自动换挡变速的行星齿轮变速器及安装该变速器的卷扬机制造技术

本发明专利技术涉及卷扬机领域，尤其涉及一种自动换挡变速的行星齿轮变速器及安装该变速器的卷扬机；包括电动机或液压马达、变速器、换挡机构、卷筒、制动器、机架等，其中，所述电动机或液压马达的端部法兰用螺栓安装在机架一端，空心的电动机转子轴或液压马达动力输出轴内通长设置与变速器主动轴端部外花键间隙配合的内花键，换挡时主动轴可在空心轴内直线往复移动；本发明专利技术提供一种结构简单、体积小、扭矩大、传动效率高、可根据载荷换挡调速的行星齿轮变速器及安装该变速器的卷扬机，大大节省了用电和燃油，经济效果好。

Planetary gear transmission with automatic shift speed change and hoister for mounting said transmission

The present invention relates to the field of hoist winch, especially relates to a planetary gear transmission and the installation of the automatic gear transmission; including motor or hydraulic motor, gearbox, gear shift mechanism, brake drum, frame, etc., wherein, the end flange of the motor or hydraulic motor with bolts installed at one end of the frame. Hollow rotor shaft motor or hydraulic motor power output shaft through setting and the transmission drive shaft end of the spline clearance fit with the inner spline when shifting driving shaft can move straight reciprocating in the hollow shaft; the invention provides a simple structure, small size, large torque, high transmission efficiency, according to the planet the gearbox load shift speed and installation of the transmission, greatly saves the electricity and fuel, the economic effect is good.

【技术实现步骤摘要】
自动换挡变速的行星齿轮变速器及安装该变速器的卷扬机
本专利技术涉及卷扬机领域，尤其涉及一种自动换挡变速的行星齿轮变速器及安装该变速器的卷扬机。
技术介绍
卷扬机是目前建筑安装、起重、船舶等工作中提升重物、牵引使用的专用机械，卷扬机减速器基本都是定速的，工作中就好比一辆汽车一直挂一档行驶，空载、轻载升降或牵引时耗时费能，尤其是滑轮组多个动滑轮绕绳及大减速比的卷扬机空载、轻载牵引时更为严重。移动式起重机多以内燃机为原动机，经液压系统驱动定速减速器、卷筒转动，因为减速器是定速的，空载或轻载升降时要想快速升降就得加大供油量，尤其是主起重杆滑轮组多个动滑轮绕绳时，费时耗能更大。现有技术：多泵液压系统中设置合流阀控制多泵合流实现提速；高速轴向柱塞式液压马达通过调整斜盘角度变量，或利用比例电磁铁推动阀路开通使配油盘旋转一定角度，增大排量实现变量调速；低速大扭矩液压马达采用变档控制阀开、关部分油路，进行变档调速等实现提速。根据起重机最大起重量设计的原动机，驱动液压马达升降空载或轻载时，存在大马拉小车现象，因为油泵得输出额定的几何流量才能使液压马达达到所需的转速。塔机、港机是建筑、港口使用最多且能耗较大的机械，电机多采用变频及变极调速，变频器能根据载荷大小自动变换频率换挡，实现轻载快速重载低速升降，因为减速器是定速的且塔机升降行程大，一般空载、轻载可以快速升降，此时变频器需要高频输出不省电，变频电机工频以下为恒转矩输出，低频时节电效果才显著；变极调速实现调速成本低、经久耐用等优点，采用单绕三速或双绕组双速等，可以得到三速、四速等多速，因为是定速减速器传动，使得调速范围及轻载节能受到限制；矿用等大传动比的卷扬机有可以换挡调速的机型，但其结构十分复杂且体积庞大。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种结构简单、体积小、扭矩大、传动效率高、可根据载荷换挡调速的行星齿轮变速器及安装该变速器的卷扬机。本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种可换挡变速的行星齿轮变速器及安装该变速器的卷扬机，包括电动机或液压马达、变速器、换挡机构、卷筒、制动器、机架等，其中，所述电动机或液压马达的端部法兰用螺栓安装在机架一端，空心的电动机转子轴或液压马达动力输出轴内通长设置与变速器主动轴端部外花键间隙配合的内花键，液压马达动力输出轴长度短于换挡总行程时，可设置短内花键与长外花键啮合的形式，换挡时主动轴可在空心轴内直线往复移动；变速器安装在卷筒内其外壳一端固定在机架上，各级行星齿轮中心太阳轮的中心设置内花键与主动轴动力输出外花键啮合，并且在各级行星齿轮间设置离合器，最后一级行星齿轮架与卷筒连接，主动轴贯穿整个轮系其一端装入电动机或液压马达空心轴内，另一端插入安装在机架另一侧的换挡机构中，换挡机构驱动主动轴直线往复移动，其动力输出外花键与各级中心太阳轮内花键啮合，实现换挡；卷筒一端由轴承与变速器外壳结合转动，另一端经轴承与固定在机架上的空心轴承支撑架结合，制动器位于卷筒和机架之间，制动器直接制动卷筒。采用实心轴液压马达等驱动，在变速器内加一节设置内花键的空心轴，空心轴两端由轴承安装在变速器内，换挡时主动轴外花键在空心轴内往复移动，缺陷是卷扬机轴向尺寸加大。进一步的，所述变速器为多级串联的2K-H(NGW型)行星齿轮减速机构，换挡机构驱动主动轴使其动力输出外花键与所选档位太阳轮内花键啮合，所选档位动力输入侧的第一级离合器自动分离，切断所选档位行星齿轮与动力输入侧行星齿轮连接，主动轴驱动所选档位行星齿轮至动力输出侧行星齿轮转动，最后一级(n级)行星齿轮架带动卷筒转动；大传动比的变速器，第一级采用K-H-V(N型)行星齿轮少齿差或摆线针轮机构为高速级，低速级采用一级或多级2K-H行星齿轮减速机构，各级行星齿轮间设置离合器；从转臂偏心轮中心延径向量取设计偏心距e，此点与主动轴中心重合，以此重合点为中心设置与动力输出外花键间隙配合的内花键；偏心轮两端设置与内花键同心的空心轴径，空心轴外径一端安装在端盖中心轴承内，另一端外径安装在动力输出盘中心轴承内；与动力输出盘一体的空心轴由2个轴承安装在另一端盖内，空心轴内径设置内花键与离合器动力输入侧外花键啮合，离合器动力输出侧外花键与2K-H中心太阳轮一侧的内花键连接传递转矩；K-H-V外壳与2K-H外壳对中连接并用螺栓固定；主动轴动力输出外花键与偏心轮内花键啮合驱动偏心轮带动行星轮转动，行星轮经动力输出机构与离合器连接传递转矩，空载或轻载时换挡至2K-H行星齿轮，可快速升降或牵引。进一步的，所述变速器外侧端盖下部设有穿过机架外露水平设置的换油管，还有可视油位高度与水平管成垂直连接并可以转动的立管，立管上部固定在机架卡具内，端部由带螺纹的端盖封口，拧下端盖旋转立管可以排油及换油；行星齿轮内齿圈外径的下部，轴向逐个齿或间隔1～2个内齿设置1个半圆形槽，换油时废油从半圆形槽流到换油管排出；高、低速级分成两个独立的腔体时，高速级从换油管换油，低速级经外壳底部及上部的孔从卷筒换油孔换油；机构内设置油位高度传感器以便在驾驶室内监控油位高度；外壳上部的孔内设置通气器，外侧端盖上部侧面设置的通气器通过机架上对应的孔换气。进一步的，所述换挡机构的管型直线电机短初级作为定子固定在机架上，主动轴动力输出外花键朝向换挡机构侧的延长轴作为长次级穿入初级中，为提高驱动力矩次级外径可浇筑或镶嵌铜材等非磁性材料，或在延长轴的非磁性材料保护层内镶嵌环形永磁磁铁作为次级，形成感应或同步直线电机主体；用平板型或U型无铁心直线电机驱动换挡时，与主动轴平行安装减小轴向尺寸；用空心轴式伺服或步进电机驱动，采用螺杆驱动换挡，需加一节长度≥换挡总行程的过渡节，缺点是轴向尺寸加大；换挡机构安装在防护罩内防雨、防尘，防碰撞。现有技术直线电机控制理论成熟，高精度可达微米级，满足换挡需求；本专利只要求在几个档位处定位，也可采用位置传感器等闭环控制换挡。进一步的，所述离合器为液压或电动离合器，离合器包括传动及离合两部分，传动部分包括管状件、圆锥螺旋压缩弹簧和限位弹性挡圈，所述动力输入侧外花键与行星齿轮架或输出机构内花键啮合，弹性挡圈槽内安装弹性挡圈，另一端径向凸起的外花键与内花键啮合，端面环状凹形槽与端面环形凸形环对接；径向凸起的外花键与内花键啮合，另一端外花键与动力输出侧中心太阳轮侧面的内花键连接；外管状件一端轴向限位挡环与径向凸起的外花键端面接触，外径位置还设有安装弹簧的轴向凸出限位环，内花键长度≥外花键长度，另一端设有长度≥动力输出外花键的无齿空圈，无齿空圈外径或另一端外径安装推力轴承，压缩弹簧一端限位在弹性挡圈处，另一端推动外管状件使其内花键与外花键啮合；离合部分拉动或推动推力轴承使外管状件向动力输入侧移动，动力输出外花键位于无齿空圈内离合器分离。进一步的，所述离合器离合部分为电磁吸拉或推力开关，设置为圆环状单个或圆柱状n个的形式，圆环状单个结构出现故障时须拆机更换，选用圆柱状n个形式，单个即可驱动离合器分离，个别出现故障不影响系统正常工作，数量n≥2个，并且按圆周均布，其推拉爪采用圆形等厚度的饼式，铁心转动圆形饼式推拉爪与推力轴承径向尺寸不变；电磁推力开关可在动铁心尾部设置延长推杆，此推杆直接推动推力轴承使得离合器分离或结合，断电后动铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动换挡变速的行星齿轮变速器及安装该变速器的卷扬机，包括电动机(1)或液压马达、变速器(2)、换挡机构(3)、卷筒(4)、制动器(5)、机架(6)，其特征在于：所述电动机(1)或液压马达端部法兰用螺栓固定在机架(6)一端，所述电动机转子轴或液压马达动力输出轴为空心轴(1.1)，其内设有内花键(1.1a)，变速器(2)主动轴外花键(2.1a)与内花键(1.1a)啮合；变速器(2)装入卷筒(4)内，其变速器外壳(2.7)一端用螺栓固定在机架(6)上，各级行星齿轮中心太阳轮(2.2a)的中心设置内花键(2.2a1)，行星齿轮间设置离合器(2.3)，动力输出侧n级行星齿轮架与卷筒(4)连接，主动轴(2.1)贯穿卷筒(4)，一端装入电动机(1)或液压马达的空心轴(1.1)内，另一端插入换挡机构(3)中，制动器(5)位于卷筒(4)和机架(6)之间，在换挡机构(3)驱动下，主动轴动力输出外花键(2.1b)分别与各级中心太阳轮内花键(2.2a1)啮合换挡。

【技术特征摘要】
1.一种自动换挡变速的行星齿轮变速器及安装该变速器的卷扬机，包括电动机(1)或液压马达、变速器(2)、换挡机构(3)、卷筒(4)、制动器(5)、机架(6)，其特征在于：所述电动机(1)或液压马达端部法兰用螺栓固定在机架(6)一端，所述电动机转子轴或液压马达动力输出轴为空心轴(1.1)，其内设有内花键(1.1a)，变速器(2)主动轴外花键(2.1a)与内花键(1.1a)啮合；变速器(2)装入卷筒(4)内，其变速器外壳(2.7)一端用螺栓固定在机架(6)上，各级行星齿轮中心太阳轮(2.2a)的中心设置内花键(2.2a1)，行星齿轮间设置离合器(2.3)，动力输出侧n级行星齿轮架与卷筒(4)连接，主动轴(2.1)贯穿卷筒(4)，一端装入电动机(1)或液压马达的空心轴(1.1)内，另一端插入换挡机构(3)中，制动器(5)位于卷筒(4)和机架(6)之间，在换挡机构(3)驱动下，主动轴动力输出外花键(2.1b)分别与各级中心太阳轮内花键(2.2a1)啮合换挡。2.根据权利要求1所述的自动换挡变速的行星齿轮变速器及安装该变速器的卷扬机，其特征在于：所述变速器(2)为多级2K-H(NGW型)行星齿轮机构，换挡机构(3)驱动主动轴(2.1)使其动力输出外花键(2.1b)与所选档位太阳轮内花键(2.2a1)啮合，所选档位动力输入侧第一级离合器(2.3)自动分离，主动轴(2.1)驱动所选档位行星齿轮至n级行星齿轮架及卷筒(4)转动；大传动比的变速器(2)第1级为K-H-V(N型)少齿差或摆线针轮机构，第2～n级为2K-H机构；以K-H-V偏心轮(2.6)中心径向量取设计偏心距e为中点，设置内花键(2.2a1)与主动轴动力输出外花键(2.1b)啮合；偏心轮(2.6)两端设置与内花键(2.2a1)同心的空心轴径(2.6a)，空心轴径(2.6a)一端安装在端盖(2.6b)中心轴承(2.6c)内，另一端安装在动力输出盘(2.6d)中心轴承(2.6c)内；与动力输出盘(2.6d)一体的空心轴(2.6d1)由2个轴承(2.6c)安装在另一端盖(2.6b1)内，空心轴(2.6d1)设置内花键(2.2a2)与离合器动力输入侧外花键(2.3a2)啮合，离合器动力输出外花键(2.3b2)与2K-H行星齿轮中心太阳轮(2.2a)一侧的内花键(2.2a3)连接，K-H-V机构外壳与2K-H机构外壳连接并用螺栓固定。3.根据权利要求2所述的自动换挡变速的行星齿轮变速器及安装该变速器的卷扬机，其特征在于：所述变速器(2)端盖(2.6b)下部设置穿过机架(6)外露的水平换油管(2.6e)，可视液位高度与水平管垂直连接的立管(2.6e1)上部固定在卡具(2.6e2)内，立管(2.6e1)可绕水平管(2.6e)旋转，端部由带螺纹的端盖封口；行星齿轮内齿圈(2.8)下部外径的圆柱面间逐个齿或隔1～2齿轴向设置一个半圆形槽(2.81)，换油时废油从半圆形槽(2.81)经换油管(2.6e)排出；高、低速行星轮分为两个腔体时高速级从换油管(2.6e)换油，低速级经外壳(2.7)下部孔(2.71)、上部孔(2.72)从卷筒换油孔(4.1)换油；外壳(2.7)内部还设有油位高度传感器；变速器外壳(2.7)上部孔(2.72)内设置通气器(2.6g)，外侧端盖(2.6b)上部侧面设置通过机架对应孔(6.1)换气的通气器(2.6g)。4.根据权利要求1所述的自动换挡变速的行星齿轮变速器及安装该变速器的卷扬机，其特征在于：所述的换挡机构(3)内设有管型直线电机初级(3.1)，管型直线电机初级(3.1)作为短定子固定在机架(6)上，主动轴(2.1)延长轴段(2.1C)为长次级插入管型直线电机初级(3.1)中形成感应或同步式直线电机主体；换挡机构(3)安装在防护罩(3.2)内。5.根据权利要求1所述的自动换挡变速的行星齿轮变速器及安装该变速器的卷扬机，其特征在于：所述离合器(2.3)为液压或电动离合器，离合器(2.3)包括传动及离合两部分，传动部分包括管状件(2.3a、2.3b、2.3c)、圆锥螺旋压缩弹簧(2.3d)和限位弹性挡圈(2.3e)，所述管状件(2.3a)动力输入侧外花键(2.3a2)与行星齿轮架或输出机构内花键(2.2a2)啮合，弹性挡圈槽内安装弹性挡圈(2.3e)，另一端径向凸起的外花键(2.3a1)与内花键(2.3c1)啮合，端面环状凹形槽(2.3a3)与管状件(2.3b)端面环形凸形环(2.3b3)对接；管状件(2.3b)径向凸起的外花键(2.3b1)与内花键(2.3c1)啮合，另一端外花键(2.3b2)与动力输出侧中心太阳轮(2.2a)侧面的内花键(2.2a3...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜启胜，
申请(专利权)人：姜启胜，
类型：发明
国别省市：山东,37