专利名称：单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及变速装置，尤其涉及一种用于耙吸挖泥船的泥泵的双速齿轮箱。
背景技术：
耙吸挖泥船是一种水下挖掘机械，其通过置于船体两舷侧或尾部的耙头吸入泥浆，以边吸泥、边航行的方式来进行工作，具有机动灵活、效率高、抗风浪力强、挖深大等特点，适用于在沿海港口、宽阔的江面和船舶锚地作业。泥泵传动系统用于将原动机的功率高效而稳定的传递给泥泵机系统。传统的泥泵传动系统均为单输入轴、单输出轴的结构形式，泥泵机只能在一个转速下工作，而根据现阶段工程的需要，耙吸挖泥船要求泥泵传动系统能够在单输入轴、单输出轴的结构条件下，具有两种不同的输出转速，一种转速适应于挖泥工况(低速档)，一种转速适应于吹泥工况(高速档)，两种转速可自由切换。因此需要开发出一种新型的泥泵变速装置，以满足该种耙吸挖泥船工作特性的需要。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱，其可在单输入轴、单输出轴的结构形式下，一种输入转速可得到两种不同的转速输出， 且两种转速可相互切换。本实用新型所采用的技术方案是一种单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱，包括一动力输入轴、一动力输出轴、齿轮传动机构和换档机构；该齿轮传动机构包括高速传动齿轮副、低速传动齿轮副和齿式离合器；其中高速传动齿轮副包括相互啮合的高速主动齿轮和高速从动齿轮，所述的低速传动齿轮副包括相互啮合的低速主动齿轮和低速从动齿轮， 高速主动齿轮和低速主动齿轮均通过轴承安装在动力输入轴上，高速从动齿轮和低速从动齿轮设置在动力输出轴上；齿式离合器通过滑移花键副套设在位于高速主动齿轮与低速主动齿轮之间的所述动力输入轴上，该齿式离合器可在所述换档机构的控制下，选择性地与高速传动齿轮副或低速传动齿轮副接合，完成高速档、低速档和空档三个档位的操作。上述的单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱，其中，齿式离合器包括换档滑动部和分别设置在该换档滑动部两侧的高速档花键副和低速档花键副；高速档花键副包括可相互啮合的高速主动外花键齿圈和高速从动内花键毂，低速档花键副包括可相互啮合的低速主动外花键齿圈和低速从动内花键毂；高速主动外花键齿圈和所述的低速主动外花键齿圈分别与该换档滑动部两侧相连，高速从动内花键毂和低速从动内花键毂分别与高速主动齿轮和低速主动齿轮相连；位于高速主动齿轮与低速主动齿轮之间的动力输入轴上设有滑移花键，换档滑动部上设有与滑移花键相适配的花键槽；齿式离合器通过换档滑动部的滑移，使高速主动外花键齿圈与高速主动齿轮侧的高速从动内花键毂相啮合，或者，使低速主动外花键齿圈与低速主动齿轮侧的低速从动内花键毂相啮合。上述的单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱，其中，换档滑动部外壁设有拨动受力部；该换档机构包括一拨叉杆、一带动所述拨叉杆一起转动的摇摆臂、以及推动摇摆臂转动的换档气缸；拨叉杆的一端卡套在换档滑动部的拨动受力部上，拨动齿式离合器在动力输入轴上左右滑移。上述的单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱，其中，换档气缸由背靠背相互联接的两个气缸组成，其中一个气缸的活塞杆伸出于缸体的那一端与设置于摇摆臂本体上的一个固定座固定连接，另一个气缸的活塞杆伸出于缸体的那一端与设置于齿轮箱箱体上的一个固定座固定连接。上述的单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱，其中，所述的拨动受力部为凸耳。上述的单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱，其中，该换档机构还包括一定位气缸； 摇摆臂与该定位气缸相对的一侧设有供定位气缸的活塞杆插入定位的高速档锁定孔、低速档锁定孔和空档锁定孔。上述的单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱，其中，该单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱还包括一换档盘车机构，该换档盘车机构包括盘车电机、减速机、盘车齿轮副和盘车离合器；盘车电机的动力输出端与所述减速机的输入端连接，该减速机的输出端通过所述盘车齿轮副与盘车离合器的主动部连接，该盘车离合器的从动部与齿轮箱的动力输入轴连接。本实用新型具有如下优点1)本实用新型可在一种输入转速的情况下在两种输出转速之间进行自由切换，从而满足挖泥、吹泥不同工况的需求；2)通过操纵由换档气缸、定位气缸、摇摆臂及拨叉杆组成的换档机构来实现不同转速的输出，整个过程简单、快捷；3)换档机构的定位气缸可实现齿轮箱的档位锁定，保证了系统的安全性，避免了系统因误动作而被损坏；4)换档盘车机构的设计，保证了换档过程的顺利完成，极大的减少了施工人员的
工作强度
图1是根据本实用新型一种实施方式的单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱的齿轮传动机构的原理示意图。图2是根据本实用新型一种实施方式的单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱的换档机构的原理示意图。图3是根据本实用新型一种实施方式的单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱应用于耙吸挖泥船传动系统的示意图。图4是根据本实用新型一种实施方式的单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱的换档盘车机构的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做出进一步描述。本实用新型的单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱包括齿轮传动机构和换档机构。图1和图2分别示出了根据本实用新型的一种实施方式的齿轮传动机构和换档机构的原理示意图。该齿轮传动机构包括一动力输入轴31、一动力输出轴32、高速传动齿轮副33、低速传动齿轮副34和齿式离合器35 ；其中高速传动齿轮副33包括相互啮合的高速主动齿轮 33a和高速从动齿轮33b，低速传动齿轮副34包括相互啮合的低速主动齿轮3 和低速从动齿轮Mb，高速主动齿轮33a和低速主动齿轮3 均通过轴承安装在动力输入轴31上，高速从动齿轮3 和低速从动齿轮34b设置在动力输出轴32上。如图2所示，本实施例中， 所述的高速主动齿轮33a和低速主动齿轮3 分别通过轴承36和轴承37空套在动力输入轴31上，并分别与高速从动齿轮3 和低速从动齿轮34b相啮合。齿式离合器35通过滑移花键副套设在位于高速主动齿轮33a与低速主动齿轮3 之间的动力输入轴31上。齿式离合器35可在换档机构的控制下在动力输入轴31上左右滑移，选择性地与高速传动齿轮副或低速传动齿轮副接合，完成高速档、低速档和空档三个档位的操作。在图1所示的实施方式中，所述的齿式离合器35包括换档滑动部350和分别设置在该换档滑动部两侧的高速档花键副和低速档花键副。所述的高速档花键副包括可相互啮合的高速主动外花键齿圈351和高速从动内花键毂353，所述的低速档花键副包括可相互啮合的低速主动外花键齿圈352和低速从动内花键毂354 ；高速主动外花键齿圈和低速主动外花键齿圈分别与该换档滑动部两侧相连，高速从动内花键毂353和低速从动内花键毂 354分别与高速主动齿轮33a和低速主动齿轮3 相连。在一种实施方式中，高速从动内花键毂353和低速从动内花键毂3M分别与高速主动齿轮33a和低速主动齿轮3 连成一体。位于高速主动齿轮33a与低速主动齿轮3 之间的动力输入轴上设有滑移花键，换档滑动部350上设有与该滑移花键相适配的花键槽；齿式离合器35通过上述滑移花键和花键槽所组成的滑移花键副套设在动力输入轴31上。齿式离合器35通过换档滑动部350的滑移，使高速主动外花键齿圈351与高速主动齿轮侧的高速从动内花键毂353相啮合，实现花键联接，从而可带动高速主动齿轮33a同步转动，或者，使低速主动外花键齿圈352与低速主动齿轮侧的低速从动内花键毂3M相啮合，实现花键联接，从而可带动低速主动齿轮3 同步转动。参考图2，换档机构包括拨叉杆371、可带动拨叉杆371 —起转动的摇摆臂372、可推动摇摆臂372转动的换档气缸和定位气缸374。换档滑动部350的外壁设有拨动受力部 3501 (参见图1)，拨叉杆371—端的拨叉3711卡套在换档滑动部的拨动受力部上，拨动齿式离合器35在动力输入轴31上左右滑移。在一种实施方式中，该拨动受力部为设置在换档滑动部350外壁上的凸耳，拨叉3711卡套在该凸耳上，从而可拨动齿式离合器35左右移动。摇摆臂372的一端为一长轴，拨叉杆371的另一端与该长轴花键联接，从而可随摇摆臂 372 一起转动，换档气缸由背靠背相互联接的两个气缸3731、3732组成，其中，气缸3731的活塞杆伸出于缸体的那一端与设置于摇摆臂本体上的固定座3721固定连接，气缸3732的活塞杆伸出于缸体的那一端与设置于齿轮箱箱体30上的固定座3722固定连接。与定位气缸374相对的摇摆臂372的另一端设有供定位气缸374的活塞杆插入定位的高速档锁定孔 3723、低速档锁定孔37 和空档锁定孔3725。当齿轮箱处于高速档、低速档和空档时，定位气缸的活塞杆分别正对于高速档锁定孔3723、低速档锁定孔37 和空档锁定孔3725，从而可伸入到锁定孔内，使摇摆臂无法再转动，实现档位的锁定，避免了在施工过程中系统因误操作或其它原因而被损坏。[0025]本实用新型的齿轮箱可在单输入轴、单输出轴的结构形式下，实现两种不同的转速输出，其中，由大速比获得较低的输出转速可满足挖泥工况的需求，由小速比获得较高的输出转速可满足吹泥工况的需求，相应的控制系统通过控制换档机构的换档气缸及定位气缸的动作实现两种转速的自由切换，整个过程快捷、方便、可靠。齿轮箱由空档切换至高速档的换档过程如下控制系统发出高速档换档指令后， 定位气缸374的活塞杆缩进，从空档锁定孔3725内退出，解除档位锁定。换档气缸推动摇摆臂372顺时针转动，摇摆臂带动拨叉杆371转动，拨叉杆371带动换档滑动部350沿动力输入轴31上的导向花键向左移动，齿式离合器的高速主动外花键齿圈351与高速主动齿轮 33a侧的高速从动内花键毂353通过花键副相啮合，将动力输入轴31输出的扭矩传递给高速主动齿轮33a。由高速主动齿轮33a和高速从动齿轮3 组成的高速齿轮副33工作，带动动力输出轴32旋转。之后，定位气缸374根据控制系统的控制信号，使活塞杆伸入到高速档锁定孔3723内，实现高速档定位锁定，完成换档。齿轮箱由空档切换至低速档的换档过程如下控制系统发出低速档换档指令后， 定位气缸374的活塞杆缩进，从空档锁定孔3725内退出，解除档位锁定。换档气缸推动摇摆臂372逆时针转动，摇摆臂带动拨叉杆371转动，拨叉杆371带动换档滑动部350沿动力输入轴31上的导向花键向右移动，齿式离合器的低速主动外花键齿圈352与低速主动齿轮 34a侧的低速从动内花键毂3M通过花键副相啮合，将动力输入轴31输出的扭矩传递给低速主动齿轮Ma。由低速主动齿轮3 和低速从动齿轮34b组成的低速齿轮副工作，带动动力输出轴32旋转。之后，定位气缸374根据控制系统的控制信号，使活塞杆伸入到低速档锁定孔37M内，实现低速档定位锁定，完成换档。齿轮箱由高速档或低速档切换至空档的换档过程如下控制系统发出空档换档指令后，定位气缸374的活塞杆缩进，从高速档锁定孔3723或低速档锁定孔37M内退出，解除档位锁定。换档气缸推动摇摆臂372转动，摇摆臂带动拨叉杆371转动，拨叉杆371带动换档滑动部350沿动力输入轴31上的导向花键向图1所示的中间位置移动。高速主动外花键齿圈351与高速从动内花键毂353以及低速主动外花键齿圈352与低速从动内花键毂 354均处于脱开状态，高速齿轮副或低速齿轮副不工作。之后，定位气缸374根据控制系统的控制信号，使活塞杆伸入到空档锁定孔3725内，实现空档定位锁定，完成换档。图3示出了本实用新型的齿轮箱3应用于耙吸挖泥船泥泵传动系统的一个实施例。如图3所示，本耙吸挖泥船泥泵双速传动系统包括第一联轴器1、离合器2、齿轮箱3、传动轴4、第二联轴器5和第三联轴器6。离合器2的主动部与第一联轴器1连接，从动部与齿轮箱3的动力输入轴连接。齿轮箱3具有高速档、低速档和空档三个档位，并可在该三个档位之间进行切换。齿轮箱的动力输出轴通过第二联轴器5与传动轴4的一端连接，传动轴4的另一端与第三联轴器6连接。传动轴4为空心轴，其穿过耙吸挖泥船的机舱和泵舱， 在传动轴4上安装有隔舱填料函7，用来隔绝机舱和泵舱，防止两舱相通，起到密封的效果。耙吸挖泥船的柴油机的动力输出轴可通过第一联轴器1与离合器2的主动部相连，泥泵的动力输入轴可通过第三联轴器6与传动轴4相连。 如图4所示，本实用新型的齿轮箱3还可包括一换档盘车机构，其主要用于实现齿轮箱工作状态的顺利转换。该换档盘车机构包括盘车电机91、减速机92、盘车齿轮副93和盘车离合器94。盘车电机91的动力输出端与减速机92的输入端连接，减速机92的输出端通过盘车齿轮副93与盘车离合器94的主动部连接。该盘车齿轮副93由相互啮合的两个齿轮组成，其中一个齿轮设置在减速机92的输出轴上，另一个齿轮通过螺栓与盘车离合器 94的主动部连接在一起，并通过轴承套在齿轮箱3的动力输入轴上，盘车离合器94的从动部与齿轮箱3的动力输入轴连接，盘车离合器94可采用电磁离合器。该换档盘车机构的盘车电机91和减速机92安装于齿轮箱的箱体上。当齿轮箱3在换档过程中出现换档故障， 不能顺利切换成功时(例如出现抵齿现象)，控制系统控制盘车电机91启动、盘车离合器94 接合，从而带动齿轮箱3的动力输入轴转过一定的角度，齿式离合器35的相位可自动进行调整，即可实现高速主动外花键齿圈351与高速从动内花键毂353或是低速主动外花键齿圈352与低速从动内花键毂邪4的插入啮合，顺利完成换档过程。具有结构简单、应用便捷、 使用安全可靠的优点。
权利要求1.一种单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱，其特征在于，该单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱包括一动力输入轴、一动力输出轴、齿轮传动机构和换档机构；所述齿轮传动机构包括高速传动齿轮副、低速传动齿轮副和齿式离合器；其中所述的高速传动齿轮副包括相互啮合的高速主动齿轮和高速从动齿轮，所述的低速传动齿轮副包括相互啮合的低速主动齿轮和低速从动齿轮，所述的高速主动齿轮和低速主动齿轮均通过轴承安装在所述的动力输入轴上，所述的高速从动齿轮和低速从动齿轮设置在所述的动力输出轴上；所述齿式离合器通过滑移花键副套设在位于高速主动齿轮与低速主动齿轮之间的所述动力输入轴上，该齿式离合器可在所述换档机构的控制下，选择性地与高速传动齿轮副或低速传动齿轮副接合，完成高速档、低速档和空档三个档位的操作。
2.如权利要求1所述的单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱，其特征在于，所述的齿式离合器包括换档滑动部和分别设置在该换档滑动部两侧的高速档花键副和低速档花键副； 所述的高速档花键副包括可相互啮合的高速主动外花键齿圈和高速从动内花键毂，所述的低速档花键副包括可相互啮合的低速主动外花键齿圈和低速从动内花键毂；所述的高速主动外花键齿圈和所述的低速主动外花键齿圈分别与该换档滑动部两侧相连，所述的高速从动内花键毂和所述的低速从动内花键毂分别与所述高速主动齿轮和所述低速主动齿轮相连；所述的位于高速主动齿轮与低速主动齿轮之间的动力输入轴上设有滑移花键，所述换档滑动部上设有与所述滑移花键相适配的花键槽；所述的齿式离合器通过所述换档滑动部的滑移，使所述高速主动外花键齿圈与高速主动齿轮侧的高速从动内花键毂相啮合，或者，使所述低速主动外花键齿圈与低速主动齿轮侧的低速从动内花键毂相啮合。
3.如权利要求2所述的单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱，其特征在于，所述的换档滑动部外壁设有拨动受力部；所述换档机构包括一拨叉杆、一带动所述拨叉杆一起转动的摇摆臂、以及推动所述摇摆臂转动的换档气缸；所述拨叉杆的一端卡套在所述换档滑动部的拨动受力部上，拨动所述齿式离合器在动力输入轴上左右滑移。
4.如权利要求3所述的单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱，其特征在于，换档气缸由背靠背相互联接的两个气缸组成，其中一个气缸的活塞杆伸出于缸体的那一端与设置于摇摆臂本体上的一个固定座固定连接，另一个气缸的活塞杆伸出于缸体的那一端与设置于齿轮箱箱体上的一个固定座固定连接。
5.如权利要求3所述的单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱，其特征在于，所述的拨动受力部为凸耳。
6.如权利要求3、4或5所述的单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱，其特征在于，所述换档机构还包括一定位气缸；所述摇摆臂与该定位气缸相对的一侧设有供定位气缸的活塞杆插入定位的高速档锁定孔、低速档锁定孔和空档锁定孔。
7.如权利要求1所述的单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱，其特征在于，所述的单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱还包括一换档盘车机构，所述换档盘车机构包括盘车电机、减速机、盘车齿轮副和盘车离合器；所述盘车电机的动力输出端与所述减速机的输入端连接，该减速机的输出端通过所述盘车齿轮副与所述盘车离合器的主动部连接，该盘车离合器的从动部与所述齿轮箱的动力输入轴连接。
专利摘要本实用新型公开了一种单输入轴、单输出轴的双速齿轮箱，包括一动力输入轴、一动力输出轴、齿轮传动机构和换档机构。该齿轮传动机构包括高速传动齿轮副、低速传动齿轮副和齿式离合器。高速主动齿轮和低速主动齿轮均通过轴承安装在齿轮箱的动力输入轴上，高速从动齿轮和低速从动齿轮设置在齿轮箱的动力输出轴上；齿式离合器通过滑移花键副套设在位于高速主动齿轮与低速主动齿轮之间的动力输入轴上。换档机构包括拨叉杆、带动拨叉杆转动的摇摆臂及推动摇摆臂转动的换档气缸。本实用新型可在齿轮箱为单输入轴、单输出轴的结构形式下，一种输入转速可得到两种不同的转速输出，两种输出转速之间可相互切换，满足挖泥、吹泥不同工况的需求。
文档编号F16D11/14GK202100666SQ20112017461
公开日2012年1月4日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日
发明者严忠胜, 刘渊, 常震罗, 李强, 江瑞田, 胡泽儒, 董鹏, 赵飞, 龚春全 申请人:中国船舶重工集团公司第七一一研究所