一种用于工程钻机的多级变速系统研究

张双娟 邱海巡 王 维

（广东省地质装备中心技术科，广州 510000）

城市建筑基础工程施工采用钻孔灌注桩基础较为普遍，除继续向大型、深层基础发展外，现已向中小型建筑工程基础拓展。此外，别墅基础和私宅基础已广泛采用钻孔灌注桩。广东省地质装备中心为了适应中小型基础工程施工的发展与需要，结合我国目前中小型基础工程施工和危岩加固、边坡治理以及基础开挖等锚杆机桩孔施工的特点，广泛征询施工单位意见，设计并研发了一种工程钻机[1-3]。

1 钻机四正两反变速系统简介

钻机的变速箱（如图1 所示）由离合器和变速机构组成。离合器（如图2 所示）是一种典型的常闭式三片干式摩擦离合器，依靠左凸轮的移动实现开合。拉动离合操纵杆，左凸轮沿斜面运动，推动拉杆作轴向运动，压缩弹簧，实现离合器的分离。钻机的变速机构是采用四正二反的变速机构，结构紧凑合理，变速灵活可靠。按照变速箱前面的两个手柄变位示意牌操纵手柄，即可获得4 个正转速度和2个反转速度[4-8]。

图1 钻机变速箱

图2 离合器

2 四正两反变速系统工作原理及实现方式

2.1 工作原理

该工程钻机的多级变速系统包括箱体、伸进所述箱体的输入轴以及伸出所述箱体的输出轴，还包括装配至所述箱体的输入齿轮、第一花键轴、第二花键轴、传动轴、定位轴、第一传动齿轮、第二传动齿轮、第三传动齿轮、第一档位齿轮、第二档位齿轮、第三档位齿轮、双联齿轮、移动齿轮以及过桥齿轮。输入齿轮套在输入轴上，并能够与输入轴同步转动。第一档位齿轮及第二档位齿轮均套在第一花键轴上，并能够与第一花键轴同步转动。第二传动齿轮及第三传动齿轮均套在第二花键轴上，并能够与第二花键轴同步转动。双联齿轮套在传动轴上，并能够与传动轴同步转动。移动齿轮套在输出轴上，并能够与输出轴同步转动。过桥齿轮套在定位轴上，并与第三传动齿轮啮合。第一传动齿轮与输入齿轮啮合，第二传动齿轮与传动轴的外周啮合。另外，多级变速系统还包括第一拨叉和第二拨叉。第一拨叉用于驱使双联齿轮沿传动轴往复移动，使双联齿轮与第一档位齿轮或第二档位齿轮啮合，且移动齿轮设置有内联部和外联部。第二拨叉用于驱使移动齿轮沿输出轴往复移动，以使移动齿轮的内联部与传动轴的外周啮合，或者使移动齿轮的外联部与第三档位齿轮啮合，或者使移动齿轮的外联部与过桥齿轮啮合[9]。

2.2 实现方式

本实施例的多级变速系统具有四档正转速度，分别在以下4 种情况实现。第一，双联齿轮与第一档位齿轮啮合，且移动齿轮的内联部与传动轴的外周啮合。第二，双联齿轮与第一档位齿轮啮合，且移动齿轮的外联部与第三档位齿轮啮合。第三，双联齿轮与第二档位齿轮啮合，且移动齿轮的内联部与传动轴的外周啮合。第四，双联齿轮与第二档位齿轮啮合，且移动齿轮的外联部与第三档位齿轮啮合。以上4种情况的传动比不同，因此能够实现四档正转速度[10-12]。

本实施例的多级变速系统具有两档反转速度，分别在以下两种情况实现。一种是双联齿轮与第一档位齿轮啮合，且移动齿轮的外联部与过桥齿轮啮合。另一种是双联齿轮与第一档位齿轮啮合，且移动齿轮的外联部与过桥齿轮啮合。以上两种情况均通过过桥齿轮来改变输出轴的转向从而实现反转，且这两种情况的传动比不同，因此能够实现两档反转速度。

3 结语

本文提出的变速系统具有四档正转速度和两档反转速度，极大地提高了钻机的使用灵活性和钻机效率。