一种双动力互锁式立体换挡机构的制作方法

本实用新型属于车载石油钻机的技术领域，更具体讲涉及一种双动力互锁式立体换挡机构，尤其适合安装在车载石油钻机的变速箱上使用。

背景技术：

传动变速箱是车载钻机中动力传动系统的核心部件，是各工作机动力传递的纽带，关系到钻机的整体布局和钻机的重要工作性能。性能良好的传动变速箱应该具有传递功率大、效率高、操作灵敏、结构紧凑、使用方便、便于维护的特点，能够最大限度地满足车载钻机的移动以及加工工艺的要求，能够满足不同工矿需求的钻机转矩及钻速范围。对于装机功率大的车载石油钻机变速箱一般采用双动力的结构，因而都是用齿轮并车厢。大型车载钻机因车上工况复杂，负荷变化范围大，需要根据负载变化而交替使用单机运转或双机并车，为此，在每台并车箱的输入端都设置一套挂合装置，可以切断或联通发动机与并车厢间的动力传递，并车厢的每个输出端也根据工况需要设有换挡挂合装置。根据工况不同，两台发动机可单机工作或并车运转，四个输出端的动力可随意切换但车上车下互锁。车上作业时，必须使并车厢下端驱动前后桥输出端的挂合装置处于脱开状态。动力输入端间的切换，必须在发动机启动前或者并车厢处于空档状态时操作，否则将会引起噪声或损坏齿轮啮合零部件。

车载石油钻机变速箱中安装的减速机主要由两个输入端（即动力输入端ⅰ和动力输入端ⅱ）、一个输出端。其中，动力输入端ⅱ与输出端为同一根轴，动力输入端ⅱ和输出端的连接法兰相同，动力输入端ⅱ是柴油输入，仅仅作为应急动力输入，动力输入端ⅱ外设有挂合；动力输入端ⅰ通过换挡结构可实现高档、空档、低档三种状态的切换。两个动力输入端通过手动挂合实现互锁，不能同时工作。工作状态有两个：（一）动力输入端ⅰ提供动力，动力输入端ⅱ处于空档状态，输出轴转速由车上换挡装置控制，动力输入端ⅰ可提供高档、空档、低档三种状态；（二）动力输入端ⅰ处于空档状态，动力输入端ⅱ处于挂合状态，此时由柴油提供动力，由于动力输入端ⅱ和输出轴为同一根轴，因此动力直接由动力输入端ⅱ输入，不经任何轴以1:1速比状态直接输出。

车载石油钻机变速箱中安装的换挡装置，一般都是在汽车行业中常用的单一换挡结构（详见图1）的基础上进行改进、变成利用传感器来控制电路，进而实现换挡。汽车行业中单一换挡结构的工作原理是：当车载钻机需要工作时，用力拉动换挡手柄（1’），换挡手柄（1’）以固定座（8’）为支点通过连接头（2’）使拨叉杆（3’）拉动换挡拨叉（4’），而换挡拨叉（4’）又挂合在换挡内齿套（5’）上面，于是换挡拨叉（4’）带动换挡内齿套（5’）移动来实现内齿套与不同齿轮（左齿轮6’、右齿轮7’）的挂合，而换挡内齿套（5’）与不同齿轮挂合实现不同的速比，最终实现高档、空档、低档三种状态切换的换挡目的。这种传统车载石油钻机的单一换挡装置改用电路传感器控制后的优点是操作简便；但缺点也比较显著：（一）传统车载石油钻机的电路传感单一换挡装置如果在野外和沙漠地区的恶劣工况中工作，容易出现电路短路、老化等问题，使用的安全性和可靠性难于保证，再加上汽车用变速箱加工难度大，维护成本高，不易于拆卸和保养，因此电路传感器换挡装置不适用于恶劣的工况；（二）传统车载石油钻机变速箱中的换挡装置是单一换挡结构，只有一个输入状态，也就是发动机只有一个输入状态的换挡装置，没有涉及到两个或多个输入状态的换挡装置以及两套换挡装置之间的互锁，满足不了大功率车载石油钻机对复杂工况的需求，即不能满足复杂工况中负荷变化范围大、需要根据负载变化灵活调整动力输入的需要。

技术实现要素：

本实用新型的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供的一种双动力互锁式立体换挡机构。本实用新型能够实现车载石油钻机变速箱中两个换挡装置的联动互锁，实现两个动力输入端的安全切换，保证只有一个输入端处于工作状态，保证车载石油钻机的车上和车下工作协作进行，进而实现远程互锁、保护电机、防止误操作、大大降低故障率、极大提高钻采效率，本实用新型具有结构简单、操作方便、安全可靠、便于维修等优点。

本实用新型的目的可通过下述技术措施来实现：

本实用新型的一种双动力互锁式立体换挡机构包括通过限位销与定位孔的配合来实现联动互锁的作直线运动的换挡组件ⅰ和作旋转运动的换挡组件ⅱ，所述换挡组件ⅰ是由拨叉ⅰ、移动拨杆、手柄ⅰ首尾依次相连形成的z字型结构，所述换挡组件ⅱ是由垂直于移动拨杆布置的旋转拨杆、分别套装在旋转拨杆中部和一端的两个拨叉ⅱ、固定在旋转拨杆上的手柄ⅱ构成；其中，在所述旋转拨杆的另一端沿径向开设有定位孔，在所述移动拨杆上固定配装有定位凹槽块，且在定位凹槽块的两个相对内面上固定有一对与定位孔相匹配的限位销（当两个限位销与定位孔处于同一直线上，通过操作手柄ⅰ可以带动移动拨杆、拨叉ⅰ水平左移或右移，进而拨动动力输入端ⅰ的内齿套左移或右移，实现高档、空档或低档的输出控制，即此时动力输入端ⅱ处于离合状态、而动力输入端ⅰ处于工作状态；当拨叉ⅰ处于空挡状态时，转动手柄ⅱ带动拨叉ⅱ同步旋转，带动离合齿轮与动力输入端的主动齿轮啮合，此时动力输入端ⅱ处于挂合状态和工作状态，而动力输入端ⅰ处于非工作状态）。

本实用新型中所述拨叉ⅰ是自由端加工有弧形凹槽的板状结构，所述弧形凹槽与安装在外部动力输入端ⅰ的内齿套的圆形卡槽相匹配（拨叉ⅰ的弧形凹槽卡嵌在内齿套的圆形卡槽中，操作手柄ⅰ可以带动移动拨杆、拨叉ⅰ水平左移或右移，进而拨动动力输入端ⅰ的内齿套左移或右移，实现高档、空档或低档的输出控制）。

本实用新型中所述拨叉ⅱ是一端加工有u型卡槽、另一端加工有安装孔的扳手状结构，所述u型卡槽与安装在外部动力输入端ⅱ的离合齿轮外部的卡柱相匹配（拨叉ⅱ的u型卡槽卡嵌在离合齿轮的外部的卡柱上，转动手柄ⅱ时带动拨叉ⅱ、离合齿轮同步转动，使离合齿轮与动力输入端ⅱ的主动齿轮啮合或脱离啮合，从而实现动力输入端ⅱ切换成挂合状态或者离合状态）。

本实用新型中所述手柄ⅱ安装在旋转拨杆的拨叉ⅱ所在端（手柄ⅱ的转动空间大一些，便于操作）。

本实用新型的工作原理如下：

本实用新型是一种双动力互锁式立体换挡机构，利用限位销的原理实现了实现车载石油钻机变速箱中两个换挡装置的联动互锁，实现两个动力输入端的安全切换：即当动力输入端ⅰ工作时，会使动力输入端ⅱ处于空档状态而限制其工作；当动力输入端ⅱ工作时，又会反过来限制动力输入端ⅰ工作，总之是保证只有一个动力输入端处于工作状态，保证车载石油钻机的车上和车下工作协作进行，进而实现远程互锁、保护电机、防止误操作、大大降低故障率、极大提高钻采效率，本实用新型具有结构简单、操作方便、安全可靠、便于维修等优点。

更具体讲，当两个限位销与定位孔处于同一直线上，通过操作手柄ⅰ可以带动移动拨杆、拨叉ⅰ水平左移或右移，从而拨动动力输入端ⅰ的内齿套左移或右移，进而实现高档、空档或低档的输出控制，即此时动力输入端ⅱ处于离合状态、动力输入端ⅰ处于输入工作状态；当拨叉ⅰ处于空挡状态时，转动手柄ⅱ带动拨叉ⅱ、离合齿轮同步转动，离合齿轮与动力输入端的主动齿轮啮合，此时动力输入端ⅱ处于挂合状态和输入工作状态，而动力输入端ⅰ处于非输入工作状态。这样就实现了两个换挡装置的联动互锁、实现两个动力输入端的安全切换。

本实用新型的有益技术效果如下：

本实用新型是一种双动力互锁式立体换挡机构，能够实现车载石油钻机变速箱中两个换挡装置的联动互锁，实现两个动力输入端的安全切换，保证只有一个输入端处于工作状态，保证车载石油钻机的车上和车下工作协作进行，进而实现远程互锁、保护电机、防止误操作、大大降低故障率、极大提高钻采效率，本实用新型具有结构简单、操作方便、安全可靠、便于维修等优点。

附图说明

图1是单一换挡装置的结构示意图。

图1中的序号说明：1’、换挡手柄，2’、连接头，3’、拨叉杆，4’、换挡拨叉，5’、换挡内齿套，6’、左齿轮，7’、右齿轮，8’、固定座。

图2是本实用新型的安装使用状态图。

图3是本实用新型的结构示意图。

图2和图3中的序号说明：1、拨叉ⅰ，1-1、弧形凹槽，2、移动拨杆，3、手柄ⅰ，4、定位凹槽块，4-1、限位销，5、旋转拨杆，5-1、定位孔，6、拨叉ⅱ，6-1、u型卡槽，6-2、安装孔，7、手柄ⅱ，8、内齿套，8-1、圆形卡槽，9、离合齿轮，9-1、卡柱，a、动力输入端ⅰ，b、动力输入端ⅱ。

具体实施方式

本实用新型以下结合附图作进一步描述：

如图3所示，本实用新型的一种双动力互锁式立体换挡机构包括通过限位销与定位孔的配合来实现联动互锁的作直线运动的换挡组件ⅰ和作旋转运动的换挡组件ⅱ，所述换挡组件ⅰ是由拨叉ⅰ（1）、移动拨杆（2）、手柄ⅰ（3）首尾依次相连形成的z字型结构，所述换挡组件ⅱ是由垂直于移动拨杆（2）布置的旋转拨杆（5）、分别套装在旋转拨杆（5）中部和一端的两个拨叉ⅱ（6）、固定在旋转拨杆（5）上的手柄ⅱ（7）构成；其中，在所述旋转拨杆（5）的另一端沿径向开设有定位孔（5-1），在所述移动拨杆（2）上固定配装有定位凹槽块（4），且在定位凹槽块（4）的两个相对内面上固定有一对与定位孔（5-1）相匹配的限位销（4-1）（当两个限位销（4-1）与定位孔（5-1）处于同一直线上，通过操作手柄ⅰ（3）可以带动移动拨杆（2）、拨叉ⅰ（1）水平左移或右移，进而拨动动力输入端ⅰ（a）的内齿套（8）左移或右移，实现高档、空档或低档的输出控制，即此时动力输入端ⅱ（b）处于离合状态、而动力输入端ⅰ（a）处于工作状态；当拨叉ⅰ（1）处于空挡状态时，转动手柄ⅱ（7）带动拨叉ⅱ（6）同步旋转，带动离合齿轮（9）与动力输入端的主动齿轮啮合，此时动力输入端ⅱ（b）处于挂合状态和工作状态，而动力输入端ⅰ（a）处于非工作状态）。

本实用新型中所述拨叉ⅰ（1）是自由端加工有弧形凹槽（1-1）的板状结构，所述弧形凹槽（1-1）与安装在外部动力输入端ⅰ（a）的内齿套（8）的圆形卡槽（8-1）相匹配（拨叉ⅰ（1）的弧形凹槽（1-1）卡嵌在内齿套（8）的圆形卡槽（8-1）中，操作手柄ⅰ（3）可以带动移动拨杆（2）、拨叉ⅰ（1）水平左移或右移，进而拨动动力输入端ⅰ（a）的内齿套（8）左移或右移，实现高档、空档或低档的输出控制）。

本实用新型中所述拨叉ⅱ（6）是一端加工有u型卡槽（6-1）、另一端加工有安装孔（6-2）的扳手状结构，所述u型卡槽（6-1）与安装在外部动力输入端ⅱ（b）的离合齿轮（9）外部的卡柱（9-1）相匹配（拨叉ⅱ（6）的u型卡槽（6-1）卡嵌在离合齿轮（9）的外部的卡柱（9-1）上，转动手柄ⅱ（7）时带动拨叉ⅱ（6）、离合齿轮（9）同步转动，使离合齿轮（9）与动力输入端ⅱ（b）的主动齿轮啮合或脱离啮合，从而实现动力输入端ⅱ（b）切换成挂合状态或者离合状态）。

本实用新型中所述手柄ⅱ（7）安装在旋转拨杆（5）的拨叉ⅱ（6）所在端（手柄ⅱ（7）的转动空间大一些，便于操作）。

本实用新型的具体使用情况如下（参见图2）：

当需要动力输入端ⅰ（a）输入动力时，动力输入端ⅱ（b）要处于离合状态，即让两个限位销（4-1）与定位孔（5-1）处于同一直线上，然后操作手柄ⅰ（3）带动移动拨杆（2）、拨叉ⅰ（1）水平左移或右移，进而拨动动力输入端ⅰ（a）的内齿套（8）左移或右移，实现高档、空档或低档的输出控制；当需要动力输入端ⅱ（b）输入动力时，要让动力输入端ⅱ（b）处于挂合状态、而动力输入端ⅰ（a）处于非工作状态，即让拨叉ⅰ（1）处于空挡状态时，转动手柄ⅱ（7）带动拨叉ⅱ（6）同步旋转，带动离合齿轮（9）与动力输入端ⅱ（b）的主动齿轮啮合，这样动力输入端ⅱ（b）就处于挂合状态和工作状态。这样利用本实用新型就实现了两个换挡装置的联动互锁、实现两个动力输入端的安全切换。