一种用于采棉机摘锭的换挡变速箱

本技术涉及棉花采摘设备领域，具体而言涉及一种用于采棉机摘锭的换挡变速箱。

背景技术：

1、近年来劳动力成本日益增加，棉花采摘基本上已由机器代替了人力。采棉机采摘效率高、成本相对人力较低的优势越来越凸显。变速箱是采棉机摘锭的关键传动部件，目前国内采棉机还无法实现边作业边换挡的功能，这严重影响了采棉机的燃油经济性，也给机手带来不好的驾驶体验，严重影响作业效率，也是造成采棉机成本居高不下的关键因素之一。

2、现有的液压换挡变速器，其制动方式要么设置液压致动器与液压离合器均切换至结合状态，要么在差速锁的左右两侧输出轴上分别设置制动系统。

3、对于需要设置液压致动器与液压离合器均切换至结合状态的方案，其制动器以螺栓直接固定在壳体上，液压将其外制动鼓锁定至中间制动鼓，中间制动鼓与行星轮架固定，再进一步利用液压将内鼓与中间鼓锁定，限制输出传动齿旋转。这种液压控制方式会在各层制动鼓之间产生较大摩擦，液压控制系统复杂，并且，会在制动过程中产生较大热量影响各层制动鼓寿命。

4、对于需要在差速锁的左右两侧输出轴上分别设置制动系统的方案，其机械结构复杂，并且需要为两侧制动器分别预留装配空间，不利于系统集成化与小型化。

5、此外，变速箱在切换高低转速时，行星架与太阳之间、行星架与固定壳体之间会相应产生约束。此过程中，输出齿轮上因齿轮约束会产生不平衡的轴向力，对传动系统造成损伤，还会影响其传动效率。
技术实现要素：

6、本技术针对现有技术的不足，提供一种用于采棉机摘锭的换挡变速箱，本技术基于三联式太阳轮提供了一种整体结构更为紧凑，传递扭矩更大的换挡变速箱，可实现切断输入动力，能够更为灵活、高效地提升系统传动效率，实现采棉机摘锭传动系统轻量化。本技术具体采用如下技术方案。

7、首先，为实现上述目的，提出一种用于采棉机摘锭的换挡变速箱，其中，所述换挡变速箱设置在动力输出机构与采棉机摘锭之间的传动路径中，包括：动力输入轴，其一端与采棉机的动力输出机构传动连接，接收驱动扭矩；三联式太阳轮，其与动力输入轴轴承连接，具有连接为一整体的制动外花键、输出齿轮以及传动齿轮；动力切断制动器，其在与制动外花键耦合时限制所述三联式太阳轮转动，而在撤销与制动外花键耦合时使得三联式太阳轮从动于动力输入轴输出扭矩；高速离合器，其在第一液压状态下与动力输入轴耦合传动，并带动套设于动力输入轴外的行星传动结构与高速离合器同步运转，行星传动结构与动力输入轴同步连接，驱动输出齿轮输出动力输入轴扭矩；低速制动器，其在第二液压状态下与高速离合器耦合，限制高速离合器与动力输入轴之间传动，所述高速离合器保持与行星传动结构同步，使得所述行星传动结构切换为由其内部的行星齿轮耦合动力输入轴上三联式太阳轮的传动齿轮，由行星齿轮驱动输出齿轮减速输出扭矩；所述第一液压状态与第二液压状态分别独立触发。

8、可选的，如上任一所述的用于采棉机摘锭的换挡变速箱，其中，撤销第一液压状态时，高速离合器撤销与动力输入轴之间的耦合，动力输入轴与高速离合器之间、动力输入轴与行星传动结构之间运转状态相互独立。

9、可选的，如上任一所述的用于采棉机摘锭的换挡变速箱，其中，撤销第二液压状态时，低速制动器撤销与高速离合器之间的耦合，动力输入轴与低速制动器之间运转状态相互独立。

10、可选的，如上任一所述的用于采棉机摘锭的换挡变速箱，其中，高速离合器包括：花键套，其与动力输入轴固定连接，并保持与动力输入轴同步转动；高速离合器压盘，其可移动地设置在所述花键套外，所述高速离合器压盘的外周沿其径向延伸形成有耦合凸片；高速离合器摩擦片，其内周沿其径向设置有耦合于花键套外周面的第一齿状结构，第一齿状结构可移动地设置在所述花键套外，高速离合器摩擦片与高速离合器压盘交替排列；高速离合器外壳，其设置在高速离合器压盘及高速离合器摩擦片外，并且高速离合器外壳上设置有平行于动力输入轴的第一滑槽，所述耦合凸片容纳于第一滑槽中；第一活塞环，其设置在高速离合器外壳的底部与高速离合器压盘之间，用于供给液压，以在第一液压状态下驱动高速离合器摩擦片及高速离合器压盘沿第一滑槽向花键套移动，使得高速离合器压盘的内圈与花键套的外周耦合，保持高速离合器压盘、花键套、高速离合器外壳与动力输入轴同步运转。

11、可选的，如上任一所述的用于采棉机摘锭的换挡变速箱，其中，高速离合器外壳与行星传动结构的行星架固定连接且保持同步转动；所述行星齿轮设置在行星架内，传动连接在动力输入轴与三联式太阳轮的传动齿轮之间。

12、可选的，如上任一所述的用于采棉机摘锭的换挡变速箱，其中，动力切断制动器设置于动力输入轴的一端，低速制动器设置于动力输入轴的另一端，动力切断制动器及低速制动器均与换挡变速箱的箱体连接，动力切断制动器及低速制动器中的动作部件分别沿动力输入轴轴向滑移切换其耦合状态。

13、可选的，如上任一所述的用于采棉机摘锭的换挡变速箱，其中，三联式太阳轮、行星传动结构及高速离合器沿动力输入轴设置在动力切断制动器与低速制动器之间；其中，三联式太阳轮沿动力输入轴设置在接近于动力切断制动器的位置；高速离合器沿动力输入轴设置在接近于低速制动器的位置；行星传动结构设置在三联式太阳轮与高速离合器之间；动力切断制动器、三联式太阳轮、行星传动结构、高速离合器以及低速制动器均与动力输入轴同轴设置。

14、可选的，如上任一所述的用于采棉机摘锭的换挡变速箱，其中，所述低速制动器包括：低速制动器外壳，其与换挡变速箱的箱体固定连接，所述低速制动器外壳内设置有平行于动力输入轴的第二滑槽；第二压盘，其可移动地设置在低速制动器外壳与动力输入轴之间，所述第二压盘的外周沿其径向延伸形成有制动凸片；第二摩擦片，其可移动地设置在低速制动器外壳与动力输入轴之间，与所述第二压盘交替排列；第二活塞环，其设置在低速制动器外壳的底部与第二压盘之间，用于供给液压，以在第二液压状态下驱动制动凸片及第二摩擦片沿第二滑槽向高速离合器移动，使得第二压盘及第二摩擦片与高速离合器外壳底部紧密耦合，保持高速离合器、第二压盘、第二摩擦片与低速制动器外壳耦合，保持与换挡变速箱的箱体同步固定。

15、可选的，如上任一所述的用于采棉机摘锭的换挡变速箱，其中，所述低速制动器中，还在第二压盘与高速离合器外壳底面之间设置有垫片和蝶形弹簧；所述第二压盘及第二摩擦片的内圈还设置有有内外圈滚针轴承，所述有内外圈滚针轴承设置于在动力输入轴的外周，位于动力输入轴与第二压盘、第二摩擦片之间。

16、可选的，如上任一所述的用于采棉机摘锭的换挡变速箱，其中，所述动力切断制动器包括：沿制动外花键轴向交替排列的第一压盘和第一摩擦片；所述第一压盘及第一摩擦片可移动地设置在所述制动外花键外，所述第一压盘的外周沿其径向延伸形成有固定凸片，所述第一摩擦片的内周沿其径向设置有耦合于制动外花键外周面的第二齿状结构；所述第二齿状结构与制动外花键的外周面耦合时，固定凸片保持第一压盘与换挡变速箱的箱体同步固定。

17、有益效果

18、本技术提供一种用于采棉机摘锭的换挡变速箱，其在动力输入轴上布置有三联式太阳轮、动力切断制动器，以及与三联式太阳轮传动连接的高速离合器和行星传动结构，能够切换高速离合器传动状态的低速制动器。本技术的换挡变速箱通过三联式太阳轮结构，以更为紧凑的方式实现高速离合器、行星传动结构、低速制动器之间传动状态的切换，能够传递更大扭矩，还可以直接通过动力切断制动器切断输入动力，达到了提高系统传动效率和轻量化目的。

19、本技术中，将行星传动结构外壳与高速离合器外壳固定连接，能够通过高速离合器内压盘在液压油下的不同滑动状态切换高速离合器与行星传动结构之间的传动方式，一方面通过两者之间共轴设置的嵌套式传动系统配合三联式太阳轮压缩传动距离、提高传动效率，另一方面还可通过高速离压盘的耦合直接将行星架、行星齿轮和三联式太阳轮锁止为一体，实现动力输入轴驱动扭矩的直接输出，提高摘锭最大转速输出。

20、本技术的三联式太阳轮中，输出齿轮与传动齿轮可通过两组斜齿轮实现，两组斜齿轮的旋向相反，由此可在传递大扭矩的同时抵消施加于三联式太阳轮上的轴向力，有效避免了对传动系的损害。由此，本技术的换挡变速箱中，三联式太阳轮只受径向力的作用，在选择与其配合的轴承时也只用考虑只受径向力的作用轴承，直接通过双列圆柱滚子轴承与无内外圈滚针轴承实现三联式太阳轮与动力输入轴之间的轴承连接，能够有效降低轴承的使用成本。

21、此外，本技术还改进了高速离合器中摩擦片的结构，通过高速离合器摩擦片前后摩擦端面上增加连通至其内圈的凹槽，能够在高速离合器结合时形成连通至花键套外周面的第一齿状结构的导油通路以增加摩擦片前后摩擦端面上液压油的油量，通过增加横纵交错的凹槽保证充足的进油量，加大油液与摩擦片接触的面积，通过形如网状的开槽方式可以使液压油快速达到各个方向，并由此通过有效加大进入摩擦片的油量和压夜油流速，使高速离合器摩擦片表面的温度进一步降低，降低了换挡结合时摩擦片的温度，同时减少了拖曳扭矩损失，使油液实现快进、快出的目的，最终使摩擦片乃至变速箱的寿命得到了提高。

22、本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。

技术实现思路