一种用于轮式挖掘机的动力换档齿轮箱的制作方法

本发明涉及工程机械的动力装置技术领域，尤其涉及一种用于轮式挖掘机的动力换档齿轮箱。

背景技术：

齿轮箱是轮式挖掘机机械动力系统的一个重要组成部分，对轮式挖掘机的操作性能起到非常重要的作用。传统的轮式挖掘机齿轮箱采用双档位的设置，需要较大的空间来布置，如此就会使得齿轮箱的外形较大、成本较高、维护保养麻烦。现有的轮式挖掘机齿轮箱采用滑移齿结构来实现档位变换，需要在停车的状态下进行换档，并且有时档位会很难换到位，如此就会导致滑移齿花键或相关零件损坏，同时，由于挖掘机在工作时，需要在不同的档位间变换，操作者的劳动强度非常大。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于轮式挖掘机的动力换档齿轮箱，其具有结构布置紧凑，传动效率高，操控方便的特点。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于轮式挖掘机的动力换档齿轮箱，包括箱体，箱体内转动连接有输入轴与输出轴，输入轴上依次固定有滚针轴承一、离合器及输入齿轮，滚针轴承一上连有花键套一，花键套一的一端伸出箱体，另一端设有与离合器连接的一档齿轮，离合器与输入齿轮之间设有与离合器连接的二档齿轮，二档齿轮与输入轴之间连有滚针轴承二；输出轴上固定有滚针轴承三、滚针轴承四及与输入齿轮啮合的输出齿轮，滚针轴承三上设有与一档齿轮啮合的传动齿轮一，滚针轴承四上设有与二档齿轮啮合的传动齿轮二，所述传动齿轮一与传动齿轮二相互连接。

进一步的，所述离合器包括与输入轴固定的外壳，外壳内靠一档齿轮的一侧设有回复弹簧一及相互配合的内摩擦片一和外摩擦片一，内摩擦片一与外壳连接，外摩擦片一与一档齿轮连接，所述内、外摩擦片一与外壳之间设有活塞一，回复弹簧一套设在输入轴上并与活塞一连接；外壳内靠二档齿轮的一侧设有回复弹簧二及相互配合的内摩擦片二和外摩擦片二，内摩擦片二与外壳连接，外摩擦片二与二档齿轮连接，所述内、外摩擦片二与外壳之间设有活塞二，回复弹簧二套设在输入轴上并与活塞二连接，所述离合器还包括用于控制活塞一的一档油缸及用于控制活塞而的二档油缸。

进一步的，所述箱体包括相互连接的箱身与箱盖，箱盖与输入轴之间连有深沟球轴承一，花键套一与箱身之间连有深沟球轴承二；所述输出轴与箱盖之间连有深沟球轴承三，输出轴四与箱身之间连有深沟球轴承四；传动齿轮一与箱身之间连有端面滚子轴承一，传动齿轮二与输出齿轮之间连有端面滚子轴承二。

进一步的，所述输入轴伸出箱盖并固定有花键套二，箱盖上固定有与花键套二连接的制动器；所述制动器采用常闭式驻车制动器，制动器包括与箱盖连接的安装壳，安装壳内设有回复弹簧三及相互配合的内摩擦片三和外摩擦片三，所述内摩擦片三与安装壳连接，外摩擦片三与花键套二连接，内、外摩擦片三与安装壳之间还设有活塞三，回复弹簧三套设在输出轴上并与活塞三连接。

进一步的，所述活塞一与外壳之间设有o型密封圈一，o型密封圈一的一侧设有o型密封圈用挡圈一；活塞二与外壳之间设有o型密封圈二，o型密封圈二的一侧设有o型密封圈用挡圈二；活塞三与安装壳之间设有o型密封圈三，o型密封圈三的一侧设有o型密封圈用挡圈三。

进一步的，所述输入轴上设有封油衬套，封油衬套位于深沟球轴承一与花键二之间，封油衬套上设有星型密封圈。

进一步的，所述箱体上固定有马达座，花键套一伸出箱体的一端连有圆柱滚子轴承，马达座与花键套一通过圆柱滚子轴承连接。

进一步的，所述箱体的外壁上设有散热筋板。

进一步的，所述输出轴的两端伸出箱体并设有输出法兰。

进一步的，所述输出轴上安装有测速盘。

本发明的优点在于：

1.将齿轮箱的各功能零件整体化，模块化，所有部件均可单独拆分，有利于备件的整体装配和维修更换；

2.齿轮箱动力由液压马达直接输入，齿轮箱输入端与液压马达之间不设过渡零件，液压马达直接与花键套一相连，可以减小对中误差，提高传动精度，承受更大的载荷，受力更加均匀；

3.通过将离合器置于输入轴上，以此通过离合器来控制两对齿轮的啮合，实现档位的转换，实现不同速比的输出，相比于现有技术，其换档更加可靠，操作更加方便；并且内部结构紧凑，极大利用整个齿轮箱的空间；

4.在输出轴上安装测速盘，可以直观了解输出轴的转动速度；

5.采用星型密封圈、o形圈和o形橡胶密封圈挡圈，能够使密封性能更加良好，适用于更高的温度和更大的工作压力，使用寿命长；

6.在箱体的外表面增加了散热筋板，增加了散热面积，有效地控制了齿轮箱的温度；

7.内置有常闭式驻车制动器，使得该齿轮箱的安全程度极大的提升，当齿轮箱停止运作，制动器将输入轴锁住，起到停车制动的效果。

附图说明

图1为本发明内部构造示意图；

图2为输入轴上离合器与一档齿轮、二档齿轮构造示意图；

图3为制动器构造示意图；

图4为本发明外部构造示意图；

图5为图1中a部放大示意图；

图6为封油衬套与星型密封圈构造示意图；

图7为齿轮箱动力传动示意图；

标号说明

箱身1，箱盖2，输入轴3，输出轴4，离合器5，输入齿轮6，输出齿轮7，滚针轴承一8，滚针轴承二9，滚针轴承三10，滚针轴承四11，花键套一12，花键套二13，一档齿轮14，二档齿轮15，传动齿轮一16，传动齿轮二17，外壳18，回复弹簧一19，内摩擦片一20，外摩擦片一21，活塞一22，o型密封圈一23，o型密封圈用挡圈一24，回复弹簧二25，内摩擦片二26，外摩擦片二27，活塞二28，封油衬套29，星型密封圈30，回复弹簧三31，内摩擦片三32，外摩擦片三33，活塞三34，圆柱滚子轴承35，散热筋板36，制动器37，安装壳38，深沟球轴承一39，深沟球轴承二40，深沟球轴承三41，深沟球轴承四42，输出法兰43，端面滚子轴承一44，端面滚子轴承二45，马达座46，液压马达47。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明提出一种用于轮式挖掘机的动力换档齿轮箱，如图1至4所示，包括箱体，箱体内转动连接有输入轴3与输出轴4，输入轴3上依次固定有滚针轴承一8、离合器5及输入齿轮6，滚针轴承一8上连有花键套一12，花键套一12的一端伸出箱体与挖掘机的液压马达47连接，通过花键连接，能够减小对中误差，提高传动精度，并且可以承受更大的荷载，使得受力更加均匀，花键套一12的另一端设有与离合器5连接的一档齿轮14，离合器5与输入齿轮6之间设有与离合器5连接的二档齿轮15，二档齿轮15与输入轴3之间连有滚针轴承二9；输出轴4上固定有滚针轴承三10、滚针轴承四11及与输入齿轮6啮合的输出齿轮7，滚针轴承三10上设有与一档齿轮14啮合的传动齿轮一16，滚针轴承四11上设有与二档齿轮15啮合的传动齿轮二17，传动齿轮一16与传动齿轮二17通过热套过盈连接，本实施例中传动齿轮一16与传动齿轮二17均采用双联齿轮。

离合器5的具体结构如下所述：离合器5包括与输入轴3固定的外壳18，外壳18内靠一档齿轮14的一侧设有回复弹簧一19及相互配合的内摩擦片一20和外摩擦片一21，内摩擦片一20与外壳18连接，外摩擦片一21与一档齿轮14连接，所述内、外摩擦片一20、21与外壳18之间设有活塞一22，回复弹簧一19套设在输入轴3上并与活塞一22连接；外壳18内靠二档齿轮15的一侧设有回复弹簧二25及相互配合的内摩擦片二26和外摩擦片二27，内摩擦片二26与外壳18连接，外摩擦片二27与二档齿轮15连接，所述内、外摩擦片二26、27与外壳18之间设有活塞二28，回复弹簧二25套设在输入轴3上并与活塞二28连接，离合器5上设有用于控制活塞一22的一档油缸及用于控制活塞二28的二档油缸。

为进一步优化结构，本实施例箱体包括箱身1与箱盖2，箱身1与箱盖2通过螺栓连接成一体，箱盖2与输入轴3之间连有深沟球轴承一39，花键套一12与箱身1之间连有深沟球轴承二40；所述输出轴4与箱盖2之间连有深沟球轴承三41，输出轴4四与箱身1之间连有深沟球轴承四42；传动齿轮一16与箱身1之间连有端面滚子轴承一44，传动齿轮二17与输出齿轮7之间连有端面滚子轴承二45。滚针轴承三10用于承受传动齿轮一16的径向力，端面滚子轴承一44用于承受传动齿轮一16的轴向力；滚针轴承四11用于承受传动齿轮二17的径向力，端面滚子轴承二45用于承受传动齿轮二17的轴向力。

为提高齿轮箱的安全性，输入轴3伸出箱盖2并固定有花键套二13，箱盖2上固定有与花键套二13连接的制动器37；本实施例中制动器37采用常闭式驻车制动器37，制动器37包括与箱盖2连接的安装壳38，安装壳38内设有回复弹簧三31及相互配合的内摩擦片三32和外摩擦片三33，内摩擦片三32与安装壳38连接，外摩擦片三33与花键套二13连接，内、外摩擦片三32、33与安装壳38之间还设有活塞三34，回复弹簧三31套设在输出轴4上并与活塞三34连接，本实施例中回复弹簧三31采用蝶形弹簧。制动器37的工作原理如下：当齿轮箱启动时，液压油注入制动器37油缸，活塞三34将回复弹簧三31压紧，内、外摩擦片三32、33放松，此时制动器37不起作用。当齿轮箱停车时，液压油不注入制动器37，回复弹簧三31将活塞三34顶出，活塞三34将内、外摩擦片三32、33压紧，制动力通过花键套二13使输入轴3停止运转，起到制动作用。

如图5所示，为优化结构，提高适用性，活塞一22与外壳18之间设有o型密封圈一23，o型密封圈一23的一侧设有o型密封圈用挡圈一24。活塞二28与外壳18之间设有o型密封圈二，o型密封圈二的一侧设有o型密封圈用挡圈二，o型密封圈二和o型密封圈用挡圈二的结构均与o型密封圈一23和o型密封圈用挡圈一24相同；活塞三34与安装壳38之间设有o型密封圈三，o型密封圈三的一侧设有o型密封圈用挡圈三，o型密封圈三和o型密封圈用挡圈三的结构均与o型密封圈一23和o型密封圈用挡圈一24相同。与传统的封油环相比，o型密封圈的密封性能更好，而o形密封圈用挡圈的安装，可以防止o形密封圈发生“间隙咬合”现象，提高其适用压力，工作压力能够大幅的提高。

本实施例在输出轴4上设有封油衬套29，封油衬套29位于深沟球轴承一39与花键二之间，封油衬套29上设有星型密封圈30，如图6所示，与传统的o形密封圈相比，星型密封圈30在密封唇之间可以形成润滑油腔，具有较小的摩擦阻力，并且由于它的飞边位置为截面的凹处，所以密封性能好；同时星型密封圈30的截面为非圆形截面，可以避免在往复运动时产生的滚动，因此星型密封圈30可以良好的应对因封油衬套29长期的转动而造成的剧烈磨损。

为方便液压马达47固定，箱体上固定有马达座46，花键套一12伸出箱体的一端连有圆柱滚子轴承35，马达座46与花键套一12通过圆柱滚子轴承35连接。

箱体的外壁上设有散热筋板36，用于增加齿轮箱的散热面积，控制齿轮箱的温度。

输出轴4的两端伸出箱体并设有输出法兰43，方便齿轮箱与挖掘机输出部件连接；同时输出轴4上还安装有测速盘，方便用户能够直接了解输出轴4的转动速度。

该齿轮箱的动力传动如图7所示，液压马达47与齿轮箱中的花键套一12相连，实现动力输入，具体有三种工作状态：

一、空档：此时若离合器5不工作，一档齿轮14带动传动齿轮一16转动，传动齿轮一16带动传动齿轮二17转动，传动齿轮二17将动力传递给二档齿轮15，但此时二档齿轮15只能实现空转，无法输出。

二、档位一：当一档工作油接口进油，液压操纵系统将工作油导入离合器5的一档油缸，推动活塞一22将内、外摩擦片一20、21压紧，此时花键套一12与输入轴3固定，使花键套一12与输入轴3同时同向转动，输入轴3的转动带动输入齿轮6转动，输出齿轮7带动输出齿轮7转动，输出齿轮7通过输出轴4并由输出法兰43实现动力的输出。

三、档位二：当二档工作油接口进油，液压操纵系统将工作油离合器5的二档油缸，推动活塞二28将内、外摩擦片二26、27压紧，此时，二档齿轮15与输入轴3固定，一档齿轮14带动传动齿轮一16转动，再带动传动齿轮二17转动，由传动齿轮二17将动力传递给二档齿轮15，二档齿轮15带动输入轴3转动，输入轴3带动输入齿轮6转动，输入齿轮6将动力传递给输出齿轮7，输出齿轮7通过输出轴4并由输出法兰43实现动力的输出。

档位一动力由花键套一12直接带动输入轴3转动输出，而档位二将动力先经过齿轮间的转换再传递给输入轴3输出，两种档位实现了不同速比的输出。通过液压系统控制离合器5实现档位的转换，方便了用户操作，并且换档过程相对于现有技术更加便捷、迅速。