CN112855906A - 一种机械换挡驱动装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械换挡驱动装置及其使用方法,属于锚固钻机设备技术领域,包括驱动马达、壳体、驱动齿轮、太阳齿轮、环形内齿圈、行星架、滑套、驱动套、主轴、换挡装置、轴承组一、轴承组二、轴承组三、换挡内齿二、轴承组四、轴承组五、轴承组六、支架一、支架二、销轴、行星齿轮、换挡内齿一、换挡外齿、环形边、内滑齿、轴承组七、外滑齿、卡板、拨叉、换挡油缸、凹槽、凹口;主要使用步骤如下:使用前准备,一级传动比工作过程测试,二级传动比工作过程测试,不同传动比自由切换,使用结束。本发明在结构规模一定的条件下,实现了小体积大变速比,高转速和低速大扭矩状态的自由切换。
Description
技术领域
本发明涉及锚固钻机设备技术领域,特别涉及到一种机械换挡驱动装置及其使用方法。
背景技术
传统工程机械动力头的机械换挡,尤其在锚固钻机动力头设计中,一般都在同级传动下不同齿比的形式进行换挡,其机械传动变速比范围较小,同级不同齿比的减速形式变速比越大,动力头体积越大。理论上两档之间变速比可以超过2,但两档之间变速比超过2倍时,结构体积已经基本不允许该方案应用于锚固钻机领域,也就是在马达输出转速有上限的前提下,很难兼顾高转速低扭矩与低转速高扭矩。
马达输出转速有额定转速,即最优使用转速上限是公知的技术。此时,马达输出扭矩一定,如果想实现大扭矩输出,通常采用如下两种方法:(1)提高其机械齿轮的减速比,通过降低转速提高扭矩;(2)并联更多的马达实现更高的扭矩输出。第一种方法在兼顾高转速时由于马达转速上限限制,高转速参数一般不太理想,第二种方法虽然可以更简单的兼顾低速大扭矩和高转速的参数要求,但是并联更多的马达必然增加更多的管路、控制阀及马达泄漏补偿装置,增加液压***的复杂性,提高了设备的整体成本和故障率。
综上所述,市场上锚固钻机动力头仍不够完善,对于同时满足高转速低扭矩与低转速高扭矩要求的设备更是处于空白,因此,本发明在此基础上提出了一种机械换挡驱动装置及其使用方法来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题,本发明提出了一种机械换挡驱动装置及其使用方法,克服了现有技术的不足。基于本发明的技术方案,在结构规模一定的条件下,实现了小体积大变速比,高转速和低速大扭矩状态的自由切换。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种机械换挡动力头,其特征在于,包括驱动马达、壳体、驱动齿轮、太阳齿轮、环形内齿圈、行星架、滑套、驱动套、主轴、换挡装置、轴承组一、轴承组二、轴承组三、换挡内齿二、轴承组四、轴承组五、轴承组六、支架一、支架二、销轴、行星齿轮、换挡内齿一、换挡外齿、环形边、内滑齿、轴承组七、外滑齿、卡板、拨叉、换挡油缸、凹槽、凹口;所述驱动马达安装并固定在壳体上,驱动齿轮通过轴承组一固定在壳体上,驱动齿轮由驱动马达驱动;所述驱动齿轮与太阳齿轮啮合传动;所述太阳齿轮通过轴承组二、轴承组三、轴承组四和轴承组五固定在壳体上,太阳齿轮上有设置有换挡内齿二;所述环形内齿圈安装并固定在壳体上;所述行星架通过轴承组二、轴承组三、轴承组四和轴承组五固定在壳体上,所述太阳齿轮、行星架和主轴同心,所述行星架包括支架一、支架二、销轴、行星齿轮、轴承组六,所述支架一和支架二通过螺栓相互固定,支架一上设置有换挡内齿一,行星齿轮通过销轴固定在支架一和支架二上,销轴与行星齿轮之间安装有轴承组四,行星齿轮相对销轴转动;所述滑套上的内滑齿与驱动套上的外滑齿啮合传动,滑套上设置有换挡外齿和环形边;所述驱动套通过轴承组七固定在壳体上,驱动套通过花键与主轴连接,驱动套驱动主轴旋转;所述换挡装置上设置有凹槽,凹槽与卡板相互咬合连接,卡板与壳体通过螺栓连接;所述拨叉上设置有凹口,凹口与滑套中的环形边连接;所述换挡油缸控制滑套和驱动套的相对位置,滑套中的换挡外齿与换挡内齿二和换挡内齿一两者之一连接。
优选地,所述行星齿轮的个数大于等于2个,行星齿轮在行星架上均匀分布。
优选地,所述换挡油缸的设备类型可以但不局限于液压油缸、直线电机、气缸。
优选地,所述换挡内齿一的抗扭矩能力大于滑套中换挡外齿的抗扭矩能力。
优选地,所述行星架中至少设置一个润滑剂导入管和润滑剂导出管,润滑剂导入管从行星架中行星齿轮一侧进入,润滑剂导出管从行星架中换挡内齿一一侧引出。
一种机械换挡动力头的使用方法,其特征在于,基于一种机械换挡动力头的结构,具体使用步骤如下:
步骤一:使用前准备
检查驱动马达的工作性能,检查动力头中油路的供油及回油状态,确保设备安全地正常运转;
步骤二:一级传动比工作过程测试
换挡装置中的换挡油缸开始工作,当换挡油缸伸出时,换挡油缸推动拨叉运动,拨叉通过凹口和环形边的连接带动滑套运动,当滑套中的换挡外齿与换挡内齿二啮合传动,驱动齿轮直接驱动太阳轮,太阳轮带动滑套并最终带动主轴回转,此时,驱动马达以传动比a驱动主轴回转;
步骤三:二级传动比工作过程测试
换挡装置中的换挡油缸开始工作,当换挡油缸缩回时,换挡油缸拖动拨叉运动,拨叉通过凹口和环形边的连接带动滑套运动,当滑套中的换挡外齿与换挡内齿二啮合传动,驱动齿轮直接驱动太阳轮,太阳轮驱动行星架,行星架带动滑套并最终带动主轴回转,此时,驱动马达以传动比a乘以行星减速比b的二级减速驱动主轴回转;
步骤四:不同传动比自由切换
根据使用条件对传动比进行调整,当需要提高转速降低扭矩时,采用一级传动比进行工作,当需要降低转速提高扭矩时,采用二级传动比进行工作,随着施工条件的变化,及时调整传动比;
步骤五:使用结束
使用结束后,将换挡油缸回缩,对动力头进行保养存放。
优选地,所述传动比a范围为2.0-10.0,传动比b范围为2.0-20.0。
优选地,所述机械换挡动力头有效运行时间大于2000小时后,需拆机械换挡动力头所有部件进行保养,并更换机械换挡动力头内的润滑剂。
本发明所带来的有益技术效果:
基于直齿减速和行星减速两种结构相互融合,在结构规模一定的条件下,实现了小体积大变速比,高转速和低速大扭矩状态的自由切换,降低了液压***的复杂性,设备的整体成本和故障率。
附图说明
图1为本发明一种机械换挡驱动装置及其使用方法的结构剖面正视图。
图2为本发明一种机械换挡驱动装置及其使用方法的结构剖面俯视图。
图3为本发明一种机械换挡驱动装置及其使用方法中太阳齿轮的结构图。
图4为本发明一种机械换挡驱动装置及其使用方法中行星架的结构图。
图5为本发明一种机械换挡驱动装置及其使用方法中行星架的结构剖面图。
图6为本发明一种机械换挡驱动装置及其使用方法中滑套的结构正视图。
图7为本发明一种机械换挡驱动装置及其使用方法中滑套的结构侧视图。
图8为本发明一种机械换挡驱动装置及其使用方法中驱动套的结构正视图。
图9为本发明一种机械换挡驱动装置及其使用方法中换挡装置的结构剖面图。
其中,1-驱动马达、2-壳体、3-驱动齿轮、4-太阳齿轮、5-环形内齿圈、6-行星架、7-滑套、8-驱动套、9-主轴、10-换挡装置、21-轴承组一、41-轴承组二、42-轴承组三、43-换挡内齿二、61-轴承组四、62-轴承组五、63-轴承组六、64-支架一、65-支架二、66-销轴、67-行星齿轮、68-换挡内齿一、71-换挡外齿、72-环形边、73-内滑齿、81-轴承组七、82-外滑齿、101-卡板、102-拨叉、103-换挡油缸、104-凹槽、105-凹口。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明:
实施例1:
如图1~9所示,一种机械换挡动力头,其特征在于,包括驱动马达1、壳体2、驱动齿轮3、太阳齿轮4、环形内齿圈5、行星架6、滑套7、驱动套8、主轴9、换挡装置10、轴承组一21、轴承组二41、轴承组三42、换挡内齿二43、轴承组四61、轴承组五62、轴承组六63、支架一64、支架二65、销轴66、行星齿轮67、换挡内齿一68、换挡外齿71、环形边72、内滑齿73、轴承组七81、外滑齿82、卡板101、拨叉102、换挡油缸103、凹槽104、凹口105;所述驱动马达1安装并固定在壳体2上,驱动齿轮3通过轴承组一21固定在壳体2上,驱动齿轮3由驱动马达1驱动;所述驱动齿轮3与太阳齿轮4啮合传动;所述太阳齿轮4通过轴承组二41、轴承组三42、轴承组四61和轴承组五62固定在壳体2上,太阳齿轮4上有设置有换挡内齿二43;所述环形内齿圈5安装并固定在壳体2上;所述行星架6通过轴承组二41、轴承组三42、轴承组四61和轴承组五62固定在壳体2上,所述太阳齿轮4、行星架6和主轴9同心,所述行星架6包括支架一64、支架二65、销轴66、行星齿轮67、轴承组六63,所述支架一64和支架二65通过螺栓相互固定,支架一64上设置有换挡内齿一68,行星齿轮67通过销轴66固定在支架一64和支架二65上,销轴66与行星齿轮67之间安装有轴承组四61,行星齿轮67相对销轴66转动;所述滑套7上的内滑齿73与驱动套8上的外滑齿82啮合传动,滑套7上设置有换挡外齿71和环形边72;所述驱动套8通过轴承组七81固定在壳体2上,驱动套8通过花键与主轴9连接,驱动套8驱动主轴9旋转;所述换挡装置10上设置有凹槽104,凹槽104与卡板101相互咬合连接,卡板101与壳体2通过螺栓连接,所述拨叉102上设置有凹口105,凹口105与滑套7中的环形边72连接;所述换挡油缸103控制滑套7和驱动套8的相对位置,滑套7中的换挡外齿71与换挡内齿二43和换挡内齿一68两者之一连接。
优选地,所述行星齿轮67的个数大于等于2个,行星齿轮67在行星架6上均匀分布。
优选地,所述换挡油缸103的设备类型可以但不局限于液压油缸、直线电机、气缸。
优选地,所述换挡内齿一68的抗扭矩能力大于滑套7中换挡外齿71的抗扭矩能力。
优选地,所述行星架6中至少设置一个润滑剂导入管和润滑剂导出管,润滑剂导入管从行星架6中行星齿轮67一侧进入,润滑剂导出管从行星架中换挡内齿一68一侧引出。
实施例2:
如图1~9所示,一种机械换挡动力头的使用方法,其特征在于,基于一种机械换挡动力头的结构,具体使用步骤如下:
步骤一:使用前准备
检查驱动马达1的工作性能,检查动力头中油路的供油及回油状态,确保设备安全地正常运转;
步骤二:一级传动比工作过程测试
换挡装置10中的换挡油缸103开始工作,当换挡油缸103伸出时,换挡油缸103推动拨叉102运动,拨叉102通过凹口105和环形边72的连接带动滑套7运动,当滑套7中的换挡外齿71与换挡内齿二43啮合传动,驱动齿轮3直接驱动太阳轮,太阳轮带动滑套7并最终带动主轴9回转,此时,驱动马达1以传动比a驱动主轴9回转;
步骤三:二级传动比工作过程测试
换挡装置10中的换挡油缸103开始工作,当换挡油缸103缩回时,换挡油缸103拖动拨叉102运动,拨叉102通过凹口105和环形边72的连接带动滑套7运动,当滑套7中的换挡外齿71与换挡内齿二43啮合传动,驱动齿轮3直接驱动太阳轮,太阳轮驱动行星架6,行星架6带动滑套7并最终带动主轴9回转,此时,驱动马达1以传动比a乘以行星减速比b的二级减速驱动主轴9回转;
步骤四:不同传动比自由切换
根据使用条件对传动比进行调整,当需要提高转速降低扭矩时,采用一级传动比进行工作,当需要降低转速提高扭矩时,采用二级传动比进行工作,随着施工条件的变化,及时调整传动比;
步骤五:使用结束
使用结束后,将换挡油缸103回缩,对动力头进行保养存放。
优选地,所述传动比a范围为2.0-10.0,传动比b范围为2.0-20.0。
优选地,所述机械换挡动力头有效运行时间大于2000小时后,需拆机械换挡动力头所有部件进行保养,并更换机械换挡动力头内的润滑剂。本发明是一种机械换挡驱动装置及其使用方法,基于直齿减速和行星减速两种结构相互融合,在结构规模一定的条件下,实现了小体积大变速比,高转速和低速大扭矩状态的自由切换,降低了液压***的复杂性,设备的整体成本和故障率。
当然,上述说明并非是对本发明的限制,本发明也并不仅限于上述举例,本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换,也属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种机械换挡动力头,其特征在于,包括驱动马达、壳体、驱动齿轮、太阳齿轮、环形内齿圈、行星架、滑套、驱动套、主轴、换挡装置、轴承组一、轴承组二、轴承组三、换挡内齿二、轴承组四、轴承组五、轴承组六、支架一、支架二、销轴、行星齿轮、换挡内齿一、换挡外齿、环形边、内滑齿、轴承组七、外滑齿、卡板、拨叉、换挡油缸、凹槽、凹口;所述驱动马达安装并固定在壳体上,驱动齿轮通过轴承组一固定在壳体上,驱动齿轮由驱动马达驱动;所述驱动齿轮与太阳齿轮啮合传动;所述太阳齿轮通过轴承组二、轴承组三、轴承组四和轴承组五固定在壳体上,太阳齿轮上有设置有换挡内齿二;所述环形内齿圈安装并固定在壳体上;所述行星架通过轴承组二、轴承组三、轴承组四和轴承组五固定在壳体上,所述太阳齿轮、行星架和主轴同心,所述行星架包括支架一、支架二、销轴、行星齿轮、轴承组六,所述支架一和支架二通过螺栓相互固定,支架一上设置有换挡内齿一,行星齿轮通过销轴固定在支架一和支架二上,销轴与行星齿轮之间安装有轴承组四,行星齿轮相对销轴转动;所述滑套上的内滑齿与驱动套上的外滑齿啮合传动,滑套上设置有换挡外齿和环形边;所述驱动套通过轴承组七固定在壳体上,驱动套通过花键与主轴连接,驱动套驱动主轴旋转;所述换挡装置上设置有凹槽,凹槽与卡板相互咬合连接,卡板与壳体通过螺栓连接;所述拨叉上设置有凹口,凹口与滑套中的环形边连接;所述换挡油缸控制滑套和驱动套的相对位置,滑套中的换挡外齿与换挡内齿二和换挡内齿一两者之一连接。
2.根据权利要求1所述的一种机械换挡动力头,其特征在于,所述行星齿轮的个数大于等于2个,行星齿轮在行星架上均匀分布。
3.根据权利要求1所述的一种机械换挡动力头,其特征在于,所述换挡油缸的设备类型可以但不局限于液压油缸、直线电机、气缸。
4.根据权利要求1所述的一种机械换挡动力头,其特征在于,所述换挡内齿一的抗扭矩能力大于滑套中换挡外齿的抗扭矩能力。
5.根据权利要求1所述的一种机械换挡动力头,其特征在于,所述行星架中至少设置一个润滑剂导入管和润滑剂导出管,润滑剂导入管从行星架中行星齿轮一侧进入,润滑剂导出管从行星架中换挡内齿一一侧引出。
6. 一种机械换挡动力头的使用方法,其特征在于,基于权利要求1所述的一种机械换挡动力头的结构,具体使用步骤如下:
步骤一:使用前准备
检查驱动马达的工作性能,检查动力头中油路的供油及回油状态,确保设备安全地正常运转;
步骤二:一级传动比工作过程测试
换挡装置中的换挡油缸开始工作,当换挡油缸伸出时,换挡油缸推动拨叉运动,拨叉通过凹口和环形边的连接带动滑套运动,当滑套中的换挡外齿与换挡内齿二啮合传动,驱动齿轮直接驱动太阳轮,太阳轮带动滑套并最终带动主轴回转,此时,驱动马达以传动比a驱动主轴回转;
步骤三:二级传动比工作过程测试
换挡装置中的换挡油缸开始工作,当换挡油缸缩回时,换挡油缸拖动拨叉运动,拨叉通过凹口和环形边的连接带动滑套运动,当滑套中的换挡外齿与换挡内齿二啮合传动,驱动齿轮直接驱动太阳轮,太阳轮驱动行星架,行星架带动滑套并最终带动主轴回转,此时,驱动马达以传动比a乘以行星减速比b的二级减速驱动主轴回转;
步骤四:不同传动比自由切换
根据使用条件对传动比进行调整,当需要提高转速降低扭矩时,采用一级传动比进行工作,当需要降低转速提高扭矩时,采用二级传动比进行工作,随着施工条件的变化,及时调整传动比;
步骤五:使用结束
使用结束后,将换挡油缸回缩,对动力头进行保养存放。
7.根据权利要求6所述的一种机械换挡动力头的使用方法,其特征在于,所述传动比a范围为2.0-10.0,传动比b范围为2.0-20.0。
8.根据权利要求6所述的一种机械换挡动力头的使用方法,其特征在于,所述机械换挡动力头有效运行时间大于2000小时后,需拆机械换挡动力头所有部件进行保养,并更换机械换挡动力头内的润滑剂。
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