专利名称：用于驱动机械设备转动的动力装置及具有其的动力系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及工程机械领域，尤其是一种用于驱动机械设备转动的动力装置及具有其的动力系统。
背景技术：
在矿山作业中，常用球磨等大型设备，球磨工作时需要由外界设备提供较大的扭力，传统提供扭力的外界设备结构复杂，传动效率低，而且能提供的扭力有限，不能很好的满足球磨的工作要求
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于驱动机械设备转动的动力装置，所述动力装置结构紧凑简单，且可对外输出较大的扭力。本发明的另一个目的在于提出一种具有上述动力装置的用于驱动机械设备转动的动力系统，所述动力系统将多个动力装置串联在一起以对外输出更大的扭力。根据本发明第一方面的用于驱动机械设备转动的动力装置，包括安装支架；齿条，所述齿条沿前后方向延伸且相对于所述安装支架可前后移动；第一轴，所述第一轴可转动地设在所述安装支架上，所述第一轴上设有分别与所述第一轴刚性相连的第一齿轮和第二齿轮，其中所述第一齿轮与所述齿条配合以将所述齿条的前后运动转换为所述第一齿轮的旋转运动；第二轴，所述第二轴可转动地设在所述安装支架上，所述第二轴上设有与所述第二轴刚性相连的棘齿从动轮、以及空套在所述第二轴上的第三齿轮和与所述第三齿轮相连的棘齿主动轮，其中所述第三齿轮与所述第二齿轮啮合，所述棘齿从动轮与所述棘齿主动轮配合；以及驱动组件，所述驱动组件与所述齿条相连以驱动所述齿条前后移动。根据本发明的用于驱动机械设备转动的动力装置，可驱动大型设备转动，为大型设备提供其转动所需的扭力，且本发明的动力装置传动效率高，构造紧凑、合理，生产方便，使用寿命长，成本低。另外，根据本发明的用于驱动机械设备转动的动力装置，还可以具有如下附加技术特征在本发明的一个实施例中，所述第一轴、所述第一齿轮和所述第二齿轮焊接成一体。由此,方便第一轴、第一齿轮和第二齿轮的生产加工，提高第一轴、第一齿轮和第二齿轮之间的装配强度，在动力装置工作时，第一轴、第一齿轮和第二齿轮可承受较大的扭力，且不易损坏。在本发明的一个实施例中，所述第三齿轮和所述棘齿主动轮焊接成一体。由此，方便第三齿轮和棘齿主动轮的生产加工，降低生产成本，同时提高第三齿轮和棘齿主动轮之间的装配强度。在本发明的一个实施例中，所述棘齿从动轮与所述第二轴焊接成一体。由此，方便棘齿从动轮与第二轴的生产加工，提高棘齿从动轮与第二轴之间的装配强度，使其可传递更大的扭力。在本发明的一个实施例中，所述动力装置还包括齿条限位槽，所述齿条限位槽设在所述安装支架上用于限制所述齿条在左右方向上的自由度，其中所述齿条可前后移动地配合在所述齿条限位槽内。设置齿条限位槽可防止齿条左右移动，提高齿条与第一齿轮的啮合精度，提高传动效率。在本发明的一个实施例中，所述齿条的底部设有多个在前后方向上彼此间隔开的压力滚动轴承。由此，有效降低齿条前后移动时的摩擦，提高齿条的使用寿命。在本发明的一个实施例中，所述驱动组件包括液压驱动油缸，所述液压驱动油缸 的油缸杆与所述齿条相连以驱动所述齿条前后移动。根据本发明第二方面的用于驱动机械设备转动的动力系统，包括多个根据本发明上述第一方面的用于驱动机械设备转动的动力装置，所述多个动力装置在所述第二轴的轴向上并排设置；以及多个传动组件，每个所述传动组件设在相邻两个动力装置之间且分别与相邻两个动力装置的第二轴相连。在本发明的一个实施例中，所述传动组件包括万向节。在本发明的一个实施例中，所述万向节为十字轴式万向节。由于多个动力装置并排设置时，相邻两个动力装置的第二轴的轴线可能具有一定的夹角，通过设置万向节，可以保证多个动力装置传递扭力的效率和可靠性，减小传动损失。根据本发明实施例的动力系统，通过将多个动力装置串联在一起，使多个动力装置输出的动力可集中在一个第二轴上并作为输出终端与大型机械设备相连，大大提高了对外输出扭力的大小，满足不同机械设备所需最大扭力的要求。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图I是根据本发明实施例的动力装置的示意图；图2是齿条和齿条限位槽的俯视不意图；图3是齿条和齿条限位槽的主视示意图；图4是根据本发明实施例的第二轴、第三齿轮、棘齿主动轮和棘齿从动轮的示意图；以及图5是根据本发明实施例的动力系统的示意图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚 度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时
针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。下面参考图I-图4描述根据本发明实施例的用于驱动机械设备转动的动力装置100，具体而言，动力装置100可用于驱动一些需要转动的大型机械设备，例如驱动用于矿山的球磨设备。根据本发明实施例的用于驱动机械设备转动的动力装置100，包括安装支架I、齿条2、第一轴3、第二轴4和驱动组件。如图I和图2所示，齿条2沿前后方向延伸且相对于安装支架I可前后移动，换言之，齿条2形成有前后延伸的平直的齿条，齿条2相对于安装支架I可向前或向后移动。第一轴3可转动地设在安装支架I上，即第一轴3可转动地支承在安装支架I上，第一轴3上设有分别与第一轴3刚性相连的第一齿轮31和第二齿轮32,其中第一齿轮31与齿条2配合以将齿条2的前后运动转换为第一齿轮31的旋转运动,具体地说,齿条2与第一齿轮31配合，齿条2前后移动会驱动第一齿轮31顺时针或逆时针转动,第一齿轮31与第二齿轮32分别与第一轴3刚性相连，由此第一齿轮31顺时针转动或逆时针转动进而实现第一轴3和第二齿轮32顺时针或逆时针转动。如图4所示，第二轴4可转动地设在安装支架I上，即第二轴4可转动地支承在安装支架I上，第二轴4上设有与第二轴4相连的棘齿从动轮41、以及空套在第二轴4上的第三齿轮42和与第三齿轮42相连的棘齿主动轮43，其中第三齿轮42与第二齿轮32啮合，棘齿从动轮41与棘齿主动轮43配合。具体而言，如图4所示，棘齿从动轮41与第二轴4刚性相连，第三齿轮42和棘齿主动轮43空套在第二轴4上，即第三齿轮42、棘齿主动轮43与第二轴4之间不直接传递动力，优选地，第三齿轮42与第二轴4之间可设置有滚动轴承以减小第二齿轮42和第二轴4之间的摩擦，提高传动效率，降低传动能量损失。如图I所示，棘齿主动轮43可设在第三齿轮42轴向的一端。其中第三齿轮42与第二齿轮32啮合以传递动力，棘齿从动轮41与棘齿主动轮43配合，具体地，棘齿主动轮43的轮体的外周面上设有棘齿，棘齿从动轮41的内周面上设置有与棘齿配合的棘齿槽，棘齿从动轮41设在棘齿主动轮43周向的外侧，当棘齿主动 轮43相对于棘齿从动轮41沿一个方向例如顺指针方向转动时，棘齿主动轮43可与棘齿从动轮41配合，此时棘齿主动轮43与棘齿从动轮41同步转动以将动力传递至第二轴4，当棘齿主动轮43相对于棘齿从动轮41沿相反方向即逆时针方向转动时，棘齿主动轮43与棘齿从动轮41脱离配合，此时棘齿从动轮41和第二轴4不转动，棘齿主动轮43与第三齿轮42在第二轴4上空转，此时动力不能传递至第二轴4。这里，需要说明的是，在上述描述中，棘齿主动轮43顺指针方向转动，棘齿主动轮43和棘齿从动轮41配合，且在棘齿主动轮43逆时针方向转动，棘齿主动轮43和棘齿从动轮41脱离配合仅是示意性的说明，不能理解为对本发明的限制，可以理解的是，棘齿主动轮43沿顺指针方向转动时，棘齿主动轮43和棘齿从动轮41也可脱离配合，而在棘齿主动轮43逆时针方向转时，棘齿主动轮43和棘齿从动轮41可配合以传递动力，即棘齿主动轮43在转动时，其与棘齿从动轮41之间的配合状态与棘齿主动轮43上的棘齿的设置方向有关，这对于所属领域的技术人员而言都是可以理解的。另外，关于棘齿从动轮41和棘齿主动轮43的具体结构例如包括轮体和棘齿(或棘齿槽)以及工作原理例如顺时针转动二者配合、逆时针转动二者脱离配合等已为现有技术，并且已为本领域的技术人员所熟知，因此这里不再详细描述。此外，图4中仅是示意地示出第二轴4、第三齿轮42、棘齿主动轮43和棘齿从动轮41的装配关系。简言之，齿条2前后移动驱动第一齿轮31转动，第一齿轮31带动第一轴3和第二齿轮32转动，第二齿轮32进而驱动与其啮合的第三齿轮42以及与第三齿轮42相连的棘齿主动轮43转动，当棘齿主动轮43顺指针转动时，棘齿主动轮43和棘齿从动轮41可配合，棘齿从动轮41转动进而带动第二轴4转动，即将动力输出至第二轴4并由第二轴4带动与其相连且需要转动的大型机械设备例如球磨工作，当棘齿主动轮43逆指针转动时，棘齿主动轮43和棘齿从动轮41则脱离配合,此时第二轴4不转动。驱动组件(图未示出)与齿条2相连以驱动齿条2前后移动。根据本发明实施例的动力装置100，可驱动大型设备转动，为大型设备提供其转动所需的扭力，且本发明的动力装置100传动效率高，构造紧凑、合理，生产方便，使用寿命长，成本低。优选地,第一轴3、第一齿轮31和第二齿轮32焊接成一体。由此,方便第一轴3、第一齿轮31和第二齿轮32的生产加工，提高第一轴3、第一齿轮31和第二齿轮32之间的装配强度，在动力装置100工作时，第一轴3、第一齿轮31和第二齿轮32可承受较大的扭力，且不易损坏。优选地，第三齿轮42和棘齿主动轮43焊接成一体，由此，方便第三齿轮42和棘齿主动轮43的生产加工，降低生产成本，同时提高第三齿轮42和棘齿主动轮43之间的装配强度。优选地，棘齿从动轮41与第二轴4焊接成一体。由此，方便棘齿从动轮41与第二轴4的生产加工，提高棘齿从动轮41与第二轴4之间的装配强度，使其可传递更大的扭力。在本发明的一些实施例中，如图2和图3所示，动力装置100还包括齿条限位槽5，齿条限位槽5设在安装支架I上用于限制齿条2在左右方向上的自由度，其中齿条2可前后移动地配合在齿条限位槽5内。具体地，限位槽5可包括底壁51、左侧壁52和右侧壁53，其中左侧壁52从底壁51的左侧沿竖直向上延伸，右侧壁53从底壁51的右侧沿竖直向上延伸，左侧壁52和右侧壁53在左右方向上的距离可与齿条2的宽度大致相等或略大于齿条2的宽度以限制齿条2在左右方·向上的自由度。在动力装置100工作时,齿条2前后移动时其底面会受大较大的摩擦力，为了降低齿条2前后移动过程的摩擦，提高齿条2的使用寿命，保证动力装置100的传动效率，优选地，齿条2的底部设有多个在前后方向上彼此间隔开的压力滚动轴承21。在本发明的一些实施例中，驱动组件包括液压驱动油缸，液压驱动油缸的油缸杆与齿条2相连以驱动齿条2前后移动。当然，可以理解的是，驱动组件也可以是其它类型的驱动件例如驱动气缸，即只要能驱动齿条2前后移动即可。下面参照图5描述根据本发明实施例的用于驱动机械设备转动的动力系统1000。根据本发明实施例的用于驱动机械设备转动的动力系统1000，包括多个根据本发明上述实施例中描述的动力装置100和多个传动组件200，其中多个动力装置100在第二轴4的轴向上并排设置，换言之，多个动力装置100并排设置后，每个动力装置100的第二轴4的轴线在同一直线上，每个传动组件200设在相邻两个动力装置100之间且分别与相邻两个动力装置100的第二轴4相连，用于将多个动力装置100输出的力合在一起以驱动大型机械设备，具体地，在轴向上位于最外侧的动力装置100例如最左侧的动力装置100，其第二轴4可作为扭力输出终端并与大型机械设备相连。例如，参照图5所示，动力系统1000包括三个动力装置100和两个传动组件200，当然，可以理解的是，为了获得更大的输出扭力，动力系统1000也可包括更多个动力装置100例如5个、10个或更多个，相应地，传动组件200也为多个以将多个动力装置100输出
的动力合在一起。优选地，传动组件200包括万向节，万向节优选为十字轴式万向节。由于多个动力装置100并排设置时，相邻两个动力装置100的第二轴4的轴线可能具有一定的夹角，通过设置万向节，可以保证多个动力装置100传递扭力的效率和可靠性，减小传动损失。根据本发明实施例的动力系统1000，通过将多个动力装置100串联在一起，使多个动力装置100输出的动力可集中在一个第二轴4上并作为输出终端与大型机械设备相连，大大提高了对外输出扭力的大小，满足不同机械设备所需最大扭力的要求。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其 等同物限定。
权利要求
1.一种用于驱动机械设备转动的动力装置，其特征在于，包括 安装支架； 齿条，所述齿条沿前后方向延伸且相对于所述安装支架可前后移动； 第一轴，所述第一轴可转动地设在所述安装支架上，所述第一轴上设有分别与所述第一轴刚性相连的第一齿轮和第二齿轮，其中所述第一齿轮与所述齿条配合以将所述齿条的前后运动转换为所述第一齿轮的旋转运动； 第二轴，所述第二轴可转动地设在所述安装支架上，所述第二轴上设有与所述第二轴刚性相连的棘齿从动轮、以及空套在所述第二轴上的第三齿轮和与所述第三齿轮相连的棘齿主动轮，其中所述第三齿轮与所述第二齿轮啮合，所述棘齿从动轮与所述棘齿主动轮配合；以及 驱动组件，所述驱动组件与所述齿条相连以驱动所述齿条前后移动。
2.根据权利要求I所述的用于驱动机械设备转动的动力装置，其特征在于，所述第一轴、所述第一齿轮和所述第二齿轮焊接成一体。
3.根据权利要求I所述的用于驱动机械设备转动的动力装置，其特征在于，所述第三齿轮和所述棘齿主动轮焊接成一体。
4.根据权利要求I所述的用于驱动机械设备转动的动力装置，其特征在于，所述棘齿从动轮与所述第二轴焊接成一体。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的用于驱动机械设备转动的动力装置，其特征在于，还包括齿条限位槽，所述齿条限位槽设在所述安装支架上用于限制所述齿条在左右方向上的自由度，其中所述齿条可前后移动地配合在所述齿条限位槽内。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的用于驱动机械设备转动的动力装置，其特征在于，所述齿条的底部设有多个在前后方向上彼此间隔开的压力滚动轴承。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的用于驱动机械设备转动的动力装置，其特征在于，所述驱动组件包括液压驱动油缸，所述液压驱动油缸的油缸杆与所述齿条相连以驱动所述齿条前后移动。
8.一种用于驱动机械设备转动的动力系统，其特征在于，包括 多个根据权利要求1-7中任一项所述的用于驱动机械设备转动的动力装置，所述多个动力装置在所述第二轴的轴向上并排设置；以及 多个传动组件，每个所述传动组件设在相邻两个动力装置之间且分别与相邻两个动力装置的第二轴相连。
9.根据权利要求8所述的用于驱动机械设备转动的动力系统，其特征在于，所述传动组件包括万向节。
10.根据权利要求9所述的用于驱动机械设备转动的动力系统，其特征在于，所述万向节为十字轴式万向节。
全文摘要
本发明公开了一种用于驱动机械设备转动的动力装置，包括安装支架、齿条、第一轴、第二轴和驱动组件。齿条沿前后方向延伸且相对于安装支架可前后移动。第一轴可转动地设在安装支架上，第一轴上设有分别与第一轴刚性相连的第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮与齿条配合。第二轴可转动地设在安装支架上，第二轴上设有与第二轴刚性相连的棘齿从动轮、以及空套在第二轴上的第三齿轮和与第三齿轮相连的棘齿主动轮，第三齿轮与第二齿轮啮合，棘齿从动轮与棘齿主动轮配合。驱动组件与齿条相连以驱动齿条前后移动。本发明的动力装置，传动效率高，构造紧凑、合理，且可输出较大的扭力。本发明还公开了一种动力系统。
文档编号F16H37/02GK102817988SQ201210322028
公开日2012年12月12日 申请日期2012年9月4日 优先权日2012年9月4日
发明者李信, 包功 申请人:李信, 包功