CN203604552U - 工程机械及其行星减速机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工程机械及其行星减速机构。行星减速机构包括行星传动输入轴、第一行星机构、第二行星机构、第一制动器、第二制动器和行星传动输出轴。第一行星机构与第二行星机构均由太阳轮、行星轮、齿圈和行星架组成，其中行星传动输入轴用于驱动第一太阳轮和第二太阳轮同步转动，第一制动器和第二制动器用于分别选择性制动第一齿圈和第二齿圈，第一行星架与第二齿圈连接且同步转动，第二行星架连接行星传动输出轴。本实用新型行星减速机构具有两不同的输出传速比，不仅能满足工程机械对输出速度的变化范围的使用要求，且发动机的功率亦得到了较高程度的利用。

Description

工程机械及其行星减速机构

技术领域

本实用新型涉及工程机械领域，特别是涉及一种行星减速机构及具有该行星减速机构的工程机械。

背景技术

为了实现高效、低耗工作的目的，通常要求起重机、旋挖钻机等工程机械重载时慢速运行、轻载时快速运行，从而使得发动机和液压泵都能够满负荷工作。

以旋挖钻机为例，旋挖钻机在钻孔工作时由于负荷大，此时应当降低旋挖钻头的输出速度，以免发动机憋熄火；在钻头提起后旋转甩掉泥巴的过程中，应该有较快的速度。对起重机来说，当起重机在起吊重物时，由于负载较重，此时应慢而稳；起重机空钩运行至某指定位置时，吊钩需快速到达该指定位置。

为了实现重载慢行、轻载快行的目的，工程机械大部分采用液压马达驱动单速比的卷扬减速机。由于减速机的减速比一定，因此只能通过改变液压泵的转速、排量，以及改变马达的排量来调节工程机械的输出速度。

通过上述方式调节得到的输出速度的变化范围比较有限，不能满足部分工况和场合的使用要求，且发动机的功率亦不能被完全利用。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种具有双速比的行星减速机构。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种行星减速机构，其包括行星传动输入轴、第一行星机构、第二行星机构、第一制动器、第二制动器和行星传动输出轴，第一行星机构包括第一太阳轮、设置于第一太阳轮周围并与第一太阳轮外啮合的第一行星齿轮组、与第一行星齿轮组内啮合的第一齿圈以及设置于第一行星齿轮组上的第一行星架，第二行星机构包括第二太阳轮、设置于第二太阳轮周围并与第二太阳轮外啮合的第二行星齿轮组、与第二行星齿轮组内啮合的第二齿圈以及设置于第二行星齿轮组上的第二行星架，其中，第二太阳轮与第一太阳轮连接，行星传动输入轴与第一太阳轮连接，并用于驱动第一太阳轮和第二太阳轮同步转动，第一制动器和第二制动器用于分别选择性制动第一齿圈和第二齿圈，第一行星架与第二齿圈连接且同步转动，第二行星架连接行星传动输出轴。

其中，当第二制动器对第二齿圈制动，且第一制动器未对第一齿圈进行制动时，第二齿圈和第一行星架保持不动，行星传动输入轴驱动第一太阳轮进行转动，并由第一太阳轮带动第一行星齿轮组和第一齿圈进行空转，行星传动输入轴进一步驱动第二太阳轮进行转动，并由第二太阳轮带动第二行星齿轮组和第二行星架进行转动，进而以第一输出减速比驱动行星传动输出轴进行转动。

其中，当第一制动器对第一齿圈制动，且第二制动器未对第二齿圈进行制动时，第一齿圈保持不动，行星传动输入轴驱动第一太阳轮进行转动，并由第一太阳轮带动第一行星齿轮组转动、第一行星齿轮组带动第一行星架转动，第二齿圈与第一行星架同步转动，行星传动输入轴进一步驱动第二太阳轮进行转动，并由第二太阳轮和第二齿圈带动第二行星齿轮组和第二行星架进行转动，进而以第二输出减速比驱动行星传动输出轴进行转动。

其中，第一制动器和第二制动器均是常闭式液压制动器，且分别包括第一液压缸接口和第二液压缸接口，当第一液压缸接口输入液压介质时，第一制动器解除对第一齿圈的制动，当第二液压缸接口输入液压介质时，第二制动器解除对第二齿圈的制动。

其中，第一制动器和第二制动器均是常闭式气动制动器，且分别包括第一气缸接口和第二气缸接口，当第一气缸接口进气时，第一制动器解除对第一齿圈的制动，当第二气缸接口进气时，第二制动器解除对第二齿圈的制动。

其中，行星减速机构进一步包括第一花键机构，行星传动输入轴与外接动力输入轴之间通过第一花键机构连接。

其中，行星减速机构进一步包括第二花键机构，行星传动输出轴通过第二花键机构与外部设备连接。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的另一个技术方案是：提供一种工程机械，该工程机械包括如上所述的行星减速机构。

本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型行星减速机构第一行星机构的第一太阳轮和第二行星机构的第二太阳轮同步转动，第一行星机构的第一行星架与第二齿圈连接且同步转动，第二行星机构的第二行星架连接行星传动输出轴，使得行星减速机构在第一行星机构的第一齿圈和第二行星机构的第二齿圈选择性地被制动时具有两不同的输出传速比，因此，工程机械重载时可以选择较大的传速比以输出较慢的速度，轻载时可以选择较小的传速比以输出较快的速度，不仅能够满足工程机械的输出速度的变化范围的使用要求，且发动机的功率亦得到了较高程度的利用。

附图说明

图1是本实用新型行星减速机构的一实施例的原理图；

图2是本实用新型行星减速机构应用于工程机械中的原理图。

具体实施方式

请参阅图1，本实用新型一实施例行星减速机构100包括行星传动输入轴11、第一行星机构12、第二行星机构13、第一制动器14、第二制动器15、行星传动输出轴16、第一花键机构17和第二花键机构18。

行星传动输入轴11通过第一花键机构17与外接动力输入轴连接。

第一行星机构12包括第一太阳轮121、第一行星齿轮组122、第一齿圈123以及第一行星架124。第一太阳轮121设置于行星传动输入轴11上与之同轴转动。第一行星齿轮组122设置于第一太阳轮121的周围并与第一太阳轮121外啮合。第一齿圈123与第一行星齿轮组122内啮合。第一行星架124设置于第一行星齿轮组122上并为第一行星齿轮组122提供支撑转轴。

第二行星机构13包括第二太阳轮131、第二行星齿轮组132、第二齿圈133以及第二行星架134。第二太阳轮131设置于行星传动输入轴11上且与行星传动输入轴11和第一太阳轮121同轴转动。第二行星齿轮组132设置于第二太阳轮131的周围并与第二太阳轮131外啮合。第二齿圈133与第二行星齿轮组132内啮合。第二行星架设134设置于第二行星齿轮组132上并为第二行星齿轮组132提供支撑转轴。

第一行星架124固定连接至第二齿圈133上且与其同步转动。本实施例中，第二行星架134直接连接行星传动输出轴16；实际应用中，本实用新型行星减速机构100还可以做出其他变形，例如增多行星传动的级数等，使第二行星架134间接连接行星传动输出轴16。

第一制动器14和第二制动器15用于分别选择性制动第一齿圈123和第二齿圈133。本实施例中，第一制动器14和第二制动器15均是常闭式液压制动器。第一制动器14包括第一液压缸接口141，第二制动器15包括第二液压缸接口151。

驻车制动时，第一液压缸接口141和第二液压缸接口151均不输入液压介质。

当第一液压缸接口141输入液压介质时，第一制动器14解除对第一齿圈123的制动，第一齿圈123可以转动。此时，第二制动器15保持对第二齿圈133的制动，即，第二齿圈133保持不动，固定至第二齿圈133的第一行星架124亦保持不动。在此状态下，行星传动输入轴11驱动第一太阳轮121进行转动，并由第一太阳轮121带动第一行星齿轮组122和第一齿圈123进行空转，行星传动输入轴11进一步驱动第二太阳轮131进行转动，并由第二太阳轮131带动第二行星齿轮组132和第二行星架134进行转动，进而以第一输出减速比驱动行星传动输出轴16进行转动。

简单来说，行星传动输入轴11的输入转速直接经第二太阳轮131带动第二行星架134得到输出转速，即，第一输出减速比为：

$i_1=1+\frac{Z_4}{Z_3}$

上述公式中，i₁为所述第一输出减速比，Z₄为所述第二齿圈133的齿数，Z₃为所述第二太阳轮131的齿数。

当第二液压缸接口151输入液压介质时，第二制动器15解除对第二齿圈133的制动，第二齿圈133可以转动。此时，第一制动器14保持对第一齿圈123的制动，即，第一齿圈123保持不动。在此状态下，行星传动输入轴11驱动第一太阳轮121进行转动，并由第一太阳轮121带动第一行星齿轮组122转动、第一行星齿轮组122带动第一行星架124转动，第二齿圈133与第一行星架124同步转动；行星传动输入轴11进一步驱动第二太阳轮131进行转动，并由第二太阳轮131和第二齿圈133带动第二行星齿轮组132和第二行星架134进行转动，进而以第二输出减速比驱动行星传动输出轴16进行转动。

第二输出减速比计算过程如下：

第一行星机构12输出减速比为：

$i_{12}^{H_1}=\frac{n_1-n_{H_1}}{n_2-n_{H_1}}=-\frac{Z_5}{Z_1}\×\frac{Z_2}{Z_5}=-\frac{Z_1}{Z_1}$      ①

其中，

代表第一行星机构12的输出减速比，n₁代表第一太阳轮121的转速，

代表第一行星架124的转速，n₂代表第一齿圈123的转速，Z₅代表第一行星齿轮组122中一齿轮的齿数，Z₁代表第一太阳轮121的齿数，Z₂代表第一齿圈123的齿数。

第二行星机构13输出减速比为：

$i_{34}^{H_2}=\frac{n_3-n_{H_2}}{n_4-n_{H_2}}=-\frac{Z_6}{Z_3}\×\frac{Z_4}{Z_6}=-\frac{Z_4}{Z_3}$      ②

其中，

代表第二行星机构13的输出减速比，n₃代表第二太阳轮131的转速，n₄代表第二齿圈133的转速，

代表第二行星架134的转速，Z₃代表第二太阳轮131的齿数，Z₄代表第二齿圈133的齿数，Z₆代表第二行星齿轮组132中一齿轮的齿数。

在公式①和公式②中，第一齿圈123保持不动，即n₂=0；第一行星架124与第二齿圈133同步转动，即

第一太阳轮121和第二太阳轮131与行星传动输入轴同步转动，即n₁=n₃。

联立公式①和公式②，可以得出第二输出减速比i₂为：

$i_2=\frac{n_1}{n_{H2}}=\frac{1+\frac{Z_4}{Z_3}}{1+\frac{Z_1\·Z_4}{Z_3\·(Z_1+Z_2)}}$

实际应用中，第一制动器14和第二制动器15还可以同时选择常闭式气动转动器，且分别包括第一气缸接口和第二气缸接口。当第一气缸接口进气时，第一制动器14解除对第一齿圈123的制动；当第二气缸接口进气时，第二制动器15解除对第二齿圈133的制动。

请一并参阅图2，实际应用中，行星减速机构100还可以与减速机构200相结合应用于旋挖钻机、起重机等工程机械中。

减速机构200包括减速输入轴20、第三行星机构21、第四行星机构22、第五行星机构23和减速外壳24。此时，行星传动输出轴16通过第二花键机构18连接减速输入轴20。

第三行星机构21包括第三太阳轮211、第三行星齿轮组212、第三齿圈213和第三行星架214。第三太阳轮211设置于减速输入轴20上与之同轴转动。第三行星齿轮组212设置于第三太阳轮211的周围并与第三太阳轮211外啮合。第三齿圈213与第三行星齿轮组212内啮合。第三行星架214设置于第三行星齿轮组212上并为第三行星齿轮组212提供支撑转轴。

第四行星机构22包括第四太阳轮221、第四行星齿轮组222、第四齿圈223和第四行星架224。第四太阳轮221固定连接至第三行星架214上且与其同步转动。第四行星齿轮组222设置于第四太阳轮221的周围并与第四太阳轮221外啮合。第四齿圈223与第四行星齿轮组222内啮合。第四行星架224设置于第四行星齿轮组222上并为第四行星齿轮组222提供支撑转轴。

第五行星机构23包括第五太阳轮231、第五行星齿轮组232、第五齿圈233和第五行星架234。第五太阳轮231固定连接至第四行星架224上且与其同步转动。第五行星齿轮组232设置于第五太阳轮231的周围并与第五太阳轮231外啮合。第五齿圈233与第五行星齿轮组232内啮合。第五行星架234固定至工程机械的机架上并为第五行星齿轮组232提供支撑转轴。

第三齿圈213、第四齿圈223和第五齿圈233均固定设置于减速外壳24上。减速外壳24的转动速度即工程机械的输出转速。

区别于现有技术，本实用新型行星减速机构100第一行星机构12的第一太阳轮121和第二行星机构13的第二太阳轮131同步转动，第一行星机构12的第一行星架124与第二齿圈133连接且同步转动，第二行星机构13的第二行星架134连接行星传动输出轴16，使得行星减速机构100在第一行星机构12的第一齿圈123和第二行星机构13的第二齿圈133选择性地被制动时具有两不同的输出传速比，因此，工程机械重载时可以选择较大的传速比以输出较慢的速度，轻载时可以选择较小的传速比以输出较快的速度，不仅能够满足工程机械的输出速度的变化范围的使用要求，且发动机的功率亦得到了较高程度的利用。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种行星减速机构(100)，其特征在于，所述行星减速机构(100)包括行星传动输入轴(11)、第一行星机构(12)、第二行星机构(13)、第一制动器(14)、第二制动器(15)和行星传动输出轴(16)，所述第一行星机构(12)包括第一太阳轮(121)、设置于所述第一太阳轮(121)周围并与所述第一太阳轮(121)外啮合的第一行星齿轮组(122)、与所述第一行星齿轮组(122)内啮合的第一齿圈(123)以及设置于所述第一行星齿轮组(122)上的第一行星架(124)，所述第二行星机构(13)包括第二太阳轮(131)、设置于所述第二太阳轮(131)周围并与所述第二太阳轮(131)外啮合的第二行星齿轮组(132)、与所述第二行星齿轮组(132)内啮合的第二齿圈(133)以及设置于所述第二行星齿轮组(132)上的第二行星架(124)，其中，所述第二太阳轮(131)与所述第一太阳轮(121)连接，所述行星传动输入轴(11)与所述第一太阳轮(121)连接，并用于驱动所述第一太阳轮(121)和所述第二太阳轮(131)同步转动，所述第一制动器(14)和所述第二制动器(15)用于分别选择性制动所述第一齿圈(123)和所述第二齿圈(133)，所述第一行星架(124)与所述第二齿圈(133)连接且同步转动，所述第二行星架(134)连接所述行星传动输出轴(16)。

2.根据权利要求1所述的行星减速机构(100)，其特征在于，当所述第二制动器(15)对所述第二齿圈(133)制动，且所述第一制动器(14)未对所述第一齿圈(123)进行制动时，所述第二齿圈(133)和所述第一行星架(124)保持不动，所述行星传动输入轴(11)驱动所述第一太阳轮(121)进行转动，并由所述第一太阳轮(121)带动所述第一行星齿轮组(122)和所述第一齿圈(123)进行空转，所述行星传动输入轴(11)进一步驱动所述第二太阳轮(131)进行转动，并由所述第二太阳轮(131)带动所述第二行星齿轮组(132)和所述第二行星架(134)进行转动，进而以第一输出减速比驱动所述行星传动输出轴(16)进行转动。

3.根据权利要求2所述的行星减速机构(100)，其特征在于，当所述第一制动器(14)对所述第一齿圈(123)制动，且所述第二制动器(15)未对所述第二齿圈(133)进行制动时，所述第一齿圈(123)保持不动，所述行星传动输入轴(11)驱动所述第一太阳轮(121)进行转动，并由所述第一太阳轮(121)带动所述第一行星齿轮组(122)转动、第一行星齿轮组（122）带动所述第一行星架(124)转动，所述第二齿圈(133)与所述第一行星架（124）同步转动，所述行星传动输入轴(11)进一步驱动所述第二太阳轮(131)进行转动，并由所述第二太阳轮(131)和所述第二齿圈(133)带动所述第二行星齿轮组(132)和所述第二行星架(134)进行转动，进而以第二输出减速比驱动所述行星传动输出轴(16)进行转动。

4.根据权利要求1所述的行星减速机构(100)，其特征在于，所述第一制动器(14)和所述第二制动器(15)均是常闭式液压制动器，且分别包括第一液压缸接口(141)和第二液压缸接口(151)，当所述第一液压缸接口(141)输入液压介质时，所述第一制动器(14)解除对所述第一齿圈(123)的制动，当所述第二液压缸接口(151)输入液压介质时，所述第二制动器(15)解除对所述第二齿圈(133)的制动。

5.根据权利要求1所述的行星减速机构(100)，其特征在于，所述第一制动器(14)和第二制动器(15)均是常闭式气动制动器，且分别包括第一气缸接口和第二气缸接口，当所述第一气缸接口进气时，所述第一制动器(14)解除对所述第一齿圈(123)的制动，当所述第二气缸接口进气时，所述第二制动器(15)解除对所述第二齿圈(133)的制动。

6.根据权利要求1所述的行星减速机构(100)，其特征在于，所述行星减速机构(100)进一步包括第一花键机构(17)，所述行星传动输入轴(11)与外接动力输入轴之间通过所述第一花键机构(17)连接。

7.根据权利要求1所述的行星减速机构(100)，其特征在于，所述行星减速机构(100)进一步包括第二花键机构(18)，所述行星传动输出轴(16)通过所述第二花键机构(18)与外部设备连接。

8.一种工程机械，其特征在于，所述工程机械包括如权利要求1-7项任意一项所述的行星减速机构(100)。

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