一种龙门吊的油电混合动力系统及驱动方法

技术领域

本发明属于龙门吊的驱动系统技术领域，具体地指一种龙门吊的油电混合动力系统及驱 动方法。

背景技术

龙门吊是桥吊式起重机的一种变形，主要用于室外的货场、料场的货物装卸作业、以及 一些大型工厂的室内吊装，具有场地利用率高、作业范围大、适应面广、通用性强等特点。 目前，广泛使用的龙门吊采用烧油的发动机作为驱动设备，不仅油耗大，而且对环境的污染 也很大，不符合节能环保的人类发展趋势。虽然，有个别龙门吊已经采用了电力设备作为驱 动装置，但是电力消耗非常快，而且充电也十分的不方便，从而使整体的效率降低。因此， 需要设计一种能将油路驱动和电路驱动相结合的动力系统，从而实现保证工作效率的前提下， 达到节能环保的效果。

发明内容

为解决现有技术中龙门吊的驱动系统没有油电混合驱动的问题，本发明提供一种龙门吊 的油电混合动力系统及驱动方法。

本发明采用的技术方案是：

一种龙门吊的油电混合动力系统，包括左支脚、右支脚和横梁，左支脚顶部内侧固定有 发动机和电机；

发动机的输出轴连接有太阳轮，发动机驱动太阳轮转动；太阳轮外侧环套有齿圈，太阳 轮和齿圈之间设有行星轮，行星轮与齿圈内侧啮合，行星轮与太阳轮外侧啮合；

电机的输出轴连接有第一直齿齿轮，电机驱动第一直齿齿轮转动；第一直齿齿轮与齿圈 外侧啮合；

行星轮面向右支脚的一侧转动连接有第一连接杆，第一连接杆面向右支脚的一端固定连 接有行星转盘；

行星转盘面向右支脚的一侧固定连接有第一传动轴，第一传动轴面向右支脚的一端连接 有螺纹轴，第一传动轴上还固定有第一锥齿轮和第二锥齿轮，第一锥齿轮和第二锥齿轮均位 于行星转盘和螺纹轴之间；

螺纹轴贯穿横梁，螺纹轴的左端位于左支脚内，螺纹轴的右端转动连接在右支脚内部； 螺纹轴上螺纹连接有滑块，滑块位于横梁内部；

第一锥齿轮下方啮合有第三锥齿轮，第一锥齿轮与第三锥齿轮相互垂直；第三锥齿轮底 部竖直连接有第二传动轴，第二传动轴底端连接有第四锥齿轮，第四锥齿轮啮合有第五锥齿 轮，第五锥齿轮中心固定有车轮轴；

第二锥齿轮下方啮合有第六锥齿轮，第二锥齿轮与第六锥齿轮相互垂直；第六锥齿轮底 部竖直连接有第三传动轴，第三传动轴外侧缠绕有吊绳，吊绳一端与第三传动轴固定连接， 吊绳另一端依次穿过左支脚侧壁、滑块底部侧壁和滑块底部下端面并且固定有吊钩。

本发明的有益效果有：通过发动机驱动太阳轮转动，再由太阳轮带动行星轮转动，从而 将发动机产生的动力传递到行星轮；同时，电机驱动第一直齿齿轮转动，再由第一直齿齿轮 带动齿圈和行星轮转动，从而将电机产生的动力传递到行星轮。

两种动力在行星轮汇合之后产生混合动力，再通过行星转盘带动第一传动轴转动，将混 合动力传递到第一传动轴。

第一传动轴上的第一锥齿轮驱动第三锥齿轮、第二传动轴、第四锥齿轮、第五锥齿轮和 车轮轴转动，从而将混合动力传递给龙门吊的车轮，实现龙门吊整体的移动。

第一传动轴上的第二锥齿轮驱动第六锥齿轮和第三传动轴转动，带动吊绳缠绕第三传动 轴或带动缠绕在第三传动轴的吊绳放出，从而将混合动力传递给吊绳，实现吊钩的上下移动。

第一传动轴驱动螺纹轴转动，带动滑块沿着螺纹轴左右移动，从而将混合动力传递给滑 块，实现滑块带动吊钩左右移动。

将油路动力和电力相结合产生混合动力，不仅能使龙门吊稳定、高效的作业，还能减少 油耗、废气的排放，降低对环境的污染，对保护环境有很大的帮助。

进一步的，发动机和太阳轮之间从左到右依次设有第一离合器和第四传动轴；发动机的 输出轴与第一离合器的一侧固定连接，第一离合器的另一侧与第四传动轴的一端固定连接， 第四传动轴的另一端与太阳轮固定连接。第一离合器可以在需要发动机作业时再闭合，在不 需要发动机作业时分离，避免了发动机的动力、能源浪费。

进一步的，电机和第一直齿齿轮之间从左到右依次设有第二离合器和第五传动轴；电机 的输出轴与第二离合器的一侧固定连接，第二离合器的另一侧与第五传动轴的一端固定连接， 第五传动轴的另一端与第一直齿齿轮固定连接。第二离合器可以在需要电机作业时再闭合， 在不需要电机作业时分离，避免了电机的动力、能源浪费。

当第一离合器闭合，第二离合器分离时，龙门吊以发动机产生的动力作为单独的驱动力。

当第一离合器分离，第二离合器闭合时，龙门吊以电机产生的动力作为单独的驱动力。

进一步的，第一传动轴和螺纹轴之间设有第三离合器，第三离合器一侧与第一传动轴固 定连接，第三离合器另一侧与螺纹轴固定连接。第三离合器用于控制第一传动轴和螺纹轴之 间的动力连接和动力断开，从而控制滑块的左右滑动，带动吊钩的左右移动。

进一步的，右支脚的顶部内侧固定有第一发电机，螺纹轴的右端与第一发电机的动力轴 连接；第一发电机电连接有蓄电池和横向指示灯；蓄电池固定在左支脚的顶部外端面；横向 指示灯固定在横梁的前后端面。当第三离合器闭合时，螺纹轴开始转动，驱动吊钩左右方向 的移动。同时，螺纹轴带动第一发电机开始发电。第一发电机产生的电能一部分进入蓄电池， 同时另一部分用于点亮横向指示灯。横向指示灯亮起，警示吊钩正在左右移动，提醒周围的 作业人员不要靠近。

进一步的，第三锥齿轮与第二传动轴之间从上到下依次设有第六传动轴和第四离合器， 第四离合器水平设置；第三锥齿轮的底部与第六传动轴的顶端固定连接，第六传动轴的底端 与第四离合器的顶部端面固定连接，第四离合器的底部端面与第二传动轴的顶端固定连接。 第四离合器闭合用于控制第六传动轴与第二传动轴之间的动力连接和动力断开，从而控制龙 门吊的整体移动。

进一步的，第二传动轴上固定有第二直齿齿轮，第二直齿齿轮一侧啮合有第三直齿齿轮， 第三直齿齿轮底部设有第二发电机，第二发电机的动力轴与第三直齿齿轮固定连接，第二发 电机固定在左支脚内部；第二发电机与蓄电池电连接；第二发电机还电连接有支脚指示灯， 支脚指示灯固定在左支脚的前后端面和右支脚的前后端面。当第四离合器闭合时，第二传动 轴和第四锥齿轮开始转动，驱动龙门吊的车轮转动。同时，第二直齿齿轮和第三直齿齿轮开 始转动，驱动第二发电机开始发电。第二发电机产生的电力，一部分进入蓄电池，同时另一 部分用于点亮支脚指示灯，警示龙门吊整体正在移动，提醒周围的作业人员不要靠近。

进一步的，第六锥齿轮与第三传动轴之间从上到下依次设有第七传动轴和第五离合器， 第五离合器水平设置；第六锥齿轮的底部与第七传动轴的顶端固定连接，第七传动轴的底端 与第五离合器的顶部端面固定连接，第五离合器的底部端面与第三传动轴的顶端固定连接， 第三传动轴上固定有限位挡板，吊绳在第三传动轴上的缠绕位置位于限位挡板与第五离合器 之间。第五离合器用于控制第七传动轴和第三传动轴的动力连接和动力断开，从而控制吊钩 的上下移动。限位挡板用于限制吊绳缠绕在第三传动轴上的位置。

进一步的，第三传动轴的下方设有第三发电机，第三发电机固定在左支脚的内部，第三 发电机的动力轴与第三传动轴的底端固定连接；第三发电机与蓄电池电连接；第三发电机还 电连接有纵向指示灯，纵向指示灯固定在横梁的前后端面。当第五离合器闭合时，第三传动 轴开始转动，从而通过吊绳带动吊钩上下移动。同时，第三传动轴驱动第三发电机开始发电。 第三发电机产生的电力，一部分进入蓄电池，同时另一部分用于点亮纵向指示灯，警示吊钩 正在上下移动，提醒周围的工作人员不要靠近。

一种龙门吊的油电混合动力驱动方法，包括所述的一种龙门吊的油电混合动力系统，驱 动方法包括以下三种模式：

油电混动模式：

第一离合器和第二离合器均闭合，第三离合器、第四离合器和第五离合器均分离；

蓄电池为电机提供电力，由电机驱动第一直齿齿轮转动；再由第一直齿齿轮带动齿圈转 动，从而驱动行星轮转动；与此同时，发动机驱动太阳轮转动，再由太阳轮带动行星轮转动；

电机产生的动力和发动机产生的动力在行星轮汇合；然后行星轮带动行星转盘转动，从 而驱动第一传动轴转动；

油路驱动模式：

第一离合器闭合，第二离合器、第三离合器、第四离合器和第五离合器均分离；

发动机驱动太阳轮转动，再由太阳轮带动行星轮转动；行星轮带动行星转盘转动，从而 驱动第一传动轴转动；

电路驱动模式：

第二离合器闭合，第一离合器、第三离合器、第四离合器和第五离合器均分离；

蓄电池为电机提供电力，由电机驱动第一直齿齿轮转动；再由第一直齿齿轮带动齿圈转 动，从而驱动行星轮转动；然后行星轮带动行星转盘转动，从而驱动第一传动轴转动；

以上任意一种模式驱动第一传动轴转动之后：

当需要龙门吊整体移动时，第四离合器闭合；第一传动轴带动第一锥齿轮转动，从而驱 动第三锥齿轮转动；第三锥齿轮带动第二传动轴转动，从而驱动第四锥齿轮转动；再由第四 锥齿轮驱动第五锥齿轮转动，带动车轮轴转动，从而驱动车轮转动，使龙门吊整体移动；与 此同时，第二传动轴的转动，带动第二直齿齿轮转动，从而驱动第三直齿齿轮转动；第三直 齿齿轮带动第二发电机的动力轴转动，从而使第二发电机开始发电，产生的电力一部分进入 蓄电池，另一部分为支脚指示灯供电，支脚指示灯亮起；

当需要龙门吊的吊钩左右移动时，第三离合器闭合；第一传动轴带动螺纹轴转动驱动滑 块左右移动，从而带动吊钩左右移动；与此同时，螺纹轴带动第一发电机的动力轴转动，使 第一发电机开始发电，产生的电力一部分进入蓄电池，另一部分为横向指示灯供电，横向指 示灯亮起；

当需要龙门吊的吊钩上下移动时，第五离合器闭合；第一传动轴带动第二锥齿轮转动， 第二锥齿轮驱动第六锥齿轮转动，从而带动第三传动轴转动，使缠绕在第三传动轴外侧的吊 绳被放出，吊钩开始下降；反之吊钩上升；与此同时，第三传动轴带动第三发电机的动力轴 转动，使第三发电机开始发电，产生的电力一部分进入蓄电池，另一部分为纵向指示灯供电， 纵向指示灯亮起。

附图说明

图1为本发明实施例的一种龙门吊的油电混合动力系统的外部结构示意图。

图2为本发明实施例的一种龙门吊的油电混合动力系统的内部结构示意图。

图3为图2中A处的局部放大图。

图4为本发明实施例的左支脚的内部结构示意图。

图5为图4中B处的局部放大图。

1-左支脚、2-右支脚、3-横梁、4-发动机、5-电机、6-太阳轮、7-齿圈、8-行星轮、9-第一直齿齿轮、10-第一连接杆、11-行星转盘、12-第一传动轴、13-螺纹轴、14-第一锥齿轮、15-第二锥齿轮、16-滑块、17-第三锥齿轮、18-第二传动轴、19-第四锥齿轮、20-第五锥齿轮、21-车轮轴、22-第六锥齿轮、23-第三传动轴、24-吊绳、25-第一离合器、26-第四传动轴、27-第二离合器、28-第五传动轴、29-第三离合器、30-第一发电机、31-蓄电池、32-横 向指示灯、33-第六传动轴、34-第四离合器、35-第二直齿齿轮、36-第三直齿齿轮、37-第二 发电机、38-支脚指示灯、39-第七传动轴、40-第五离合器、41-限位挡板、42-第三发电机、 43-纵向指示灯。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例

一种龙门吊的油电混合动力系统，包括左支脚1、右支脚2和横梁3，左支脚1顶部内侧 固定有发动机4和电机5；

发动机4的输出轴连接有太阳轮6，发动机4驱动太阳轮6转动；太阳轮6外侧环套有齿圈7，太阳轮6和齿圈7之间设有行星轮8，行星轮8与齿圈7内侧啮合，行星轮8与太阳 轮6外侧啮合；

电机5的输出轴连接有第一直齿齿轮9，电机5驱动第一直齿齿轮9转动；第一直齿齿 轮9与齿圈7外侧啮合；

行星轮8面向右支脚2的一侧转动连接有第一连接杆10，第一连接杆10面向右支脚2 的一端固定连接有行星转盘11；

行星转盘11面向右支脚2的一侧固定连接有第一传动轴12，第一传动轴12面向右支脚 2的一端连接有螺纹轴13，第一传动轴12上还固定有第一锥齿轮14和第二锥齿轮15，第一 锥齿轮14和第二锥齿轮15均位于行星转盘11和螺纹轴13之间；

螺纹轴13贯穿横梁3，螺纹轴13的左端位于左支脚1内，螺纹轴13的右端转动连接在 右支脚2内部；螺纹轴13上螺纹连接有滑块16，滑块16位于横梁3内部；

第一锥齿轮14下方啮合有第三锥齿轮17，第一锥齿轮14与第三锥齿轮17相互垂直； 第三锥齿轮17底部竖直连接有第二传动轴18，第二传动轴18底端连接有第四锥齿轮19，第 四锥齿轮19啮合有第五锥齿轮20，第五锥齿轮20中心固定有车轮轴21；

第二锥齿轮15下方啮合有第六锥齿轮22，第二锥齿轮15与第六锥齿轮22相互垂直； 第六锥齿轮22底部竖直连接有第三传动轴23，第三传动轴23外侧缠绕有吊绳24，吊绳24 一端与第三传动轴23固定连接，吊绳24另一端依次穿过左支脚1侧壁、滑块16底部侧壁和 滑块16底部下端面并且固定有吊钩。

通过发动机4驱动太阳轮6转动，再由太阳轮6带动行星轮8转动，从而将发动机4产生的动力传递到行星轮8；同时，电机5驱动第一直齿齿轮9转动，再由第一直齿齿轮9带 动齿圈7和行星轮8转动，从而将电机5产生的动力传递到行星轮8。

两种动力在行星轮8汇合之后产生混合动力，再通过行星转盘11带动第一传动轴12转 动，将混合动力传递到第一传动轴12。

第一传动轴12上的第一锥齿轮14驱动第三锥齿轮17、第二传动轴18、第四锥齿轮19、 第五锥齿轮20和车轮轴21转动，从而将混合动力传递给龙门吊的车轮，实现龙门吊整体的 移动。

第一传动轴12上的第二锥齿轮15驱动第六锥齿轮22和第三传动轴23转动，带动吊绳 24缠绕第三传动轴23或带动缠绕在第三传动轴23的吊绳24放出，从而将混合动力传递给 吊绳24，实现吊钩的上下移动。

第一传动轴12驱动螺纹轴13转动，带动滑块16沿着螺纹轴13左右移动，从而将混合 动力传递给滑块16，实现滑块16带动吊钩左右移动。

将油路动力和电力相结合产生混合动力，不仅能使龙门吊稳定、高效的作业，还能减少 油耗、废气的排放，降低对环境的污染，对保护环境有很大的帮助。

发动机4和太阳轮6之间从左到右依次设有第一离合器25和第四传动轴26；发动机4 的输出轴与第一离合器25的一侧固定连接，第一离合器25的另一侧与第四传动轴26的一端 固定连接，第四传动轴26的另一端与太阳轮6固定连接。第一离合器25可以在需要发动机 4作业时再闭合，在不需要发动机4作业时分离，避免了发动机4的动力、能源浪费。

电机5和第一直齿齿轮9之间从左到右依次设有第二离合器27和第五传动轴28；电机5 的输出轴与第二离合器27的一侧固定连接，第二离合器27的另一侧与第五传动轴28的一端 固定连接，第五传动轴28的另一端与第一直齿齿轮9固定连接。第二离合器27可以在需要 电机5作业时再闭合，在不需要电机5作业时分离，避免了电机5的动力、能源浪费。

当第一离合器25闭合，第二离合器27分离时，龙门吊以发动机4产生的动力作为单独 的驱动力。

当第一离合器25分离，第二离合器27闭合时，龙门吊以电机5产生的动力作为单独的 驱动力。

第一传动轴12和螺纹轴13之间设有第三离合器29，第三离合器29一侧与第一传动轴 12固定连接，第三离合器29另一侧与螺纹轴13固定连接。第三离合器29用于控制第一传动轴12和螺纹轴13之间的动力连接和动力断开，从而控制滑块16的左右滑动，带动吊钩的左右移动。

右支脚2的顶部内侧固定有第一发电机30，螺纹轴13的右端与第一发电机30的动力轴 连接；第一发电机30电连接有蓄电池31和横向指示灯32；蓄电池31固定在左支脚1的顶 部外端面；横向指示灯32固定在横梁3的前后端面。当第三离合器29闭合时，螺纹轴13开始转动，驱动吊钩左右方向的移动。同时，螺纹轴13带动第一发电机30开始发电。第一发 电机30产生的电能一部分进入蓄电池31，同时另一部分用于点亮横向指示灯32。横向指示 灯32亮起，警示吊钩正在左右移动，提醒周围的作业人员不要靠近。

第三锥齿轮17与第二传动轴18之间从上到下依次设有第六传动轴33和第四离合器34， 第四离合器34水平设置；第三锥齿轮17的底部与第六传动轴33的顶端固定连接，第六传动 轴33的底端与第四离合器34的顶部端面固定连接，第四离合器34的底部端面与第二传动轴 18的顶端固定连接。第四离合器34闭合用于控制第六传动轴33与第二传动轴18之间的动 力连接和动力断开，从而控制龙门吊的整体移动，实现吊钩的前后移动。

第二传动轴18上固定有第二直齿齿轮35，第二直齿齿轮35一侧啮合有第三直齿齿轮36， 第三直齿齿轮36底部设有第二发电机37，第二发电机37的动力轴与第三直齿齿轮36固定 连接，第二发电机37固定在左支脚1内部；第二发电机37与蓄电池31电连接；第二发电机 37还电连接有支脚指示灯38，支脚指示灯38固定在左支脚1的前后端面和右支脚2的前后 端面。当第四离合器34闭合时，第二传动轴18和第四锥齿轮19开始转动，驱动龙门吊的车 轮转动。同时，第二直齿齿轮35和第三直齿齿轮36开始转动，驱动第二发电机37开始发电。 第二发电机37产生的电力，一部分进入蓄电池31，同时另一部分用于点亮支脚指示灯38， 警示龙门吊整体正在移动，提醒周围的作业人员不要靠近。

第六锥齿轮22与第三传动轴23之间从上到下依次设有第七传动轴39和第五离合器40， 第五离合器40水平设置；第六锥齿轮22的底部与第七传动轴39的顶端固定连接，第七传动 轴39的底端与第五离合器40的顶部端面固定连接，第五离合器40的底部端面与第三传动轴 23的顶端固定连接，第三传动轴23上固定有限位挡板41，吊绳24在第三传动轴23上的缠 绕位置位于限位挡板41与第五离合器40之间。第五离合器40用于控制第七传动轴39和第 三传动轴23的动力连接和动力断开，从而控制吊钩的上下移动。限位挡板41用于限制吊绳 24缠绕在第三传动轴23上的位置。

第三传动轴23的下方设有第三发电机42，第三发电机42固定在左支脚1的内部，第三 发电机42的动力轴与第三传动轴23的底端固定连接；第三发电机42与蓄电池31电连接；第三发电机42还电连接有纵向指示灯43，纵向指示灯43固定在横梁3的前后端面。当第五离合器40闭合时，第三传动轴23开始转动，从而通过吊绳24带动吊钩上下移动。同时，第 三传动轴23驱动第三发电机42开始发电。第三发电机42产生的电力，一部分进入蓄电池 31，同时另一部分用于点亮纵向指示灯43，警示吊钩正在上下移动，提醒周围的工作人员不 要靠近。

第三离合器29、第四离合器34和第五离合器40，可以单独闭合，实现吊钩单独的左右 方向移动或单独的前后方向移动或单独的上下方向移动。也可以同时闭合，同时实现吊钩的 左右方向、上下方向和前后方向的移动。还可以闭合其中的任意两个，实现吊钩对应两个方 向的同时移动。

一种龙门吊的油电混合动力驱动方法，包括所述的一种龙门吊的油电混合动力系统，驱 动方法包括以下三种模式：

油电混动模式：

第一离合器25和第二离合器27均闭合，第三离合器29、第四离合器34和第五离合器 40均分离；

蓄电池31为电机5提供电力，由电机5驱动第一直齿齿轮9转动；再由第一直齿齿轮9 带动齿圈7转动，从而驱动行星轮8转动；动力的传递方向为电机5、第五传动轴28、第一直齿齿轮9、齿圈7、行星轮8；

与此同时，发动机4驱动太阳轮6转动，再由太阳轮6带动行星轮8转动；动力的传递方向为发动机4、第四传动轴26、太阳轮6、行星轮8；

电机5产生的动力和发动机4产生的动力在行星轮8汇合；然后行星轮8带动行星转盘 11转动，从而驱动第一传动轴12转动；

油路驱动模式：

第一离合器25闭合，第二离合器27、第三离合器29、第四离合器34和第五离合器40均分离；

发动机4驱动太阳轮6转动，再由太阳轮6带动行星轮8转动；行星轮8带动行星转盘11转动，从而驱动第一传动轴12转动；

电路驱动模式：

第二离合器27闭合，第一离合器25、第三离合器29、第四离合器34和第五离合器40均分离；

蓄电池31为电机5提供电力，由电机5驱动第一直齿齿轮9转动；再由第一直齿齿轮9 带动齿圈7转动，从而驱动行星轮8转动；然后行星轮8带动行星转盘11转动，从而驱动第一传动轴12转动；

以上任意一种模式驱动第一传动轴12转动之后：

当需要龙门吊整体移动时，第四离合器34闭合；第一传动轴12带动第一锥齿轮14转动， 从而驱动第三锥齿轮17转动；第三锥齿轮17带动第二传动轴18转动，从而驱动第四锥齿轮 19转动；再由第四锥齿轮19驱动第五锥齿轮20转动，带动车轮轴21转动，从而驱动车轮 转动，使龙门吊整体移动；与此同时，第二传动轴18的转动，带动第二直齿齿轮35转动， 从而驱动第三直齿齿轮36转动；第三直齿齿轮36带动第二发电机37的动力轴转动，从而使 第二发电机37开始发电，产生的电力一部分进入蓄电池31，另一部分为支脚指示灯38供电， 支脚指示灯38亮起；

当需要龙门吊的吊钩左右移动时，第三离合器29闭合；第一传动轴12带动螺纹轴13转 动驱动滑块16左右移动，从而带动吊钩左右移动；与此同时，螺纹轴13带动第一发电机31 的动力轴转动，使第一发电机31开始发电，产生的电力一部分进入蓄电池31，另一部分为 横向指示灯32供电，横向指示灯32亮起；

当需要龙门吊的吊钩上下移动时，第五离合器40闭合；第一传动轴12带动第二锥齿轮 15转动，第二锥齿轮15驱动第六锥齿轮22转动，从而带动第三传动轴23转动，使缠绕在 第三传动轴23外侧的吊绳被放出，吊钩开始下降；反之吊钩上升；与此同时，第三传动轴23带动第三发电机42的动力轴转动，使第三发电机42开始发电，产生的电力一部分进入蓄电池31，另一部分为纵向指示灯43供电，纵向指示灯43亮起。

需要理解到的是：虽然本发明已通过具体实施方式对其进行了较为详细的描述，但这些 描述并非对本发明专利范围的限制，在此基础上所做出的未超出权利要求保护范围的任何形 式和细节的变动，均属于本发明所保护的范围。