传动机构以及挖掘机的制作方法

1.本实用新型涉及工程机械领域，具体涉及一种传动机构以及挖掘机。


背景技术：

2.目前挖掘机中齿轮传动结构是由液压马达、减速器、小齿轮以及与小齿轮啮合的大齿轮(负载端)组成。液压马达驱动减速器转动，减速器驱动小齿轮转动，小齿轮驱动大齿轮转动。
3.发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：在出现超载工况时，挖掘机的齿轮传动结构可能会被损坏。


技术实现要素：

4.本实用新型提出一种传动机构以及挖掘机，用以实现传动机构超载工况下的保护。
5.本实用新型实施例提供了一种传动机构，包括：
6.传动轴，包括轴体和凸台；所述轴体与所述凸台固定连接或者是一体的；
7.第一齿轮，套设于所述传动轴的轴体外侧；所述第一齿轮与所述传动轴的连接状态为以下其中之一：保持驱动连接、断开驱动连接；
8.第二齿轮，与所述第一齿轮啮合；
9.压紧机构，包括第一摩擦片和第二摩擦片；所述第一摩擦片套设于所述轴体外侧且与所述凸台贴合；所述第一齿轮的轴向一端的至少部分与所述第一摩擦片远离所述凸台的一侧贴合；所述第二摩擦片与所述第一齿轮的轴向另一端的至少部分贴合；以及
10.施力机构，被构造为对所述第二摩擦片施加压紧力。
11.在一些实施例中，所述施力机构包括：
12.固定座，与所述传动轴驱动连接，以随着所述传动轴同步运动；所述固定座位于所述第二摩擦片远离所述第一齿轮的一侧；
13.弹簧，套设于所述传动轴的外侧，且于所述固定座远离所述第一齿轮的一侧；以及
14.锁紧组件，套设于所述传动轴的外侧，且于所述弹簧远离所述第一齿轮的一侧。
15.在一些实施例中，所述锁紧组件包括：
16.第一锁紧螺母，套设于所述传动轴的外侧，且与所述传动轴螺纹连接；所述第一锁紧螺母包括第一斜面；以及
17.第二锁紧螺母，套设于所述传动轴的外侧，且与所述传动轴螺纹连接；所述第二锁紧螺母包括第二斜面；所述第二锁紧螺母位于所述第一锁紧螺母远离所述弹簧的一侧；所述第一斜面和所述第二斜面贴合且形成面面配合。
18.在一些实施例中，所述第一斜面和所述第二斜面的倾斜方向被构造为：靠近所述弹簧的一侧比远离所述弹簧的一侧更接近所述传动轴。
19.在一些实施例中，所述施力机构还包括：
20.第一压盖，套设于所述传动轴；和
21.第二压盖，套设于所述传动轴；所述弹簧位于所述第一压盖和所述第二压盖之间，以压紧所述弹簧。
22.在一些实施例中，传动机构还包括：
23.保护罩，罩设于所述传动轴的外侧；所述轴体远离所述凸台的一端与所述保护罩可转动连接。
24.在一些实施例中，所述保护罩设置有开口，所述第二齿轮至少部分位于所述开口外侧。
25.在一些实施例中，传动机构还包括：
26.自润滑轴承，套设于所述第一齿轮和所述传动轴之间；所述自润滑轴承与所述第一齿轮固定连接，且与所述传动轴间隙配合。
27.在一些实施例中，当所述第一齿轮与所述第二齿轮的啮合传动力超过预定载荷值，所述第一齿轮和所述传动轴断开驱动连接；当所述第一齿轮与所述第二齿轮的啮合传动力小于预定载荷值，所述第一齿轮和所述传动轴保持驱动连接。
28.本实用新型实施例还提供一种挖掘机，包括本实用新型任一技术方案所提供的传动机构。
29.上述技术方案提供的传动机构，当超载保护工作时，即为第一齿轮与第二齿轮啮合传动力超过预定载荷值，第一齿轮会与第一摩擦片和第二摩擦片发生相对运动，同时第一齿轮固定的自润滑轴承与传动轴产生相对运动，使得液压马达输出的扭矩无法传递到第一齿轮上，有效地避免大、第一齿轮、液压马达、减速器以及相关传动机构中机械结构的破坏。上述技术方案，既能传递载荷又能在超过弹簧设定的载荷值后，实现负载超限的保护功能。
附图说明
30.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本技术的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
31.图1为本实用新型实施例提供的传动机构与减速器连接关系示意图。
32.图2为本实用新型实施例提供的传动机构结构示意图。
33.图3为图2的a局部放大示意图。
34.图4为本实用新型实施例提供的传动机构的固定座结构示意图。
35.附图标记：
36.1、传动轴；2、第一齿轮；3、第二齿轮；4、压紧机构；5、施力机构；6、保护罩；7、自润滑轴承；8、减速器；9、液压马达；10、封盖；
37.11、轴体；12、凸台；13、开槽平端紧定螺钉；14、平键；
38.41、第一摩擦片；42、第二摩擦片；
39.51、固定座；52、弹簧；53、锁紧组件；54、第一压盖；55、第二压盖；
40.511、配合孔；
41.531、第一锁紧螺母；532、第二锁紧螺母；
42.61、开口；62、贯通孔；63、唇形密封圈；64、o型密封圈；65、圆锥滚子轴承；66、垫片。
具体实施方式
43.下面结合图1～图4对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。
44.本实用新型实施例提供一种传动机构，包括传动轴1、第一齿轮2、第二齿轮3、压紧机构4以及施力机构5。传动轴1包括轴体11和凸台12；轴体11与凸台12固定连接或者是一体的。第一齿轮2套设于传动轴1的轴体11外侧。第一齿轮2与传动轴1的连接状态为以下其中之一：保持驱动连接、断开驱动连接。第二齿轮3与第一齿轮2啮合。压紧机构4包括第一摩擦片41和第二摩擦片42；第一摩擦片41套设于轴体11外侧且与凸台12贴合。第一齿轮2的轴向一端的至少部分与第一摩擦片41远离凸台12的一侧贴合；第二摩擦片42与第一齿轮2的轴向另一端的至少部分贴合。施力机构5被构造为对第二摩擦片42施加压紧力。
45.传动轴1用于将减速器8的动力传动至第一齿轮2。但是传动轴1和第一齿轮2之间并非在任何情况下都保持驱动连接。在第一齿轮2与第二齿轮3的啮合传动力小于预定载荷值，第一齿轮2和传动轴1保持驱动连接。当第一齿轮2与第二齿轮3的啮合传动力超过预定载荷值，传动轴1输出的动力无法满足驱动要求，此时第一齿轮2和传动轴1断开驱动连接，这样能对整个传动机构起到保护作用，防止出现过载现象。
46.传动轴1用于和减速器8的输出轴驱动连接。具体来说，传动轴1的一端设置有盲孔，减速器8的输出轴插入盲孔中。在减速器8的输出轴的外壁和传动轴1的盲孔内壁之间安装有平键14，通过平键14使得传动轴1始终和减速器8的输出轴同步转动。
47.参见图2，以图2示意的上下方向为例。传动轴1的一端(图2示意的底部)设置有凸台12，凸台12对第一摩擦片41起到定位和支撑作用。第一摩擦片41具有通孔，传动轴1穿过第一摩擦片41的通孔。第一摩擦片41位于传动轴1的凸台12和第一齿轮2之间，且与凸台12、第一齿轮2均接触。第一齿轮2也有通孔，第一齿轮2的通孔和第一摩擦片41的通孔的中轴线基本是重合的。传动轴1也穿过第一齿轮2的通孔。
48.第一齿轮2的轴向另一端面与第二摩擦片42接触。第二摩擦片42被后文介绍的固定座51压紧。第二摩擦片42和第一摩擦片41配合，以夹住第一齿轮2轴向的两个端面。第二摩擦片42的通孔与第一摩擦片41的通孔也是基本重合的。第一摩擦片41和第二摩擦片42共同夹紧第一齿轮2。传动轴1的动力先传递至第一摩擦片41、第二摩擦片42，然后在第一摩擦片41和第二摩擦片42的共同对第一齿轮2施加的摩檫力作用下，第一齿轮2被驱动。
49.正如上文介绍的，第一齿轮2和第二齿轮3始终保持啮合关系，第二齿轮3被第一齿轮2驱动。如果第一齿轮2和第二齿轮3之间的啮合传动力比较大，大于第一摩擦片41和第二摩擦片42共同施加给第一齿轮2的力，那么第一齿轮2无法被驱动，将保持静止状态。这种情况对应了第二齿轮3出现的超载工况。
50.在一些实施例中，传动机构还包括自润滑轴承7，自润滑轴承7套设于第一齿轮2和传动轴1之间；自润滑轴承7与第一齿轮2固定连接，具体地，自润滑轴承7与第一齿轮2采用过盈配合，自润滑轴承7还通过开槽平端紧定螺钉与第一齿轮2固定。自润滑轴承7与传动轴1间隙配合。在超载工况下，自润滑轴承7可以减小第一齿轮2和传动轴1之间的摩檫力，对两者起到保护作用。
51.如果第一齿轮2和第二齿轮3之间的啮合传动力比较小，小于第一摩擦片41和第二
摩擦片42共同施加给第一齿轮2的摩擦力，那么第一齿轮2在摩檫力作业下被驱动，并将驱动第二齿轮3同步转动。这种情况对应了第二齿轮3的正常工况。
52.继续参见图2，为了便于控制第一摩擦片41、第二摩擦片42施加给第一齿轮2的摩檫力的大小，可以采用以下方式调节第一齿轮2被压紧的程度：施力机构5包括固定座51、弹簧52以及锁紧组件53。
53.固定座51位于第二摩擦片42远离第一齿轮2的一侧。固定座51与传动轴1固定连接，以随着传动轴1同步运动。固定座51始终和传动轴1保持驱动连接。为了防止在传动轴1转动过程中，固定座51出现打滑等异常情况，可以在传动轴1的外壁设置连接块，在固定座51上设置矩形的配合孔511，通过连接块和配合孔511的配合，使得固定座51和传动轴1始终保持牢固的驱动连接。参见图4，传动轴1与固定座51的配合位置采用方形内轴孔的配合设计，可以有效地防止第一齿轮2传动过程中因超过设定载荷值时第二摩擦片42与第一齿轮2产生相对滑动进而带动固定座51在传动轴1上产生相对旋转运动，起到防止预紧松动的目的。
54.弹簧52套设于传动轴1的外侧，且于固定座51远离第一齿轮2的一侧。弹簧52具体可以采用蝶形弹簧52，为了使得弹簧52被更加稳固的压住，在弹簧52轴向的一端设置有第一压盖54，在弹簧52轴向的另一端设置有第二压盖55。第一压盖54、第二压盖55均可以采用板状结构，在第一压盖54、第二压盖55的中间位置分别设置通孔。传动轴1穿过第一压盖54的通孔、弹簧52的中心孔、第二压盖55的通孔。
55.固定座51通过弹簧52预紧，弹簧52预紧的变形量通过第二锁紧螺母532和第一锁紧螺母531在传动轴1上的螺纹旋紧来实现，弹簧52变形量的大小可换算为第一齿轮2设定的超载保护扭矩值，可以采用已有的计算方式进行换算。
56.锁紧组件53套设于传动轴1的外侧，且于弹簧52远离第一齿轮2的一侧。锁紧组件53将弹簧52锁定在所设定的压缩状态。
57.继续参见图2，在一些实施例中，锁紧组件53包括第一锁紧螺母531以及第二锁紧螺母532。第一锁紧螺母531套设于传动轴1的外侧，且与传动轴1螺纹连接；第一锁紧螺母531包括第一斜面。第二锁紧螺母532套设于传动轴1的外侧，且与传动轴1螺纹连接；第二锁紧螺母532包括第二斜面。第二锁紧螺母532位于第一锁紧螺母531远离弹簧52的一侧。第一斜面和第二斜面贴合且形成面面配合。
58.第一锁紧螺母531、第二锁紧螺母532都与传动轴1螺纹连接，并且，第二锁紧螺母532和第一锁紧螺母531之间采用锥面配合设计。当离第一齿轮2更近的第一锁紧螺母531在工作过程中发生相对松动时，会与第二锁紧螺母532的锥面产生更大的压紧力。该压紧力的径向分量会对第二锁紧螺母532与传动轴1的螺纹配合面产生挤压变形，增加了螺纹防松的效果。
59.在一些实施例中，第一斜面和第二斜面的倾斜方向被构造为：靠近弹簧52的一侧比远离弹簧52的一侧更接近传动轴1。
60.继续参见图2，传动机构还包括保护罩6，保护罩6罩设于传动轴1的外侧；轴体11远离凸台12的一端与保护罩6可转动连接。保护罩6套设在传动轴1，以及传动轴1所穿设的各个部件的外侧。保护罩6一方面起到防止传动机构的传动轴1处的润滑油溅射到其他部件上的作用，另一方面，防护罩也对传动轴1起到支撑作用，使得传动轴1的一端被减速器8支撑，
另一端被防护罩支撑，传动轴1的传动更加平稳。传动轴1的另一端采用圆锥滚子轴承65支撑，保持了良好的旋转精度，既能承载较大的径向力，又能防止传动轴1轴向窜动。
61.为了便于安装传动轴1的另一端，保护罩6设置有贯通孔62，在贯通孔62处安装有封盖10，封盖10和保护罩6之间设置有垫片66。通过调节调整垫片66的厚度来控制封盖10和圆锥滚子轴承65的轴向积累误差。
62.参见图3，圆锥滚子轴承65通过润滑脂进行润滑，其密封性通过旋转轴唇形密封圈63和o型密封圈64来保证，其中旋转轴唇形密封圈63作用在传动轴1上，属于动密封，o型密封圈64作用在保护罩6内孔面上，属于静密封。
63.在一些实施例中，保护罩6设置有开口61，具体是保护罩6的侧面设置有开口61，第二齿轮3至少部分位于开口61外侧。开口61用于为第二齿轮3提供安装空间，且使得第二齿轮3可以与其他部件连接。
64.工作前，调节预紧力时，利用调节第一锁紧螺母531，使第二压盖55下降至设定位置，然后将第二锁紧螺母532锁紧。通过测量弹簧52压缩变形量的大小或者计算第一锁紧螺母531旋紧的圈数来控制摩擦片可以产生的预紧力大小。
65.当超载保护工作时，即为第一齿轮2与第二齿轮3啮合传动力超过预定载荷值，液压马达9输出扭矩仍会带动传动轴1通过弹簧52压缩的预紧力传递到第一齿轮2上下表面的第一摩擦片41和第二摩擦片42进行旋转运动，此时第一齿轮2与第二齿轮3啮合传动所需的负载力超过第一齿轮2两个端面的摩擦片预先设定的压紧力所能产生的摩擦力矩即为第一齿轮2所能输出的最大扭矩，但此时负载端第二齿轮3所需的回转力矩超过了第一齿轮2所能输出的最大扭矩，第一齿轮2立即停止转动。第一齿轮2与自润滑轴承7之间是过盈装配且通过开槽平端紧定螺钉13固定，即第一齿轮2与自润滑轴承7始终固定不动，而传动轴1保持正常旋转运动，所以自润滑轴承7与传动轴1之间在超载保护工作状态会发生相对旋转运动，自润滑轴承7的滑动摩擦系数低的特性可以使超载保护过程中液压马达9输出的扭矩无法传递到第一齿轮2上，即第二齿轮3与第一齿轮2的啮合力达到设定的最大传动力。
66.当超载保护未工作时(正常回转工作状态)，即为第一齿轮2与第二齿轮3的啮合传动力未超过预定载荷值，传动轴1通过弹簧52压缩的预紧力带动第一齿轮2轴向两个端面的第一摩擦片41和第二摩擦片42进行同步旋转运动，第一摩擦片41、第二摩擦片42与第一齿轮2之间无相对旋转运动趋势，第一齿轮2、自润滑轴承7与传动轴1之间无相对旋转运动趋势，第一齿轮2输出载荷力矩值即为液压马达9传递到减速器8上的输出扭矩值。
67.本实用新型实施例还提供一种挖掘机，包括本实用新型任一技术方案所提供的传动机构。
68.挖掘机包括液压马达9、减速器8和传动机构。液压马达9与减速器8驱动连接，减速器8与传动机构驱动连接。传动机构与第二齿轮3驱动连接。在第二齿轮3负载过大时，传动机构自身能使得第一齿轮2脱离与传动轴1的驱动连接，从而起到过载保护作用。
69.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本实用新型保护内容的限制。
70.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种传动机构，其特征在于，包括：传动轴(1)，包括轴体(11)和凸台(12)；所述轴体(11)与所述凸台(12)固定连接或者是一体的；第一齿轮(2)，套设于所述传动轴(1)的轴体(11)外侧；所述第一齿轮(2)与所述传动轴(1)的连接状态为以下其中之一：保持驱动连接、断开驱动连接；第二齿轮(3)，与所述第一齿轮(2)啮合；压紧机构(4)，包括第一摩擦片(41)和第二摩擦片(42)；所述第一摩擦片(41)套设于所述轴体(11)外侧且与所述凸台(12)贴合；所述第一齿轮(2)的轴向一端的至少部分与所述第一摩擦片(41)远离所述凸台(12)的一侧贴合；所述第二摩擦片(42)与所述第一齿轮(2)的轴向另一端的至少部分贴合；以及施力机构(5)，被构造为对所述第二摩擦片(42)施加压紧力。2.根据权利要求1所述的传动机构，其特征在于，所述施力机构(5)包括：固定座(51)，与所述传动轴(1)驱动连接，以随着所述传动轴(1)同步运动；所述固定座(51)位于所述第二摩擦片(42)远离所述第一齿轮(2)的一侧；弹簧(52)，套设于所述传动轴(1)的外侧，且于所述固定座(51)远离所述第一齿轮(2)的一侧；以及锁紧组件(53)，套设于所述传动轴(1)的外侧，且于所述弹簧(52)远离所述第一齿轮(2)的一侧。3.根据权利要求2所述的传动机构，其特征在于，所述锁紧组件(53)包括：第一锁紧螺母(531)，套设于所述传动轴(1)的外侧，且与所述传动轴(1)螺纹连接；所述第一锁紧螺母(531)包括第一斜面；以及第二锁紧螺母(532)，套设于所述传动轴(1)的外侧，且与所述传动轴(1)螺纹连接；所述第二锁紧螺母(532)包括第二斜面；所述第二锁紧螺母(532)位于所述第一锁紧螺母(531)远离所述弹簧(52)的一侧；所述第一斜面和所述第二斜面贴合且形成面面配合。4.根据权利要求3所述的传动机构，其特征在于，所述第一斜面和所述第二斜面的倾斜方向被构造为：靠近所述弹簧(52)的一侧比远离所述弹簧(52)的一侧更接近所述传动轴(1)。5.根据权利要求2所述的传动机构，其特征在于，所述施力机构(5)还包括：第一压盖(54)，套设于所述传动轴(1)；和第二压盖(55)，套设于所述传动轴(1)；所述弹簧(52)位于所述第一压盖(54)和所述第二压盖(55)之间，以压紧所述弹簧(52)。6.根据权利要求1所述的传动机构，其特征在于，还包括：保护罩(6)，罩设于所述传动轴(1)的外侧；所述轴体(11)远离所述凸台(12)的一端与所述保护罩(6)可转动连接。7.根据权利要求6所述的传动机构，其特征在于，所述保护罩(6)设置有开口(61)，所述第二齿轮(3)至少部分位于所述开口(61)外侧。8.根据权利要求1所述的传动机构，其特征在于，还包括：自润滑轴承(7)，套设于所述第一齿轮(2)和所述传动轴(1)之间；所述自润滑轴承(7)与所述第一齿轮(2)固定连接，且与所述传动轴(1)间隙配合。
9.根据权利要求1所述的传动机构，其特征在于，当所述第一齿轮(2)与所述第二齿轮(3)的啮合传动力超过预定载荷值，所述第一齿轮(2)和所述传动轴(1)断开驱动连接；当所述第一齿轮(2)与所述第二齿轮(3)的啮合传动力小于预定载荷值，所述第一齿轮(2)和所述传动轴(1)保持驱动连接。10.一种挖掘机，其特征在于，包括权利要求1～9任一所述的传动机构。

技术总结
本实用新型公开了一种传动机构以及挖掘机，涉及工程机械领域，用以实现传动机构超载工况下的保护。传动机构包括传动轴、第一齿轮、第二齿轮、压紧机构以及施力机构。传动轴包括轴体和凸台；轴体与凸台固定连接或者是一体的。第一齿轮套设于传动轴的轴体外侧。第二齿轮与第一齿轮啮合。压紧机构包括第一摩擦片和第二摩擦片；第一摩擦片套设于轴体外侧且与凸台贴合；第一齿轮的轴向一端的至少部分与第一摩擦片远离凸台的一侧贴合；第二摩擦片与第一齿轮的轴向另一端的至少部分贴合。施力机构被构造为对第二摩擦片施加压紧力。上述技术方案，既能传递载荷又能在超过弹簧设定的载荷值后，实现负载超限的保护功能。实现负载超限的保护功能。实现负载超限的保护功能。


技术研发人员：张勇 马军 王晋强 刘世龙 聂国宇 蔡小亮
受保护的技术使用者：徐州徐工挖掘机械有限公司
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/9/16