓斗式挖泥机，包括用于驱动所述抓斗式挖泥机的抓斗升降的支持卷筒驱动系统和用于驱动所述抓斗开闭的开闭卷筒驱动系统，所述支持卷筒驱动系统和所述开闭卷筒驱动系统分别包括发动机、磁流变离合器、齿轮箱和卷筒，所述发动机通过所述磁流变离合器与所述齿轮箱的输入端连接，所述齿轮箱的输出端与所述卷筒连接，所述卷筒用于与所述抓斗连接。

可选地，所述支持卷筒驱动系统和所述开闭卷筒驱动系统还分别包括传动机构，所述齿轮箱的输出端通过所述传动机构与所述卷筒连接。

可选地，所述传动机构包括与所述齿轮箱的输出端连接的第一齿轮组件和与所述卷筒连接的第二齿轮组件，所述第一齿轮组件包括第一齿轮，所述第二齿轮组件包括第二齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮相互啮合。

可选地，所述第一齿轮的直径小于所述第二齿轮的直径。

可选地，所述支持卷筒驱动系统和所述开闭卷筒驱动系统还分别包括联轴器，所述联轴器的两端分别与所述齿轮箱的输出端和所述第一齿轮组件可拆卸连接。

可选地，所述第一齿轮组件还包括连接轴，所述连接轴与所述联轴器连接，所述第一齿轮套设于所述连接轴上。

可选地，所述卷筒包括转动轴，所述第二齿轮套设于所述连接轴上并与所述转动轴连接。

可选地，所述发动机为柴油发动机或者汽油发动机。

第二方面，本实用新型提供一种抓斗式挖泥机，包括如上所述的主驱动系统。

可选地，该抓斗式挖泥机还包括控制器，所述控制器分别与所述主驱动系统的磁流变离合器电连接。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果为：

主驱动系统的支持卷筒驱动系统和开闭卷筒驱动系统为两套独立的驱动系统，支持卷筒驱动系统用于驱动抓斗式挖泥机的抓斗升降，开闭卷筒驱动系统用于驱动抓斗开闭。支持卷筒驱动系统和开闭卷筒驱动系统分别包括发动机、磁流变离合器、齿轮箱和卷筒，发动机通过磁流变离合器与齿轮箱的输入端连接，齿轮箱的输出端与卷筒连接，卷筒用于与抓斗连接，相比于传统的液压主驱动以及电气主驱动，其不需要设计复杂的液压或电气元件，结构简单，发动机通过磁流变离合器将动力传输至齿轮箱，然后再由齿轮箱传输给卷筒，从而驱动抓斗升降或者张闭，同时，本实用新型的主驱动系统工作时，可以改变磁流变离合器的输入电流，进而改变磁流变离合器内磁场的强度来改变磁流变液的理化性能，最终改变输出扭矩的大小，其只需对磁流变离合器的输入电流进行控制即可，大大简化了控制点。

附图说明

图1为本实用新型中主驱动系统的一种实施方式的结构示意图；

图2为本实用新型中齿轮箱与卷筒的一种实施方式的连接示意图；

图3为本实用新型中抓斗式挖泥机的一种实施方式的结构示意图；

图4为本实用新型中绕绳的主驱动系统与抓斗的绕绳示意图。

附图标记说明：

1、支持卷筒驱动系统；2、开闭卷筒驱动系统；3、发动机；4、磁流变离合器；5、齿轮箱；6、联轴器；7、卷筒；71、转动轴；72、筒本体；8、传动机构；81、第一齿轮组件；811、第一齿轮；812、连接轴；82、第二齿轮；9、抓斗；10、导向滑轮；11、臂头滑轮；12、开闭滑轮；13、钢丝绳。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

如图1所示，本实用新型的实施例提供一种主驱动系统，用于抓斗式挖泥机，包括用于驱动抓斗式挖泥机的抓斗9升降的支持卷筒驱动系统1和用于驱动抓斗9开闭的开闭卷筒驱动系统2，支持卷筒驱动系统1和开闭卷筒驱动系统2分别包括发动机3、磁流变离合器4、齿轮箱5和卷筒7，发动机3通过磁流变离合器4与齿轮箱5的输入端连接，齿轮箱5的输出端与卷筒7连接，卷筒7用于与抓斗9连接。

本实施例中，主驱动系统的支持卷筒驱动系统1和开闭卷筒驱动系统2为两套独立的驱动系统，支持卷筒驱动系统1用于驱动抓斗式挖泥机的抓斗9升降，开闭卷筒驱动系统2用于驱动抓斗9开闭。

本实施例中，支持卷筒驱动系统1和开闭卷筒驱动系统2的结构相同，两者分别包括发动机3、磁流变离合器4、齿轮箱5和卷筒7，发动机3通过磁流变离合器4与齿轮箱5的输入端连接，齿轮箱5的输出端与卷筒7连接，卷筒7用于与抓斗9连接。其中，如图1、3所示，支持卷筒驱动系统1的卷筒7通过钢丝绳13与抓斗9连接，开闭卷筒驱动系统2的卷筒7通过钢丝绳13与抓斗9内的开闭滑轮12组连接。

这样，相比于传统的液压主驱动以及电气主驱动，其不需要设计复杂的液压或电气元件，结构简单，发动机3通过磁流变离合器4将动力传输至齿轮箱5，然后再由齿轮箱5传输给卷筒7，从而驱动抓斗9升降或者张闭，同时，本实用新型的主驱动系统工作时，可以改变磁流变离合器4的输入电流，进而改变磁流变离合器4内磁场的强度来改变磁流变液的理化性能，最终改变输出扭矩的大小，其只需对磁流变离合器4的输入电流进行控制即可，大大简化了控制点。

可选地，支持卷筒驱动系统1和开闭卷筒驱动系统2还分别包括传动机构8，齿轮箱5的输出端通过传动机构8与卷筒7连接。

具体地，传动机构8包括与齿轮箱5的输出端连接的第一齿轮组件81和与卷筒7连接的第二齿轮组件，第一齿轮组件81包括第一齿轮811，第二齿轮组件包括第二齿轮82，第一齿轮811和第二齿轮82相互啮合。

如图2所示，在支持卷筒驱动系统1中，齿轮箱5的输出端连接有第一齿轮组件81，卷筒7上连接有第二齿轮组件，其中，第一齿轮组件81包括第一齿轮811，第二齿轮组件包括第二齿轮82，在装配完成后，第一齿轮811和第二齿轮82相互啮合。这样，齿轮箱5能够将动力通过第一齿轮811和第二齿轮82传输至卷筒7，卷筒7的转动中心可不与齿轮箱5的输出端同轴设置，从而便于合理安置卷筒7和齿轮箱5。

由于支持卷筒驱动系统1和开闭卷筒驱动系统2的结构相同，故在此不再赘述。

在其他实施方式中，齿轮箱5的输出端可与卷筒7直接连接，此时，卷筒7的转动中心与齿轮箱5的输出端同轴设置，齿轮箱5直接驱动卷筒7转动。

进一步地，第一齿轮811的直径小于第二齿轮82的直径。这样，第一齿轮811驱动第二齿轮82构成减速运动，更加省力。

可选地，支持卷筒驱动系统1和开闭卷筒驱动系统2还分别包括联轴器6，联轴器6的两端分别与齿轮箱5的输出端和第一齿轮组件81可拆卸连接。

如图1、2所示，在支持卷筒驱动系统1中，齿轮箱5的输出端通过联轴器6与第一齿轮组件81可拆卸连接。联轴器6为刚性联轴器6或者挠性联轴器6，优选地，联轴器6选用挠性联轴器6。

这样，在联轴器6的作用下，第一齿轮组件81不仅能够和齿轮箱5的输出端保持同步运动，而且降低了两者脱离的风险。

可选地，第一齿轮组件81还包括连接轴812，连接轴812与联轴器6连接，第一齿轮811套设于连接轴812上。

如图2所示，第一齿轮组件81包括连接轴812和第一齿轮811，第一齿轮811套设于连接轴812上并与连接轴812固定连接，连接轴812的一端插入联轴器6的插槽中，从而实现与联轴器6的可拆卸连接。这样，实现第一齿轮组件81与联轴器6的稳固连接。

在本实施例中，第一齿轮811和连接轴812的连接方式包括但不限于粘接、焊接或者螺钉固定。

可选地，卷筒7包括转动轴71，第二齿轮82套设于连接轴812上并与转动轴71连接。

在本实施例中，卷筒7包括筒本体72和转动轴71，筒本体72的两端设有转动轴71，筒本体72两端的转动轴71可转动设置于支架上，第二齿轮82套设于连接轴812上并与转动轴71固定连接。这样，实现第二齿轮82与卷筒7的稳固连接。

在本实施例中，第二齿轮82和转动轴71的连接方式包括但不限于粘接、焊接或者螺钉固定。

在其他实施方式中，可以将筒本体72一侧的圆形挡板加厚，并在圆形挡板的周向侧壁设置卡齿以形成第二齿轮82。

可选地，发动机3为柴油发动机3或者汽油发动机3。这里不做限制，根据实际需求而定。优选地，发动机3采用柴油发动机3。

如图3所示，本实用新型的另一实施例的抓斗式挖泥机，包括如上所述的主驱动系统。

在本实施例中，抓斗式挖泥机的机架上设有导向滑轮10，吊臂的臂头设有臂头滑轮11，如图4所示，支持卷筒驱动系统1的卷筒7上设有两股钢丝绳13，该两股钢丝绳13分别绕接对应的导向滑轮10和臂头滑轮11后与抓斗9顶壁的吊耳连接，开闭卷筒驱动系统2的卷筒7上同样设有两股钢丝绳13，该两股钢丝绳13分别绕接对应的导向滑轮10和臂头滑轮11后连接抓斗9相对设置的开闭滑轮12。

可选地，该抓斗式挖泥机还包括控制器，控制器分别与主驱动系统的磁流变离合器4电连接。

本实施例中，抓斗式挖泥机核心作业流程为：空斗下放至挖泥位→抓斗9悬停→抓斗9闭合抓泥→满斗上升。上述流程中，空斗下放和满斗上升过程中，都需要开闭卷筒驱动系统2和支持卷筒驱动系统1的卷筒7通过钢丝绳13共同作用在抓斗9上，一起提升或下放抓斗9，抓斗9悬停由支持卷筒驱动系统1的卷筒7拉住抓斗9来实现，抓斗9闭合抓泥由开闭卷筒驱动系统2的卷筒7通过开闭滑轮12组控制抓斗9闭合来实现。

改变输入电流可改变磁流变离合器4传递扭矩的大小，由于磁流变离合器4设置在支持卷筒驱动系统1和开闭卷筒驱动系统2的传动路径上，也就改变了两者的输出扭矩大小。当两者输出扭矩之和大于抓斗9重力时，抓斗9上升或减速下放，当两者的输出扭矩之和小于抓斗9重力时，抓斗9下放或减速上升，当两者的输出扭矩之和等于抓斗9重力时，抓斗9悬停。因而，通过改变磁流变离合器4输入电流的大小可最终实现对抓斗9下放、悬停和上升动作模式的切换和下放上升速度大小的调节。

下面以40m³抓斗式挖泥机为分析对象，对抓斗9下放、挖泥、上升一个周期内的工艺流程进行详细描述，一个周期时长为80s。后续为表述方便，将支持卷筒驱动系统1的磁流变离合器4简称支持离合器，将支持卷筒驱动系统1的卷筒7简称支持卷筒，将开闭卷筒驱动系统2的磁流变离合器4简称开闭离合器，将开闭卷筒驱动系统2的卷筒7简称开闭卷筒。

40m³抓斗式挖泥机空斗重40吨，抓满泥后泥重40吨，期望空斗下放最高速度65m/min，抓满泥后满斗上升最高速度50m/min。

抓斗9下放：初始状态下，给支持离合器输入控制电流12A，此时支持卷筒输出扭矩等于抓斗9重力，抓斗9悬停，随后逐步减小支持离合器的输入电流至6A，此阶段，由于支持卷筒输出扭矩小于抓斗9重力，抓斗9加速下放，速度由0逐渐加大至65m/min，继续维持6A输入电流不变，抓斗9保持65m/min的速度下放，随后将电流由6A逐步加大到12A，支持卷筒输出扭矩加大并最终再次与抓斗9重力平衡，抓斗9减速下放至逐渐停止。在整个抓斗9下放过程中，输给开闭离合器的电流始终为0，开闭离合器不输出扭矩，相当于柴油机与开闭卷筒之间的动力传输脱开，开闭卷筒被抓斗9反拉着空转，速度与支持卷筒时刻保持一致，抓斗9仅由支持卷筒来控制，实现了抓斗9由静止到加速然后匀速最后减速至静止的下放运动过程。

抓斗9挖泥：该阶段，保持输入给支持离合器的电流12A不变，支持卷筒输出扭矩等于抓斗9重力，抓斗9保持悬停，将开闭离合器的输入电流由0逐渐加大到20A，开闭卷筒输出扭矩大于抓斗9闭合挖泥所需要克服的阻力，抓斗9加速闭合挖泥，速度由0逐渐加大到65m/min，保持20A电流不变，抓斗9以65m/min的速度继续匀速闭合，随后电流由20A逐渐减小到12A，抓斗9减速闭合运动至完全闭合咬紧。

抓斗9上升：该阶段，给支持离合器和开闭离合器输入相同的电信号，使支持卷筒和开闭卷筒同步运动，一起将抓满泥的抓斗9提升至指定位置。将支持离合器和开闭离合器的输入电流同时由12A逐步加大到20A，支持卷筒和开闭卷筒输出扭矩之和大于抓满泥的抓斗9总重，抓斗9由静止状态逐渐加速上升，至速度50m/min，然后保持两个离合器的输入电流为20A不变，抓斗9以50m/min的速度继续匀速上升，随后将支持离合器和开闭离合器的输入电流由20A逐渐减小到12A，支持卷筒和开闭卷筒输出力矩之和小于抓斗9总重，抓斗9减速运行至静止。

读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种主驱动系统，用于抓斗式挖泥机，其特征在于，包括用于驱动所述抓斗式挖泥机的抓斗(9)升降的支持卷筒驱动系统(1)和用于驱动所述抓斗(9)开闭的开闭卷筒驱动系统(2)，所述支持卷筒驱动系统(1)和所述开闭卷筒驱动系统(2)分别包括发动机(3)、磁流变离合器(4)、齿轮箱(5)和卷筒(7)，所述发动机(3)通过所述磁流变离合器(4)与所述齿轮箱(5)的输入端连接，所述齿轮箱(5)的输出端与所述卷筒(7)连接，所述卷筒(7)用于与所述抓斗(9)连接，所述磁流变离合器(4)用于在输入电流改变时调节输出力矩大小。

2.根据权利要求1所述的主驱动系统，其特征在于，所述支持卷筒驱动系统(1)和所述开闭卷筒驱动系统(2)还分别包括传动机构(8)，所述齿轮箱(5)的输出端通过所述传动机构(8)与所述卷筒(7)连接。

3.根据权利要求2所述的主驱动系统，其特征在于，所述传动机构(8)包括与所述齿轮箱(5)的输出端连接的第一齿轮组件(81)和与所述卷筒(7)连接的第二齿轮组件，所述第一齿轮组件(81)包括第一齿轮(811)，所述第二齿轮组件包括第二齿轮(82)，所述第一齿轮(811)和所述第二齿轮(82)相互啮合。

4.根据权利要求3所述的主驱动系统，其特征在于，所述第一齿轮(811)的直径小于所述第二齿轮(82)的直径。

5.根据权利要求3所述的主驱动系统，其特征在于，所述支持卷筒驱动系统(1)和所述开闭卷筒驱动系统(2)还分别包括联轴器(6)，所述联轴器(6)的两端分别与所述齿轮箱(5)的输出端和所述第一齿轮组件(81)可拆卸连接。

6.根据权利要求5所述的主驱动系统，其特征在于，所述第一齿轮组件(81)还包括连接轴(812)，所述连接轴(812)与所述联轴器(6)连接，所述第一齿轮(811)套设于所述连接轴(812)上。

7.根据权利要求6所述的主驱动系统，其特征在于，所述卷筒(7)包括转动轴(71)，所述第二齿轮(82)套设于所述连接轴(812)上并与所述转动轴(71)连接。

8.根据权利要求1所述的主驱动系统，其特征在于，所述发动机(3)为柴油发动机或者汽油发动机。

9.一种抓斗式挖泥机，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的主驱动系统。

10.根据权利要求9所述的抓斗式挖泥机，其特征在于，还包括控制器，所述控制器分别与所述主驱动系统的磁流变离合器(4)电连接。

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