一种高承载双功率流式履带联合收割机变速箱的制作方法

本发明涉及一种高承载能力且实现双功率流传递的履带式联合收割机变速箱，尤其是采用双功率流传动、增加转向控制轴、动力输出轴采用双滚针结构、输出半轴采用斜齿轮输出的履带式联合收割机变速箱机构。

背景技术：

随着国内履带式联合收割机的喂入量不断增大，机身质量也在不断增大，使收割机逐渐趋于高功率化，而变速箱承载能力却没有明显的提高，导致了现在变速箱出现了可靠性差，寿命短等诸多问题。

目前水稻联合收割机变速箱的中间传动轴上的三档齿轮即作为变速档齿轮，又是动力传输的齿轮，与转向轴上的大齿轮处于常啮合状态，即为单功率流式动力传动，使用同一个齿轮实现三档传动与三种档位的功率传递，将功率由中间传动轴传递给转向轴。因此该齿轮处于长期工作状态，因而会高频率出现疲劳故障。传统的联合收割机变速箱制动和转向控制的功能都集中在转向轴上，通过外界控制旋转拨叉直接控制转向轴上带牙嵌的小齿轮，并通过摩擦片实现对带牙嵌的小齿轮的制动控制。因此，致使摩擦片损耗严重，而且该轴所在位置处于整个变速箱中间位置，不便于齿轮的拆卸和摩擦片的更换。

传统变速箱的动力输出轴上的齿轮一般采用铜套结构空套在轴上，而该轴上的扭矩较大，因而经常出现严重的磨损现象，导致此轴上的齿轮传递精度下降，轴的寿命也大幅度缩短，严重影响变速箱的寿命；专利zl201410543024.1公开了一种用于履带自走式联合收割机的变速箱的过桥齿轮机构，在轴的一端设置了滚针轴承，减少了齿轮与轴之间部分的摩擦力，不能很好地解放该轴的受力情况，还存在轴两端受力不均匀的问题，会对传动精度上带来一定影响。变速箱最大扭矩出现在动力输出轴和输出半轴上的一对啮合齿轮上，现有变速箱都采用普通直齿圆柱齿轮，为了匹配现在联合收割机的整体发展趋势，主要靠加大齿轮模数和宽度来提高其承受能力，致使变速箱变得笨重，严重影响变速箱的可靠性和实用性。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现有变速箱技术存在的缺陷，如三档齿轮容易出现疲劳故障；转向轴上的功能太过集中，摩擦片易损坏且不易拆卸更换；动力输出轴和输出半轴以及轴上齿轮的寿命短，可靠性低等问题，提出一种结构简单新颖，操作方便的，易控制，易拆卸更换，承载能力高，可靠性高的高承载双功率流式履带联合收割机变速箱。

为实现以上目标，本发明采用的技术方案是：一种高承载双功率流式履带联合收割机变速箱，包括动力输入轴、换挡轴、中间传动轴、转向轴、转向控制轴、动力输出轴和两动力输出半轴，及安装在各轴上且相互啮合的齿轮传动机构；所述换挡轴上安装有三联换挡齿轮，所述中间传动轴上安装有能与三联换挡齿轮相啮合的一档齿轮、二档齿轮和三档齿轮，其两端各安装有一个动力传输齿轮，所述两动力传输齿轮与中间传动轴花键链接；所述转向控制轴上从外侧向内侧对称安装依次有压缩活塞，回位弹簧，液压制动器，双联制动齿轮，拨叉和中间弹簧，其中双联制动齿轮、拨叉空套在转向控制轴上，两拨叉分别控制转向轴上带有牙嵌的两小齿轮，中间弹簧固定在转向控制轴的中间位置；所述动力输出轴两端各安装有一个双联动力齿轮，两个所述双联动力齿轮通过双滚针轴承结构安装在动力输出轴上；所述两动力输出半轴上分别安装有一个动力输出斜齿轮，所述动力输出斜齿轮与动力输出半轴通过花键连接。

上述方案中，所述中间传动轴两端对称使用有圆柱滚子轴承，来限制轴的单向轴向位移；轴承内侧对称安装有动力传输齿轮，动力传输齿轮与轴承之间通过轮毂进行限位，轴上对称空套的铜套将两侧的动力传输齿轮与其内侧的一档齿轮、二档齿轮分离开，并使铜套靠近动力传输齿轮的一侧外径大于齿轮轮毂的直径，实现对动力传输齿轮的完全定位，使之不会发生轴向串动，通过两侧的动力传输齿轮进行双功率流传递，将动力经两侧传递给转向轴。

上述方案中，所述转向轴上空套有大牙嵌齿轮和轴芯，小牙嵌齿轮通过花键安装在轴芯上，并通过牙嵌结构与大牙嵌齿轮贴合；变速箱增加的转向控制轴上对称安装有两个拨叉，通过拨叉来控制转向轴上小牙嵌齿轮与大牙嵌齿轮贴合与分离，实现对动力输出轴的动力传输与切断，进而实现收割机的制动与转弯功能。

上述方案中，所述动力输出轴两端对称使用有圆柱滚子轴承，与双联动力齿轮通过隔套限位，双联动力齿轮采用双滚针轴承结构安装在动力输出轴上，并通过深沟球轴承进行支撑限位，齿轮的内侧设有弹性挡圈来实现对深沟球轴承的限位，双联动力齿轮的动力输出端采用斜齿轮结构将动力传递给两动力输出半轴上。

上述方案中，所述动力输出轴上的双联动力齿轮与两动力输出半轴上的动力输出斜齿轮采用标准斜齿轮啮合结构进行动力传输。

本发明的有益效果是：（1）该变速箱采用双功率流传动，有效的将齿轮负荷一分为二；增加转向控制轴，将减少转向轴上的载荷，减少了齿轮和摩擦片的损耗，更加便于控制与零件更换；（2）改变动力输出轴上的齿轮安装形式，降低摩擦力；动力输出轴与动力输出半轴上齿轮的采用斜齿轮啮合形式，增加了其承载能力。（3）总体提高了变速箱的承载力，可承载65kw左右的功率，能匹配现在收割机的发展趋势，并且结构简单可靠，易于控制联合收割机的直行和转向，有效的提高了变速箱的使用寿命和可靠性。

本发明与传统收割机变速箱相比，不同之处在于：1.本发明在中间传动轴上，使用对称的齿轮进行双功率流传递，一改以往变速箱只靠三档齿轮进行功率传递。这样既保证了两侧履带都有单独的功率流，分担了齿轮的载荷，减少了对齿轮的损耗，同时有效的克服了单功率流带来的顿挫感。2.本发明在传统变速箱的转向控制系统中，增加转向控制轴，将控制转向的系统结构安装在控制轴上，将转向、制动压力从转向轴上分离出来。在转向控制轴上采用液压推动压缩活塞来控制摩擦片的接合状态，实现收割机的制动与转向，这样可以轻松实现对收割机的控制，大大减少了作用在摩擦片上的力，减少对摩擦片的损害。由于传统变速箱的制动与转向功能集中在转向轴上，因此对摩擦片和制动齿轮的损耗很严重，且该位置处于变速箱的中间，不易于拆卸进行摩擦片以及制动齿轮的更换。采用本发明的结构，可有效的解决这些问题，且控制系统采用液压控制，使制动与转向变得柔顺平滑，易于控制。3.本发明致力于改善变速箱受扭矩最大轴处的使用工况，因此在动力输出轴传动部件进行结构创新设计，对称采用双滚针轴承加深沟球轴承组合的滚动配合的方式安装双联动力齿轮，以减小动力输出轴转动零件相对摩擦阻力，保证了该轴齿轮的传动精度并延长了动力输出轴以及齿轮的使用寿命。由于该轴处存在较大的扭矩，将近3800Nm，因此双联齿轮的输出端以及与之啮合的动力输出半轴上的齿轮均采用标准斜齿轮，以提高齿轮的承受能力。动力输出轴两端采用不同旋向的斜齿轮，使两端斜齿轮带来的轴向力都指向轴的内侧，使力作用在轴肩上。因此两斜齿轮可形成一对方向相反，可相互抵消的一对轴向力，使之不会带来负面影响。进一步提高变速箱的承受能力，使其能够承载4500Nm的扭矩，提高了其可靠性，并延长了变速箱的使用寿命。

附图说明

图1是本发明结构剖视图。

图2是本发明中间传动轴结构剖视图。

图3是本发明传动系统主视图。

图4是本发明传动系统侧视图。

图5是本发明转向控制轴分解结构图。

图6是本发明动力输出轴分解结构图。

图7是本发明动力输出轴与动力输出半轴的啮合图。

图中：1-动力输入齿轮；2-动力输入轴；3-换挡轴；4-轴端齿轮；5-三联换挡齿轮； 6-一档齿轮；7-中间传动轴；8-三档齿轮；9-二档齿轮；10-动力传输齿轮；11-转向轴；12-小牙嵌齿轮；13-轴芯；14-大牙嵌齿轮；15-动力输出轴；1501-圆柱滚子轴承；1502-双滚针轴承；1503-深沟球轴承；16-双联动力齿轮；17-斜齿轮；18-动力输出半轴；19-左液压油路；20-转向控制轴；21-压缩活塞；22-回位弹簧；23-液压制动器；24-双联制动齿轮；25-拨叉；26-中间弹簧；27-右液压油路。

具体实施方式

本发明的变速箱行走传动路线简表如下表：

见图1至图7，对本发明的变速箱形式实施方式具体描述如下：

一种高承载双功率流式履带联合收割机变速箱，其特征在于：所述变箱体包括动力输入轴2、换挡轴3、中间传动轴7、转向轴11、转向控制轴20、动力输出轴15和通过斜齿轮与动力输出轴15两端啮合的两动力输出半轴18，及安装在各轴上且相互啮合的齿轮传动机构；

所述动力输入轴2上通过花键结构安装有动力输入齿轮1；

所述换挡轴3为花键轴，上安装有轴端齿轮4和三联换挡齿轮5，其中三联齿轮5通过控制换挡拨叉来实现在换挡轴上的轴向滑动；

所述中间传动轴7为花键轴，上安装有能与换挡轴上的三联齿轮相啮合的一档齿轮6、二档齿轮8和三档齿轮9，从左至右安装的顺序依次为一档齿轮6、三档齿轮9、二档齿轮8。中间传动轴7两端对称安装各有一个动力传输齿轮10；

所述转向轴11上安装有两个传递动力的大牙嵌齿轮14，两个大牙嵌齿轮14通过侧边牙嵌分别与两个小牙嵌齿轮12接合。转向轴11两边各空套带有外花键的轴芯13，小牙嵌齿轮12与轴芯13花键连接，可在轴芯上轴向滑动。

所述转向控制轴20上对称安装有压缩活塞21，回位弹簧22，液压制动器23，双联制动齿轮24，拨叉25，中间弹簧26；其中双联制动齿轮24、拨叉空套在转向控制轴上，中间弹簧26固定在转向控制轴20的中间位置；回位弹簧22安装在双联制动齿轮24小齿轮的内圈；液压制动器23安装在双联制动齿轮24小齿轮的外圈，并与之啮合；

所述动力输出轴15从外侧向内侧对称安装零件依次有NJ型圆柱滚子轴承1501、双NKI型滚针轴承1502、深沟球轴承1503，双联动力齿轮16通过双滚针轴承1502和深沟球轴承1503安装在动力输出轴15上，双联动力齿轮的小齿轮端为斜齿轮，左端为左旋斜齿轮，右端为右旋齿轮；

所述两动力输出半轴16上分别安装有一个动力输出斜齿轮17，与动力输出半轴16通过花键链接，其中左端斜齿轮为右旋，右端斜齿轮为左旋。

所述输入轴2上的动力输入齿轮1与换挡轴3上的轴端齿轮4啮合；所述换挡轴3上的三联换挡齿轮5可分别与中间传动轴7上的一档齿轮6、二档齿轮9和三档齿轮8啮合，通过控制三联换挡齿轮5的轴向滑动实现直线换挡动作；所述中间传动轴7上的动力传输齿轮10分别与转向轴11上的两个大牙嵌齿轮14啮合；所述转向轴11上的大牙嵌齿轮14通过牙嵌结构与转向轴11上的动力输出小牙嵌齿轮12贴合；所述转向控制轴20上的拨叉25的开口端卡在小牙嵌齿轮12的卡槽内，两拨叉可在外界控制下实现轴向滑动，移动距离为12mm，进而实现大牙嵌齿轮14与小牙嵌齿轮12的分离、贴合动作；所述转向轴11上的小牙嵌齿轮12同时与转向控制轴20上的双联制动齿轮24的大齿轮和动力输出轴15上的双联动力齿轮16的大齿轮啮合；所述动力输出轴15上的双联动力齿轮16的斜齿轮与动力输出半轴18上的动力输出斜齿轮17相啮合。

所述转向控制轴20制动功能采用液压控制，包括液压油路19、压缩活塞21、回位弹簧22、液压制动器23；所述回位弹簧22控制压缩活塞21的回位动作；所述中间弹簧26帮助控制两拨叉25的回位动作。

一种高承载双功率流式履带联合收割机变速箱的工作形式如下所示。

当履带联合收获机直行时，发动机的动力经静液压传动装置（HST）通过花键传递给动力输入轴2上，经由动力输入齿轮1传递到换挡轴3上的轴端齿轮4上，换挡轴3上的三联换挡齿轮5随之转动，并带动中间传动轴7上的三档齿轮8进行旋转（三联换挡齿轮5左移可与一档齿轮6啮合，三联换挡齿轮5右移可与二挡齿轮9啮合），中间传动轴7在三档齿轮8的带动下进行转动，动力经由中间传动轴7两端的动力传输齿轮10传到转向轴11两边上的大牙嵌齿轮14，两大牙嵌齿轮14分别通过牙嵌结构与两小牙嵌齿轮12贴合，从而带动两小牙嵌齿轮12转动，两小牙嵌齿轮12分别与动力输出轴上的两双联动力齿轮16的大齿轮端啮合，从而带动两双联动力齿轮16旋转，两双联动力齿轮16的小齿轮端与动力输出半轴18上的斜齿轮17啮合，带动两斜齿轮17旋转，两斜齿轮17分别使得两动力输出半轴18等速转动，从而使得车辆直行。此时两小牙嵌齿轮14也与转向控制轴20上的双联制动齿轮24啮合，带动双联制动齿轮24旋转，由于此时液压制动器23并不工作，故双联制动齿轮会在转向控制轴上空转；

当履带联合收获机制动时，利用外界控制使转向控制轴20上的两拨叉25，同时都向中间移动12mm，从而使得两小牙嵌齿轮12脱离两大牙嵌齿轮16，从而切断动力来源，此时，打开左液压油路19和右液压油路27，使使左右液压油同时注入，进而推动两压缩活塞21压紧两液压制动器23，靠摩擦力的作用使得两双联制动齿轮23停止转动，由于两双联制动齿轮23分别与转向轴11上的两小牙嵌齿轮12啮合，使得两小牙嵌齿轮12也停止转动，因为两小牙嵌齿轮12分别带动两双联动力齿轮16转动，此时缺少动力来源，因此两双联动力齿轮16处于静止状态，两双联动力齿轮16与动力输出半轴18上的斜齿轮17啮合，两斜齿轮17与两动力输出半轴18花键链接，因此左右动力输出半轴18也停止转动，从而完成车辆的制动过程；

当履带联合收获机需要左转向时，利用外界控制使转向控制轴上20的左拨叉25向中间移动12mm，使得左小牙嵌齿轮12脱离左大牙嵌齿轮16，此时打开液压油路19，使左端进入液压油，进而推动左压缩活塞21压紧左液压控制器23，靠摩擦力的作用使左双联制动齿轮23停止旋转，因为左双联制动齿轮23与左小牙嵌齿轮12啮合，因此使得左小牙嵌齿轮12停止工作，进而切断左侧动力，而右侧动力没有受到任何影响，正常工作，因此实现车辆的左转向过程；

当履带联合收获机需要右转向时，利用外界控制使转向控制轴上20的右拨叉25向中间移动12mm，使得右小牙嵌齿轮12脱离右大牙嵌齿轮16，此时打开液压油路27，使右端进入液压油，进而推动右压缩活塞21压紧右液压控制器23，靠摩擦力的作用使右双联制动齿轮23停止旋转，因为右双联制动齿轮23与右小牙嵌齿轮12啮合，因此使得右小牙嵌齿轮12停止工作，进而切断右侧动力，而左侧动力没有受到任何影响，正常工作，因此实现车辆的右转向过程；

以上所述的具体工作形式，是通过参考附图描述的示例性的工作形式，是对本发明的目的、技术方案进行了详细说明，并不能视为本发明的限制。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。