CN102514480B - 多功能矿用工程机械轮边行走驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多功能矿用工程机械轮边行走驱动装置，包括机架、车轮、高速马达和多功能轮边减速器等。多功能轮边减速器内置有高速端常闭液压制动组件和低速端常闭液压制动组件，高速端常闭液压制动组件用于停车制动，低速端常闭液压制动组件用于紧急制动，可以辅助停车制动。高速马达采用***方式与多功能轮边减速器连接；机架与多功能轮边减速器的固定法兰相连，起支撑作用；车轮和多功能轮边减速器的旋转输出法兰相连，输出动力与速度。该装置可适应包括驱动行走工况、工作制动工况、停车制动工况和紧急制动工况。该装置结合了低速液压驱动和高速液压驱动的各自优点，使得工程机械行走***在满足驱动行走工况和工作制动工况的基础上，既能适应停车制动工况，也能胜任紧急制动工况，同时实现了轮边减速机与紧急制动***的一体化，从而简化了***结构，提高了使用寿命。

Description

多功能矿用工程机械轮边行走驱动装置

技术领域

本发明涉及一种多功能矿用工程机械轮边行走驱动装置。

背景技术

矿用工程机械行走***除工作制动***外还需具有停车制动***和独立于工作制动***的紧急制动***，且要求紧急制动***采用液压释放弹簧制动工作形式的湿式制动器。目前，矿用工程机械行走***的轮边驱动主要采用低速液压驱动和高速液压驱动两种方式。低速液压驱动方式由低速液压马达直接驱动工程轮胎；高速液压驱动方式由高速液压马达结合轮边减速器驱动工程轮胎。两者相比，低速液压驱动结构紧凑，通过液压制动方式实现工作制动，一般带有可用于停车制动和紧急制动的制动器，但因其制动器与马达液压油路并不独立，因此制动器用于紧急制动将严重缩短制动器及马达寿命，且低速驱动结构上不便于另外布置独立的制动器；高速液压驱动通过液压制动实现工作制动，轮边减速机自带的制动器仅可用于停车制动，另外设置独立的制动器可以实现紧急制动的功能，但布置困难，且独立制动器的安装将会影响轮边减速器特别是其内部轴承的使用寿命。为满足使用要求，矿用工程机械行走***应该具有工作制动***、停车制动***和独立于工作制动***的紧急制动***；为简化结构矿用工程机械行走***由应尽量减少零部件数量，简化安装方式；为提高寿命，矿用工程机械行走***各制动***的安装和使用应不影响其他零部件的寿命。上述两种传动方式各自有其优点和缺点，没有一种能独立地全面满足矿用工程机械行走***的要求。但两者有很好的互补性，低速液压驱动结构简单安装方便，而高速液压驱动制动器和马达使用寿命较长。

发明内容

本发明的目的在于克服现有矿用工程机械行走***轮边驱动方案的不足，提供一种结合低速液压驱动和高速液压驱动优点和功能的多功能矿用机械轮边行走驱动装置，使得矿用工程机械行走***即能满足工作制动要求和停车制动要求，也能胜任紧急制动要求，同时结构紧凑安装方便并具有高的使用寿命，从而提高整机的制动性能，简化结构设计、降低成本。

本发明提出的多功能矿用工程机械轮边行走驱动装置，包括高速马达1、机架2、车轮3和多功能轮边减速器4，其中：所述多功能轮边减速器4包括低速端制动组件5、固定法兰6、高速端制动组件7、二级行星轮系8和旋转输出法兰9，高速马达1采用***方式与多功能轮边减速器4连接；机架2与多功能轮边减速器的固定法兰6相连，起支撑作用；车轮3和所述多功能轮边减速器4的旋转输出法兰9相连，输出动力与速度；

所述低速端制动组件5包括低速端制动片固定安装座12、低速端制动片组13、低速端导向块14、固定法兰螺纹紧固件15、低速端制动活塞16、低速端唇形密封17、低速端制动弹簧18、低速端制动密封圈组19、低速端制动油口30和低速端导向块密封圈组31，低速端制动片固定安装座12、低速端导向块14通过固定法兰螺纹紧固件15连接，低速端制动片组13位于旋转输出法兰9和低速端制动片固定安装座12之间，低速端制动活塞16与低速端导向块14及低速端制动片组13同心安装，低速端唇形密封17位于固定安装座12和低速端制动片组13之间，低速端制动弹簧18位于低速端制动活塞16远离低速端制动片组13一侧的弹簧腔内，低速端制动密封圈组19位于低速端制动活塞16的内圆和外圆环上，低速端制动油口30位于低速端制动片固定安装座12与低速端导向块14之间，高速马达1采用***方式与低速端制动组件5连接，车轮3与低速端制动组件5采用法兰相连；

所述高速端制动组件7包括高速端制动弹簧21、孔用挡圈22、高速端弹簧挡块23、高速端制动片旋转安装座24、马达安装挡圈25、高速端制动片组26、高速端制动活塞27、低速端制动密封圈组28和高速端制动油口29，高速端制动片组26位于高速端制动片旋转安装座24的外花键上，高速端制动活塞27与高速端制动片组26同心安装，高速端制动弹簧21安装在高速端制动活塞27上的弹簧腔内，孔用挡圈22及高速端弹簧挡块23与高速端制动活塞27同心安装，位于靠近高速马达1一侧，马达安装挡圈25安装在高速端制动片旋转安装座24内圆沟槽上；低速端制动密封圈组28位于高速端制动活塞27外圆环上，高速端制动油口29位于高速端制动活塞27和固定法兰6之间，高速马达1采用***方式与高速端制动组件7连接，车轮3与高速端制动组件7采用法兰相连；

所述二级行星轮系8包括输入轴35、太阳轮36、行星架38、行星轮轴39、第一级行星轮40、第一内齿圈41、行星轮定位销42、第二级行星轮43、第二内齿圈44和旋转输出法兰螺纹紧固件45，第一内齿圈41和第二内齿圈44通过法兰螺纹紧固件45固接，第一内齿圈41及第二内齿圈44和输入轴35同心安装，太阳轮36与输入轴35同心安装，第一级行星轮40分别与第一内齿圈41的内齿及输入轴35的外齿啮合, 第二级行星轮43分别与第二内齿圈44的内齿及太阳轮36的外齿啮合，行星架38和第一级行星轮40同轴安装在行星轮轴39上，行星架38及行星轮轴39通过行星轮定位销42实现周向固接，高速马达1采用***方式与二级行星轮系8连接，以输出动力，车轮3与二级行星轮系8采用法兰相连。

本发明中，所述多功能轮边减速器4还包括浮动密封20、固定结构密封圈组31、旋转输出法兰定位销32、旋转结构密封圈组33、润滑油口34、后端盖37和套筒46，其中：浮动密封20位于固定法兰6和旋转输出法兰9 的浮动密封腔内，旋转输出法兰定位销32位于第二内齿圈44和旋转输出法兰9的销孔内，旋转结构密封圈组33位于第二内齿圈44和旋转输出法兰9之间及第一内齿圈41和第二内齿圈44之间，后端盖37位于远离高速马达1的最外侧，润滑油口34位于后端盖37上，套筒46与固定法兰6同心安装。

本发明中，所述多功能矿用工程机械轮边行走驱动装置，根据高速马达1、低速端制动组件5、高速端制动组件7和二级行星轮系8的不同工作状态组合，可适应不同的工况，包括驱动行走工况、工作制动工况、停车制动工况和紧急制动工况。

（1） 驱动行走工况

矿用工程机械行走时，轮边驱动装置需要输出扭矩和转速。因此，通过向高速端制动油口29和低速端制动油口30通入压力油，使高速端制动组件7和低速端制动组件5同时处于打开状态，高速马达1的输入通过所述驱动装置中两级行星齿轮系8输出到车轮3，驱动装置输出驱动力矩。

（2） 工作制动工况

所述多功能矿用工程机械轮边行走驱动装置是通过液压制动来实现工作制动的。工作制动时，分别向高速端制动油口29和低速端制动油口30通入压力油，使高速端制动组件7和低速端制动组件5同时处于打开状态，高速马达1的A、B口堵死，通过与二级行星轮系8的组合实现工作制动。

（3） 停车制动工况

矿用工程机械停车制动时，希望轮边驱动装置提供尽可能大的静态制动力矩。因此，通过将高速端制动油口29所接油路泄压，使高速端制动组件7处于关闭状态，车辆处于停车制动状态；也可以同时将低速端制动油口30所接油路泄压，使低速端制动组件5处于关闭状态，用于辅助停车制动。

（4） 紧急制动工况

矿用工程机械行走***需要有独立于工作制动***的紧急制动***，紧急制动***应能够迅速反应并有足够的散热能力以达到矿用工程机械防爆的要求。因此，通过将低速端制动油口30所接油路泄压，同时保持高速端制动油口29中通入高压油，使低速端制动器组件5处于关闭状态，而高速端制动器组件处7于打开状态，车辆处于紧急制动状态。此时，高速端制动器组件7处于打开状态，不会产生较大温升亦不影响其使用寿命；而低速端制动器组件5处于关闭状态，提供紧急制动力矩；但因为低速端制动组件的散热空间大，散热能力强，同样不会产生较大温升或影响其使用寿命。

与现有相比，本发明的多功能矿用工程机械轮边行走驱动装置结合了低速液压驱动和高速液压驱动优点，结构简单紧凑，既能同时满足驱动行走、工作制动、停车制动和紧急制动的功能又能保证较长的使用寿命。在优化矿用工程机械驱动***性能的同时简化了结构、降低了成本。

附图说明

图1为本发明的结构图示。

图中标号：1为高速马达，2为机架，3为车轮，4为多功能轮边减速器，5为低速端制动组件，6为固定法兰，7为高速端制动组件，8为二级行星轮系，9为旋转输出法兰，10为第一轴承，11为第二轴承，12为低速端制动片固定安装座，13为低速端制动片组，14为低速端导向块，15为固定法兰螺纹紧固件，16为低速端制动活塞，17为低速端唇形密封，18为低速端制动弹簧，19为低速端制动密封圈组，20为浮动密封，21为高速端制动弹簧，22为孔用挡圈，23为高速端弹簧挡块，24为高速端制动片旋转安装座，25为马达安装挡圈，26为高速端制动片组，27为高速端制动活塞，28为低速端制动密封圈组，29为高速端制动油口，30为低速端制动油口，31为低速端导向块密封圈组，32为旋转输出法兰定位销，33为旋转结构密封圈组，34为润滑油口，35为输入轴，36为太阳轮，37为后端盖，38为行星架，39为行星轮轴，40为第一级行星轮，41为第一内齿圈，42为行星轮定位销，43为第二级行星轮，44为第二内齿圈，45为旋转输出法兰螺纹紧固件，46为套筒。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。

实施例1：如图1所示，一种多功能矿用工程机械轮边行走驱动装置，包括高速马达1、机架2、车轮3和多功能轮边减速器4。其中所述多功能轮边减速器4功能组件包括低速端制动组件5、固定法兰6、高速端制动组件7、二级行星轮系8、旋转输出法兰9、第一轴承10和第二轴承11。

其中所述低速端制动组件5包括低速端制动片固定安装座12、低速端制动片组13、低速端导向块14、固定法兰螺纹紧固件15、低速端制动活塞16、低速端唇形密封17、低速端制动弹簧18、低速端制动密封圈组19、低速端制动油口30、低速端导向块密封圈组31；对于低速端制动组件，旋转输出法兰9起着低速端制动片旋转安装座的作用。作用在低速端制动活塞16上的力包括低速端制动油口30提供的液压力和低速端制动弹簧18提供的弹簧力，当液压力大于弹簧力时，低速端制动活塞16向左侧运动，低速端制动片组13被放松，从而使低速端制动组件5处于打开状态；反之，低速端制动活塞16向右侧运动，低速端制动片组13被压紧，低速端制动组件5处于制动状态。

其中所述高速端制动组件7包括高速端制动弹簧21、孔用挡圈22、高速端弹簧挡块23、高速端制动片旋转安装座24、马达安装挡圈25、高速端制动片组26、高速端制动活塞27、低速端制动密封圈组28、高速端制动油口29；对于高速制动组件，固定法兰5起着高速端制动片固定安装座的作用。作用在高速端制动活塞27上的力包括高速端制动油口29提供的液压力和高速端制动弹簧21提供的弹簧力，当液压力大于弹簧力时，高速端制动活塞27向左侧运动，高速端制动片组26被放松，从而使高速端制动组件7处于打开状态；反之，高速端制动片组26被压紧，高速端制动活塞27向右侧运动，高速端制动组件7处于制动状态。

其中所述二级行星轮系8包括输入轴35、太阳轮36、行星架38、行星轮轴39、第一级行星轮40、第一内齿圈41、行星轮定位销42、第二级行星轮43、第二内齿圈44、旋转输出法兰螺纹紧固件45。所述多功能轮边减速器的其他主要附件还包括浮动密封20、固定结构密封圈组31、旋转输出法兰定位销32、旋转结构密封圈组33、润滑油口34、后端盖37和套筒46。

其中高速马达1为液压驱动元件，经过高速端制动组件7的离合切换，同二级行星轮系8共同完成驱动行走和工作制动；

机架2起支撑作用；

车轮3输出动力及转速；

二级行星轮系8是降低转速，增加转矩的主要部件；

第一轴承10和第二轴承12分别位于固定法兰6和旋转输出法兰9内，保证固定法兰6和旋转输出法兰9之间的旋转运动；并承受全部外负载；

高速端制动组件7用于实现停车制动；

低速端制动***5用于实现紧急制动，并可以辅助停车制动。

一种多功能矿用工程机械轮边行走驱动装置，根据高速马达1与多功能轮边减速器4中的二级行星轮系8、高速端制动组件7和低速端制动组件5的不同工作状态组合，可适应不同的工况，包括驱动行走工况、工作制动工况、停车制动工况和紧急制动工况。

（1）    驱动行走工况

驱动行走时，高速端制动油口29中通入高压油，高速端制动活塞27向左侧移动，放松高速端制动片组26，从而使高速端制动组件7处于打开状态；同时低速端制动油口30中通入高压油，低速端制动活塞16向左侧移动，放松高速端制动片组26，从而使高速端制动组件7处于打开状态；同时高速马达1通过二级行星轮系8输出动力。 

（2）    工作制动工况

所述多功能矿用工程机械轮边行走驱动装置是通过液压制动来实现工作制动的。工作制动时，向高速端制动油口29和低速端制动油口30通入压力油，使高速端制动组件7和低速端制动组件5同时处于打开状态，将高速马达1的A、B口堵死，并通过与二级行星轮系8的组合实现工作制动。

（3）    停车制动工况

停车制动时，高速端制动油口29卸荷，高速端制动弹簧26推动高速端制动活塞27，压紧高速端制动片组26，从而使高速端制动组件7处于关闭状态，实现停车制动；可以选侧同时将低速端制动油口30卸荷，低速端制动弹簧18推动低速端制动活塞16，压紧低速端制动片组13，从而使高速端制动组件5处于关闭状态，辅助停车制动。

（4）    紧急制动工况

紧急制动时，高速端制动油口29通入高压油推动高速端制动活塞27，放松高速端制动片组26，从而使高速端制动组件7处于打开状态；同时低速端制动油口30卸荷，低速端制动弹簧18推动低速端制动活塞16，压紧低速端制动片组13，从而使低速端制动组件5处于关闭状态，驱动***处于紧急制动状态。

Claims (3)

1.一种多功能矿用工程机械轮边行走驱动装置，包括高速马达(1)、机架(2)、车轮(3)和多功能轮边减速器(4)，其特征在于：所述多功能轮边减速器(4)包括低速端制动组件(5)、固定法兰(6)、高速端制动组件(7)、二级行星轮系(8)和旋转输出法兰(9)，高速马达(1)采用***方式与多功能轮边减速器(4)连接；机架(2)与多功能轮边减速器的固定法兰(6)相连，起支撑作用；车轮(3)和所述多功能轮边减速器(4)的旋转输出法兰(9)相连，输出动力与速度；

所述低速端制动组件(5)包括低速端制动片固定安装座(12)、低速端制动片组(13)、低速端导向块(14)、固定法兰螺纹紧固件(15)、低速端制动活塞(16)、低速端唇形密封(17)、低速端制动弹簧(18)、低速端制动密封圈组(19)、低速端制动油口(30)和低速端导向块密封圈组(31)，低速端制动片固定安装座(12)、低速端导向块(14)通过固定法兰螺纹紧固件(15)连接，低速端制动片组(13)位于旋转输出法兰(9)和低速端制动片固定安装座(12)之间，低速端制动活塞(16)与低速端导向块(14)及低速端制动片组(13)同心安装，低速端唇形密封(17)位于固定安装座(12)和低速端制动片组(13)之间，低速端制动弹簧(18)位于低速端制动活塞(16)远离低速端制动片组(13)一侧的弹簧腔内，低速端制动密封圈组(19)位于低速端制动活塞(16)的内圆和外圆环上，低速端制动油口(30)位于低速端制动片固定安装座(12)与低速端导向块(14)之间，高速马达(1)采用***方式与低速端制动组件(5)连接，车轮(3)与低速端制动组件(5)采用法兰相连；

所述高速端制动组件(7)包括高速端制动弹簧(21)、孔用挡圈(22)、高速端弹簧挡块(23)、高速端制动片旋转安装座(24)、马达安装挡圈(25)、高速端制动片组(26)、高速端制动活塞(27)、低速端制动密封圈组(28)和高速端制动油口(29)，高速端制动片组(26)位于高速端制动片旋转安装座(24)的外花键上，高速端制动活塞(27)与高速端制动片组(26)同心安装，高速端制动弹簧(21)安装在高速端制动活塞(27)上的弹簧腔内，孔用挡圈(22)及高速端弹簧挡块(23)与高速端制动活塞(27)同心安装，位于靠近高速马达(1)一侧，马达安装挡圈(25)安装在高速端制动片旋转安装座(24)内圆沟槽上；低速端制动密封圈组(28)位于高速端制动活塞(27)外圆环上，高速端制动油口(29)位于高速端制动活塞(27)和固定法兰(6)之间，高速马达(1)采用***方式与高速端制动组件(7)连接，车轮(3)与高速端制动组件(7)采用法兰相连；

所述二级行星轮系(8)包括输入轴(35)、太阳轮(36)、行星架(38)、行星轮轴(39)、第一级行星轮(40)、第一内齿圈(41)、行星轮定位销(42)、第二级行星轮(43)、第二内齿圈(44)和旋转输出法兰螺纹紧固件(45)，第一内齿圈(41)和第二内齿圈(44)通过法兰螺纹紧固件(45)固接，第一内齿圈(41)及第二内齿圈(44)和输入轴(35)同心安装，太阳轮(36)与输入轴(35)同心安装，第一级行星轮(40)分别与第一内齿圈(41)的内齿及输入轴(35)的外齿啮合, 第二级行星轮(43)分别与第二内齿圈(44)的内齿及太阳轮(36)的外齿啮合，行星架(38)和第一级行星轮(40)同轴安装在行星轮轴(39)上，行星架(38)及行星轮轴(39)通过行星轮定位销(42)实现周向固接，高速马达(1)采用***方式与二级行星轮系(8)连接，以输出动力，车轮(3)与二级行星轮系(8)采用法兰相连。

2.根据权利要求1所述的多功能矿用工程机械轮边行走驱动装置，其特征在于所述多功能轮边减速器(4)还包括浮动密封(20)、固定结构密封圈组(31)、旋转输出法兰定位销(32)、旋转结构密封圈组(33)、润滑油口(34)、后端盖(37)和套筒(46)，其中：浮动密封(20)位于固定法兰(6)和旋转输出法兰(9)的浮动密封腔内，旋转输出法兰定位销(32)位于第二内齿圈(44)和旋转输出法兰(9)的销孔内，旋转结构密封圈组(33)位于第二内齿圈(44)和旋转输出法兰(9)之间及第一内齿圈(41)和第二内齿圈(44)之间，后端盖(37)位于远离高速马达(1)的最外侧，润滑油口(34)位于后端盖(37)上，套筒(46)与固定法兰(6)同心安装。

3.根据权利要求1所述的多功能矿用工程机械轮边行走驱动装置，其特征在于根据高速马达(1)、低速端制动组件(5)、高速端制动组件(7)和二级行星轮系(8)的不同工作状态组合，可适应不同的工况，包括驱动行走工况、工作制动工况、停车制动工况和紧急制动工况，其中：

(1)驱动行走工况：

通过向高速端制动油口(29)和低速端制动油口(30)通入压力油，使高速端制动组件(7)和低速端制动组件(5)同时处于打开状态，高速马达(1)的输入通过所述驱动装置中两级行星齿轮系(8)输出到车轮(3)，驱动装置输出驱动力矩；

(2)工作制动工况：

分别向高速端制动油口(29)和低速端制动油口(30)通入压力油，使高速端制动组件(7)和低速端制动组件(5)同时处于打开状态，高速马达(1)的出口堵死，通过与二级行星轮系(8)的组合实现工作制动；

(3)停车制动工况：

将高速端制动油口(29)所接油路泄压，使高速端制动组件(7)处于关闭状态，车辆处于停车制动状态；或同时将低速端制动油口(30)所接油路泄压，使低速端制动组件(5)处于关闭状态；

(4)紧急制动工况：

将低速端制动油口(30)所接油路泄压，同时保持高速端制动油口(29)中通入高压油，使低速端制动器组件(5)处于关闭状态，高速端制动器组件处(7)处于打开状态，车辆处于紧急制动状态。

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