用于回轉齒輪裝置的潤滑系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于使施工機器(100)的上部結構(102)相對于該施工機器(100)的底架(104)旋轉的回轉齒輪裝置(110)。該回轉齒輪裝置(110)可包括環形齒輪(126)、至少一個內齒輪(132)和構造成將潤滑劑分配到環形齒輪(126)的內齒(130)上的多個潤滑劑分配單元(136)。該潤滑劑分配單元(136)可以以特定方式圍繞中心軸線(A)互相間隔開地布置，這可在施工機器(100)僅執行具有有限的回轉角度的操作的情況下也確保環形齒輪(126)的內齒(130)的適當潤滑。
【專利說明】
用于回轉齒輪裝置的潤滑系統
技術領域
[0001]本發明涉及一種用于使施工機器的上部結構相對于該施工機器的底架旋轉的回轉齒輪裝置。本發明還涉及相關的施工機器，尤其是液壓鏟式采礦機(液壓采礦鏟，hydraulic mining shovel)。
【背景技術】
[0002]諸如挖掘機的施工機器可包括具有操作室的上部結構(上架)、包括諸如履帶鏈的車輛推進系統的底架、以及配備有用于挖掘物料和礦料的機具(例如，反鏟或正鏟)的動臂。上部結構可旋轉地安裝在底架上。例如，在露天開采中，用于挖掘和取出物料和礦料的液壓鏟式采礦機(也稱為大型液壓挖掘機)可包括具有操作室的上部結構，其經由回轉齒輪裝置或系統可旋轉地安裝至底架。
[0003]回轉齒輪裝置可包括安裝在底架上并且包括內齒的環形齒輪。此外，外環形部件圍繞該環形齒輪同心地配置，并且安裝至上部結構。外環形部件和環形齒輪以允許兩個部件之間的相對旋轉運動的方式連接。為了使上部結構相對于底架旋轉，與環形齒輪的內齒嚙合的至少一個內齒輪旋轉以使環形齒輪相對于外環形部件旋轉。為了減小內齒輪的齒與環形齒輪的內齒之間的摩擦并因而延長回轉齒輪裝置的使用壽命，利用潤滑劑如潤滑油或潤滑脂來潤滑所述齒。
[0004]本發明至少部分涉及改善或克服現有技術系統的一個或多個方面。

【發明內容】

[0005]根據本發明的一方面，公開了一種用于使施工機器的上部結構相對于施工機器的底架旋轉的回轉齒輪裝置。所公開的回轉齒輪裝置可包括圍繞中心軸線周向地延伸并且包括徑向向內地朝向中心軸線的內齒的環形齒輪。所公開的回轉齒輪裝置還可包括布置在環形齒輪內并且包括外齒的至少一個內齒輪，所述外齒構造成與環形齒輪的內齒嚙合以使上部結構相對于底架旋轉。所公開的回轉齒輪裝置還可包括構造成將潤滑劑分配到環形齒輪的內齒上的多個潤滑劑分配單元。所述潤滑劑分配單元可布置成圍繞中心軸線彼此間隔開。對于每個內齒輪而言，各個內齒輪和在圍繞中心軸線的第一周向上最近的潤滑劑分配單元可限定出小于45°的相對于中心軸線的第一圓心角。此外，對于每個內齒輪而言，各個內齒輪和在圍繞中心軸線的第二周向上最近的潤滑劑分配單元可限定出小于45°的相對于中心軸線的第二圓心角。第二周向可與第一周向相反地定向。
[0006]根據本發明的另一方面，公開了一種施工機器。所公開的施工機器可包括上部結構、底架和根據本發明的回轉齒輪裝置。該回轉齒輪裝置可將上部結構可旋轉地安裝至底架。該施工機器可被構造為可包括作業機具的液壓鏟式采礦機，所述作業機具是反鏟或正鏟。
[0007]本發明的其它特征和方面將從下文的描述和附圖中顯而易見。
【附圖說明】
[0008]結合在本文中并構成說明書的一部分的附圖示出了本發明的示例性實施例，并連同說明書一起用于解釋本發明的原理。在附圖中:
[0009]圖1示出示例性液壓伊^式采礦機的示意圖；
[0010]圖2示出可旋轉地安裝至液壓鏟式采礦機的底架的上部結構的圖；
[0011 ]圖3示出回轉齒輪裝置截面的底視圖；
[0012]圖4示出示例性回轉齒輪裝置的示意圖；以及
[0013]圖5示出具有潤滑回路的回轉齒輪裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0014]以下是對本發明的示例性實施例的詳細描述。文中所述和附圖所示的示例性實施例旨在教導本發明的原理，從而使本領域的普通技術人員能夠在許多不同的環境中并針對許多不同應用實施并使用本發明。因此，示例性實施例并非旨在成為且不應該被認為是對專利保護范圍的限制性說明。相反，專利保護范圍應該通過所附權利要求來限定。
[0015]本發明部分基于以下認識:盡管施工機器的回轉齒輪裝置可實現使上部結構相對于底架旋轉約360度，但操作人員可僅針對某些操作使上部結構圍繞有限的回轉角度/擺動角度范圍旋轉。特別地，由液壓鏟式采礦機的操作人員執行的典型作業操作僅需要有限的回轉角度。該回轉角度可以是有限的，因為在操作中，附接在液壓鏟式采礦機的動臂組件上的鏟斗在用于挖掘物料的挖掘點與用于將挖掘的物料從鏟斗下落至諸如越野載重車的運輸車的開口貨箱(傾翻斗)中的物料下落點之間交替。由于效率原因，液壓鏟式采礦機和運輸車可定位成使得挖掘點和物料下落點限定出僅90°或甚至更小的回轉角度。具體地，發現在正鏟挖掘操作中，回轉角度可為約90°，而在反鏟挖掘操作中，回轉角度可僅為約60°。
[0016]此外，本發明部分基于以下認識:操作人員在操作期間使用的有限的回轉角度可能會明顯影響回轉齒輪裝置的齒輪齒的潤滑。發現盡管回轉齒輪裝置中可能存在足量潤滑劑，但環形齒輪的內齒在環形齒輪的某些區域中可能不會被覆以或不會被充分地覆以潤滑劑。具體地，發現盡管在緊鄰內齒輪之處可能存在用于將潤滑劑分配到環形齒輪的內齒上的潤滑劑分配單元，但可能發生實際上并沒有潤滑劑被提供給環形齒輪的內齒的與內齒輪嚙合的那些區域。由于施工機器的特定操作任務所引起的有限的回轉角度，環形齒輪的被潤滑區域在回轉/擺動的前半部分(前進行程)期間可能移動離開內齒輪，直至第一反轉點。然后，在回轉的后半部分(回程)期間，被潤滑區域接近內齒輪，但未到達與有限的擺動角度的第二反轉點早期到達的位置相同的位置。此后，前進行程在沒有任何來自潤滑劑分配單元的潤滑劑已到達內齒輪的狀態下開始。
[0017]另外，認識到在回轉齒輪裝置具有多于一個的內齒輪的情況下，可針對所有內齒輪分別考慮上述發現。
[0018]相應地，本發明提出在各內齒輪的任一側以考慮操作期間的有限回轉角度的可能性的距離設置潤滑劑分配單元。特別地，該距離被選擇成在施工機器例如僅在液壓鏟式采礦機的正鏟挖掘操作和反鏟挖掘操作期間以有限的回轉角度操作的情況下也確保環形齒輪的內齒的適當潤滑。
[0019]現在參照附圖，在圖1中示出了施工機器100。具體地，圖1示出了液壓鏟式采礦機。
[0020]液壓鏟式采礦機100包括上部結構(上架)102、帶有履帶鏈105的底架104和帶有機具108的動臂組件106。回轉齒輪裝置(旋轉齒輪裝置)110安裝至上部結構102和底架104，以使得上部結構102與底架104之間能夠發生相對旋轉運動。
[0021]上部結構102和底架104可包括并容納如下文參照圖1所述的多個構件。上部結構102和底架104的示例性框架結構在圖2中被示出。
[0022]返回參照圖1，上部結構102處的操作站或操作室112可提供用于操作人員按需控制液壓鏟式采礦機100的控制面板。例如，該控制面板可包括用于推進液壓鏟式采礦機并控制機具108、動臂組件106和回轉齒輪裝置110的操作的操縱桿、桿件、按鈕等。在一些實施例中，操作室112還包括諸如用于向操作人員傳送信息(諸如機器參數和環境條件)的顯示器的界面。
[0023]附加地或替換地，在操作室112的外部一一例如在液壓鏟式采礦機100遠處一一可設置有用于操作人員的遠程控制器和/或接口單元。
[0024]上部結構102還可容納至少一個內燃發動機(例如柴油發動機)、液壓系統和冷卻系統。該液壓系統可為液壓鏟式采礦機的所有類型的液壓致動構件一一例如旋轉或線性液壓馬達一一提供至少一個加壓的液壓流體源。此外，該冷卻系統可具有用于冷卻液壓鏟式采礦機100的液壓構件和內燃發動機的油冷卻系統和散熱風扇。如本領域的技術人員將了解的，液壓鏟式采礦機100可包括操作所需的其它構件和系統，例如控制系統。
[0025]動臂組件106可包括用于操作動臂118和可移動地安裝至動臂118的前端的作業機具108的多個液壓致動器116。在所示的實施例中，機具108被構造為正鏟。其它實施例可包括機具108的其它構型，例如反鏟。
[0026]此外，底架104包括用于在工作面121上推進液壓鏟式采礦機100的推進裝置。例如，該推進裝置可包括履帶鏈120和用于驅動履帶鏈120的驅動馬達。
[0027]現在參照圖3和4以更詳細地描述回轉齒輪裝置110。注意，出于清楚的目的，在圖3中僅示出了兩個內齒輪和一個潤滑小齒輪。此外，圖4特別旨在示意性地示出示例性回轉齒輪裝置110的各構件的相對布置。
[0028]回轉齒輪裝置110包括外環形部件122、環形齒輪126、至少一個內齒輪132和潤滑劑分配單元136。
[0029]如在圖4中可見的，環形齒輪126和外環形部件122繞中心軸線A周向地延伸。此外，外環形部件122相對于環形齒輪126同心地布置，并且環形齒輪126包括用于與內齒輪132的外齒134嚙合的、徑向向內地朝向中心軸線A的內齒130。
[0030]外環形部件122經由緊固裝置——例如螺栓124——安裝至上部結構102(參見圖1和2)。同樣，環形齒輪126經由緊固裝置——例如螺栓128——安裝至底架104(參見圖1和2)0
[0031]為了允許上部結構102和底架104的相對旋轉運動，外環形部件122和環形齒輪126以允許相對旋轉運動的方式連接。例如，環形齒輪126通過容納在外環形部件122中的滾柱軸承可轉動地安裝至外環形部件122 ο例如，可使用圓柱形滾柱軸承作為滾柱軸承。
[0032]通過使布置在環形齒輪126內的至少一個內齒輪132旋轉來產生相對旋轉運動。當使內齒輪132旋轉時，內齒輪132的外齒134與環形齒輪126的內齒130嚙合，使得外環形部件122和內齒輪132共同圍繞中心軸線A在圓形路徑上移動。結果，與外環形部件122連接的上部結構102相對于與環形齒輪126連接的底架104旋轉。
[0033]為了驅動內齒輪132，旋轉驅動裝置和傳動裝置(未示出)可與內齒輪132可操作地連接。所述傳動裝置和旋轉驅動裝置可容納在上部結構102中。例如，所述傳動裝置可被構造為緊湊式行星傳動裝置且所述旋轉驅動裝置可被構造為活塞馬達。
[0034]在一些實施例中，可僅設置一個內齒輪132。或者，多個內齒輪132可布置在環形齒輪126內。特別地，諸如圖1所示的大型液壓鏟式采礦機可包括多于一個的內齒輪132。
[0035]例如，在可設置多于一個的內齒輪132的情況下，內齒輪132可如圖4所示兩兩一對地布置。這里，第一對內齒輪132A和132B限定出約60°的相對于中心軸線A的圓心角b，其與形成第二對內齒輪的內齒輪132C和132D相似。其它實施例可包括或多或少的對數的內齒輪132、圓心角b的其它值，例如10°到90°之間的范圍、和/或圍繞中心軸線A成對稱或不對稱的布置。
[0036]此外，回轉齒輪裝置110包括圍繞中心軸線A互相間隔開地布置的多個潤滑劑分配單元136。為了潤滑環形齒輪126的內齒130，潤滑劑被供給到以連續的和/或間歇的方式將潤滑劑分配到內齒130上的潤滑劑分配單元(潤滑劑噴射/排出單元)136。例如，潤滑劑分配單元136可被構造為如圖3所示的潤滑小齒輪。這些潤滑小齒輪可包括用于與環形齒輪126的內齒130嚙合的外齒138。外齒138可包括多個開口，潤滑劑經所述開口從潤滑小齒輪的內部中空腔室或通道系統被分配。所述內部中空腔室或通道系統被供給以來自潤滑劑栗等的潤滑劑。替換地或附加地，至少一個潤滑劑分配單元136可被構造為潤滑劑噴射單元，其相對于內齒130以合適的距離布置以將潤滑劑噴射到內齒上。同樣，可從潤滑劑栗等給所述潤滑劑噴射單元供給潤滑劑。
[0037]此外，如圖4中可見的，在各內齒輪132A-132D的任一側，潤滑劑分配單元136的其中一個在緊鄰區域布置。
[0038]例如，仔細看第一內齒輪132A。在圍繞中心軸線A的第一周向上，第一潤滑劑分配單元136A是用于第一內齒輪132A的最近的潤滑劑分配單元。具體地，第一內齒輪132A和第一潤滑劑分配單元136A布置成使得相對于中心軸線A的第一圓心角al為約30°。所述第一角度al是在第一內齒輪132A與第一潤滑劑分配單元136A之間限定的。另外，在圍繞中心軸線A并與第一周向相反的第二周向上，第二潤滑劑分配單元136B是離第一內齒輪132A最近的潤滑劑分配單元。同樣，相對于中心軸線A并在第一內齒輪132A與第二潤滑劑分配單元136B之間限定出的第二圓心角a2為約30°。如圖4中可見的，針對其余的齒輪132B至132D和相應的潤滑劑分配單元136B至136F設置相似的圓心角a2至a8。
[0039]注意，在內齒輪132與對于各周向而言最近的潤滑劑分配單元之間限定出的圓心角a的角度值被選擇成針對回轉方向和有限的回轉角度兩者確保內齒130在與內齒輪132的外齒134嚙合的區域中的潤滑。
[0040]在一些實施例中，在各齒輪與其對于兩個周向而言最近的潤滑劑分配單元之間限定出的每個圓心角都可小于45°。具體參照如上所述的液壓鏟式采礦機及其反鏟和正鏟挖掘操作，發現這些圓心角優選在5°到35°之間、尤其是10°到30°之間的范圍內，因為在60°至90°的有限范圍內的回轉角度僅在這些操作期間可能頻繁發生。
[0041]為了減少潤滑劑分配單元的數量，在圖4所示的實施例中，潤滑劑分配單元136B配置在第一對內齒輪的內齒輪132A和132B之間，而另一潤滑劑分配單元136E配置在第二對內齒輪的內齒輪132C和132D之間。結果，兩個齒輪132A和132B具有針對圍繞中心軸線A的不同周向的同一個最近的潤滑劑分配單元136B。類似地，兩個齒輪132C和132D共用潤滑劑分配單元136E作為針對圍繞中心軸線A的不同周向的最近的潤滑劑分配單元。或者，例如，可以在一對內齒輪中的(兩個)內齒輪之間不設置潤滑劑分配單元。該對內齒輪的兩個內齒輪可布置成彼此如此靠近，以使得兩個齒輪具有針對兩個周向的相同的最近的潤滑劑分配單
J L ο
[0042]在諸如圖4所示的一些實施例中，潤滑劑分配單元136可圍繞中心軸線A對稱地布置。由于設置了六個潤滑劑分配單元136A-136F，所以相鄰的潤滑劑分配單元互相間隔開60°的圓心角。結果，一旦回轉齒輪裝置110執行60°的回轉角度，就實現了內齒130在環形齒輪126的整個圓周周圍的充分潤滑。其它實施例可包括圍繞中心軸線A成對稱和不對稱布置的或多或少的潤滑劑分配單元136。
[0043]參照圖5，回轉齒輪裝置110可配備有使潤滑劑循環通過其構件的潤滑劑回路139。
[0044]潤滑劑回路139包括用于將潤滑劑栗送并供給到潤滑劑分配單元136的潤滑劑栗142。具體地，潤滑劑栗142經由潤滑劑管路與各潤滑劑分配單元136流體地連接。此外，回路139可包括用于從回轉齒輪裝置110的潤滑劑集槽140排出潤滑劑并將排出的潤滑劑提供給潤滑劑栗142的潤滑劑排出部144。潤滑劑集槽140可布置成收集不(再)涂覆回轉齒輪裝置110的任何傳動裝置的潤滑劑。
[0045]工業適用性
[0046]如本文示例性公開的回轉齒輪裝置適用于施工機器，以使上部結構相對于底架可旋轉地安裝。
[0047]特別地，該回轉齒輪裝置適用于包括反鏟或正鏟作為作業機具的液壓鏟式采礦機，這是因為認識到尤其是這些機具與僅包含60°到90°之間的有限回轉角度的操作相關。
[0048]通過在各內齒輪132的任一側以限定出45°以下相對于中心軸線A的的圓心角的距離設置一個潤滑劑分配單元136，可確保潤滑劑被提供給內齒輪132的外齒134和環形齒輪126的內齒130的嚙合區域，盡管由回轉齒輪裝置110執行的回轉角度可僅為約90°。如果在內齒輪132與最近的潤滑劑分配單元136之間設置30°以下的圓心角，則即使對于小于60°等的回轉齒輪裝置110的回轉角度而言也可確保適當的潤滑。
[0049]盡管文中已描述本發明的優選實施例，但可加入改進和修改而不脫離所附權利要求的范圍。
【主權項】
1.一種用于使施工機器(100)的上部結構(102)相對于所述施工機器(100)的底架(104)旋轉的回轉齒輪裝置(110)，所述回轉齒輪裝置(110)包括: 環形齒輪(I26)，所述環形齒輪圍繞中心軸線(A)周向地延伸，并且包括徑向向內地朝向所述中心軸線(A)的內齒(130); 至少一個內齒輪(132)，所述內齒輪布置在所述環形齒輪(126)內，并且包括外齒(134)，所述外齒(134)構造成與所述環形齒輪(126)的內齒(130)嚙合以使所述上部結構(102)相對于所述底架(104)旋轉;和 多個潤滑劑分配單元(136)，所述潤滑劑分配單元構造成將潤滑劑分配到所述環形齒輪(126)的內齒(130)上，所述潤滑劑分配單元(136)圍繞所述中心軸線(A)互相間隔開地布置， 其中，對于每個內齒輪(132)而言: 各個所述內齒輪(132)和在圍繞所述中心軸線(A)的第一周向上最近的潤滑劑分配單元(136)限定出小于45°的相對于所述中心軸線(A)的第一圓心角(al);并且 各個所述內齒輪(132)和在圍繞所述中心軸線(A)的第二周向上最近的潤滑劑分配單元(136)限定出小于45°的相對于所述中心軸線(A)的第二圓心角(a2)，所述第二周向與所述第一周向相反地定向。2.根據權利要求1所述的回轉齒輪裝置(110)，其中，所述第一圓心角(al)和所述第二圓心角(a2)在5°至1」35°之間、優選在10°到30°之間的范圍內。3.根據權利要求1或2所述的回轉齒輪裝置(110)，其中，所述潤滑劑分配單元(136)中的至少一個被構造為: 潤滑小齒輪，所述潤滑小齒輪構造成與所述環形齒輪(126)的內齒(130)嚙合并且將潤滑劑分配到所述內齒(130)上;和/或 潤滑劑噴射系統，所述潤滑劑噴射系統構造成將潤滑劑噴射到所述環形齒輪(126)的內齒(130)上。4.根據前述權利要求中任一項所述的回轉齒輪裝置(110)，其中，所述至少一個內齒輪(132)包括由限定出在10°與90°之間的范圍內的相對于所述中心軸線(A)的圓心角(b)的兩個內齒輪形成的第一對內齒輪。5.根據前述權利要求中任一項所述的回轉齒輪裝置(110)，其中，所述至少一個內齒輪(132)包括多對內齒輪(132)，每對內齒輪(132)都由限定出在10°到90°之間的范圍內的相對于所述中心軸線(A)的圓心角(b)的兩個相鄰的內齒輪形成，并且所述多對內齒輪(132)優選圍繞所述中心軸線(A)對稱地布置。6.根據權利要求4或5所述的回轉齒輪裝置(110)，其中，所述多個潤滑劑分配單元(136)中的一個或沒有潤滑劑分配單元布置在各對內齒輪(132)的兩個內齒輪之間。7.根據前述權利要求中任一項所述的回轉齒輪裝置(110)，其中，所述潤滑劑分配單元(136)圍繞所述中心軸線(A)對稱地布置。8.根據前述權利要求中任一項所述的回轉齒輪裝置(110)，其中: 所述多個潤滑劑分配單元(136)總共包括六個潤滑劑分配單元;和/或 所述多個內齒輪(132)總共包括四個內齒輪。9.根據前述權利要求中任一項所述的回轉齒輪裝置(110)，還包括與每個所述潤滑劑分配單元(136)流體地連接以將潤滑劑栗送到所述潤滑劑分配單元(136)的潤滑劑栗(142)010.根據權利要求9所述的回轉齒輪裝置(110)，還包括構造成使潤滑劑循環的潤滑劑回路(139)，所述潤滑劑回路(139)包括: 所述潤滑劑栗(142); 所述潤滑劑分配單元(136);和 潤滑劑排出部(144)，所述潤滑劑排出部用于從所述回轉齒輪裝置(110)的潤滑劑集槽(140)排出潤滑劑并將所述潤滑劑提供給所述潤滑劑栗(142)。11.根據前述權利要求中任一項所述的回轉齒輪裝置(110)，還包括圍繞所述中心軸線(A)和所述環形齒輪(126)同心地布置的外環形部件(122)，其中，所述外環形部件(122)和所述環形齒輪(126)構造成實現所述外環形部件(122)與所述環形齒輪(126)之間圍繞所述中心軸線(A)的相對運動。12.—種施工機器(100)，包括: 上部結構(102); 底架(104);和 根據前述權利要求中任一項所述的回轉齒輪裝置(110)，所述回轉齒輪裝置(110)將所述上部結構(102)可旋轉地安裝至所述底架(104)。13.根據權利要求12所述的施工機器(100)，其中，所述回轉齒輪裝置(110)的外環形部件(122)被緊固至所述上部結構(102)，所述回轉齒輪裝置(110)的環形齒輪(126)被緊固至所述底架(104)，并且所述外環形部件(122)和所述環形齒輪(126)彼此可旋轉地安裝。14.根據權利要求12或13所述的施工機器(100)，其中，所述施工機器被構造為液壓鏟式采礦機。15.根據權利要求14所述的施工機器(100)，其中，所述液壓鏟式采礦機包括作業機具(108)，所述作業機具是反鏟或正鏟。
【文檔編號】F16H57/04GK106051132SQ201610235639
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年4月15日
【發明人】S·卡普拉羅
【申請人】卡特彼勒環球礦業有限責任公司