CN220210157U - 一种工程机械用高低速电动缸 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种工程机械用高低速电动缸，主要结构由伺服电机、电磁离合器、行星减速箱、传动箱、下关节鱼耳、电动缸本体、上关节鱼耳构成。通过不同传动链上减速比的不同，实现电动缸输出速度的快慢和推力大小。同时，上关节鱼耳与电动缸本体连接处设计有缓冲装置，能够使电动缸在工程操作中遇到较大冲击力的时候得到缓冲，从而延长电动缸的使用寿命。通过上述方式，本实用新型可在一般结构电动缸的功能上适应工程机械轻载高速、重载低速两种不同作业工况的需求，同时有效缓解工程作业中的大冲击力对电动缸造成的损坏。
Description
技术领域
本实用新型属于电动缸传动技术领域，特别涉及一种带缓冲装置的单电机驱动下适应轻重载、高低速不同工况要求的电动缸。
背景技术
为了更好的适应电动工程机械的全电化需求，提高电能的使用效率，工程机械上开始大量使用电动缸。然而，相对于传统的液压缸，工程机械用电动缸有两个急需解决的问题：其一是单一传动链下的电机功率太大。比如空载时扭矩小速度要求快，负载时扭矩大速度要求慢，然而对于单个电机而言，传动链的减速比是一定的，无法实现轻载高速和重载低速的切换。其二是一般结构的电动缸传动时无阻尼缓冲。比如挖掘机上、推土机上使用的电动缸，会经常承受冲击载荷，冲击载荷会使得丝杆和螺母承受周期性的脉动载荷，这将极大减少电动缸的寿命。因此，设计一款带缓冲装置的单电机驱动下适应轻重载、高低速不同工况要求的电动缸是很有必要的。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种工程机械用高低速电动缸，通过不同传动链上减速比的不同，实现电动缸输出速度的快慢和推力大小。同时，上关节鱼耳与电动缸本体连接处设计有缓冲装置，能够使电动缸在工程操作中遇到较大冲击力的时候得到缓冲，从而延长电动缸的使用寿命。
本实用新型的技术方案是，一种工程机械用高低速电动缸，包括动力部分、电磁离合器、行星减速系统、传动箱、下关节鱼耳、电动缸本体、上关节鱼耳；其特征是在上关节鱼耳与电动缸本体连接处设有缓冲装置，缓冲装置由阻尼座、左保持架、液压阻尼器、连接轴、右保持架、端盖组成；阻尼座通过外圆面的螺纹与推杆固定，阻尼座的内孔设有键槽，连接轴中间段直径大，两侧直径小，中间段通过键与阻尼座的内孔相配合，且可以在阻尼座内孔的键槽滑动；阻尼座被连接轴的中间段隔成了左半部分和右半部分且左半部分和右半部分对称分布；端盖通过螺纹与阻尼座连接；连接轴通过螺纹和销轴与上关节鱼耳相连；
行星减速系统包括太阳轮、行星轮、行星架前段、齿圈一体化箱体、行星架后段，其中行星架前段和行星架后段固定在一起；
动力部分包括电机、电机输出轴、电机输出轴外传动键、电机输出轴内传动键；
电磁离合器包括电磁离合器主动部分和电磁离合器被动部分；
其中电机输出轴通过电机输出轴外传动键与电磁离合器主动部分相连且同步转动；电机输出轴通过电机输出轴内传动键与太阳轮相连且同步转动；电磁离合器被动部分与行星架前段相连且同步转动；通过电磁离合器的吸合和分离，使电机输出动力通过行星减速系统减速后，再经过传动箱最终传递给电动缸，或者不通过行星减速系统直接经过传动箱将动力传递给电动缸。
进一步地，左半部分放置左保持架和若干个液压阻尼器，右半部分放置右保持架和若干个液压阻尼器，液压阻尼器在受到压力作用下能够缓慢收缩一定的行程。
进一步地，若干个液压阻尼器均布排列。
本实用新型的有益效果是：
1、降低整机的装机功率，节能；
2、降低对电机安装的尺寸约束要求，便于工程机械的布局；
3、对大冲击载荷实现缓冲，提高电动缸使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型工程机械用高低速电动缸结构主视图；
图2为本实用新型工程机械用高低速电动缸结构俯视图；
图3为本实用新型电动缸顶部缓冲结构放大图；
图4为本实用新型电动缸高低速切换结构放大图。
附图标号说明：
电机1；电机输出轴1.1；电机输出轴外传动键1.2；电机输出轴内传动键1.3；电磁离合器2；电磁离合器主动部分2.1；电磁离合器被动部分2.2；行星减速系统3；太阳轮3.1；行星轮3.2；行星架前段3.3；齿圈一体化箱体3.4；行星架后段3.5；传动箱4；传动箱主动轮4.1；传动箱惰轮4.2；传动箱从动轮4.3；下关节鱼耳5；电动缸本体6；缸筒6.1；推杆6.2；阻尼座6.3；左保持架6.4；液压阻尼器6.5；连接轴6.6；右保持架6.7；端盖6.8；上关节鱼耳7。
具体实施方式
如图1、图2所示，一种工程机械用高低速电动缸，包括电机1；电磁离合器2；行星减速系统3；传动箱4；下关节鱼耳5；电动缸本体6；上关节鱼耳7。通过电磁离合器2的吸合和分离，可使电机输出动力通过行星减速系统3减速后，再经过传动箱4最终传递给电动缸，或者不通过行星减速直接经过传动箱将动力传递给电动缸。
电机输出轴1.1通过电机输出轴外传动键1.2与电磁离合器主动部分2.1相连，保证同步转动；电机输出轴1.1通过电机输出轴内传动键1.3与太阳轮3.1相连，保证同步转动；电磁离合器被动部分2.2与行星架前段3.3相连，保证同步转动；太阳轮3.1、行星轮3.2、行星架前段3.3、齿圈一体化箱体3.4、行星架后段3.5共同组成行星减速系统3，其中行星架前段3.3和行星架后段3.5是行星架的两个部分，两者固定；传动箱4由传动箱主动轮4.1、传动箱惰轮4.2、传动箱从动轮4.3组成。
当电磁离合器2分离时，电机输出轴1.1驱动太阳轮3.1转动，此时行星减速系统是常规的行星传动，动力经过行星轮3.2、齿圈一体化箱体3.4、行星架后段3.5后输出，减速比一般为3：1～10：1之间；当电磁离合器2吸合时，电机输出轴1.1既与电磁离合器同步转动，又与太阳轮3.1同步转动，电磁离合器2与行星架前段3.3同步转动，此时可以认为太阳轮3.1、行星轮3.2以及行星架3.3三者是保持固定的整体，此时的输出转速并没有发生改变，减速比可视作1：1。
本设计即通过以上结构实现了高低速的转换。
电动缸的缓冲装置由阻尼座6.3、左保持架6.4、液压阻尼器6.5、连接轴6.6、右保持架6.7、端盖6.8组成。阻尼座6.3通过外圆面的螺纹与推杆6.2固定，阻尼座6.3的内孔有键槽，连接轴6.6中间段直径大，两侧直径小，中间段通过键与阻尼座6.3的内孔相配合，且可以在阻尼座6.3内部键槽滑动。阻尼座6.3被连接轴6.6的中间段隔成了两部分，左半部分放置左保持架6.4和均布阵列的若干个液压阻尼器6.5，右半部分放置右保持架6.7和均布阵列的若干个液压阻尼器6.5，左右两半部分对称分布。液压阻尼器6.5在受到压力作用下可以缓慢收缩一定的行程。端盖6.8通过螺纹与阻尼座6.3连接，将上述各部分压紧在阻尼座内；连接轴6.6通过螺纹和销轴与上关节鱼耳7相连。
如图3所示，当上关节鱼耳7受轴向压力冲击时，连接轴6.6向右移动，右半部分的液压阻尼器6.5受压缩，起到阻尼作用；当上关节鱼耳7受轴向拉力冲击时，连接轴6.6向左移动，左半部分的液压阻尼器6.5受压缩，起到阻尼作用。通过以上结构削弱冲击载荷对电动缸本体6的影响，提高电动缸使用寿命。
工况需求：负载需求最大95吨力输出、最小速度40mm/s，空载需求最大7吨力输出、最大速度260mm/s。
设计规划：电动缸主丝杠采用行星丝杠，导程15mm，总效率设为0.7。通过计算如果用常规减速系统实现，则需要电机功率约为：
通过本实用新型优化配置高低速传动系统，为了简化计算过程可在行星传动系统配置减速比7，传动箱部分减速比为1，则可通过计算得出：
电机功率配置约：
低速转速为：
高速转速为：
因此满足需求的伺服电机参数可以选择为：额定功率55kW，额定转速1200rpm。
Claims (3)
1.一种工程机械用高低速电动缸，包括动力部分、电磁离合器(2)、行星减速系统(3)、传动箱(4)、下关节鱼耳(5)、电动缸本体(6)、上关节鱼耳(7)；其特征是在上关节鱼耳(7)与电动缸本体(6)连接处设有缓冲装置，缓冲装置由阻尼座(6.3)、左保持架(6.4)、液压阻尼器(6.5)、连接轴(6.6)、右保持架(6.7)、端盖(6.8)组成；阻尼座(6.3)通过外圆面的螺纹与推杆(6.2)固定，阻尼座(6.3)的内孔设有键槽，连接轴(6.6)中间段直径大，两侧直径小，中间段通过键与阻尼座(6.3)的内孔相配合，且可以在阻尼座(6.3)内孔的键槽滑动；阻尼座(6.3)被连接轴(6.6)的中间段隔成了左半部分和右半部分且左半部分和右半部分对称分布；端盖(6.8)通过螺纹与阻尼座(6.3)连接；连接轴(6.6)通过螺纹和销轴与上关节鱼耳(7)相连；
行星减速系统(3)包括太阳轮(3.1)、行星轮(3.2)、行星架前段(3.3)、齿圈一体化箱体(3.4)、行星架后段(3.5)，其中行星架前段(3.3)和行星架后段(3.5)固定在一起；
动力部分包括电机(1)、电机输出轴(1.1)、电机输出轴外传动键(1.2)、电机输出轴内传动键(1.3)；
电磁离合器(2)包括电磁离合器主动部分(2.1)和电磁离合器被动部分(2.2)；
其中电机输出轴(1.1)通过电机输出轴外传动键(1.2)与电磁离合器主动部分(2.1)相连且同步转动；电机输出轴(1.1)通过电机输出轴内传动键(1.3)与太阳轮(3.1)相连且同步转动；电磁离合器被动部分(2.2)与行星架前段(3.3)相连且同步转动；通过电磁离合器(2)的吸合和分离，使电机输出动力通过行星减速系统(3)减速后，再经过传动箱(4)最终传递给电动缸，或者不通过行星减速系统(3)直接经过传动箱(4)将动力传递给电动缸。
2.如权利要求1所述的一种工程机械用高低速电动缸，其特征是左半部分放置左保持架(6.4)和若干个液压阻尼器(6.5)，右半部分放置右保持架(6.7)和若干个液压阻尼器(6.5)，液压阻尼器(6.5)在受到压力作用下能够缓慢收缩一定的行程。
3.如权利要求2所述的一种工程机械用高低速电动缸，其特征是若干个液压阻尼器(6.5)均布排列。
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2023
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