CN103089938B - 大型行星差动-摆线调速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大型齿轮调速器技术领域，一种大型行星差动-摆线调速器，包括主机体及联接在输入端副机体，其中主机体内装摆线部件，副机体内装锥齿轮副、行星及差动部件，其特征在于：所述功率输入中，一路由主电机经主功率轴上的差动太阳轮传至差动行星轮，另一路由与辅电机联接的主锥齿轮轴、经从锥齿轮、太阳轮、行星轮、差动内齿圈传至差动行星轮，调速后由差动行星架驱动与之联接的输入轴，经摆线部件减速输出。有益效果：(1)承载能力高，可用来制造i＝20～1000，T₂＝1000～5000kNm大型齿轮箱；(2)效率高3-5个百分点，结构简单、轻量化程度高、制造成本低及重量轻55-65％；(3)运转时惯性力和惯性力矩理论上完全平衡、噪声低。

Description

大型行星差动-摆线调速器

技术领域

本发明涉及大型齿轮调速器技术领域，一种大型行星差动-摆线调速器。

背景技术

(1)《采用机械芯体的星轮减速器或调速器》ZL200510098706.7：系主功率驱动单排星轮、调速电机经锥齿轮副驱动行星调速；(2)《星轮调速器》ZL200510098385.0：系主功率驱动双排行星、调速电机经锥齿轮副驱动单排星轮调速；(3)《行星调速器》200710097638.1：系主功率驱动双排行星、调速电机经锥齿轮副驱动行星调速。主要存在问题是：

(1)主功率驱动的单排星轮减速器渐开线少齿差效率低，仅为85-90％(见《机械设计手册》成大先卷4.16-125页)；(2)结构复杂，价格比NGW行星高35-55％；

(3)大扭矩机型体积大及轻量化程度低。

发明内容

本发明目的提供一种效率高、制造成本低、高轻量化大型行星差动-摆线调速器，用以取代国家“十二五”中列项的大型星轮减速器，取代大型星轮调速器。

技术方案技术方案主要是针对摆线承载力的制约因素：

(1)摆线轮销孔磨削：天津减速机厂首创超大型卧式内孔磨床，偏心回转半径594(mm)用来磨削X12型摆线轮销孔。《机械设计手册》中册930页载有更大四种机型：Dz＝750、850、1000及1200，这就要求超大型卧式内孔磨床偏心回转半径为675-1000。计算表明，若Rz＝600、b＝70、Ymax＝1.5并采用半埋齿结构时，四片轮可传递T₂＝600kNm，承载力与星轮最大机型HJW80D相同。但用整体淬硬摆线轮是不可能，因为不可能制造这麽大的内孔磨床；

(2)仅有4片摆线轮作功难以制造大型、超大型齿轮箱：当由4片增加到8或12片时，扭矩将高达1200或1800kNm.，因而必需采用笼形W输出机构；

(3)大型齿轮箱的振动：产生振动最主要因素是现有技术输入轴偏心轴承均采用圆柱滚子轴承内装偏心套，因而径向游隙较大。刘泽九《滚动轴承应用手册》720页：“实际使用中轴承径向游隙将影响到轴承载荷分布、振动、噪声、摩擦力矩和寿命。”

技术方案如下：

(1)采用1-5组、每组四片轮、每片轮为铸铁件与轴承钢摆线轮圈装配结构，一方面使输入轴上回转质量处于静、动平衡状态，另方面大大简化工艺，大大提高承载能力；

(2)消除振动：采用两只单列圆锥滚子轴承背对背组合，径向游隙控制到接近零；

(3)半埋齿针齿壳装置于主机体输入端内孔，采用刚性笼形销轴式输出机构：用均布柱销将输出轴圆盘与均载盘联接一体，支承轴承置于两侧，减短轴向尺寸，当摆线轮由一组增为多组时，由于轮与轮间均载圆环，使柱销均处于简支结构，因而具有足够大的弯曲强度；

(4)锥齿轮副及差动部件之间有行星部件，使小功率调速电机具有足够大的调速扭矩。

【取代ZJ2240水泥磨行星减速器计算例】

原设计：电机10极(595rpm)2500kW、i＝42、T₂＝1685kNm、外型φ3000×3890、重量57.4t.现改为四组16片摆线轮结构：6极电机N₁＝2500kW、1000rpm、i＝71、Rz＝500、e＝5.50、K₁＝0.792、K₂＝2.181、Y₁max＝1.542、b＝55mm，针销rz＝10.0，计算结果：

σJmax＝(8914/Rz)(YmaxT₂/b)^0.5＝(8914/500)(1.542×210652/55)^0.5＝1370(MPa)

徐灏《机械设计手册》卷1.4-290页：[σ_H]＝2300(MPa)，过载2.82倍，达T₂＝4749kNm；

计算结果表明：外型φ1300×3890，重量减轻55-65％，10极改为6极电机可结省近20万元。

有益效果比之背景技术，其创造性在于：

(1)承载能力高，可用来制造i＝20～1000，T₂＝1000～5000kNm大型齿轮箱；

(2)效率高3-5个百分点，结构简单、轻量化程度高、制造成本低及重量轻55-65％；

(3)运转时惯性力和惯性力矩理论上完全平衡、噪声低。

附图说明图1，本发明实施例结构示意图

图2.输入轴(12)、偏心套、两只单列圆锥滚子轴承装配示意图

图3.摆线轮(8)、耐磨圈(5)、柱销(6)及柱套装配示意图

图4.骑缝销X联接、铸铁盘L₂与轴承钢轮圈L1组装式摆线轮结构示意图

具体实施方式下面结合附图对本发明详加描述：

参照图1.2.3.与4.一种大型行星差动-摆线调速器，包括主机体1及与之联接的副机体15，所述主机体1内装摆线部件，包括输入轴12、偏心轴承4、摆线轮组件、针销25、针齿壳9及销轴式输出机构，销轴式输出机构包括输出轴3、柱销6及柱套，所述副机体15内装锥齿轮副及差动部件，锥齿轮副包括主锥齿轮轴21与从锥齿轮17，主锥齿轮轴21联接调速电机，差动部件包括与主电机联接的主功率轴18、联接在主功率轴18轴身上的差动太阳轮19、差动行星轮22及差动内齿圈23，其特征在于：

(A)锥齿轮副及差动部件之间有行星部件，包括与从锥齿轮17联接的太阳轮16、行星轮20、联接在副机体15内孔内齿圈13及行星架14，使小功率调速电机具有足够大的调速扭矩，输入功率传动路线：一路由主电机经主功率轴18上的差动太阳轮19传至差动行星轮22；另一路由调速电机经主锥齿轮轴21、从锥齿轮17、太阳轮16、行星轮20、联接在行星架14内的差动内齿圈23传至差动行星轮22，调速后由差动行星架24驱动与之联接的输入轴12，经摆线部件减速输出；

(B)摆线轮组件为一组中有相同四片摆线轮8，其中一轮与二轮、三轮与四轮相位差180°，二与三轮相位相同，使输入轴上的回转质量处于静、动平衡状态，传动更平稳，所述摆线轮8由铸铁盘L₂与轴承钢轮圈L₁装配而成，二者用骑缝销X联接，铸铁盘L₂上均布的销孔内滑配耐磨圈5，目的使销孔具有很长使用寿命，铸铁盘L₂材质为灰口铸铁或球墨铸铁，铸铁抗震及工艺性能好，因而均布的销孔可在立式加工中心上完成而毋需销孔磨床；

(C)针齿壳9联接在主机体1内孔，针销25半埋在针齿壳上，称为半埋齿结构。半埋齿的论述见于王文斌《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”，半埋孔开口处两侧尖角修钝，既提高尖角强度又利于摩擦面进油半埋孔与针销25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。计算表明，针销与半埋孔接触应力仅为许用值6-8％，减速比87增大到179毋须抽齿；

(D)所述销轴式输出机构中，与输出轴3圆盘上均布孔紧配的柱销6穿过摆线轮销孔与均载盘10上均布孔紧配，所述输出轴3轴颈用轴承2支承在机体1内孔，所述均载盘10内孔用轴承11支承在副机体15内侧凸缘外圆上，所述柱销6上还装有均载圆环7，均载圆环7置于两两摆线轮之间，使每一对应于摆线轮的柱销段为简支结构，提高了柱销弯曲应力强度；

(E)所述偏心轴承4由两只背靠背单列圆锥滚子轴承与装在二轴承内圈的偏心套组成，背靠背是指两轴承外圈内锥孔小孔端靠紧，偏心套长度等于两轴承总宽度加0.003-0.01mm，以保证装配时圆锥滚子轴承径向间隙调整到近于零。

所述的大型行星差动-摆线调速器，其特征在于：所述摆线轮组件有二组，与之相应的是摆线轮8为8片，承载力为额定的2倍。

所述的大型行星差动-摆线调速器，其特征在于：所述摆线轮组件有三组，与之相应的是摆线轮8为12片，承载力为额定的3倍。

所述的大型行星差动-摆线调速器，其特征在于：所述摆线轮组件有四组，与之相应的是摆线轮8为16片，承载力为额定的4倍。

所述的大型行星差动-摆线调速器，其特征在于：所述摆线轮组件有五组，与之相应的是摆线轮8为20片，承载力为额定的5倍。

Claims (5)

1.一种大型行星差动-摆线调速器，包括主机体(1)及与之联接的副机体(15)，所述的主机体(1)内装摆线部件，包括输入轴(12)、偏心轴承(4)、摆线轮组件、针销(25)、针齿壳(9)及销轴式输出机构，输出机构包括输出轴(3)、柱销(6)及柱套，所述副机体(15)内装锥齿轮副及差动部件，锥齿轮副包括主锥齿轮轴(21)与从锥齿轮(17)，主锥齿轮轴(21)联接调速电机，差动部件包括与主电机联接的主功率轴(18)、联接在主功率轴(18)轴身上的差动太阳轮(19)、差动行星轮(22)及差动内齿圈(23)，其特征在于：

(A)锥齿轮副及差动部件之间有行星部件，包括与从锥齿轮(17)联接的太阳轮(16)、行星轮(20)、联接在副机体(15)内孔的内齿圈(13)及行星架(14)，传动路线：主电机经主功率轴(18)上的差动太阳轮(19)传至差动行星轮(22)；调速电机经主锥齿轮轴(21)、从锥齿轮(17)、太阳轮(16)、行星轮(20)、联接在行星架(14)内的差动内齿圈(23)传至差动行星轮(22)，调速后由差动行星架(24)驱动与之联接的输入轴(12)，经摆线部件减速输出；

(B)摆线轮组件为一组中有相同四片摆线轮(8)，其中一轮与二轮、三轮与四轮相位差180°，二轮与三轮相位相同，摆线轮(8)由铸铁盘(L2)与轴承钢轮圈(L1)装配而成，二者用骑缝销(X)联接，铸铁盘(L2)上均布销孔内滑配耐磨圈(5)，铸铁盘(L2)材质为灰口铸铁或球墨铸铁；

(C)针齿壳(9)联接在主机体(1)内孔，针销(25)半埋在针齿壳上，称为半埋齿结构；

(D)所述销轴式输出机构中，与输出轴(3)圆盘上均布孔紧配的柱销(6)穿过摆线轮销孔与均载盘(10)上均布孔紧配，所述输出轴(3)轴颈用轴承(2)支承在主机体(1)内孔，所述均载盘(10)内孔用轴承(11)支承在副机体(15)内侧凸缘外圆上，所述柱销(6)上还装有均载圆环(7)，均载圆环(7)置于两两摆线轮之间；

(E)所述偏心轴承(4)由两只背靠背单列圆锥滚子轴承与装在二轴承内圈的偏心套组成，背靠背是指两轴承外圈内锥孔小孔端靠紧，偏心套长度等于两轴承总宽度加0.003-0.01mm。

2.根据权利要求1所述的大型行星差动-摆线调速器，其特征在于：所述摆线轮组件有二组，与之相应的是摆线轮(8)为8片。

3.根据权利要求1所述的大型行星差动-摆线调速器，其特征在于：所述摆线轮组件有三组，与之相应的是摆线轮(8)为12片。

4.根据权利要求1所述的大型行星差动-摆线调速器，其特征在于：所述摆线轮组件有四组，与之相应的是摆线轮(8)为16片。

5.根据权利要求1所述的大型行星差动-摆线调速器，其特征在于：所述摆线轮组件有五组，与之相应的是摆线轮(8)为20片。