大型行星差動-擺線調速器的製作方法

2023-09-20 21:19:20 2

專利名稱：大型行星差動-擺線調速器的製作方法
技術領域：
本發明涉及大型齒輪調速器技術領域，一種大型行星差動-擺線調速器。
背景技術：
(I)《採用機械芯體的星輪減速器或調速器》ZL200510098706.7:系主功率驅動單排星輪、調速電機經錐齒輪副驅動行星調速；(2)《星輪調速器》ZL200510098385.0:系主功率驅動雙排行星、調速電機經錐齒輪副驅動單排星輪調速；(3)《行星調速器》200710097638.1:系主功率驅動雙排行星、調速電機經錐齒輪副驅動行星調速。主要存在問題是:(I)主功率驅動的單排星輪減速器漸開線少齒差效率低，僅為85-90% (見《機械設計手冊》成大先卷4.16-125頁)；(2)結構複雜，價格比NGW行星高35-55% ；(3)大扭矩機型體積大及輕量化程度低。

發明內容
本發明目的提供一種效率高、製造成本低、高輕量化大型行星差動-擺線調速器，用以取代國家「十二五」中列項的大型星輪減速器，取代大型星輪調速器。技術方案技術方案主要是針對擺線承載力的制約因素:(I)擺線輪銷孔磨削:天津減速機廠首創超大型臥式內孔磨床，偏心迴轉半徑594(mm)用來磨削X12型擺線輪銷孔。《機械設計手冊》中冊930頁載有更大四種機型:Dz=750、850、1000及1200，這就要求超大型臥式內孔磨床偏心迴轉半徑為675-1000。計算表明，若Rz = 600、b = 70、Ymax = 1.5並採用半埋齒結構時，四片輪可傳遞T2 = 600kNm,承載力與星輪最大機型HJW80D相同。但用整體淬硬擺線輪是不可能，因為不可能製造這麼大的內孔磨床；(2)僅有4片擺線輪作功難以製造大型、超大型齒輪箱:當由4片增加到8或12片時，扭矩將高達1200或1800kNm.，因而必需採用籠形W輸出機構；(3)大型齒輪箱的振動:產生振動最主要因素是現有技術輸入軸偏心軸承均採用圓柱滾子軸承內裝偏心套，因而徑向遊隙較大。劉澤九《滾動軸承應用手冊》720頁:「實際使用中軸承徑向遊隙將影響到軸承載荷分布、振動、噪聲、摩擦力矩和壽命。」技術方案如下:(I)採用1-5組、每組四片輪、每片輪為鑄鐵件與軸承鋼擺線輪圈裝配結構，一方面使輸入軸上迴轉質量處於靜、動平衡狀態，另方面大大簡化工藝，大大提高承載能力；(2)消除振動:採用兩隻單列圓錐滾子軸承背對背組合，徑向遊隙控制到接近零；(3)半埋齒針齒殼裝置於主機體輸入端內孔，採用剛性籠形銷軸式輸出機構:用均布柱銷將輸出軸圓盤與均載盤聯接一體，支承軸承置於兩側，減短軸向尺寸，當擺線輪由一組增為多組時，由於輪與輪間均載圓環，使柱銷均處於簡支結構，因而具有足夠大的彎曲強度；
(4)錐齒輪副及差動部件之間有行星部件，使小功率調速電機具有足夠大的調速扭矩。取代ZJ2240水泥磨行星減速器計算例原設計:電機10 極(595rpm) 2500kff, i = 42、T2 = 1685kNm、外型 Φ 3000 X 3890、重量57.4t.現改為四組16片擺線輪結構:6極電機N1 = 2500kW、1000rpm、i = 71、Rz =500、e = 5.50^K1 = 0.792、K2 = 2.181 >Y^ax = 1.542、b = 55mm,針銷 rz = 10.0,計算結果:Ojniax = (8914/Rz) (Ymax T2/b)0.5 = (8914/500) (1.542 X 210652/55) .5 =1370 (MPa)徐灝《機械·設計手冊》卷1.4-290頁:[σ H] = 2300 (MPa)，過載2.82倍，達T2 =4749kNm ；計算結果表明:外型Φ 1300X3890，重量減輕55-65%，10極改為6極電機可結省近20萬元。有益效果比之背景技術，其創造性在於:(I)承載能力高，可用來製造i = 20 1000，T2 = 1000 5000kNm大型齒輪箱；(2)效率高3-5個百分點，結構簡單、輕量化程度高、製造成本低及重量輕55-65% ；(3)運轉時慣性力和慣性力矩理論上完全平衡、噪聲低。


圖1，本發明實施例結構示意2.輸入軸(12)、偏心套、兩隻單列圓錐滾子軸承裝配示意3.擺線輪⑶、耐磨圈(5)、柱銷(6)及柱套裝配示意4.騎縫銷X聯接、鑄鐵盤L2與軸承鋼輪圈L1組裝式擺線輪結構示意圖具體實施方式
下面結合附圖對本發明詳加描述:參照圖1.2.3.與4.一種大型行星差動-擺線調速器，包括主機體(I)及與之聯接的副機體(15)，所述主機體(I)內裝擺線部件，包括輸入軸(12)、偏心軸承(4)、擺線輪組件、針銷(25)、針齒殼(9)及銷軸式輸出機構,輸出機構包括輸出軸(3)、柱銷(6)及柱套，所述副機體(15)內裝錐齒輪副及差動部件，錐齒輪副包括主錐齒輪軸(21)與從錐齒輪
(17)，主錐齒輪軸(21)聯接調速電機，差動部件包括與主電機聯接的主功率軸(18)、聯接在主功率軸(18)軸伸上的差動太陽輪(19)、差動行星輪(22)及差動內齒圈(23)，其特徵在於:(A)錐齒輪副及差動部件之間有行星部件，包括與從錐齒輪(17)聯接的太陽輪
(16)、行星輪(20)、聯接在副機體(15)內孔內齒圈(13)及行星架(14)，使小功率調速電機具有足夠大的調速扭矩,輸入功率傳動路線:一路由主電機(未畫出)經主功率軸(18)上的差動太陽輪(19)傳至差動行星輪(22);另一路由調速電機(未畫出)經主錐齒輪軸
(21)、從錐齒輪(17)、太陽輪(16)、行星輪(20)、聯接在行星架(14)內的差動內齒圈(23)傳至差動行星輪(22)，調速後由差動行星架(24)驅動與之聯接的輸入軸(12)，經擺線部件減速輸出；(B)擺線輪組件為一組中有相同四片擺線輪(8)，其中一輪與二輪、三輪與四輪相位差180°，二與三輪相位相同，使輸入軸上的迴轉質量處於靜、動平衡狀態，傳動更平穩，所述擺線輪(8)由鑄鐵盤L2與軸承鋼輪圈L1裝配而成，二者用騎縫銷X聯接，鑄鐵盤L2上均布的銷孔內滑配耐磨圈(5)，目的使銷孔具有很長使用壽命，鑄鐵盤L2材質為灰口鑄鐵或球墨鑄鐵，鑄鐵抗震及工藝性能好，因而均布的銷孔可在立式加工中心上完成而毋需銷孔磨床；(C)針齒殼(9)聯接在主機體(I)內孔，針銷(25)半埋在針齒殼上，稱為半埋齒結構。半埋齒的論述見於王文斌《機械設計手冊》卷3.174-129頁:「RV...針齒半埋在針齒殼的針銷孔內，基本上沒有彎曲變形」，半埋孔開口處兩側尖角修鈍，既提高尖角強度又利於摩擦面進油半埋孔與針銷(25)動配合，使針銷與擺線輪齒如同針套與擺線輪齒一樣的滾動嚙合。計算表明，針銷與半埋孔接觸應力僅為許用值6-8%，減速比87增大到179毋須抽齒；(D)所述銷軸式輸出機構中，與輸出軸(3)圓盤上均布孔緊配的柱銷(6)穿過擺線輪銷孔與均載盤(10)上均布孔緊配，所述輸出軸(3)軸頸用軸承(2)支承在機體(I)內孔，所述均載盤(10)內孔用軸承(11)支承在副機體(15)內側凸緣外圓上，所述柱銷(6)上還裝有均載圓環(7)，均載圓環(7)置於兩兩擺線輪之間，使每一對應於擺線輪的柱銷段為簡支結構，提高了柱銷的彎曲應力強度；(E)所述偏心軸承(4)由兩隻背靠背單列圓錐滾子軸承與裝在二軸承內圈的偏心套組成，背靠背是指兩軸承外圈內錐孔小孔端靠緊，偏心套長度等於兩軸承總寬度加
0.003-0.0lmm,以保證裝配時圓錐滾子軸承徑向間隙調整到近於零。所述的大型行星差動-擺線調速器，其特徵在於:所述擺線輪組件有二組，與之相應的是擺線輪(8)為8片，承載力為額定的2倍。所述的大型行星差動-擺線調速器，其特徵在於:所述擺線輪組件有三組，與之相應的是擺線輪(8)為12片，承載力為額定的3倍。所述的大型行星差動-擺線調速器，其特徵在於:所述擺線輪組件有四組，與之相應的是擺線輪(8)為16片，承載力為額定的4倍。所述的大型行星差動-擺線調速器，其特徵在於:所述擺線輪組件有五組，與之相應的是擺線輪(8)為20片，承載力為額定的5倍。
權利要求
1.一種大型行星差動-擺線調速器，包括主機體(1)及與之聯接的副機體(15)，所述的主機體(I)內裝擺線部件，包括輸入軸(12)、偏心軸承(4)、擺線輪組件、針銷(25)、針齒殼(9)及銷軸式輸出機構，輸出機構包括輸出軸(3)、柱銷(6)及柱套,所述副機體(15)內裝錐齒輪副及差動部件，錐齒輪副包括主錐齒輪軸(21)與從錐齒輪(17)，主錐齒輪軸(21)聯接調速電機(未畫出)，差動部件包括與主電機(未畫出)聯接的主功率軸(18)、聯接在主功率軸(18)軸伸上的差動太陽輪(19)、差動行星輪(22)及差動內齒圈(23)，其特徵在於: (A)錐齒輪副及差動部件之間有行星部件，包括與從錐齒輪(17)聯接的太陽輪(16)、行星輪(20)、聯接在副機體(15)內孔的內齒圈(13)及行星架(14)，傳動路線:主電機經主功率軸(18)上的差動太陽輪(19)傳至差動行星輪(22);調速電機經主錐齒輪軸(21)、從錐齒輪(17)、太陽輪(16)、行星輪(20)、聯接在行星架(14)內的差動內齒圈(23)傳至差動行星輪(22)，調速後由差動行星架(24)驅動與之聯接的輸入軸(12)，經擺線部件減速輸出； (B)擺線輪組件為一組中有相同四片擺線輪(8)，其中一輪與二輪、三輪與四輪相位差180°，二輪與三輪相位相同，擺線輪(8)由鑄鐵盤L2與軸承鋼輪圈L1裝配而成，二者用騎縫銷X聯接，鑄鐵盤L2上均布銷孔內滑配耐磨圈(5)，鑄鐵盤L2材質為灰口鑄鐵或球墨鑄鐵； (C)針齒殼(9)聯接在主機體(I)內孔，針銷(25)半埋在針齒殼上，稱為半埋齒結構； (D)所述銷軸式輸出機構中，與輸出軸(3)圓盤上均布孔緊配的柱銷(6)穿過擺線輪銷孔與均載盤(10)上均布孔緊配，所述輸出軸(3)軸頸用軸承(2)支承在機體(I)內孔，所述均載盤(10)內孔用軸承(11)支承在副機體(15)內側凸緣外圓上，所述柱銷(6)上還裝有均載圓環(7)，均載圓環(7)置於兩兩擺線輪之間； (E)所述偏心軸承(4)由兩隻背靠背單列圓錐滾子軸承與裝在二軸承內圈的偏心套組成，背靠背是指兩軸承外圈內錐孔小孔端靠緊，偏心套長度等於兩軸承總寬度加.0.003-0.0lmnin
2.根據權利要求1所述的大型行星差動-擺線調速器，其特徵在於:所述擺線輪組件有二組，與之相應的是擺線輪(8)為8片。
3.根據權利要求1所述的大型行星差動-擺線調速器，其特徵在於:所述擺線輪組件有三組，與之相應的是擺線輪(8)為12片。
4.根據權利要求1所述的大型行星差動-擺線調速器，其特徵在於:所述擺線輪組件有四組，與之相應的是擺線輪(8)為16片。
5.根據權利要求1所述的大型行星差動-擺線調速器，其特徵在於:所述擺線輪組件有五組，與之相應的是擺線輪(8)為20片。
全文摘要
本發明涉及大型齒輪調速器技術領域，一種大型行星差動-擺線調速器，包括主機體及聯接在輸入端副機體，其中主機體內裝擺線部件，副機體內裝錐齒輪副、行星及差動部件，其特徵在於所述功率輸入中，一路由主電機經主功率軸上的差動太陽輪傳至差動行星輪，另一路由與輔電機聯接的主錐齒輪軸、經從錐齒輪、太陽輪、行星輪、差動內齒圈傳至差動行星輪，調速後由差動行星架驅動與之聯接的輸入軸，經擺線部件減速輸出。有益效果(1)承載能力高，可用來製造i＝20～1000，T2＝1000～5000kNm大型齒輪箱；(2)效率高3-5個百分點，結構簡單、輕量化程度高、製造成本低及重量輕55-65％；(3)運轉時慣性力和慣性力矩理論上完全平衡、噪聲低。
文檔編號F16H57/08GK103089938SQ201110371899
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月4日 優先權日2011年11月4日
發明者吳聲震 申請人:吳小傑