专利名称：可联轴制力器组及其在沉桩机和直升飞机车等应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制造力的机器及其应用。
在发明专利“可调偏心距制力器及其应用”(专利申请号00114417.0)说明书中，对制力器结构原理已作了详细说明。可调偏心距制力器与传统的双轴惯性激振器相比，具有如下优点，微波动的合成离心力大小可调及力方向不变；由于偏心距可调为零，使起动和停机变速旋转时不发生共振现象；传动轴轴承不承受径向离心力作用，有利于提高转速。目前已试制双缸八滚轮制力器样机，其缺点是传动轴不能穿过缸体，也就是不能形成可联轴制力器组。已试制样机外形尺寸长×宽×高＝280×350×300毫米，用钢制造滚轮，转速6000转/分时制力6千牛；用钨制造滚轮，转速6000转/分时制力6×19.3/7.8＝14.82千牛。在相同制力情况下，提高制力器转速可以使制力器体积小重量轻，因为制力与转速成平方关系。但提高制力器转速会遇到关键零件滑块的耐磨问题，也就是制造材料或表面涂层处理技术问题。减轻制力器重量最有效方法是采用高强轻质材料制造制力器，例如用掺入纳米AL2O3粉的碳纤增强环氧树脂制造壳体和齿轮等。缸筒内曲面采用园型的双缸筒八滚轮制力器方案存在合成离心力大小微波动问题，理论计算合成离心力最大值与最小值相差0.6％。如此小的波动可认为无波动，双缸八滚轮制力器可应用于直升飞机车。
制力器要取得广泛应用，要解决在小缸径高转速的前提下，获得工程上所需的任何大小等级的合成离心力，并且有利于在交通运输机械、林业机械、农业机械及工程机械的安装。需要很大垂直压力的沉桩机，如步履式静力沉桩机沉桩压力需3600千牛，如此大的压力所需沉桩机自重大于360吨。如果采用制力沉桩代替静力沉桩，或代替一半静力沉桩，制力器如何设计，制力器如何在沉桩机中安装，这就是本发明提出要解决的问题。用制力沉桩代替静力沉桩或代替一半静力沉桩，可使沉桩机体积小重量轻，若行走机构由步履式改为履带式或轮胎式，行走与使用灵活方便。
既然制力器能用于沉桩机，自然会想到把制力器用于直升飞机，创造一种新的交通运输车辆——直升飞机车，把直升飞机与汽车两者功能融合为一体。现有飞机依靠空气动力学产生升力或推进力，因而需要设计外形尺寸很大的机翼或旋翼，这是限制飞机在公路上行驶的主要原因。据《航空知识》1998年4月号插页一介绍，美国卡曼公司研究的SH-2G“超海妖”全面候舰载直升飞机主要数据旋翼直径13.51米，尾浆直径2.46米；装两台通用电气公司制造的T700-GE-401涡轮轴发动机，单台功率1285千瓦；空重3447公斤，最大起飞重量6124公斤(即悬停所需升力约61千牛)；最大平飞速度256公里/小时，海平面最大爬升率12.7米/秒。又据《航空知识》1998年4月号第39页介绍，德国道尼尔航空有限公司研制的“西莫斯”LV海上侦察无人驾驶直升飞机，主要数据旋翼直径6.1米；装一台艾利逊公司生产的250-C20W涡轮轴发动机，功率313千瓦；最大起飞重量1060公斤(即悬停所需升力约11千牛)；最大速度167公里/小时；海平面爬升率10米/秒。由此可见，直升飞机重量不大，而需要的旋翼直径却很大。按照汽车外形尺寸，在车顶设置两台升力螺旋桨，也很难满足汽车起飞对升力的要求。在汽车公路上用喷气推进、起飞或降落，会产生危害公路环境的强大气流，影响其它运输车辆，也污染人类赖以生存的生态环境。一种具有直升飞机和汽车两者功能的直升飞机车，特别适用于山区交通运输业和工程作业(如山区输电线路的铁塔或电杆运输及吊装作业)；特别适用于梯田梯地的山区农业机械化作业；特别适用于山区林业全盘机械化作业；特别适用于农业中悬浮在农作物上方喷洒肥料、农药及除草剂。直升飞机车衍生物之一——无轮辙附面推进塑料拖拉机，更适用于水田的犁、耙、播种(直播种植作业)及收割作业，没有轮辙对耕作层的破坏作用。直升飞机车衍生物之二——折叠机翼制力升降气动平推直升飞机车，具有运输量大、安全可靠的优点。因为制力升降在平飞时不使用，但可以作为空难救助装置。要达到这个目的，飞机车必须装有足够升降的蓄电池，制力升降动力使用电动。目前内燃与电动混合驱动汽车的动力装置，特别适用于折叠机翼制力升降气动平推直升飞机车的动力装置。制力升降采用电动，气动推进用于平飞，平飞时用机翼产生升力，制力作为平飞时空难救助装置，确保飞行安全可靠。
本发明的目的为避免现有可调偏心距制力器的缺点而提供一种可联轴制力器组及其在沉桩机和直升飞机车等应用。
本发明是这样实现的，可联轴制力器用可调偏心距制力器改造而成，制力器正转转轴及反转转轴与传动轴采用园锥齿轮传动机构，传动轴可穿过齿轮箱两端箱壁伸出，传动轴两端均能用联轴器与相邻制力器的传动轴连接，组成制力器组或制力器链。
作为本发明应用第一实施例的制力助推静力沉桩机，采用履带行走机构，在沉桩机车架上方设沉桩升降平台(根据沉桩力大小，升降平台可设多层)，在升降平台中央设沉桩夹持油缸，在升降平台左右两边设可联轴制力器组。升降平台用双作用油缸操纵升降。
作为本发明应用第二实施例的制力直升飞机车，采用内燃与电动混合驱动汽车改装而成，在车顶两侧纵向安装由可联轴升力制力器与轴流压气机(或涡轮风扇发动机)以及可联轴正反推力平推制力器组成的升力——水平推进系统，该推进系统与汽车变速箱连接传动。
由于采用上述制力器结构方案及安装方案，可实现在小缸径高转速的前提下，获得工程上所需任何大小等级的合成离心力，并且有利于在交通运输机械、林业机械、农业机械及工程机械的安装。另外，可以利用滚轮布置的错位，使总合成离心力大小波动趋于稳定。制力助推静力沉桩机与振动沉桩机相比有如下优点轴承不承受离心力；起动与停机过程不发生共振。与静力沉桩机相比，具有体积小、重量轻、行走与使用方便的优点。制力直升飞机车与直升飞机相比有如下优点具有汽车功能；能悬浮在农作物上方喷洒肥料、农药及除草剂；能创制水田无轮辙附面推进农业机械；能创制运量大、安全及经济的折叠机翼制力升降气动平推直升飞机车。
以下结合附图，对本发明作进一步说明。
图1是园锥齿轮传动可联轴两缸制力器剖视图。
图2是图1沿1-1剖视图。
图3是园锥齿轮传动可联轴四缸制力器剖视图。
图4是制力助推静力沉桩机剖视示意图。
图5是制力助推静力沉桩机俯视示意图。
图6是制力直升飞机车立面示意图。
图7是制力直升飞机车俯视示意图。
附图所示1、后双轴座板；2、安装大油缸撑板；3、缸体；4、行星齿防滑滚轮；5、正转转轴；6、内齿轮；7、旋转滑架；8、滑块；9、缸体移动导向键；10、前双轴座板；11、安装小油缸撑板；12、螺栓；13、机脚；14、反转转轴；15、侧板；16、转轴园锥齿轮；17、齿轮箱体；18、传动轴；19、齿轮箱盖；20、传动轴园锥齿轮；21、沉桩升降平台；22、可联轴沉桩制力器；23、传动改向齿轮箱；24、电动机；25、车架；26、履带行走机构；27、升降双作用油缸28、夹持桩杆双作用油缸；29、底盘两侧传动改向齿轮箱；30、可联轴正反推力平推制力器；31、车顶两侧传动改向齿轮箱；32、可联轴升力制力器；33、轴流压气机(或涡轮风扇发动机)；34、汽车车箱；35、后驱动轮；36、前转向轮。
参照图1和图2，园锥齿轮传动可联轴两缸制力器与可调偏心距制力器的结构区别是，正转转轴5及反转转轴14与传动轴18采用园锥齿轮传动机构，此园锥齿轮传动机构由转轴园锥齿轮16与传动轴园锥齿轮20组成。传动轴18穿过齿轮箱体17与齿轮箱盖19两侧箱壁伸出，传动轴18两端均能用联轴器与相邻制力器的传动轴连接，组成制力器组或制力器链。行星齿防滑滚轮4在缸筒内壁面作纯滚动由行星齿轮机构控制。行星齿轮固定在滚轮4，行星齿轮与内齿轮6组成行星齿轮机构，内齿轮6固定在缸体3侧面。由于工程上往往只需一个方向用力，所以偏心距调节只需一个方向从零到最大调节。移动缸体3的液压机构用一个大柱塞油缸和一个小柱塞油缸控制，顺制力方向调节用小柱塞油缸，逆制力方向调节用大柱塞油缸。
参照图3，园锥齿轮传动可联轴四缸制力器的结构特点是以传动轴18中心线为对称轴，左右两侧结构对称布置。
参照图4及图5，制力助推静力沉桩机由沉桩升降平台(平台可设多层，由所需沉桩力决定)21、可联轴沉桩制力器22、传动改向齿轮箱23、电动机24、车架25、履带行走机构26、升降双作用油缸27及夹持桩杆双作用油缸28等组成。由于制力器22传动轴轴线X1、X2与电动机24轴线Y1、Y2垂直，所以用传动改向齿轮箱23改向。传动改向齿轮箱23内装园锥齿轮机构。沿沉桩升降平台21两侧X1和X2轴线联轴设置若干台制力器，组成制力器组或制力器链。在沉桩升降平台21中央设置桩杆穿过园孔，夹持桩杆双作用油缸28分居此孔两侧设置。升降双作用油缸27具有利用沉桩机自重加大沉桩压力的作用。所以制力助推静力沉桩机也可称制力静力联合沉桩机。
参照图6及图7，制力直升飞机车由汽车改制而成，可联轴升力制力器32组成的制力器组与轴流压气机(或涡轮风扇发动机)33以及可联轴正反推力平推制力器30安装在车顶两侧X1轴和X2轴。在可联轴升力制力器32前Y轴(Y轴为汽车变速箱平面位置)设车顶两侧传动改向齿轮箱31，用立轴把车顶两侧传动改向齿轮箱31与底盘两侧传动改向齿轮箱29连接传动。用平置传动轴把底盘两侧传动改向齿轮箱29与汽车变速箱连接传动。在陆地上行驶时，使用由后驱动轮35和前转向轮36组成的行驶系统。在空中飞行时，使用可联轴升力制力器32与轴流压气机(或涡轮风扇发动机)33以及可联轴正反推力平推制力器30组成的升力——水平推进系统。可联轴正反推力平推制力器30使用正推力实现加速平飞，使用反推力实现悬停，使用单边反推力实现转向平飞。动力装置选用内燃与电动混合驱动装置。因为电动系统设置有蓄电池，可以作为内燃机故障时动力。蓄电池能满足垂直降落使用即可确保安全。
权利要求
1.由可调偏心距制力器及其应用改进而成的可联轴制力器组及其在沉桩机和直升飞机车等应用，其特征是两缸制力器正转转轴5及反转转轴14与传动轴18的传动采用由齿轮16和齿轮20组成的园锥齿轮机构，传动轴18两端均能用联轴器与相邻制力器的传动轴连接。
2.由权利要求1所述的可联轴制力器组及其在沉桩机和直升飞机车等应用，其特征是制力助推静力沉桩机在沉桩升降平台(平台可设多层)21两侧X1和X2轴线设置若干台可联轴沉桩制力器，组成制力器组或制力器链。
3.由权利要求1所述的可联轴制力器组及其在沉桩机和直升飞机车等应用，其特征是制力直升飞机车由汽车改制而成，可联轴升力制力器32与轴流压气机(或涡轮风扇发动机)33以及可联轴正反推力平推制力器30安装在汽车两侧X1和X2轴线，组成升力——水平推进系统。
全文摘要
一种称为可联轴制力器组及其在沉桩机和直升飞机车等应用,是可调偏心距制力器及其应用(专利申请号00114417.0)改进而成。其特点是两缸制力器正转转轴及反转转轴与传动轴采用圆锥齿轮传动,传动轴两端均能用联轴器与相邻制力器传动轴连接。用可联轴制力器组可制造3600千牛制力助推静力沉桩机和制力直升飞机车。制力直升飞机车具有直升飞机和汽车功能,可应用于山区交通运输业、山区农业、山区林业、工程机械及研发折叠机翼制力升降气动平推直升飞机车等部门。
文档编号F03G7/08GK1349049SQ0114300
公开日2002年5月15日 申请日期2001年11月28日 优先权日2001年11月28日
发明者梁刚, 梁剑锋, 梁剑锐 申请人:梁剑锐