一种可换挡的轻型变速动力装置

技术领域

本发明涉及多点铆压装置，尤其是涉及一种可换挡的轻型变速动力装置。

背景技术

便携式全液压钻机以轻量化、易搬运的优点，逐渐取代了传统立轴式钻机在钻探领域中的地位。目前的便携式全液压钻机中的动力头通过液压马达驱动，其主要存在以下问题：1、齿轮液压马达虽然重量较轻，但容积效率收到压力和转速的影响比较大，当压力大于15MPa后容积效率变差，马达速度过低也使其效率降低，满足不了需求。2、不同的地层对动力头转速和扭矩的要求也不相同，从土层到硬岩层、转速需求范围从150rpm-1100rpm，相应的扭矩需求从2100N·m-300N·m，为了适应转速和转矩的要求，往往需要配备多个定量齿轮液压马达，不仅拆卸麻烦，也会增加搬运的劳动强度，不符合便携式全液压钻机轻量化的要求。

中国发明专利（CN212716409U）公开了一种轻便式行星同轴变速动力头及动力头钻机，该专利说明书附图图2和图3及说明书[0053]段，拨销插入换挡齿轮下部由两个换挡齿轮轴承组成的换挡槽内；拨销与两个换挡齿轮轴承的外圈固定，换挡齿轮下部的换挡齿轮轴与两个换挡齿轮轴承的内圈固定。在换挡齿轮旋转时，带动换挡齿轮轴及换挡齿轮轴承的内圈旋转，而换挡齿轮轴承的外圈固定不动。通过换挡手柄带动换挡轴以及拨叉移动，拨叉带动拨销以及换挡齿轮在行星变速箱输出轴上移动，从而调节换挡齿轮与行星变速箱内的行星齿轮组的连接。由图2和图3可知，换挡齿轮轴承、换挡齿轮及拨销设在行星变速箱壳体内，行星变速箱输出轴与换挡齿轮连接、其底端穿出行星变速箱壳体外，拨销与两个换挡齿轮轴承的外圈固定，然而当拨销与换挡齿轮轴承装配在换挡齿轮上后，其整体的尺寸大于行星变速箱壳体底部的通孔，装配困难，不易生产组装和使用。

基于上述情况，本发明提出了一种可换挡的轻型变速动力装置，来有效的解决以上问题。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种可换挡的轻型变速动力装置，通过换挡机构切换心轴与太阳轮和行星架之间的连接，实现不同转速和扭矩输出，适应不同地层对转速和扭矩的需求，减少钻探过程中液压齿轮马达的需求数量，降低了设备的成本和工人更换马达的工作量；通过心轴直接与太阳轮和行星架的切换连接，简化结构，方便装配。

本发明采用如下的技术方案：

一种可换挡的轻型变速动力装置，包括动力源、行星变速器、动力头和换挡机构，动力头和行星变速器之间设有通过换挡机构拨动升降的心轴，行星变速器包括行星架、太阳轮及行星轮，太阳轮通过行星轮连接行星架转动，太阳轮轴心设有第一内齿轴联孔，行星架的轴心设有第二内齿轴联孔，第一内齿轴联孔和第二内齿轴联孔轴向错位设置，心轴的上端设有上连接齿、下端与动力头的主轴轴向滑动并转动连接；换挡机构拨动心轴升或降时，切换上连接齿与第一内齿轴联孔或第二内齿轴联孔连接。

进一步，所述心轴的端部设有磁铁，当心轴与太阳轮连接时，磁铁吸附在太阳轮上。

进一步，所述心轴下端设有下连接齿，动力头主轴顶端设有齿轮槽，所述下连接齿在齿轮槽中滑动配合。

进一步，所述行星轮轴心处设有两端连接在行星架上的轴销。

进一步，所述动力源为液压齿轮马达，液压齿轮马达通过其马达主轴与太阳轮连接。

进一步，所述换挡机构包括连杆、横杆及换挡拨杆，连杆的内端设有换挡块，横杆可转动的穿设在行星变速器的壳体上，其内侧与连杆连接，换挡拨杆的端部与横杆伸出行星变速器外的端部连接，心轴上间隔设有两个拨动块，换挡块嵌入在两个拨动块之间。

进一步，所述行星变速器侧壁设有定位套筒，横杆在定位套筒中转动及轴向滑动。

进一步，所述行星变速器上设有第一定位柱、第二定位柱和第三定位柱，换挡拨杆的外端可切换固定在第一定位柱、第二定位柱和第三定位柱上，切换心轴与太阳轮及行星架的连接。

本发明提供的一种新能源电磁冷却器盖板多点铆压机构：使用单个齿轮马达连接行星变速器，解决传统多个齿轮马达共同配合使用、在不同地层对转速与扭矩需求不同时，需频繁更换马达的问题，具有结构紧凑、体积小、重量轻的优点；相对于现有技术，减少了齿轮马达的数量、降低钻探成本和达到易搬迁的效果；采用行星变速器，不改变输出的旋转方向且轴线不会发生偏移，结构整体性好、占用空间小；通过拨动换挡拨杆改变心轴的位置实现变速效果，实用性强，操作简便；通过切换心轴的连接位置，使心轴可方便装配于行星变速器的内部，方便快速组装 。

附图说明

图1是本发明实施例在减速状态的立体结构示意图；

图2是本发明实施例在空挡状态的立体结构示意图；

图3是本发明实施例在直连状态的立体结构示意图；

图4是图1中本发明实施例在减速状态下的剖面结构示意图；

图5是图2中本发明实施例在空挡状态下的剖面结构示意图；

图6是图3中本发明实施例在直连状态下的剖面结构示意图；

图7是本发明实施例中换挡机构的剖面结构示意图；

图8是本发明实施例中换挡机构的结构示意图；

图9是本发明实施例中换挡机构的侧视结构示意图；

图10是本发明实施例的行星减速器横向截面结构示意图；

图11是本发明实施例的心轴的结构示意图；

图12是本发明实施例行星齿轮组的结构示意图；

图13是图12中行星齿轮组的剖面结构示意图；

图14是本发明实施例的行星架的剖面结构示意图；

图15是本发明实施例的太阳轮的剖面结构示意图；

图16是本发明实施例的动力头主轴的结构示意图。

图中所标注的序号依次表示为：1-行星变速器，11-行星齿轮组，111-行星架，112-太阳轮，113-行星轮，114-内环齿，115-第一内齿轴联孔，116-第二内齿轴联孔，117-轴销，12-换挡机构，121-连杆，122-横杆，123-换挡拨杆，124-换挡块，13-心轴，131-上连接齿，132-下连接齿，133-磁铁，134-拨动块，14-定位套筒，141-第一定位柱，142-第二定位柱，143-第三定位柱，2动力头，21-动力头主轴，3-液压齿轮马达，31-马达主轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

参照图1至图16所示，一种可换挡的轻型变速动力装置，包括动力源3、行星变速器1、动力头2和换挡机构12，动力头2和行星变速器1之间设有通过换挡机构12拨动升降的心轴13，行星变速器1包括行星架111、太阳轮112及行星轮113，太阳轮112通过行星轮113连接行星架111转动，行星变速器1内侧设有内环齿114，行星轮113啮合在太阳轮112与内环齿114之间，在行星轮113绕太阳轮112公转时实现减速运动，太阳轮112轴心设有第一内齿轴联孔115，行星架111的轴心设有第二内齿轴联孔116，第一内齿轴联孔115和第二内齿轴联孔116轴向错位设置，心轴13的上端设有上连接齿131、下端与动力头的主轴21可轴向滑动且转动连接；换挡机构12拨动心轴13升或降时，切换上连接齿131与第一内齿轴联孔115或第二内齿轴联孔116连接。

行星轮113轴心处设有两端连接在行星架111上的轴销117。在行星轮113绕太阳轮112公转时，通过轴销117带动行星架111旋转，从而使行星架111获得经行星轮113与太阳轮112减速后的转速和扭矩，在心轴13连接在行星架111上时，动力头主轴21减速输出，获得较大的扭矩。

行星架111、太阳轮112及行星轮113组成行星齿轮组11，在动力源提供动力、驱动行星齿轮组11动作中，根据不同的工况，由换挡机构12切换心轴13与太阳轮112或行星架111的连接，实现心轴13以不同的转速和扭矩带动动力头主轴21旋转。具体地，当心轴13与太阳轮112通过上连接齿131插入第一内齿轴联孔115完成连接时，动力源的动力直接通过太阳轮112传递至心轴13，使心轴13具有与动力源相同的转速和扭矩驱动动力头主轴21旋转；当心轴13与行星架111通过上连接齿131与第二内齿轴联孔116相啮合完成连接时，通过行星齿轮组11的变速，使心轴13具有与行星架111相同的转速和扭矩，动力源的动力经减速后，使心轴13驱动动力头主轴21旋转时，使动力头主轴21具有较高的扭矩输出。

心轴13的端部设有磁铁133，当心轴13与太阳轮112连接时，磁铁133吸附在太阳轮112上。当心轴13与太阳轮112连接时，通过磁铁133的吸力，将心轴13吸附在太阳轮112上，换挡机构12的连杆121对心轴13的支撑力通过磁铁133的吸力得以减小，降低了心轴13的自重对连杆121的压力，确保心轴13与太阳轮112连接牢固。

心轴13下端设有下连接齿132，动力头主轴21顶端设有齿轮槽211，心轴13的下连接齿132在齿轮槽211中滑动配合。在切换心轴13与太阳轮112或行星架111连接过程中，心轴13的下连接齿132始终保持与动力头主轴21连接。

动力源为液压齿轮马达3，液压齿轮马达3通过其马达主轴31与太阳轮112连接。

换挡机构12包括连杆121、横杆122及换挡拨杆123，连杆123的内端设有换挡块124，横杆122可转动穿设在行星变速器1的壳体上，其内侧与连杆121连接，换挡拨杆123的端部与横杆122伸出行星变速器1外的端部连接，心轴13上间隔设有两个拨动块134，换挡块124嵌入在两个拨动块134之间。行星变速器1侧壁设有定位套筒14，横杆122在定位套筒14中转动及轴向滑动。其中，换挡块124的内侧设有与心轴13表面相匹配的弧面，在心轴13旋转时，心轴13转动在换挡块124的圆弧面之间。通过扳动换挡拨杆123，带动横杆122转动，横杆122带动与其连接的连杆121上下摆动，连杆121连接有换挡块124，在连杆121上下摆动中、使得换挡块124拨动拨动块134、进而拨动心轴13沿轴向往复移动，在心轴13轴向往复移动中，切换其与太阳轮112或行星架111输出端之间的连接。

行星变速器1上设有第一定位柱141、第二定位柱142和第三定位柱143，换挡拨杆123的外端可切换固定在第一定位柱141、第二定位柱142和第三定位柱143上，切换心轴13与太阳轮112及行星架111的连接。

其中，当换挡拨杆123扳动至第一定位柱141并固定在其上时，此时换挡机构12控制心轴13与行星架111啮合连接，液压齿轮马达3通过其马达主轴31输出的动力经减速后驱动心轴13及动力头主轴21旋转，具有较大的扭矩。当换挡拨杆123扳动至第二定位柱142并固定在其上时，此时换挡机构12控制心轴13与行星架111及太阳轮112相分离，此时为空挡状态，液压齿轮马达3不能驱动心轴13及动力头主轴21旋转。当换挡拨杆123扳动至第三定位柱143并固定在其上时，此时心轴13与太阳轮112直接连接，液压齿轮马达3直接驱动心轴13及动力头主轴21以与马达主轴31相同的转速旋转。

第一定位柱141、第二定位柱142及第三定位柱143上凸出有固定销，换挡拨杆123的端部设有通孔，换挡拨杆123通过通孔可分别套设在第一定位柱141、第二定位柱142及第三定位柱143上，以起到固定换挡拨杆123的作用。

心轴13轴向向上移动时，心轴13上端的上连接齿131与太阳轮112的第一内齿轴联孔115啮合连接，太阳轮112在旋转时直接带动心轴13旋转，将动力直接传递至心轴13上；心轴13轴向向下移动时，心轴13上端的上连接齿131与太阳轮112分离、并与行星架111输出端的第二内齿轴联孔116连接时，行星架111带动心轴13旋转；通过心轴13切换与太阳轮112或行星架111的连接，获得不同的转速和扭矩，心轴13轴向上移或下移中，其下连接齿132滑动在动力头主轴21的齿轮槽211中，保持与其螺纹连接。

本发明在具体实施时，将动力头2连接在行星变速器1的输出端，动力头主轴21与心轴13连接，作为动力源的液压齿轮马达3连接在行星变速器1的输入端，液压齿轮马达3的马达主轴31与太阳轮112连接。然后将本可换挡的轻型变速动力装置设在钻机上。

液压齿轮马达3通过马达主轴31驱动太阳轮112旋转，太阳轮112驱动行星轮113及行星架111旋转。在使用时，扳动换挡拨杆123改变心轴13的位置，改变心轴13的连接对象。当换挡拨杆123拉到偏下位置时，心轴13与太阳轮112连接，输出速度为液压齿轮马达3的输出速度；当换挡拨杆123拉到偏上位置时，心轴13与行星架111连接，输出速度为液压齿轮马达3通过行星变速器1减速后的转速，在不改变液压齿轮马达3的排量和功率等参数的条件下，可使马达同时适用高速和低速工况。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例， 而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。