用于回转齿轮装置的润滑系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于使施工机器(100)的上部结构(102)相对于该施工机器(100)的底架(104)旋转的回转齿轮装置(110)。该回转齿轮装置(110)可包括环形齿轮(126)、至少一个内齿轮(132)和构造成将润滑剂分配到环形齿轮(126)的内齿(130)上的多个润滑剂分配单元(136)。该润滑剂分配单元(136)可以以特定方式围绕中心轴线(A)互相间隔开地布置，这可在施工机器(100)仅执行具有有限的回转角度的操作的情况下也确保环形齿轮(126)的内齿(130)的适当润滑。
【专利说明】
用于回转齿轮装置的润滑系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于使施工机器的上部结构相对于该施工机器的底架旋转的回转齿轮装置。本发明还涉及相关的施工机器，尤其是液压铲式采矿机(液压采矿铲，hydraulic mining shovel)。
【背景技术】
[0002]诸如挖掘机的施工机器可包括具有操作室的上部结构(上架)、包括诸如履带链的车辆推进系统的底架、以及配备有用于挖掘物料和矿料的机具(例如，反铲或正铲)的动臂。上部结构可旋转地安装在底架上。例如，在露天开采中，用于挖掘和取出物料和矿料的液压铲式采矿机(也称为大型液压挖掘机)可包括具有操作室的上部结构，其经由回转齿轮装置或系统可旋转地安装至底架。
[0003]回转齿轮装置可包括安装在底架上并且包括内齿的环形齿轮。此外，外环形部件围绕该环形齿轮同心地配置，并且安装至上部结构。外环形部件和环形齿轮以允许两个部件之间的相对旋转运动的方式连接。为了使上部结构相对于底架旋转，与环形齿轮的内齿啮合的至少一个内齿轮旋转以使环形齿轮相对于外环形部件旋转。为了减小内齿轮的齿与环形齿轮的内齿之间的摩擦并因而延长回转齿轮装置的使用寿命，利用润滑剂如润滑油或润滑脂来润滑所述齿。
[0004]本发明至少部分涉及改善或克服现有技术系统的一个或多个方面。
【发明内容】
[0005]根据本发明的一方面，公开了一种用于使施工机器的上部结构相对于施工机器的底架旋转的回转齿轮装置。所公开的回转齿轮装置可包括围绕中心轴线周向地延伸并且包括径向向内地朝向中心轴线的内齿的环形齿轮。所公开的回转齿轮装置还可包括布置在环形齿轮内并且包括外齿的至少一个内齿轮，所述外齿构造成与环形齿轮的内齿啮合以使上部结构相对于底架旋转。所公开的回转齿轮装置还可包括构造成将润滑剂分配到环形齿轮的内齿上的多个润滑剂分配单元。所述润滑剂分配单元可布置成围绕中心轴线彼此间隔开。对于每个内齿轮而言，各个内齿轮和在围绕中心轴线的第一周向上最近的润滑剂分配单元可限定出小于45°的相对于中心轴线的第一圆心角。此外，对于每个内齿轮而言，各个内齿轮和在围绕中心轴线的第二周向上最近的润滑剂分配单元可限定出小于45°的相对于中心轴线的第二圆心角。第二周向可与第一周向相反地定向。
[0006]根据本发明的另一方面，公开了一种施工机器。所公开的施工机器可包括上部结构、底架和根据本发明的回转齿轮装置。该回转齿轮装置可将上部结构可旋转地安装至底架。该施工机器可被构造为可包括作业机具的液压铲式采矿机，所述作业机具是反铲或正铲。
[0007]本发明的其它特征和方面将从下文的描述和附图中显而易见。
【附图说明】
[0008]结合在本文中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的示例性实施例，并连同说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中:
[0009]图1示出示例性液压伊^式采矿机的示意图；
[0010]图2示出可旋转地安装至液压铲式采矿机的底架的上部结构的图；
[0011 ]图3示出回转齿轮装置截面的底视图；
[0012]图4示出示例性回转齿轮装置的示意图；以及
[0013]图5示出具有润滑回路的回转齿轮装置的示意图。
【具体实施方式】
[0014]以下是对本发明的示例性实施例的详细描述。文中所述和附图所示的示例性实施例旨在教导本发明的原理，从而使本领域的普通技术人员能够在许多不同的环境中并针对许多不同应用实施并使用本发明。因此，示例性实施例并非旨在成为且不应该被认为是对专利保护范围的限制性说明。相反，专利保护范围应该通过所附权利要求来限定。
[0015]本发明部分基于以下认识:尽管施工机器的回转齿轮装置可实现使上部结构相对于底架旋转约360度，但操作人员可仅针对某些操作使上部结构围绕有限的回转角度/摆动角度范围旋转。特别地，由液压铲式采矿机的操作人员执行的典型作业操作仅需要有限的回转角度。该回转角度可以是有限的，因为在操作中，附接在液压铲式采矿机的动臂组件上的铲斗在用于挖掘物料的挖掘点与用于将挖掘的物料从铲斗下落至诸如越野载重车的运输车的开口货箱(倾翻斗)中的物料下落点之间交替。由于效率原因，液压铲式采矿机和运输车可定位成使得挖掘点和物料下落点限定出仅90°或甚至更小的回转角度。具体地，发现在正铲挖掘操作中，回转角度可为约90°，而在反铲挖掘操作中，回转角度可仅为约60°。
[0016]此外，本发明部分基于以下认识:操作人员在操作期间使用的有限的回转角度可能会明显影响回转齿轮装置的齿轮齿的润滑。发现尽管回转齿轮装置中可能存在足量润滑剂，但环形齿轮的内齿在环形齿轮的某些区域中可能不会被覆以或不会被充分地覆以润滑剂。具体地，发现尽管在紧邻内齿轮之处可能存在用于将润滑剂分配到环形齿轮的内齿上的润滑剂分配单元，但可能发生实际上并没有润滑剂被提供给环形齿轮的内齿的与内齿轮啮合的那些区域。由于施工机器的特定操作任务所引起的有限的回转角度，环形齿轮的被润滑区域在回转/摆动的前半部分(前进行程)期间可能移动离开内齿轮，直至第一反转点。然后，在回转的后半部分(回程)期间，被润滑区域接近内齿轮，但未到达与有限的摆动角度的第二反转点早期到达的位置相同的位置。此后，前进行程在没有任何来自润滑剂分配单元的润滑剂已到达内齿轮的状态下开始。
[0017]另外，认识到在回转齿轮装置具有多于一个的内齿轮的情况下，可针对所有内齿轮分别考虑上述发现。
[0018]相应地，本发明提出在各内齿轮的任一侧以考虑操作期间的有限回转角度的可能性的距离设置润滑剂分配单元。特别地，该距离被选择成在施工机器例如仅在液压铲式采矿机的正铲挖掘操作和反铲挖掘操作期间以有限的回转角度操作的情况下也确保环形齿轮的内齿的适当润滑。
[0019]现在参照附图，在图1中示出了施工机器100。具体地，图1示出了液压铲式采矿机。
[0020]液压铲式采矿机100包括上部结构(上架)102、带有履带链105的底架104和带有机具108的动臂组件106。回转齿轮装置(旋转齿轮装置)110安装至上部结构102和底架104，以使得上部结构102与底架104之间能够发生相对旋转运动。
[0021]上部结构102和底架104可包括并容纳如下文参照图1所述的多个构件。上部结构102和底架104的示例性框架结构在图2中被示出。
[0022]返回参照图1，上部结构102处的操作站或操作室112可提供用于操作人员按需控制液压铲式采矿机100的控制面板。例如，该控制面板可包括用于推进液压铲式采矿机并控制机具108、动臂组件106和回转齿轮装置110的操作的操纵杆、杆件、按钮等。在一些实施例中，操作室112还包括诸如用于向操作人员传送信息(诸如机器参数和环境条件)的显示器的界面。
[0023]附加地或替换地，在操作室112的外部一一例如在液压铲式采矿机100远处一一可设置有用于操作人员的远程控制器和/或接口单元。
[0024]上部结构102还可容纳至少一个内燃发动机(例如柴油发动机)、液压系统和冷却系统。该液压系统可为液压铲式采矿机的所有类型的液压致动构件一一例如旋转或线性液压马达一一提供至少一个加压的液压流体源。此外，该冷却系统可具有用于冷却液压铲式采矿机100的液压构件和内燃发动机的油冷却系统和散热风扇。如本领域的技术人员将了解的，液压铲式采矿机100可包括操作所需的其它构件和系统，例如控制系统。
[0025]动臂组件106可包括用于操作动臂118和可移动地安装至动臂118的前端的作业机具108的多个液压致动器116。在所示的实施例中，机具108被构造为正铲。其它实施例可包括机具108的其它构型，例如反铲。
[0026]此外，底架104包括用于在工作面121上推进液压铲式采矿机100的推进装置。例如，该推进装置可包括履带链120和用于驱动履带链120的驱动马达。
[0027]现在参照图3和4以更详细地描述回转齿轮装置110。注意，出于清楚的目的，在图3中仅示出了两个内齿轮和一个润滑小齿轮。此外，图4特别旨在示意性地示出示例性回转齿轮装置110的各构件的相对布置。
[0028]回转齿轮装置110包括外环形部件122、环形齿轮126、至少一个内齿轮132和润滑剂分配单元136。
[0029]如在图4中可见的，环形齿轮126和外环形部件122绕中心轴线A周向地延伸。此外，外环形部件122相对于环形齿轮126同心地布置，并且环形齿轮126包括用于与内齿轮132的外齿134啮合的、径向向内地朝向中心轴线A的内齿130。
[0030]外环形部件122经由紧固装置——例如螺栓124——安装至上部结构102(参见图1和2)。同样，环形齿轮126经由紧固装置——例如螺栓128——安装至底架104(参见图1和2)0
[0031]为了允许上部结构102和底架104的相对旋转运动，外环形部件122和环形齿轮126以允许相对旋转运动的方式连接。例如，环形齿轮126通过容纳在外环形部件122中的滚柱轴承可转动地安装至外环形部件122 ο例如，可使用圆柱形滚柱轴承作为滚柱轴承。
[0032]通过使布置在环形齿轮126内的至少一个内齿轮132旋转来产生相对旋转运动。当使内齿轮132旋转时，内齿轮132的外齿134与环形齿轮126的内齿130啮合，使得外环形部件122和内齿轮132共同围绕中心轴线A在圆形路径上移动。结果，与外环形部件122连接的上部结构102相对于与环形齿轮126连接的底架104旋转。
[0033]为了驱动内齿轮132，旋转驱动装置和传动装置(未示出)可与内齿轮132可操作地连接。所述传动装置和旋转驱动装置可容纳在上部结构102中。例如，所述传动装置可被构造为紧凑式行星传动装置且所述旋转驱动装置可被构造为活塞马达。
[0034]在一些实施例中，可仅设置一个内齿轮132。或者，多个内齿轮132可布置在环形齿轮126内。特别地，诸如图1所示的大型液压铲式采矿机可包括多于一个的内齿轮132。
[0035]例如，在可设置多于一个的内齿轮132的情况下，内齿轮132可如图4所示两两一对地布置。这里，第一对内齿轮132A和132B限定出约60°的相对于中心轴线A的圆心角b，其与形成第二对内齿轮的内齿轮132C和132D相似。其它实施例可包括或多或少的对数的内齿轮132、圆心角b的其它值，例如10°到90°之间的范围、和/或围绕中心轴线A成对称或不对称的布置。
[0036]此外，回转齿轮装置110包括围绕中心轴线A互相间隔开地布置的多个润滑剂分配单元136。为了润滑环形齿轮126的内齿130，润滑剂被供给到以连续的和/或间歇的方式将润滑剂分配到内齿130上的润滑剂分配单元(润滑剂喷射/排出单元)136。例如，润滑剂分配单元136可被构造为如图3所示的润滑小齿轮。这些润滑小齿轮可包括用于与环形齿轮126的内齿130啮合的外齿138。外齿138可包括多个开口，润滑剂经所述开口从润滑小齿轮的内部中空腔室或通道系统被分配。所述内部中空腔室或通道系统被供给以来自润滑剂栗等的润滑剂。替换地或附加地，至少一个润滑剂分配单元136可被构造为润滑剂喷射单元，其相对于内齿130以合适的距离布置以将润滑剂喷射到内齿上。同样，可从润滑剂栗等给所述润滑剂喷射单元供给润滑剂。
[0037]此外，如图4中可见的，在各内齿轮132A-132D的任一侧，润滑剂分配单元136的其中一个在紧邻区域布置。
[0038]例如，仔细看第一内齿轮132A。在围绕中心轴线A的第一周向上，第一润滑剂分配单元136A是用于第一内齿轮132A的最近的润滑剂分配单元。具体地，第一内齿轮132A和第一润滑剂分配单元136A布置成使得相对于中心轴线A的第一圆心角al为约30°。所述第一角度al是在第一内齿轮132A与第一润滑剂分配单元136A之间限定的。另外，在围绕中心轴线A并与第一周向相反的第二周向上，第二润滑剂分配单元136B是离第一内齿轮132A最近的润滑剂分配单元。同样，相对于中心轴线A并在第一内齿轮132A与第二润滑剂分配单元136B之间限定出的第二圆心角a2为约30°。如图4中可见的，针对其余的齿轮132B至132D和相应的润滑剂分配单元136B至136F设置相似的圆心角a2至a8。
[0039]注意，在内齿轮132与对于各周向而言最近的润滑剂分配单元之间限定出的圆心角a的角度值被选择成针对回转方向和有限的回转角度两者确保内齿130在与内齿轮132的外齿134啮合的区域中的润滑。
[0040]在一些实施例中，在各齿轮与其对于两个周向而言最近的润滑剂分配单元之间限定出的每个圆心角都可小于45°。具体参照如上所述的液压铲式采矿机及其反铲和正铲挖掘操作，发现这些圆心角优选在5°到35°之间、尤其是10°到30°之间的范围内，因为在60°至90°的有限范围内的回转角度仅在这些操作期间可能频繁发生。
[0041]为了减少润滑剂分配单元的数量，在图4所示的实施例中，润滑剂分配单元136B配置在第一对内齿轮的内齿轮132A和132B之间，而另一润滑剂分配单元136E配置在第二对内齿轮的内齿轮132C和132D之间。结果，两个齿轮132A和132B具有针对围绕中心轴线A的不同周向的同一个最近的润滑剂分配单元136B。类似地，两个齿轮132C和132D共用润滑剂分配单元136E作为针对围绕中心轴线A的不同周向的最近的润滑剂分配单元。或者，例如，可以在一对内齿轮中的(两个)内齿轮之间不设置润滑剂分配单元。该对内齿轮的两个内齿轮可布置成彼此如此靠近，以使得两个齿轮具有针对两个周向的相同的最近的润滑剂分配单
J L ο
[0042]在诸如图4所示的一些实施例中，润滑剂分配单元136可围绕中心轴线A对称地布置。由于设置了六个润滑剂分配单元136A-136F，所以相邻的润滑剂分配单元互相间隔开60°的圆心角。结果，一旦回转齿轮装置110执行60°的回转角度，就实现了内齿130在环形齿轮126的整个圆周周围的充分润滑。其它实施例可包括围绕中心轴线A成对称和不对称布置的或多或少的润滑剂分配单元136。
[0043]参照图5，回转齿轮装置110可配备有使润滑剂循环通过其构件的润滑剂回路139。
[0044]润滑剂回路139包括用于将润滑剂栗送并供给到润滑剂分配单元136的润滑剂栗142。具体地，润滑剂栗142经由润滑剂管路与各润滑剂分配单元136流体地连接。此外，回路139可包括用于从回转齿轮装置110的润滑剂集槽140排出润滑剂并将排出的润滑剂提供给润滑剂栗142的润滑剂排出部144。润滑剂集槽140可布置成收集不(再)涂覆回转齿轮装置110的任何传动装置的润滑剂。
[0045]工业适用性
[0046]如本文示例性公开的回转齿轮装置适用于施工机器，以使上部结构相对于底架可旋转地安装。
[0047]特别地，该回转齿轮装置适用于包括反铲或正铲作为作业机具的液压铲式采矿机，这是因为认识到尤其是这些机具与仅包含60°到90°之间的有限回转角度的操作相关。
[0048]通过在各内齿轮132的任一侧以限定出45°以下相对于中心轴线A的的圆心角的距离设置一个润滑剂分配单元136，可确保润滑剂被提供给内齿轮132的外齿134和环形齿轮126的内齿130的啮合区域，尽管由回转齿轮装置110执行的回转角度可仅为约90°。如果在内齿轮132与最近的润滑剂分配单元136之间设置30°以下的圆心角，则即使对于小于60°等的回转齿轮装置110的回转角度而言也可确保适当的润滑。
[0049]尽管文中已描述本发明的优选实施例，但可加入改进和修改而不脱离所附权利要求的范围。
【主权项】
1.一种用于使施工机器(100)的上部结构(102)相对于所述施工机器(100)的底架(104)旋转的回转齿轮装置(110)，所述回转齿轮装置(110)包括: 环形齿轮(I26)，所述环形齿轮围绕中心轴线(A)周向地延伸，并且包括径向向内地朝向所述中心轴线(A)的内齿(130); 至少一个内齿轮(132)，所述内齿轮布置在所述环形齿轮(126)内，并且包括外齿(134)，所述外齿(134)构造成与所述环形齿轮(126)的内齿(130)啮合以使所述上部结构(102)相对于所述底架(104)旋转;和 多个润滑剂分配单元(136)，所述润滑剂分配单元构造成将润滑剂分配到所述环形齿轮(126)的内齿(130)上，所述润滑剂分配单元(136)围绕所述中心轴线(A)互相间隔开地布置， 其中，对于每个内齿轮(132)而言: 各个所述内齿轮(132)和在围绕所述中心轴线(A)的第一周向上最近的润滑剂分配单元(136)限定出小于45°的相对于所述中心轴线(A)的第一圆心角(al);并且 各个所述内齿轮(132)和在围绕所述中心轴线(A)的第二周向上最近的润滑剂分配单元(136)限定出小于45°的相对于所述中心轴线(A)的第二圆心角(a2)，所述第二周向与所述第一周向相反地定向。2.根据权利要求1所述的回转齿轮装置(110)，其中，所述第一圆心角(al)和所述第二圆心角(a2)在5°至1」35°之间、优选在10°到30°之间的范围内。3.根据权利要求1或2所述的回转齿轮装置(110)，其中，所述润滑剂分配单元(136)中的至少一个被构造为: 润滑小齿轮，所述润滑小齿轮构造成与所述环形齿轮(126)的内齿(130)啮合并且将润滑剂分配到所述内齿(130)上;和/或 润滑剂喷射系统，所述润滑剂喷射系统构造成将润滑剂喷射到所述环形齿轮(126)的内齿(130)上。4.根据前述权利要求中任一项所述的回转齿轮装置(110)，其中，所述至少一个内齿轮(132)包括由限定出在10°与90°之间的范围内的相对于所述中心轴线(A)的圆心角(b)的两个内齿轮形成的第一对内齿轮。5.根据前述权利要求中任一项所述的回转齿轮装置(110)，其中，所述至少一个内齿轮(132)包括多对内齿轮(132)，每对内齿轮(132)都由限定出在10°到90°之间的范围内的相对于所述中心轴线(A)的圆心角(b)的两个相邻的内齿轮形成，并且所述多对内齿轮(132)优选围绕所述中心轴线(A)对称地布置。6.根据权利要求4或5所述的回转齿轮装置(110)，其中，所述多个润滑剂分配单元(136)中的一个或没有润滑剂分配单元布置在各对内齿轮(132)的两个内齿轮之间。7.根据前述权利要求中任一项所述的回转齿轮装置(110)，其中，所述润滑剂分配单元(136)围绕所述中心轴线(A)对称地布置。8.根据前述权利要求中任一项所述的回转齿轮装置(110)，其中: 所述多个润滑剂分配单元(136)总共包括六个润滑剂分配单元;和/或 所述多个内齿轮(132)总共包括四个内齿轮。9.根据前述权利要求中任一项所述的回转齿轮装置(110)，还包括与每个所述润滑剂分配单元(136)流体地连接以将润滑剂栗送到所述润滑剂分配单元(136)的润滑剂栗(142)010.根据权利要求9所述的回转齿轮装置(110)，还包括构造成使润滑剂循环的润滑剂回路(139)，所述润滑剂回路(139)包括: 所述润滑剂栗(142); 所述润滑剂分配单元(136);和 润滑剂排出部(144)，所述润滑剂排出部用于从所述回转齿轮装置(110)的润滑剂集槽(140)排出润滑剂并将所述润滑剂提供给所述润滑剂栗(142)。11.根据前述权利要求中任一项所述的回转齿轮装置(110)，还包括围绕所述中心轴线(A)和所述环形齿轮(126)同心地布置的外环形部件(122)，其中，所述外环形部件(122)和所述环形齿轮(126)构造成实现所述外环形部件(122)与所述环形齿轮(126)之间围绕所述中心轴线(A)的相对运动。12.—种施工机器(100)，包括: 上部结构(102); 底架(104);和 根据前述权利要求中任一项所述的回转齿轮装置(110)，所述回转齿轮装置(110)将所述上部结构(102)可旋转地安装至所述底架(104)。13.根据权利要求12所述的施工机器(100)，其中，所述回转齿轮装置(110)的外环形部件(122)被紧固至所述上部结构(102)，所述回转齿轮装置(110)的环形齿轮(126)被紧固至所述底架(104)，并且所述外环形部件(122)和所述环形齿轮(126)彼此可旋转地安装。14.根据权利要求12或13所述的施工机器(100)，其中，所述施工机器被构造为液压铲式采矿机。15.根据权利要求14所述的施工机器(100)，其中，所述液压铲式采矿机包括作业机具(108)，所述作业机具是反铲或正铲。
【文档编号】F16H57/04GK106051132SQ201610235639
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】S·卡普拉罗
【申请人】卡特彼勒环球矿业有限责任公司