物料运输车车轴齿轮箱的制作方法

本发明涉及一种车轴齿轮箱，属于铁路大型养路机械设计与制造技术领域。

背景技术：

目前大型养路机械产品装车使用的车轴齿轮箱，除少量自主，基本上均为外购或进口，不仅成本高，而且技术上也受制于人。随着列车提速及高速重载铁路的迅速发展，大型养路机械在线路维护保养中发挥着日益重要的作用。车轴齿轮箱作为大型养路机械动力转向架的重要组成部件，其作用是为大型养路机械自走行及作业走行提供驱动力，并满足列车联挂运行的要求。

物料运输车作为大型养路机械的系列产品之一，其作业时一般和清筛机配套使用，作业速度控制在0～10km/h，与列车连挂运行时要求齿轮箱无动力输出，连挂运行最高速度120km/h。物料运输车轴重较大，制动方式采用货车的基础制动装置，依据车轴齿轮箱在转向架上布置的空间位置小，工作强度高，工况恶劣，要求重量轻等特点，能满足物料运输车的使用要求，而且价格低廉，性能稳定可靠的车轴齿轮箱是此发明的目标所在。

技术实现要素：

本发明提供一种物料运输车车轴齿轮箱，其包括箱体，箱体内设置一级减速机构，该一级减速机构包括两个相互啮合的齿轮i和齿轮ii，所述齿轮i套装于物料运输车走行轮的车轴上，所述齿轮ii装于中间轴，该中间轴上还套装齿轮iii，该齿轮iii与齿轮iv啮合，该齿轮iv套装于输入轴上，所述齿轮iii与齿轮iv构成二级减速机构，所述齿轮iv还连接换挡机构，该换挡机构还包括档位检测及锁定装置。

优选的是，所述齿轮i、齿轮ii、齿轮iii和齿轮iv为圆柱直齿轮。

优选的是，所述齿轮i的设计参数为zi≥70，齿宽≥110mm；齿轮ii的设计参数为zii≤20，齿宽≥115mm；齿轮iii的参数为ziii≥60，齿宽≥60mm；齿轮iv的参数为ziv＝≤20，齿宽≥60mm。

在上述任一方案中优选的是，所述物料运输车车轴齿轮箱的换挡机构采用内置油缸驱动滑移式齿轮换挡方式，齿轮iv通过外内花键在输入轴上定位，且齿轮iv通过在输入轴上滑动的方式进行档位切换，此种换挡方式结构简单可靠，相比现有技术中端面齿式换挡装置结构简单可靠，加工成本低，制造方便。

在上述任一方案中优选的是，所述换挡机构包括齿轮iv一端连接的换挡拨叉，该换挡拨叉还连接于换挡油缸的油缸体。

在上述任一方案中优选的是，所述物料运输车车轴齿轮箱的换挡机构包括档位锁定机构，该档位锁定机构采用机械弹簧钢球锁定，即所述档位锁定机构包括锁定杆，该锁定杆末端设置钢球，该锁定杆上套装弹簧，当钢球进入油缸的挂档锁定位置的凹槽或脱档锁定位置的凹槽时，在弹簧作用下，钢球嵌入所述挂档锁定位置或脱档锁定位置的凹槽中，通过弹簧力将钢球保持在锁定槽内进行定位锁定。

在上述任一方案中优选的是，所述换挡油缸外侧的拨叉上包括凸块，该凸块上连接滚动装置。

在上述任一方案中优选的是，所述档位锁定机构包括触头杆，该触头杆外套装复位弹簧，位于所述触头杆另一端的档位检测装置内设有至少两个位移传感器，用以检测换挡油缸位于脱档位或挂档位。换挡到位后，换挡油缸外的滚动装置推动触头杆向上运动，从而使触头杆接触到位移传感器，传出档位信号。

本发明所述物料运输车车轴齿轮箱的工作原理及工作流程是：该齿轮箱采用两级减速，第一级齿轮(即齿轮i和齿轮ii)常啮合，第二级齿轮进行档位变换。控制系统发出挂挡动作时，换挡油缸左腔进油，推动油缸体向左运动，带动拔叉上挂档齿轮(即齿轮iv)与中间轴上的齿轮iii啮合，进行挂档，挂档完成后挂档油缸左腔保持压力，维持挂档状态。控制系统发出脱挡动作时，换挡油缸右腔进油，推动油缸体向右运动，带动拔叉上挂档齿轮(即齿轮iv)与中间轴上的齿轮iii脱开，进行脱档。脱档完成后，通过弹簧钢球机械锁定维持脱档状态，确保连挂运行安全。

本发明具有下列优点和效果：空间结构紧凑，车轴齿轮箱重量轻，总计约500kg；焊接箱体箱壁薄，散热性能好；可安装于相比物料车使用强度低，自行在0～10km/h，连挂运行120km/h的同类型产品。本发明实现了物料运输车车轴齿轮箱研制的完全自主化，拥有完整的全套图纸，不受外部技术条件的制约，并且具有可扩展性，形成系列化、模块化、通用化的产品，制造成本和周期将大幅降低，对于今后物料运输车的装机使用还是其他车型的拓展借用，都是一个意义深远的技术储备。

所述车轴齿轮箱的箱体增加档位锁定装置，采用弹簧钢球机械锁定在油缸体上，在脱档和挂档状态均设置锁定装置，避免误动作；同时油缸采用全行程换挡，档位与弹簧钢球机械锁定位一一对应。

本发明提供的物料运输车车轴齿轮箱的箱体在脱、挂档位均设置感应开关，在空挡指示灯点亮才能关闭发动机并进行连挂运行，实现了控制系统连锁控制，避免似脱非脱状态连挂运行损坏齿轮箱。按照国内加工制造成本，本发明所述齿轮箱相比同类型进口箱体节约成本50％以上。

附图说明

图1为本发明所述物料运输车车轴齿轮箱的一优选实施例的结构示意图；

图2和图3均为图1所示实施例的弹簧锁定机构的剖面结构示意图；

图4为图1所示实施例的换挡机构的剖结构示意图；

图5为图1所示实施例的换挡油缸及位移传感器的剖面结构示意图；

图6为图1所示实施例的减速机构的局部结构示意图；

图7为图6的剖视图；

图8为图1所示实施例的工作流程图；

图1-图8中数字标记的含义是：

1一级减速机构2焊接箱体3换挡机构31弹簧32钢球

33油缸锁定槽4二级减速机构5档位检测及锁定装置

51弹簧钢球锁定装置52换挡油缸521活塞杆53换挡拨叉

54齿轮iv541齿轮iv脱档位55位移传感器56复位弹簧

57触头杆58滚动轴承6输入轴7齿轮iii。

具体实施方式

实施例1.1:一种物料运输车车轴齿轮箱，如图1及图6所示，其包括焊接箱体2，焊接箱体2内设置一级减速机构1，该一级减速机构1包括两个相互啮合的齿轮i和齿轮ii，所述齿轮i套装于物料运输车走行轮的车轴上，所述齿轮ii装于中间轴，该中间轴上还套装齿轮iii7，该齿轮iii7与齿轮iv54啮合，该齿轮iv54套装于输入轴6上，所述齿轮iii与齿轮iv构成二级减速机构，齿轮iv54与齿轮iii上方之间的空间设置有换挡机构3。

所述齿轮i、齿轮ii、齿轮iii和齿轮iv54为圆柱直齿轮。

所述物料运输车车轴齿轮箱的换挡机构3采用内置油缸驱动滑移式齿轮换挡方式，齿轮iv54通过外内花键在输入轴上定位，且齿轮iv54通过在输入轴上滑动的方式进行档位切换，此种换挡方式结构简单可靠，相比现有技术中端面齿式换挡装置结构简单可靠，加工成本低，制造方便。

如图4所示，所述换挡机构包括齿轮iv54一端连接的换挡拨叉53，该换挡拨叉53还连接于换挡油缸52的活塞杆521。

所述物料运输车车轴齿轮箱的换挡机构3包括弹簧钢球锁定装置51，弹簧钢球锁定装置51采用机械弹簧钢球锁定，包括锁定杆，该锁定杆末端设置钢球32，该锁定杆上套装弹簧31，当钢球32进入换挡油缸52的挂档锁定位置的凹槽或脱档锁定位置的凹槽时，在弹簧31作用下，钢球32嵌入所述挂档锁定位置或脱档锁定位置的凹槽中，通过弹簧力将钢球32保持在锁定槽内进行定位锁定。

齿轮速比分配为：齿轮izi＝71，齿宽＝115mm；齿轮iizii＝16，齿宽＝119mm；齿轮iiiziii＝65，齿宽＝60mm；齿轮ivziv＝18，齿宽＝66mm。

换挡油缸52内置在车轴齿轮箱的箱体2内，通过换挡油缸活塞杆521固定在箱体2上，换挡拨叉53通过过盈连接组装在换挡油缸52的缸体上。挂档时，如图4所示活塞杆521左腔进油，带动换挡油缸52的缸体从右向左移动，换挡拨叉53的拉杆带动齿轮iv54向左移动进行挂档；脱档时，图示活塞杆521右腔进油，带动换挡油缸52的缸体从左向右移动，换挡拨叉53的拉杆带动齿轮iv54向右移动进行脱档。(图4所示位置为挂档状态)

如图3、图4所示的挂档位，换挡油缸52行程走完时(即换挡油缸52位于其在箱体2内最左端的极限位置时)，锁定钢球32刚好落入换档油缸52的定位槽中。

换挡油缸52外侧的换挡拨叉53上包括凸块，该凸块上连接滚动装置。

所述档位检测及锁定装置5包括触头杆57，该触头杆57外套装复位弹簧56，位于所述触头杆57另一端的档位检测及锁定装置5内设有两个位移传感器55，用以检测换挡油缸52位于脱档位或挂档位。换挡到位后，换挡油缸52外的滚动装置推动触头杆57向上运动，从而使触头杆57接触到位移传感器55，传出档位信号。

本实施例中，焊接箱体2内在脱、挂档位均设置感应开关，在空挡位置时，感应开关采集到档位状态，并通过电路系统控制指示灯点亮，此后，才能关闭发动机并进行连挂运行，实现了控制系统连锁控制，避免似脱非脱状态连挂运行损坏齿轮箱。

所述物料运输车车轴齿轮箱的箱体为焊接箱体，该焊接箱体2的壁厚不超过12mm，铸造箱体的壁厚至少为16mm，相比铸造箱体，所述焊接箱体2有如下优点：重量轻，原材料q345d质量控制成熟，结构强度高，制造缺陷少，箱壁薄，箱体散热性能好。

所述齿轮i、齿轮ii、齿轮iii和齿轮iv的材质选用17crnimo6。

齿轮箱的焊接箱体2中包括两级减速机构，第一级齿轮(即齿轮i和齿轮ii)常啮合，第二级齿轮进行档位变换。控制系统发出挂挡动作时，换挡油缸52左腔进油，推动油缸体向左运动，带动拔叉上挂档齿轮(即齿轮iv)与中间轴上的齿轮iii啮合，进行挂档，挂档完成后挂档油缸左腔保持压力，维持挂档状态。控制系统发出脱挡动作时，换挡油缸右腔进油，推动油缸体向右运动，带动拔叉上挂档齿轮(即齿轮iv)与中间轴上的齿轮iii脱开，进行脱档。脱档完成后，通过弹簧钢球机械锁定维持脱档状态，确保连挂运行安全。

本实施例中所述车轴齿轮箱总宽度为437mm，所述箱体内部轴向空间为227mm，换挡齿轮齿宽66mm，脱档后保证间隙5－7mm，相比原端面齿式2－3mm安全可靠。在保证齿轮速比分配及扭矩传递的条件下，如此紧凑的内部空间中采用换挡拨叉与油缸体集成方式进行档位变换，将空间位置发挥到极限，且齿轮速比分配、齿宽及扭矩传递均通过精心设计及校核，并通过实际线路测试验证，符合连挂及高速运行条件。

实施例2.1：一种物料运输车车轴齿轮箱的挂档和脱档方法，其包括：

a.控制系统发出挂挡动作时，换挡油缸52左腔进油，推动油缸体向左运动，带动拔叉上挂档齿轮(即齿轮iv)与中间轴上的齿轮iii啮合，进行挂档；

b.挂档完成后挂档油缸左腔保持压力，维持挂档状态；

c.控制系统发出脱挡动作时，换挡油缸右腔进油，推动油缸体向右运动，带动拔叉上挂档齿轮(即齿轮iv)与中间轴上的齿轮iii脱开，进行脱档；

d.脱档完成后，通过弹簧钢球机械锁定维持脱档状态，确保连挂运行安全。

依次执行步骤a、b、c、d。