CN104803312A - 一种机液一体式强夯机及其传动系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种机液一体式强夯机的传动系统，包括发动机、行星齿轮减速器、卷扬装置、主泵、卷扬制动油缸和卷扬离合油缸；行星齿轮减速器具有转向齿轮组、行星减速机构和第一离合器，转向齿轮组与行星齿轮减速器的输入轴连接，输入轴与发动机驱动连接，第一离合器连接转向齿轮组的输出轴和行星减速机构；卷扬装置与行星减速机构的输出端连接。本传动系统采用行星齿轮减速器，通过转向齿轮组使结构更紧凑，行星齿轮减速器较现有减速箱具有结构紧凑、尺寸小的优点，占用空间小；同时，第一离合器可以实现发动机与行星减速机构的离合，减少了行星减速机构不必要的磨损，提高了使用寿命。本申请还提供了一种包含该传动系统的机液一体式强夯机。

Description

一种机液一体式强夯机及其传动系统

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种机液一体式强夯机的传动系统。还涉及一种包含该传动系统的机液一体式强夯机。

背景技术

近年来，我国基础建设设施施工市场开始加速增长，强夯施工技术在工程建设与环境保护协调方面已发展应用于垃圾填埋场、沙漠地基、围海造地、软土加固，机场跑道硬化等处理。这些项目合理有效地应用了强夯施工技术，从而大大缩短了施工工期，节省了工程投资，取得了良好的经济和社会效益。强夯机是强夯施工技术中所使用的重要工程机械，是一种通过起重机械频繁提升、下放重锤，利用重锤高落差产生的高冲击能夯实地基的机器。

强夯机的提升装置通常采用液压传动、机械传动或机液一体式传动，其中，液压传动通过液压泵、液压马达传输，具有调节性能好，布置方便等优点，但是传动效率较机械传动仍有不足，随着使用时间的延长，效率降低比较快。纯机械传动由于结构比较复杂，体积大等缺点，目前应用比较少。机液一体式传动，即机械与液压传动相结合，兼具机械传动和液压传动的优点，目前在市场上应用较多。

现有的一种机液一体式强夯机的传动系统将动力由柴油机经过高弹联轴器传递给液力偶合器，再经过弹性销联轴器传递给分动箱，分动箱为减速箱，减速箱进行动力分配，一部分动力通过弹性联轴器传递给液压系统主泵，用于控制强夯机行走、回转和先导系统；另一部分动力通过减速箱内部齿轮减速后传递给提升大齿轮，提升大齿轮带动主卷扬，用于重物的提升和下放。但是机液一体式强夯机的分动箱为齿轮箱，外形尺寸大，不便于平台布置，且传动链都在一条线上，导致平台横向尺寸较长，结构不紧凑。并且发动机与齿轮箱在任何动作下都一直保持传动连接，尽管不需要减速箱进行动力传递，加快了齿轮箱的齿轮的磨损，降低了使用寿命。另外，减速箱与主卷扬通过开式齿轮外啮合传动，安装精度要求高，润滑条件受到限制，不便于防尘保护。

综上所述，如何解决机液一体式强夯机的传动系统的结构不紧凑，尺寸大，占用空间大，不易布置，且使用寿命低的问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种机液一体式强夯机的传动系统，以减小其尺寸，紧凑结构，减小空间占用，便于布置，减少不必要的齿轮磨损，提高使用寿命。

本发明的另一个目的在于提供一种包含该传动系统的机液一体式强夯机，紧凑结构，减小空间占用，便于布置，提高使用寿命。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种机液一体式强夯机的传动系统，包括：

发动机；

行星齿轮减速器，具有转向齿轮组、行星减速机构和第一离合器，所述转向齿轮组与所述行星齿轮减速器的输入轴连接，所述输入轴与所述发动机驱动连接，所述第一离合器连接所述转向齿轮组的输出轴和所述行星减速机构；

卷扬装置，与所述行星减速机构的输出端连接；

主泵，与所述行星齿轮减速器的输入轴连接，并设置在液压系统中；

卷扬制动油缸，设置在液压系统中，用于制动所述卷扬装置；

卷扬离合油缸，设置在液压系统中，用于离合所述卷扬装置和所述行星减速机构的输出端。

优选地，在上述的传动系统中，所述转向齿轮组包括：

第一锥齿轮，固定在所述行星齿轮减速器的输入轴上；

第二锥齿轮，与所述第一锥齿轮啮合，且固定在所述转向齿轮组的输出轴上。

优选地，在上述的传动系统中，所述行星减速机构为二级行星齿轮组，包括：

第一中心齿轮，其转轴与所述第一离合器连接；

第一行星齿轮，与所述第一中心齿轮啮合；

活动行星架，可绕所述第一中心齿轮转动，且支撑所述第一行星齿轮；

内齿圈，可绕所述第一中心齿轮转动，具有第一内齿圈和第二内齿圈，所述第一内齿圈与所述第一行星齿轮啮合，所述内齿圈的输出端与所述卷扬装置连接；

第二中心齿轮，与所述活动行星架的转轴固定连接；

第二行星齿轮，与所述第二中心齿轮和所述第二内齿圈啮合；

固定行星架，支撑连接所述第二行星齿轮。

优选地，在上述的传动系统中，所述行星齿轮减速器还包括制动器，所述制动器和所述第一中心齿轮的转轴连接，用于制动所述行星减速机构。

优选地，在上述的传动系统中，所述行星齿轮减速器还包括：

第一齿轮，固定在所述转向齿轮组的输出轴上；

第三行星齿轮，与所述第一齿轮啮合；

第二离合器，固定在所述第三行星齿轮的转轴上，并与所述活动行星架离合连接。

优选地，在上述的传动系统中，所述第一离合器和所述第二离合器均为液压驱动离合器。

优选地，在上述的传动系统中，还包括液力变矩器，所述液力变矩器连接所述发动机和所述行星齿轮减速器的输入轴。

优选地，在上述的传动系统中，还包括主阀，所述主阀设置在液压系统中，并与所述主泵连接，用于控制变幅系统、行走系统、回转系统和先导系统。

本发明还提供了一种机液一体式强夯机，包括传动系统、行走系统、变幅系统、回转系统和先导系统，所述传动系统为以上任一项所述的传动系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的机液一体式强夯机的传动系统采用了行星齿轮减速器，行星齿轮减速器具有转向齿轮组、行星减速机构和第一离合器，转向齿轮组与行星齿轮减速器的输入轴连接，该输入轴与发动机驱动连接，第一离合器连接转向齿轮组的输出轴和行星减速机构，卷扬装置与行星减速机构的输出端连接；主泵与行星减速器的输入轴连接，并设置在液压系统中。通过转向齿轮组将发动机的动力分成两路，一路通过第一离合器、行星减速机构与卷扬装置连接，驱动卷扬装置，另一路与主泵连接，通过液压系统对卷扬装置进行液压控制。通过行星齿轮减速器替代现有的减速箱，由于行星齿轮减速器的结构较减速箱具有结构紧凑，尺寸小的优点，因此，占用空间小，并且行星齿轮减速器采用转向齿轮组，使结构布置更加紧凑；同时，行星齿轮减速器中的第一离合器可以实现发动机的动力与行星减速机构的离合，从而当不需要进行卷扬操作时，第一离合器断开发动机和行星减速机构的连接，发动机空转，减少了行星减速机构不必要的磨损，提高了使用寿命。

本发明提供的机液一体式强夯机由于采用了本申请中的传动系统，因此具有该传动系统的优点，使机液一体式强夯机的结构紧凑，尺寸小，占用空间小，使用寿命得到提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种机液一体式强夯机的连接示意图；

图2为本发明实施例提供的机液一体式强夯机的一种传动系统的连接简图；

图3为本发明实施例提供的机液一体式强夯机的第二种传动系统的连接简图；

图4为本发明实施例提供的机液一体式强夯机的第三种传动系统的连接简图；

图5为本发明实施例提供的机液一体式强夯机的液压系统连接示意图。

其中，1为发动机、2为液力变矩器、3为行星齿轮减速器、4为卷扬装置、5为主泵、6为卷扬制动油缸、7为卷扬离合油缸、8为主阀、9为工作按钮、10为控制器；

31为第一锥齿轮、32为第二锥齿轮、33为第一中心齿轮、34为第一行星齿轮、35为内齿圈、351为第一内齿圈、352为第二内齿圈、36为第二中心齿轮、37第二行星齿轮、38第一齿轮、39第三行星齿轮、B为制动器、C1为第一离合器、C2为第二离合器、H1为活动行星架、H2为固定行星架。

具体实施方式

本发明的核心是提供了一种机液一体式强夯机的传动系统，以减小其尺寸，紧凑结构，减小空间占用，方便布置，提高使用寿命。

本发明还提供了一种包含该传动系统的机液一体式强夯机。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1和图2，本发明实施例提供了一种机液一体式强夯机的传动系统，以下简称传动系统，包括发动机1、行星齿轮减速器3、卷扬装置4、主泵5、卷扬制动油缸6和卷扬离合油缸7；其中，行星齿轮减速器3包括转向齿轮组、行星减速机构和第一离合器C1；转向齿轮组与行星齿轮减速器3的输入轴连接，行星齿轮减速器3的输入轴与发动机1驱动连接，第一离合器C1连接在转向齿轮组的输出轴和行星减速机构之间；卷扬装置4与行星减速机构的输出端连接；主泵5与行星齿轮减速器3的输入轴连接，并设置在液压系统中；卷扬制动油缸6设置在液压系统中，与卷扬装置4连接，用于制动卷扬装置4；卷扬离合油缸7设置在液压系统中，与卷扬装置4连接，用于离合卷扬装置4和行星减速机构的输出端。

上述传动系统的工作原理是：转向齿轮组将发动机1的动力分成两路，一路经转向齿轮组的输出轴将行星齿轮减速器3的输入轴上的动力传递给行星减速机构，进而为卷扬装置4的提升提供动力；另一路通过行星齿轮减速器3的输入轴直接传递给主泵5，主泵5为液压系统提供动力，驱动机液一体式强夯机的行走、回转、变幅、先导等系统，还为卷扬制动油缸6和卷扬离合油缸7提供液压动力。通过转向齿轮组和行星齿轮减速器3的输入轴的紧凑连接，使行星齿轮减速器3和主泵5的布置方向不在同一直线上，因此，减小了对平台的长度要求，方便布置，减小了空间占用。第一离合器C1用于将行星减速机构和转向齿轮组的输出轴离合连接，从而实现发动机1的动力与行星减速机构的离合，当不需要进行卷扬操作时，断开第一离合器C1，发动机1空转，行星减速机构不运行，从而减少了行星减速机构不必要的磨损，提高了使用寿命；降低发动机的油耗，减少施工成本。行星齿轮减速器3较现有技术中的减速箱而言，在达到同样减速目标的条件下，行星齿轮减速器3具有结构紧凑、尺寸小的优点，能够实现传动系统的减速增矩的功能。现有的减速箱与卷扬装置4通常为开式齿轮外啮合传动，安装精度要求高，润滑条件受到限制，不便于防尘保护，而行星齿轮减速器3的齿轮啮合为封闭式结构，便于防尘保护。行星齿轮减速器3的结构紧凑和小尺寸的优点进一步地减小了空间占用，在平台上布置的灵活性增强；实现了发动机1的动力与行星减速机构的离合，提高使用寿命。

上述传动系统的工作过程是：当进行卷扬装置4的卷扬提升时，使第一离合器C1闭合，转向齿轮组的输出轴与行星减速机构实现连接，发动机1的动力一部分经转向齿轮组、第一离合器C1和行星减速机构传递给卷扬装置4，与此同时，发动机1的另一部分动力经行星齿轮减速器3的输入轴传递给液压系统中的主泵5，主泵5向卷扬制动油缸6和卷扬离合油缸7提供液压动力，控制卷扬制动油缸6打开(此动作不对卷扬装置4进行制动)，控制卷扬离合油缸7关闭(此动作使卷扬装置4与行星减速机构的输出端连接)，此时，卷扬装置4进行卷扬提升。

当进行夯锤的夯击时，使卷扬离合器油缸7打开(此动作使卷扬装置4与行星减速机构的输出端脱离连接)，脱钩器拖动卷扬装置4转动，夯锤自由下落，到达地面时，使卷扬制动油缸6关闭(此动作对卷扬装置4进行制动)，卷扬装置4停止转动，夯锤停止下落，完成一次夯击。

如图2所示，本实施例提供了一种具体的转向齿轮组，包括第一锥齿轮31和第二锥齿轮32。其中，第一锥齿轮31固定在行星齿轮减速器3的输入轴上；第二锥齿轮32与第一锥齿轮31啮合，且固定在转向齿轮组的输出轴上。优选地，第一锥齿轮31和第二锥齿轮32的转动轴线垂直，从而将行星齿轮减速器3的输入轴和行星减速机构成直角布置，使结构更加紧凑，便于在平台上布置。

当然，转向齿轮组还可以是其他布置形式，比如通过至少两个圆柱齿轮外啮合，实现行星齿轮减速器3的输入轴和行星减速机构平行布置。只是该布置结构没有垂直布置结构紧凑，垂直布置结构是更优选的方案。

如图2所示，本发明实施例提供了一种具体的传动系统，其中，行星齿轮减速器3的行星减速机构为二级行星齿轮组，包括由第一中心齿轮33、第一行星齿轮34、活动行星架H1和内齿圈35组成的差动轮系，以及由第二中心齿轮36、第二行星齿轮37、固定行星架H2和内齿圈35组成的行星轮系。其中，在差动轮系中，第一中心齿轮33的转轴与第一离合器C1连接，能够实现离合；第一行星齿轮34与第一中心齿轮33啮合；活动行星架H1可绕第一中心齿轮33的转动中心线转动，且支撑第一行星齿轮34，第一行星齿轮34可绕第一中心齿轮33公转；内齿圈35可绕第一中心齿轮33的转动中心线转动，内齿圈35具有第一内齿圈351和第二内齿圈352，第一内齿圈351与第一行星齿轮34啮合，内齿圈35的输出端与卷扬装置4传动连接。在行星轮系中，第二中心齿轮36与活动行星架H2的转轴固定连接；第二行星齿轮37与第二中心齿轮36和第二内齿圈352啮合；固定行星架H2支撑连接第二行星齿轮37，第二行星齿轮37只是自转。从图2中可以看出，差动轮系和行星轮系通过内齿圈35、活动行星架H1和第二中心齿轮36相连接组成封闭式行星轮系，达到减速增矩的目的。

上述行星齿轮减速器3的工作原理和工作过程是：当进行卷扬装置4的卷扬提升时，第一离合器C1闭合，发动机1的动力经转向齿轮组、第一离合器C1传递给第一中心齿轮33，第一中心齿轮33带动第一行星齿轮34和活动行星架H1转动，活动行星架H1带动第二中心齿轮36转动，第二行星齿轮37自转，最终带动内齿圈35的第二内齿圈352转动，将动力减速增矩后传递给卷扬装置4，完成卷扬提升。

如图3所示，对传动系统进行优化，本实施例提供了第二种传动系统，在图2所示的行星齿轮减速器3的基础上，本实施例中的行星齿轮减速器3还包括制动器B，制动器B和第一中心齿轮33的转轴连接，用于制动行星减速机构。设置制动器B的目的是为了在强夯机的基础上增加起重功能，起重功能具体操作如下：

当需要进行起重时，第一离合器C1闭合，卷扬制动油缸6进行制动，卷扬离合油缸7闭合，此时，发动机1的动力传递给卷扬装置4进行卷扬提升，重物被提升，当重物达到指定高度后，启动制动器B进行制动，此时，第一中心齿轮33停止转动，从而将行星减速机构的运行停止，卷扬装置4不再转动，重物停止提升，实现起重的功能。此功能在之前的强夯机中没有出现过，本申请的机液一体式强夯机扩展了功能。

如图4所示，对传动系统进一步优化，本实施例提供了第三种传动系统，在图3所示的行星齿轮减速器3的基础上，本实施例中的行星齿轮减速器3还包括第一齿轮38、第三行星齿轮39和第二离合器C2。其中，第一齿轮38固定在转向齿轮组的输出轴上；第三行星齿轮39与第一齿轮38啮合；第二离合器C2固定在第三行星齿轮39的转轴上，并与活动行星架H1离合连接。如此设置的目的是对图3中的机液一体式强夯机的起重功能进行优化，能够实现重物的平稳下落，具体操作如下：

在进行卷扬提升时，即重物起重时，第一离合器C1、卷扬制动油缸6和卷扬离合油缸7的状态与上一实施例相同，与此同时，第二离合器C2打开，第二离合器C2与活动行星架H1不传递动力，此时，第一齿轮38带动第三行星齿轮39空转。当重物需要进行平稳下放时，关闭第二离合器C2，打开第一离合器C1，发动机1的动力经过第一齿轮38传递给第三行星齿轮39，第三行星齿轮39的转动方向与第一齿轮38的转动反向相反，进而带动活动行星架H1向与卷扬提升方向相反的转向转动，最后使内齿圈35向相反的方向转动，卷扬装置4反向转动，从而使重物下放，下放的过程平稳，当需要停止下放时，启动制动器B，可实现下放过程中的准确停止运动。不仅可以起重，且可以平稳下放重物，从而扩展了强夯机的功能。

以上的行星减速机构为二级行星齿轮组，当然，根据实际的传动比需求，也可以采用三级行星齿轮组或多级行星齿轮组，在此不做具体限定。

如图5所示，在本实施例中，第一离合器C1和第二离合器C2均为液压驱动离合器，与卷扬制动油缸6、卷扬离合油缸7、制动器B一样，通过各自对应的电磁阀进行油路的控制，为方便操作，设置对应的工作按钮，利用控制器对电磁阀进行控制。当然，第一离合器C1和第二离合器C2也可以采用机械式离合器，只要能够实现离合功能即可。

如图1-图4所示，对传动系统进行优化，在本实施例中，传动系统还包括液力变矩器2，液力变矩器2连接发动机1和行星齿轮减速器3的输入轴。通过液力变矩器2实现一定范围内的无级变速功能，以适应不同的工况需要，使机械起步、运行更加平稳。

如图1-图5所示，本实施例中的传动系统还包括主阀8，主阀8设置在液压系统中，并与主泵5连接，用于控制变幅系统、行走系统、回转系统和先导系统等，简化了传动系统的传动过程。

本发明实施例还提供了一种机液一体式强夯机，包括传动系统、行走系统、变幅系统、回转系统和先导系统，其中，传动系统为以上全部实施例所描述的传动系统。通过设置本申请中的传动系统，该机液一体式强夯机的结构更加紧凑，成本降低，使用寿命提高，传动更加平稳，不仅具有卷扬提升、夯锤夯击的功能，还扩展了起重功能和平稳下放的功能。本实施例中的机液一体式强夯机在一定需求下，只需要小范围修改便可以改装成全液压式强夯机，或者由全液压式强夯机改装过来，增加了该机液一体式强夯机的灵活性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种机液一体式强夯机的传动系统，其特征在于，包括：

发动机(1)；

行星齿轮减速器(3)，具有转向齿轮组、行星减速机构和第一离合器(C1)，所述转向齿轮组与所述行星齿轮减速器(3)的输入轴连接，所述输入轴与所述发动机(1)驱动连接，所述第一离合器(C1)连接所述转向齿轮组的输出轴和所述行星减速机构；

卷扬装置(4)，与所述行星减速机构的输出端连接；

主泵(5)，与所述行星齿轮减速器(3)的输入轴连接，并设置在液压系统中；

卷扬制动油缸(6)，设置在液压系统中，用于制动所述卷扬装置(4)；

卷扬离合油缸(7)，设置在液压系统中，用于离合所述卷扬装置(4)和所述行星减速机构的输出端。

2.根据权利要求1所述的传动系统，其特征在于，所述转向齿轮组包括：

第一锥齿轮(31)，固定在所述行星齿轮减速器(3)的输入轴上；

第二锥齿轮(32)，与所述第一锥齿轮(31)啮合，且固定在所述转向齿轮组的输出轴上。

3.根据权利要求1所述的传动系统，其特征在于，所述行星减速机构为二级行星齿轮组，包括：

第一中心齿轮(33)，其转轴与所述第一离合器(C1)连接；

第一行星齿轮(34)，与所述第一中心齿轮(33)啮合；

活动行星架(H1)，可绕所述第一中心齿轮(33)转动，且支撑所述第一行星齿轮(34)；

内齿圈(35)，可绕所述第一中心齿轮(33)转动，具有第一内齿圈(351)和第二内齿圈(352)，所述第一内齿圈(351)与所述第一行星齿轮(34)啮合，所述内齿圈(35)的输出端与所述卷扬装置(4)连接；

第二中心齿轮(36)，与所述活动行星架(H1)的转轴固定连接；

第二行星齿轮(37)，与所述第二中心齿轮(36)和所述第二内齿圈(352)啮合；

固定行星架(H2)，支撑连接所述第二行星齿轮(37)。

4.根据权利要求3所述的传动系统，其特征在于，所述行星齿轮减速器(3)还包括制动器(B)，所述制动器(B)和所述第一中心齿轮(33)的转轴连接，用于制动所述行星减速机构。

5.根据权利要求4所述的传动系统，其特征在于，所述行星齿轮减速器(3)还包括：

第一齿轮(38)，固定在所述转向齿轮组的输出轴上；

第三行星齿轮(39)，与所述第一齿轮(38)啮合；

第二离合器(C2)，固定在所述第三行星齿轮(39)的转轴上，并与所述活动行星架(H1)离合连接。

6.根据权利要求5所述的传动系统，其特征在于，所述第一离合器(C1)和所述第二离合器(C2)均为液压驱动离合器。

7.根据权利要求1所述的传动系统，其特征在于，还包括液力变矩器(2)，所述液力变矩器(2)连接所述发动机(1)和所述行星齿轮减速器(3)的输入轴。

8.根据权利要求1所述的传动系统，其特征在于，还包括主阀(8)，所述主阀(8)设置在液压系统中，并与所述主泵(5)连接，用于控制变幅系统、行走系统、回转系统和先导系统。

9.一种机液一体式强夯机，包括传动系统、行走系统、变幅系统、回转系统和先导系统，其特征在于，所述传动系统为权利要求1-8任一项所述的传动系统。