CN102192278B - 立式动平衡无针套摆线减速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及摆线减速技术领域，一种新型立式动平衡无针套摆线减速器，由机体、输入轴、二只双偏心轴承、四摆线轮、针齿壳、针销、柱销及柱套、W输出机构及轴承组成，其特征在于：(A)采用两端面有法兰圈、外有散热筋的立式薄壁圆筒体；(B)W输出机构由输出轴、柱销与均载盘组成，柱销上圆环板使柱销形成简支结构，W输出机构中，输出轴轴颈上用轴承支承在机体内孔，均载盘内孔用另一轴承支承在端盖内凸缘外圆上；(C)半埋孔针齿壳装在机体内孔；(D)针销不带套，针销与半埋孔动配合。有益效果：(1)重量轻20-30％，轴向尺寸短25-35％；(2)承载能力为6000型的1.5-2倍；(3)运转时惯性力和惯性力矩理论上完全平衡。

Description

立式动平衡无针套摆线减速器

技术领域

本发明涉及摆线减速技术领域，一种立式动平衡无针套摆线减速器。

背景技术

日本住友重机械株式会社对摆线针轮传动的研究一直未有间断，从69年50型、94年4000型、至2000年的6000型，据称长达三十一年的研制实现了高达40％轻量化。

我国六十年代从日引进后，很快便疯狂了国内减速机行业，摆线减速器产品有卧式WX系列、立式LX系列，有有卧式WB系列、立式LB系列，还有化工部标准及一机部标准B系列。

研究发现，日本住友6000型和国内X、B系列结构上存在下述三个问题：

(A)传统的“针齿壳用长螺钉联接在机体端面上结构”：由于减速器作用力全部产生自针齿壳，因而必须加大针齿壳，加厚联接法兰、加粗长螺钉，笨重的机体，笨重的机体不带散热筋大大增加了重量与制造成本，散热性能差；

(B)悬臂W输出轴结构，输出轴悬臂支承，因而轴向尺寸长、柱销轴伸端变形量大。

(C)采用传统的“带针套、两支点针销结构”；

(C-1)“针齿销加套使与摆线轮接触为滚动摩擦，延长了摆线轮这一重要零件寿命”《机械设计手册》(第二版)中707页。但是“针齿销承受摆线轮齿压力后产生弯曲变形，弯曲变形过大使针齿销与针齿套接触不好，转动不灵活易引起针齿销与针齿套接触面发生胶合，并导致摆线轮与针齿胶合。”《齿轮传动设计手册》799页及王文斌《机械设计手册》卷3.17-109页；

(C-2)减速器内飞溅润滑油无法对顶部几只针齿与针套摩擦面进行润滑；

(C-3)两支点针销结构的针销为不产生过大弯曲变形，必须有足够大的针径，此外短幅系数K₂＝R_Zrz^-1Sin(180/z_b)告诉我们，由于有了针套(r_z)使减速比＞43时大多数机型都必须抽齿，抽齿的结果便是承载能力下降一半；

发明内容本发明目的创建承载力为日本6000型1.5-2倍系列摆线减速器，一种立式动平衡无针套摆线减速器。朱孝录《齿轮传动设计手册》6页、《齿轮手册》上1-12页：摆线效率η＝0.9～0.98≈0.94，与NGWη＝0.96(二级)、0.94(三级)同，因而可取代NGW减速器。

技术方案最先进减速器必须具备下述要素：(1)结构先进的机体，因为机体重占整机的60％，而现行以机重定价，然而机体的结构形式至今并未引起齿轮专家的高度重视，这点从日本6000型、国内X、B系列便可看出；(2)轴向尺寸短；(3)过载能力强。

技术方案描述如下：

(A)采用两端面有法兰圈、外有散热筋的立式薄壁圆筒体，其优点是：具有很高的机械强度、重量轻、散热性能好，根据《齿轮手册》上7-81页、成大先《机械设计手册》卷3.14-411页及张展《行星差动传动装置》274页等理论著作提出的行星减速器机座(箱体)壁厚δ的理论计算公式并结合铸造材料与工艺壁厚确定为：δ≈1.5·T_D ^0.25(mm)(T_D-Nm)，T_D-作用于机体上的转矩(Nm)(见于成大先《机械设计手册》第五版、卷3.14-485页)；

(B)采用刚性笼形W输出机构：用均布柱销将输出轴圆盘与均载盘联接一体，其支承轴承置于摆轮的两侧，可大大减短轴向尺寸，轮与轮间装置圆环板使柱销弯曲应力提高一倍，减小柱销直径可增大偏心轴承的外径，亦即可提高偏心轴承的额定动负荷能力；

(C)采用四片轮使输入轴上的回转质量处于静平衡、动平衡状态，传动更平稳；

(D)根据王文斌《机械设计手册》卷3.174-129页：“RV…针齿半埋在针齿壳的针销孔内，基本上没有弯曲变形”，半埋齿是将已加工出销孔的针齿壳内孔车大至D_Z-dz+4e+(0.2-0.4)而得到的，针销不带套，半埋孔开口处两侧尖角修钝，既提高尖角强度又利于进油；

(D-1)针销与半埋孔动配合，既实现与摆线轮齿滚动啮合，又利于从半埋孔轴向抽出；

(D-2)理论计算表明，针销与半埋孔的接触应力仅为许用值的6-8％，因而可保证针齿壳能够长期使用，不带针套使润滑更好，单级减速比大到144而毋须抽齿。计算如下：

【摆线6275减速器參数】N＝62kW，n₁＝1000rpm，i＝143，T₂＝79590Nm(η＝0.94)，Rz＝325，e＝1.50，K₁＝0.6646，K₂＝1.5755，Y₁max＝1.350，b＝56mm，针套(齿)半径rz＝ρ₁＝4.50，半埋孔曲率半径ρ₂＝4.509(孔φ＝9.018)，于是：销-齿作用力Fmax＝2000T/(K₁RzZa)＝5154(N)，针齿与半埋孔接触应力：σ_Jmax＝0.418{FE(ρ₁ ^-1-ρ₂ ^-1)/b}^0.5＝＝0.418{5154×2.06×10⁵(ρ₁ ^-1-ρ₂ ^-1)/56}^0.5＝38.8(MPa)(为许用值的6.1％)

(注)徐灏《机械设计手册》卷1.4-289页：钢-铸铁[σ_H]＝633(MPa)；

有益效果：比照日本住友6000型，本发明的创造性在于：

(1)具有先进的薄壁机体与W输出机构，因而重量轻20-30％，轴向尺寸短25-35％.；

(2)针齿不带套且半埋齿，因而承载能力为6000型的1.5-2倍；

(3)运转时惯性力和惯性力矩理论上完全平衡。

附图说明图1，本发明实施例结构示意图

具体实施方式下面结合附图对本发明详加描述：

参照图1.一种立式动平衡无针套摆线减速器，由立式机体1、输入轴11、双偏心轴承、摆线轮、针齿壳5、针销6及W输出机构组成，所述立式机体1顶部联接端盖15，所述端盖15上有一进油螺孔b，所述立式机体1底部有一出油螺孔a，所述双偏心轴承装在输入轴11轴伸端，所述输入轴11由第一轴承12支承在端盖15内孔，其特征在于：

所述立式机体1为两端面有法兰圈、两法兰圈用加强筋联接的薄壁圆筒体，立式机体1内凸缘顶端圆环面上装有一只圆环罩16，圆筒体壁厚δ：

δ≈1.5·T_D ^0.25(mm)(T_D-Nm)，T_D-作用于机体上的转矩(Nm)

所述偏心轴承是两只相同的第一、二双偏心轴承10、16，所述摆线轮是四片相同的摆线轮4，其中：第一双偏心轴承10上第一片摆线轮与第二片摆线轮相位角错开180°，第二双偏心轴承16上第三片摆线轮与第四片摆线轮相位角错开180°，第二片摆线轮与第三片摆线轮相位角相同，优点在于：输入轴上的回转质量处于静平衡、动平衡状态，使传动更平稳；

所述W输出机构由输出轴3、柱销9、均载盘14及第二、三支承轴承2、13组成，所述柱销9的一端与输出轴圆盘上均布孔紧配合，而另一端穿过摆线轮销孔与均载盘14上均布孔紧配，所述柱销9上装有圆环板7，圆环板置于二摆线轮之间，从而构成刚性笼形W输出机构，所述W输出机构中：输出轴3轴颈上用第二轴承2支承在机体1内孔；均载盘14内孔用第三轴承13支承在端盖15内凸缘外圆上，支承轴承置于摆轮的两侧，可大大减短轴向尺寸，所述柱销9上柱套8与摆线轮等厚；

所述针齿壳5装在立式机体1输入端内孔；

所述针齿壳5上均布的针销半埋孔是将针齿壳内孔车大至D_Z-dz+4e+(0.2-0.4)得到的，半埋孔开口指向针齿壳中心线，半埋孔开口处两侧尖角修钝(式中：D_Z-针销中心圆直径，dz-针销直径，e-偏心距)；

所述的针销6不带套，针销6与半埋孔动配合，使针销与摆线轮齿如同针套与摆线轮齿一样的滚动啮合，又便于将针销从半埋孔沿轴向抽出；计算表明，针销与半埋孔接触应力仅为许用值6-8％，因而针齿壳可长期使用，减速比由87增大到144而毋须抽齿。

所述的立式动平衡无针套摆线减速器，其特征在于：针销6为金属薄壁弹性管，弹性管内装有耐油橡胶或尼龙弹性材料内芯，既减轻又具有良好的吸振功能。

Claims (2)

1.一种立式动平衡无针套摆线减速器，由立式机体(1)、输入轴(11)、双偏心轴承、摆线轮、针齿壳(5)、针销(6)及W输出机构组成，所述立式机体(1)顶部联接端盖(15)，所述端盖(15)上有一进油螺孔(b)，所述立式机体(1)底部有一出油螺孔(a)，所述双偏心轴承装在输入轴(11)轴伸端，所述输入轴(11)由第一轴承(12)支承在端盖(15)内孔，其特征在于：

所述立式机体(1)为两端面有法兰圈、两法兰圈用加强筋联接的薄壁圆筒体，所述立式机体(1)内凸缘顶端圆环面上装有一只圆环罩(16)，所述圆筒体壁厚δ：

δ≈1.5·T_D ^0.25(mm)(T_D-N_m)，T_D-作用于机体上的转矩(Nm)

所述偏心轴承是两只相同的第一、二双偏心轴承(10、16)，所述摆线轮是四片相同的摆线轮(4)，其中：第一双偏心轴承(10)上第一片摆线轮与第二片摆线轮相位角错开180°，第二双偏心轴承(16)上第三片摆线轮与第四片摆线轮相位角错开180°，第二片摆线轮与第三片摆线轮相位角相同；

所述W输出机构由输出轴(3)、柱销(9)、均载盘(14)及第二、三支承轴承(2、13)组成，所述柱销(9)的一端与输出轴圆盘上均布孔紧配合，而另一端穿过摆线轮销孔与均载盘(14)上均布孔紧配，所述柱销(9)上装有圆环板(7)，圆环板置于二摆线轮之间，从而构成刚性笼形W输出机构，所述W输出机构中：输出轴(3)轴颈上用第二轴承(2)支承在机体(1)内孔；均载盘(14)内孔用第三轴承(13)支承在端盖(15)内凸缘外圆上，所述柱销(9)上柱套(8)与摆线轮等厚；

所述针齿壳(5)装在立式机体(1)输入端内孔；

所述针齿壳(5)上均布的针销半埋孔是将针齿壳内孔车大至D_Z-dz+4e+(0.2-0.4)得到的，半埋孔开口指向针齿壳中心线，半埋孔开口处两侧尖角修钝(式中：D_Z-针销中心圆直径，dz-针销直径，e-偏心距)；

所述的针销(6)不带套，针销(6)与半埋孔动配合。

2.根据权利要求1所述的立式动平衡无针套摆线减速器，其特征在于：针销(6)为金属薄壁弹性管，弹性管内装有耐油橡胶或尼龙弹性材料内芯。