具有高效动力变速系统的两履带拖拉机及其传动方法与流程

本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种具有高效动力变速系统的两履带拖拉机及其传动方法。

背景技术：

南方履带式拖拉机和履带式旋耕机的底盘，在变速箱前装设静液压变速器，用以实现动力自动变速，很受市场欢迎，但随之带来的液压系统热效应致功率损耗严重，农机正常运行情况下其无功损耗高至28~36%，拖拉机作为动力牵引机械的作用丧失。

履带式拖拉机和履带式旋耕机主要用于水田耕整，在转向时,履带横扫泥浆，使田块出现局部泥浆堆积；最小半径转向时，履带底盘内侧轮轴所承受的转向扭矩上升至正常行驶下的2倍，导致故障频发，变速箱末端传动件损耗严重，履带脱轨频繁，深陷水田不能自拔。同时履带式拖拉机和履带式旋耕机的变速箱中央离合器转向复位困难，这导致履带单边停转。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种具有高效动力变速系统的两履带拖拉机及其传动方法，在保留动力变速优越性的前提下，降低由于油耗和机件损耗居高不下造成的高能耗、高使用成本；采用机械变速加静液压变速后置动力汇流系统实现动力无级变速；用轮间差速器取代中央离合器的转向功能，通过旁路取力实现底盘零半径转向。

本发明采用的技术方案是：一种具有高效动力变速系统的两履带拖拉机，包括：动力、离合器、离合轴、高效动力变速系统、转向系统、履带行走系；所述高效动力变速系统包括变速箱、汇流箱、大功率箱、辅路驱动件；所述变速箱包括：取力锥齿副、变速一轴、档位齿、滑动联齿和变速二轴；所述汇流箱包括：行星轮系的太阳轮、齿圈、行星架a、行星架b、行星轮和制动齿、差速齿、差速器、差速锁、锥齿、差速轴、末端齿轮副、轮轴；所述辅路驱动件包括：静液压变速器或马达和马达齿；所述转向系统包括：末端制动器、中央制动器、滑动单齿和旁路齿；所述大功率箱包括：取力轴、入端齿轮副、出端齿轮副和动力输出轴。

上述技术方案中，所述离合轴的前端与离合器固装，离合器与动力直连，离合轴的后端与取力锥齿副的主动锥齿轮固装，取力锥齿副的被动锥齿轮固装于变速箱的变速一轴前端，变速一轴上固装有三个档位的档位齿，滑动装设于变速二轴上的滑动联齿择档与档位齿啮合；变速二轴前端伸入汇流箱内并在变速二轴上转动装设有行星轮系的行星架a和行星架b、固定装设有行星轮系的太阳轮，；所述行星轮系包括：太阳轮、齿圈、行星架a、行星架b和行星轮，所述行星轮同时与太阳轮和齿圈啮合；所述齿圈固定装设在行星架a上；行星架a的轴管外伸端从内至外固装有制动齿和中央制动器的固定件、滑动装设有中央制动器的滑动件；所述制动齿与固装于差速器外壳上的差速齿啮合，所述差速器含有差速锁、锥齿和差速轴，左、右锥齿分装于差速器左、右两侧，并且锥齿同时与差速器内的行星齿啮合；所述左、右锥齿的内孔分别固装有左、右差速轴，差速轴的轴伸上固装有末端齿轮副的主动齿和末端制动器的固定件、滑动装设有末端制动器的滑动件；所述末端齿轮副的被动齿分别固装于左、右轮轴上，左、右轮轴的外端轴伸上分别固装有履带行走系的驱动轮；所述行星轮转动装设在行星架b上，并且行星轮同时与太阳轮和齿圈的内齿啮合，齿圈的外齿与辅路驱动件的马达齿啮合，所述马达齿固装于静液压变速器或马达的输出轴上；所述行星架b的外伸轴管上滑动装设有滑动单齿，所述滑动单齿常态下处于空位，零半径转向时滑动至与旁路齿啮合；所述旁路齿与右轮轴上末端齿轮副的主动齿啮合；

此外，所述离合轴的前端与离合器固装，离合器与动力直连，离合轴的后端与大功率箱的入端齿轮副连接或者离合轴的后端通过联轴器与大功率箱的入端齿轮副连接，大功率箱输出端为动力输出轴。

上述技术方案中，所述离合轴、大功率箱和动力输出轴的连接结构为：离合轴的前端与离合器固装，所述离合轴的后端位于大功率箱内的花键位滑动装设有入端齿轮副的双联主动齿，离合轴的后端还转动装设有出端齿轮副的双联主动齿，而入端齿轮副的三联被动齿转动装设在动力输出轴上，入端齿轮副的三联被动齿与出端齿轮副的双联主动齿啮合，出端齿轮副的被动齿固定装设在动力输出轴上；所述离合轴位于汇流箱的轴伸上固装有取力锥齿副的主动锥齿轮。

上述技术方案中，所述离合轴、大功率箱和动力输出轴的连接结构为：离合轴的前端与离合器固装，所述离合轴的后端位于汇流箱的中部位置上固装有取力锥齿副的主动锥齿轮，离合轴的后端还通过联轴器固装有大功率箱的取力轴；所述取力轴的花键位滑动装设有入端齿轮副的双联主动齿，而入端齿轮副的三联被动齿转动装设在动力输出轴上，入端齿轮副的三联被动齿与出端齿轮副的双联主动齿啮合，出端齿轮副的被动齿固定装设在动力输出轴上。

一种采用上述技术方案中具有高效动力变速系统的两履带拖拉机的传动方法，将离合轴通过离合器与动力直连，将动力流传递至与离合轴固装的取力锥齿副，取力锥齿副通过固装于变速一轴上的被动锥齿轮带动变速箱的变速一轴，变速一轴带动固装在变速一轴上的档位齿；与档位齿啮合并滑动装设于变速二轴上的滑动联齿又将动力传递给变速二轴；变速二轴带动与变速二轴固装的太阳轮；太阳轮带动与太阳能啮合的行星轮，行星轮通过与行星轮啮合的齿圈内齿导入主路动力流；装设于辅路驱动件的静液压变速器或马达输出轴上的马达齿，将配套液压系统提供的辅路动力流，通过与马达齿啮合的齿圈的外齿导入齿圈；上述主路动力流、辅路动力流叠加后，分流至行星架a和装设有行星轮的行星架b；行星架a的动力流带动固装于行星架a上的制动齿，制动齿又带动与其啮合的差速齿，差速齿通过与差速齿固装的差速器，将动力传递至左、右差速轴；

当所述差速器的差速锁锁定时，固装于差速器上的左、右差速轴等速同向旋转，左、右差速轴又带动在差速轴上的末端齿轮副，末端齿轮副通过固装在左、右轮轴其上的被动轮带动左、右轮轴，左、右轮轴驱动履带行走系实现拖拉机直线行驶；

当差速锁置于打开转向态，并且转向系统的右末端制动器对与右末端制动器固装的右差速轴施予制动力时，右侧履带行走系的转速将随之减小直至停转，而左侧履带行走系转速并无改变，这种左侧行走系速度快于右侧行走系速度的结果，实现了右转向功能；当转向系统的左末端制动器对与左末端制动器固装的左差速轴施予制动力时，同理实现左转向功能；

上述主、辅两路动力流叠加后分流至行星架a和装设有行星轮的行星架b上，当差速锁置于打开转向态时，滑动装设在行星架b上的转向系统的滑动单齿，带动与滑动单齿啮合的转向系统的旁路齿，旁路齿与右轮轴上的右末端齿轮副的主动齿啮合，右末端齿轮副的被动齿将这一旁路动力流传递给右履带行走系，带动右履带转动；同时，右末端齿轮副的主动齿通过与右末端齿轮副固装的右差速轴，带动差速器的右锥齿；当转向系统的中央制动器将制动齿制动时，与制动齿啮合的固装于差速器外壳上的差速齿连同差速器的外壳一起停止转动；差速器的右锥齿通过与右锥齿啮合的差速器内的行星齿，带动差速器的左锥齿反向旋转，与差速器左锥齿固装的左差速轴，通过左末端齿轮副驱动左履带行走系朝与右履带行走系相反的方向旋转，实现履带拖拉机的零半径转向。

上述技术方案中，所述离合轴、大功率箱和动力输出轴的连接结构的传动方法为离合轴通过离合器与动力直连，大功率箱的入端齿轮副通过与离合轴的花键配合获取动力，入端齿轮副的被动三联齿与出端齿轮副啮合，出端齿轮副转动装设于离合轴上，出端齿轮副带动与出端齿轮副固定装设的动力输出轴。

上述技术方案中，所述离合轴、大功率箱和动力输出轴的连接结构的传动方法为：离合轴通过离合器与动力直连，离合轴经联轴器与大功率箱的取力轴连接，并使取力轴获得动力，取力轴通过花键配合带动入端齿轮副，入端齿轮副的被动三联齿通过与被动三联齿啮合并转动装设于取力轴上的出端齿轮副，带动与出端齿轮副固定装设的动力输出轴。

本发明取得的有益技术效果是：本发明的两履带拖拉机，通过高效动力汇流技术和旁路驱动技术，在保留动力变速的优越性前提下，消除现有技术的三大缺陷，本发明将变速箱传动系统直连柴油机动力，避免有效功率的损失，节能达15%左右，同时，本发明增设的大功率箱为农机配置提供了新的动力输出；本发明的零半径转向避免了现有技术小半径转向所带来的履带在水田中横扫泥浆、田块局部泥浆堆积、以及转向扭矩过大、故障频发、损坏机器的问题，本发明有效地保护了设备，延长了机器的使用寿命。此外，本发明增设了辅路驱动件的静液压变速器或马达，使本发明动力更强劲，通过本发明的零半径转向技术解决了履带式水田拖拉机面临的牵引力不足、高能耗、高使用成本的问题。

附图说明：

图1为本发明实施例1结构示意图；

图2为图1上部的a向视图；

图3为本发明实施例2结构示意图；

图4为3上部的a向视图；

图5为本发明零半径转向结构示意图；

图6为本发明右转向结构示意图；

图7为本发明左向结构示意图；

图8为本发明实体外形示意图。

图示说明

动力1、离合器2、离合轴21、高效动力变速系统3、变速箱31、取力锥齿副311、变速一轴312、档位齿313、滑动联齿315、变速二轴314、汇流箱33、太阳轮3311、齿圈3312、行星架a3313、行星架b3314、行星轮3315、制动齿332、差速齿333、差速器334、差速锁3341、锥齿3342、差速轴335、末端齿轮副336、轮轴337、静液压变速器或马达321、马达齿322、转向系统4、末端制动器41、中央制动器42、滑动单齿43、旁路齿44、履带行走系5、大功率箱34、取力轴341、入端齿轮副342，出端齿轮副343，动力输出轴344。

具体实施方式：

参见图1~图7，本发明的具有高效动力变速系统的两履带拖拉机，包括：动力1、离合器2、离合轴21、高效动力变速系统3、转向系统4、履带行走系5；所述高效动力变速系统3包括变速箱31、汇流箱33、大功率箱34和辅路驱动件；所述变速箱31包括：取力锥齿副311、变速一轴312、档位齿313、滑动联齿315和变速二轴314；所述汇流箱33包括：行星轮系331的太阳轮3311、齿圈3312、行星架a3313、行星架b3314、行星轮3315和制动齿332、差速齿333、差速器334、差速锁3341、锥齿3342、差速轴335、末端齿轮副336、轮轴337；所述辅路驱动件包括：静液压变速器或马达321和马达齿322；所述转向系统4包括：末端制动器41、中央制动器42、滑动单齿43和旁路齿44；所述大功率箱34包括：取力轴341、入端齿轮副342，出端齿轮副343和动力输出轴344。

如图1、图2所示，本发明的实施例1中，离合轴21的前端与离合器固装，所述离合轴21位于大功率箱34内的花键位滑动装设有入端齿轮副342的双联主动齿，离合轴的后端转动装设有出端齿轮副343的双联主动齿，而入端齿轮副342的三联被动齿转动装设在动力输出轴344上，入端齿轮副342的三联被动齿与出端齿轮副343的双联主动齿啮合，出端齿轮副343的被动齿固定装设在动力输出轴344上；所述离合轴21位于汇流箱的轴伸上固装有取力锥齿副311的主动锥齿轮。

如图3、图4所示，本发明的实施例2中，离合轴21的前端与离合器固装，所述离合轴21的后端位于汇流箱的中部位置上固装有取力锥齿副311的主动锥齿轮，离合轴的后端还通过联轴器固装有大功率箱34的取力轴341。所述取力轴341的花键位滑动装设有入端齿轮副342的双联主动齿，入端齿轮副342的三联被动齿转动装设在动力输出轴344上，入端齿轮副342的三联被动齿与出端齿轮副343的双联主动齿啮合，出端齿轮副343的被动齿固定装设在动力输出轴344上。

如图1~7所示，本发明的离合轴前端与离合器固装，离合器与动力直连，离合轴的后端与取力锥齿副的主动锥齿轮固装，所述取力锥齿副311的被动锥齿轮固装于变速箱31的变速一轴314前端，变速一轴314上依次固装有三个档位的档位齿，所示变速箱31的变速一轴314前端固装有取力锥齿副311的被动锥齿轮。变速一轴314上依次固装有三个档位的档位齿313，滑动装设于变速二轴上的滑动联齿315择档与档位齿313啮合；变速二轴314前端伸入汇流箱33内并在变速二轴上转动装设有行星轮系的行星架a3313和行星架b3314、固定装设有行星轮系的太阳轮3311；所述行星轮系包括：太阳轮3311、齿圈3312、行星架a3313、行星架b3314和行星轮3315。所述行星轮3315同时与太阳轮3311和齿圈3312啮合；所述齿圈3312固定装设在行星架a3313上；行星架a3313的轴管外伸端从内至外依次固装有制动齿332和中央制动器42的固定件、滑动装设有中央制动器42的滑动件；所述制动齿332与固装于差速器334外壳上的差速齿333啮合；所述差速器334含有差速锁3341、锥齿3342和差速轴335，所述锥齿3342分装于差速器334左、右两侧，并且锥齿同时与差速器内的行星齿啮合；所述左、右锥齿3342的内孔分别固装有左右差速轴335，差速轴335的轴伸上固装有末端齿轮副336的主动齿和末端制动器41的固定件、滑动装设有末端制动器41的滑动件；所述末端齿轮副336的被动齿分别固装于左、右轮轴337上，左、右轮轴337的外端轴伸上分别固装有履带行走系5的驱动轮；所述行星轮3315转动装设在行星架b3314上，并且行星轮同时与太阳轮3311和齿圈3312的内齿啮合；齿圈3312的外齿与辅路驱动件的马达齿322啮合，所述马达齿322固装于静液压变速器或马达321的输出轴上，所述行星架b3314的外伸轴管上，滑动装设有滑动单齿43，所述滑动单齿常态下处于空位，零半径转向时滑动至与旁路齿44啮合；所述旁路齿44与右轮轴337上末端齿轮副336的主动齿啮合。

所述离合轴的前端与离合器固装，离合器与动力直连，离合轴的后端与大功率箱入端齿轮副连接或者离合轴的后端通过联轴器与大功率箱入端齿轮副连接，大功率输出端为动力输出轴。

如图1~图7所示，离合轴21通过离合器2与动力1直连，将动力流传递至与离合轴固装的取力锥齿副311，取力锥齿副311通过固装于变速一轴314上的被动锥齿轮带动变速箱31的变速一轴314，变速一轴314带动固装在变轴一轴上的档位齿313；与档位齿313啮合并滑动装设于变速二轴上的滑动联齿315又将动力传递至变速二轴314；如图1~图7所示，变速二轴314带动与其固装的太阳轮3311；太阳轮3311带动行星轮3315，行星轮3315通过与行星轮啮合的齿圈3312的内齿导入主路动力流；装设于辅路驱动件的静液压变速器或马达321输出轴上的马达齿322，将配套液压系统提供的辅路动力流，通过与马达齿啮合的齿圈3312的外齿导入齿圈3312；上述主路动力流、辅路动力流叠加后，分流至行星架a3313和装设有行星轮3315的行星架b3314上；行星架a3313上的动力流带动固装于行星架a3313上的制动齿332，制动齿332又带动与其啮合的差速齿333，差速齿333通过与差速齿固装的差速器334，将动力传递至左、右差速轴335。

如图1~图4所示，差速锁3342为“锁定”常态，此时上述差速器334的差速锁3342锁定，固装于差速器334上的左、右差速轴335等速同向旋转，左、右差速轴335又带动固装其上的末端齿轮副336，末端齿轮副336通过固装在差速轴上的被动轮带动左、右轮轴337，左、右轮轴337驱动履带行走系5实现拖拉机直线行驶；如图6所示：差速锁3342“打开”置于转向态，当转向系统的右末端制动器41对与其固装的右差速轴335施与制动力时，右侧履带行走系5的转速将随之减小直至停转，而左侧履带行走系5转速并无改变，这种左侧行走系速度快于右侧行走系速度的结果，实现了右转向功能；如图7所示：当转向系统的左末端制动器41对与其固装的左差速轴335施与制动力时，结果同理，实现了左转向功能。

如图5所示：差速锁3342“打开”置于转向态，主、辅两路动力流叠加后分流至行星架a3313和装设有行星轮3315的行星架b3314上。滑动装设在行星架b3314上的转向系统的滑动单齿43带动与滑动单齿啮合的转向系统的旁路齿44，旁路齿44与右轮轴337上的右末端齿轮副336的主动齿啮合，右末端齿轮副336的被动齿将这一旁路动力流传递给右履带行走系5，带动右履带转动；同时，右末端齿轮副336的主动齿通过与右末端齿轮副固装的右差速轴335，带动差速器334的右锥齿3342；当转向系统的中央制动器42将制动齿332制动时，与制动齿332啮合的固装于差速器334外壳上的差速齿333连同差速器334的外壳一起停止转动。这时，差速器334的右锥齿3342通过与右锥齿啮合的差速器334内的行星齿，带动差速器334的左锥齿3342反向旋转。与差速器334左锥齿固装的左差速轴335，通过左末端齿轮副336驱动左履带行走系5朝与右履带行走系5相反的方向旋转，实现履带拖拉机的零半径转向。

如图1、图2，本发明图1、图2所示实施例1所示：离合轴21通过离合器2与动力1直连，所述大功率箱34的入端齿轮副342通过与离合轴21的花键配合获取动力，所述入端齿轮副的三联被动齿转动装设在动力输出轴上，出端齿轮副的被动齿固定装设在动力输出轴上；转动装设于离合轴21上的出端齿轮副343的双联主动齿，通过与入端齿轮副342的三联被动齿啮合而获得动力，出端齿轮副343带动与其固定装设的动力输出轴344，提供机具所需动力。

如图3、图4所示的本发明实施例2，离合轴21通过离合器2与动力1直连，大功率箱34的取力轴341经联轴器与所述离合轴21固装，大功率箱34的取力轴34由此1获得动力，通过花键配合带动入端齿轮副342，转动装设于取力轴341上的出端齿轮副343的双联主动齿，通过与入端齿轮副342的三联被动齿啮合而获得动力，出端齿轮副343带动与其固定装设的动力输出轴344，提供机具所需动力。