本發(fā)明涉及機械領(lǐng)域，特別是涉及一種靜壓支撐齒輪換擋機構(gòu)。

背景技術(shù)：

滑移換擋齒輪由撥叉推動，與不同齒數(shù)的從動齒輪嚙合是變速箱實現(xiàn)變速、變扭矩的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在換擋過程中，滑移換擋齒輪一般需處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)才能正確與從動齒輪嚙合，因此滑移換擋齒輪需可同時沿齒輪軸軸線滑移和繞齒輪軸軸線轉(zhuǎn)動。換擋撥叉在實現(xiàn)換擋的過程中應(yīng)滿足三個功能要求：1、在滑移換擋齒輪嚙合旋轉(zhuǎn)工作狀態(tài)下，能夠支撐和保持齒輪在正確的工作位置(軸向位置)；2、換擋撥叉可推動滑移換擋齒輪沿齒輪軸軸向移動③換擋撥叉不影響滑移換擋齒輪轉(zhuǎn)動。

主傳動變速箱是重型切削機床設(shè)備的核心部件之一，其自身重量重，內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊，制造精度高，裝配難度大，拆卸維修費時、費工且不易完全恢復(fù)最佳的傳動狀態(tài)。傳統(tǒng)齒輪換擋撥叉機構(gòu)支撐軸承需安裝到傳動軸系上，將增加傳動軸系的加工、裝配難度；重型切削機床的主傳動變速箱內(nèi)的變速齒輪直徑大、重量重，傳統(tǒng)機構(gòu)的撥叉強度和剛性又受到變速箱內(nèi)緊湊空間的限制，難以很好的匹配；支撐軸承安裝在滑移齒輪上，使其難以在變速箱內(nèi)實現(xiàn)良好、均勻的潤滑，同時軸承始終支撐滑移換擋齒輪旋轉(zhuǎn)，長期發(fā)熱、磨損，所以支撐軸承的工況決定了它是整個變速箱系統(tǒng)的易損環(huán)節(jié)，而更換支撐軸承需拆卸傳動軸系，因此會大大增加維修難度和工作量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提出一種靜壓支撐齒輪換擋機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)緊湊，無支撐軸承，安裝獨立于傳動軸系，裝配、維護方便，解決支撐軸承易損，裝配、維修困難等難題，提高設(shè)備可靠性和耐用度。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種靜壓支撐齒輪換擋機構(gòu)，包括：變速箱體，所述變速箱體上一端設(shè)有定位端蓋，所述變速箱體另一端設(shè)有支撐底座，所述定位端蓋和支撐底座之間設(shè)有導(dǎo)向軸，所述定位端蓋上連接有活塞軸，所述活塞軸穿設(shè)在液壓缸體內(nèi)，所述液壓缸體一端設(shè)有液壓缸上端蓋，所述液壓缸體另一端設(shè)有液壓缸下端蓋，所述活塞軸穿過液壓缸上端蓋，所述活塞軸內(nèi)設(shè)有上行油路和下行油路，從而驅(qū)動液壓缸體上下移動，所述導(dǎo)向軸穿過液壓缸體，從而實現(xiàn)液壓缸體的上下運動的導(dǎo)向，所述液壓缸體上具有撥叉，所述撥叉上具有齒輪容納凹槽形成上撥叉和下?lián)懿妫鳊X輪容納凹槽內(nèi)容納有滑移齒輪，所述撥叉內(nèi)設(shè)有撥叉油路，所述撥叉油路貫穿至上撥叉和下?lián)懿?，所述上撥叉上設(shè)有上壓腔，所述上壓腔與撥叉油路相連通，所述下?lián)懿嫔显O(shè)有下壓腔，所述下壓腔與撥叉油路相連通，所述撥叉油路通過液壓系統(tǒng)進(jìn)行供油，從而在撥叉運動過程中在下壓腔和上壓腔與滑移齒輪之間形成靜壓油膜。

本發(fā)明的一種靜壓支撐齒輪換擋機構(gòu)，所述液壓系統(tǒng)從下到上包括：油箱、液壓泵、溢流閥、濾油器和節(jié)流閥。

本發(fā)明的一種靜壓支撐齒輪換擋機構(gòu)，所述下?lián)懿婧突讫X輪之間設(shè)有調(diào)整墊，所述調(diào)整墊與撥叉油路相連通，所述下壓腔設(shè)于調(diào)整墊之上。

本發(fā)明的一種靜壓支撐齒輪換擋機構(gòu)，所述上壓腔與下壓腔水平橫截面面積的比值為：0.3-0.7。

根據(jù)上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

1、利用液壓油在撥叉支撐面與滑移齒輪輻面之間形成靜壓油膜，以此代替?zhèn)鹘y(tǒng)換擋機構(gòu)支撐軸承的作用。

2、同時換擋機構(gòu)獨立于變速箱傳動軸系，易于裝配，維修，減小了撥叉滑移軸線到支撐面的距離，大大縮短了撥叉的懸臂長度，提高了整體剛性和強度。

3、內(nèi)置驅(qū)動液壓缸，將整個換擋機構(gòu)整合到變速箱內(nèi)，減小了變速箱占用的空間。

4、同時由靜壓油膜溢出的液壓油可對此位置嚙合的齒輪提供潤滑和冷卻。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種靜壓支撐齒輪換擋機構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種靜壓支撐齒輪換擋機構(gòu)局部示意圖；

圖3是本發(fā)明一種靜壓支撐齒輪換擋機構(gòu)工作原理示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1-3為本發(fā)明一種靜壓支撐齒輪換擋機構(gòu)的實施例，一種靜壓支撐齒輪換擋機構(gòu)，包括：變速箱體1，所述變速箱體1上一端設(shè)有定位端蓋2，所述變速箱體1另一端設(shè)有支撐底座3，所述定位端蓋2和支撐底座3之間設(shè)有導(dǎo)向軸4，所述定位端蓋2上連接有活塞軸5，所述活塞軸5穿設(shè)在液壓缸體6內(nèi)，所述液壓缸體6一端設(shè)有液壓缸上端蓋7，所述液壓缸體6另一端設(shè)有液壓缸下端蓋8，所述活塞軸5穿過液壓缸上端蓋7，所述活塞軸5內(nèi)設(shè)有上行油路19和下行油路18，從而驅(qū)動液壓缸體6上下移動，所述導(dǎo)向軸4穿過液壓缸體6，從而實現(xiàn)液壓缸體6的上下運動的導(dǎo)向，所述液壓缸體6上具有撥叉61，所述撥叉61上具有齒輪容納凹槽形成上撥叉62和下?lián)懿?3，所述齒輪容納凹槽內(nèi)容納有滑移齒輪9，所述撥叉61內(nèi)設(shè)有撥叉油路64，所述撥叉油路64貫穿至上撥叉62和下?lián)懿?3，所述上撥叉62上設(shè)有上壓腔65，所述上壓腔65與撥叉油路64相連通，所述下?lián)懿?3上設(shè)有下壓腔66，所述下壓腔66與撥叉油路64相連通，所述撥叉油路64通過液壓系統(tǒng)進(jìn)行供油，從而在撥叉運動過程中在下壓腔66和上壓腔65與滑移齒輪9之間形成靜壓油膜，所述液壓系統(tǒng)從下到上包括：油箱13、液壓泵14、溢流閥15、濾油器16和節(jié)流閥17，所述下?lián)懿?3和滑移齒輪9之間設(shè)有調(diào)整墊10，所述調(diào)整墊10與撥叉油路64相連通，所述下壓腔66設(shè)于調(diào)整墊10之上，所述上壓腔65與下壓腔66水平橫截面面積的比值為：0.3-0.7。

如圖3工作原理示意圖所示，靜壓系統(tǒng)采用恒壓供油方式，運動件設(shè)置獨立的油墊，由油腔和封油面組成，來自液壓泵14并經(jīng)過過濾的壓強為Ps的油液，經(jīng)節(jié)流器17節(jié)流后進(jìn)入上壓腔65和下壓腔66，當(dāng)油腔內(nèi)的總壓力升高到足以把滑移齒輪9浮起時，撥叉61和滑移齒輪9之間就被一層厚度為h0的油膜隔開，油腔中的油不斷地穿過滑移齒輪9各封油面的間隙流回油箱，壓力降低至零。

當(dāng)滑移齒輪9到外載F的作用時，滑移齒輪9向下產(chǎn)生一個位移，間隙h0變?yōu)閔(h<h0)，使封油間隙減小，造成油腔回阻力增大，在節(jié)流閥17的調(diào)節(jié)下油腔中的壓強也相應(yīng)增加，以平衡外載荷，并將滑移齒輪9的上下浮動量e限制在微小的范圍之內(nèi)。靜壓支撐系統(tǒng)中靜壓油膜厚度h0(即工作間隙h0)越小，其支承剛度越大。

由于滑移齒輪9在換擋過程中要承受上下移動的負(fù)載，撥叉機構(gòu)采用了恒壓閉式靜壓結(jié)構(gòu)，將油腔和封油面設(shè)置在不旋轉(zhuǎn)的撥叉支臂上下工作面上，滑移齒輪9的上下輻面作為靜壓支撐面，通過共用的撥叉油路64向上壓腔65和下壓腔66內(nèi)導(dǎo)入壓強為Ps的液壓油，使撥叉61與滑移齒輪9的上下面間均形成靜壓油膜。由下?lián)懿?3作為主支撐承擔(dān)滑移齒輪9的重量W和上移換擋時滑移齒輪9受到向上的外負(fù)載Fs,上撥叉62作為輔助支撐承擔(dān)在下移換擋時滑移齒輪9受到向下的外負(fù)載Fx，下?lián)懿?3支撐的負(fù)載大于上撥叉62，因此下壓腔66的有效承載面積Sx應(yīng)大于上壓腔65的有效承載面積Ss。由于換擋機構(gòu)對靜壓油膜的精度和剛度要求不高，選取工作間隙(油膜厚度)h為0.1～0.15mm，在裝配中可通過調(diào)整墊10的厚度尺寸來實現(xiàn)最佳的工作間隙。

根據(jù)力學(xué)平衡條件：下油腔支撐力＝齒輪重量+上油腔壓力

即Ps×Sx＝W+Ps×Ss，

油腔有效承載面積之比：Ka＝Ss/Sx，取經(jīng)驗值0.3～0.7

擠壓變動系數(shù)：Cp＝(W+Fs)/(W-Fx)

進(jìn)油壓力：Ps＝[(W-Fx)×(1+Cp)×(1+λ0)]/[2×(1+Sx)×(1-Ka)]

流量：Q＝Ps×λ0×h3/12μ，μ為潤滑油動力粘度,λ0為節(jié)流邊系數(shù)

根據(jù)以上公式及設(shè)計要求確定設(shè)計尺寸和功能參數(shù)。

整個換擋機構(gòu)整合到變速箱內(nèi)部，結(jié)構(gòu)更加緊湊，減小了變速箱占用的空間。

采用換擋撥叉工作面靜壓油膜支撐滑移換擋齒輪。靜壓油膜剛性強，摩擦力極小，保證齒輪獲得穩(wěn)定的支撐，撥叉工作面和齒輪支撐面進(jìn)行無接觸的相對滑動，無磨損和發(fā)熱。

由靜壓面溢出的液壓油可對此位置嚙合的齒輪提供潤滑和冷卻。

由于相對滑動面之間的支撐為柔性的液壓油介質(zhì)，其可緩沖在換擋過程中齒輪嚙合時的部分沖擊，減小齒輪產(chǎn)生打齒的可能；

相比傳統(tǒng)換擋機構(gòu)，無相對易損的支撐軸承，簡化了整體結(jié)構(gòu)，將換擋機構(gòu)整體獨立于變速箱傳動軸系，改善了換擋機構(gòu)的耐用性，提高了設(shè)備的可靠性，方便裝配、維修。

相比傳統(tǒng)換擋機構(gòu)，本發(fā)明采用靜壓支撐結(jié)構(gòu)代替了軸承支撐結(jié)構(gòu)，避免了軸承磨損和發(fā)熱，提高了機構(gòu)的耐用度和可靠性；靜壓油的供給同時提供了齒輪傳動需要的潤滑和冷卻；滑動面間的液體介質(zhì)可對換擋齒輪嚙合過程中產(chǎn)生的沖擊提供一定的緩沖；將換擋機構(gòu)獨立于變速箱傳動軸系，便于單獨裝配、調(diào)試和維修。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。