CN100414140C - 用来驱动转筒的传动箱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用来驱动转筒的传动箱，具有一驱动轴和一分配功率的传动箱级，它做成带一支承两个小齿轮的中间轴的圆柱齿轮传动箱。该传动箱级后面连接一带一输出轴的汇总功率的传动箱级。其中输出轴位于所驱动的转筒中心线上。现在汇总功率的传动箱级由两个分别带一太阳轮、装在行星轮轴上的固有的行星轮、一内齿轮和一公用的行星轮架的并联行星传动箱组成，行星轮架做成一体的，并与输出轴连接。两个行星传动箱的行星轮轴相互分开并相互错位地安装在一共同的行星轮架上。圆柱齿轮传动箱的中间轴浮动地支承，其中圆柱齿轮传动箱和行星齿轮传动箱构成一耦联传动箱。
Description
技术领域
本发明涉及一种用来驱动转筒的传动箱，具有一驱动轴和一分配功率的传动箱级，它做成带一支承两个小齿轮的中间轴的圆柱齿轮传动箱，并且后面连接一带一输出轴的汇总功率的传动箱级，其中输出轴位于所驱动的转筒的中心线上。
背景技术
用于转筒，如管式磨或转筒炉，的驱动方案的特征为沿传动链从一电机开始、一联轴器、一变速齿轮箱和一连接的管式磨的典型结构。传动箱既转变大多做成电机的驱动源的扭矩，又附加地通过要求的变速比与所希望的并常常由管式磨的碾磨物所确定的输出转速相匹配。
由DE2723319A1已知一种两级多路圆柱齿轮传动箱，其中借助于内部的功率分配制造一种用于管式磨、破碎机等转筒的中央驱动装置。功率分配使得可以在小的空间需求的情况下提高可传递的功率。功率传递仅仅通过淬硬的外齿轮进行，电机一侧的小齿轮和中间轴多重支承，从而带来更高的加工和装配费用。这种中央驱动装置的特点是为了补偿加工和制齿引起的误差需要采取很多措施。
在DE3418543C1中介绍了一种带功率分配的两路传动箱，其中功率分配借助于一可轴向自由调整的轴进行，轴上安装着反方向的斜齿小齿轮。功率的叠加在中间连接另一中间级的条件下借助于一圆柱形外齿轮进行。对于采用这种类型的传动箱可传递的功率的上限达到约3000千瓦。更高的功率只能用加大输出级的直径达到。在这种原则上可以考虑的可能性中没有考虑到加工工艺的制约，从而，这种方案由于经济方面的原因是不利的。
在DE3534940C2中介绍了一种可供选择的用来驱动管式磨的建立在功率分支原理上的方案。这里驱动级是一行星齿轮箱，输出级是一圆柱齿轮箱。一装在管式磨上的外齿轮代替由DE3418543C1所知的两路传动箱的输出级的齿轮。由于方案设计所限壳体具有开口，这里由于恶劣的环境影响和由此带来的驱动元件的磨损，需要更高的维护和安装费用。
由DE2841330B2已知一种具有将功率分支成两个带一共同的行星轮架的行星齿轮组的行星齿轮传动箱，行星齿轮传动箱在输出轴上将此前分支的功率流合并，同心布置的太阳轮轴通过滚动轴承支承在传动箱壳体内规定的部位上。传动链的其他环节，内齿轮、行星轮和行星轮架同样按规定支承或与壳体固定连接。没有考虑太阳轮轴相互之间的相对运动。由于这种轴结构为了补偿径向和扭转方向的干扰量必须采取结构方面的特殊措施，以补偿这种负荷。扭转负荷的补偿借助于一输入端的功率分配联轴器进行。
对于在较高功率范围内的应用场合，采用多级串联的行星齿轮传动前，这里也应该注意，外形尺寸随着所传递的功率的提高而明显增大。对于建立来自应用过程的确切规定的速比的要求可以通过采用对称的耦联传动箱来抵消。
发明内容
本发明的目的是，这样地设计这种类型的传动箱，使得通过简单的设计结构连同与此相匹配的元件，尤其是对于3000千瓦以上的较高功率范围，满足对免维护的、结构紧凑的转筒(例如管式磨或转管式炉)中央驱动装置和对各种所需要的传动比方面的要求。
为此，本发明提供一种用来驱动转筒的传动箱，具有一驱动轴和一分配功率的传动箱级，它做成带一支承两个小齿轮的中间轴的圆柱齿轮传动箱，并且后面连接一带一输出轴的汇总功率的传动箱级，其中输出轴位于所驱动的转筒的中心线上，其特征为：所述汇总功率的传动箱级由两个分别带一太阳轮、安装在行星轮轴上的自身的行星轮、一内齿轮和一公用的行星轮架的并联行星传动箱组成，行星轮架做成一体的并与输出轴连接，两个行星传动箱的行星轮轴相互分开地和相互错开地安装在所述公用的行星轮架上，圆柱齿轮传动箱的中间轴浮动地支承，并且圆柱齿轮传动箱和行星传动箱构成一对称的耦联传动箱。
按本发明的传动箱的特征为：应用一输入端的分配功率的多级圆柱齿轮传动箱和一输出端的用来功率汇总的行星齿轮传动箱，此行星齿轮传动箱由两个并联的行星齿轮级组成。传动箱安装在一结构非常紧凑的、封闭的多件式传动箱壳体内、行星齿轮级通过共同的一体的行星轮架将机械功率传入工作机内。行星轮架的优良结构即使在传递的功率很大时仍造成紧凑和强度合适的结构，其制造通过原形或成形加工法(ur-oderumformende Verfahren)和最后具有可方便地表示加工误差的切削加工，保证达到高的质量水平。
附图说明
下面借助于在附图中所示的实施例对本发明和与本发明相关的优点作较详细的说明。附图表示：
图1传动箱的纵剖视图，
图2以透视图表示用于图1中的传动箱的行星轮架，
图3以透视图表示用于图1中的传动箱的另一种行星轮架。
具体实施方式
图1中所示的传动箱用来驱动一具有传入管式磨的中心轴的直线形驱动功率流的管式磨。传动箱由一输入端的功率分配级和输出端的功率汇总级组成。传动箱安装在一由两个在内部空间分开的分壳体1、2组成的壳体内。分壳体1具有一水平分接缝，并容纳输入端的功率分配级。另一个分壳体2容纳输出端的功率汇总级。空间分隔允许采用不同的分传动箱供油方案。在分壳体1内的功率分配级的高速运转零件最好可以用这里未画出的压力循环润滑装置供油。对于后面要详细介绍的做成行星齿轮级的功率汇总级在通常情况下在分壳体2内简单的浸油润滑便足够了。在安装行星齿轮级的分壳体2内的油量可以通过在安装功率分配级的分壳体1内的压力循环润滑回路调节。分壳体1同时用作分壳体2的扭矩支座。
驱动功率由一这里未画出的相耦接的电机传入驱动轴3。驱动轴3通过轴承4支承在分壳体1内。驱动轴3上的小齿轮5通过齿轮6将机械驱动功率传入一可轴向自由调整的中间轴7。在中间轴7上安装两个反方向的斜齿小齿轮8和9，在直齿传动级的情况下螺旋角一样大。否则，小齿轮8、9之一的螺旋角的选择取决于来自其他同方向布置的斜齿传动环节、亦即齿轮6和另一个小齿轮9、8的轴向合力。其结果是，由于这种选择，浮动支承的中间轴7自动调整。
中间轴7支承在分壳体1内做成浮动轴承的轴承10内。最好采用环状滚子轴承结构形式的滚动轴承作为轴承10。对于这里所考虑的采用传动箱作为在较高功率范围内的中央驱动装置特别应注意承载构件位于线性弹性区内的变形。在这种情况下它是中间轴7的与其他功率分配级相比较大的-但仍然足够小的-弯曲。正是对于这种边界条件和对节省位置的紧凑结构的要求，合适地选择的环状滚子轴承的特色是这样的性能，即类似圆柱形滚子轴承的高支承力和类似自动调心滚子轴承的角度可调性。这里指出的功率分配使得在已知中央驱动装置中迄今为止用来通过在分支上的小齿轮8、9之间的额外的连接元件平衡负荷的费用成为多余。
小齿轮8将驱动功率的一半传入第一分支，小齿轮9将驱动功率的另一半传入一输出端级的第二分支。与迄今为止已知的传动箱不同，输出端作为功率汇总级由一行星齿轮级组成，它由双个在传动链内并联设置的行星齿轮传动箱构成。在两个分支中机械功率通过其他齿轮传递，其中这些齿轮作为一个传动链的环节在这个传动链的各自相似的位置上配备相同的特征，例如齿数和模数。传动链的这些环节是装在驱动轴3上的小齿轮5、中间轴7上的小齿轮8、9以及后面要详细介绍的齿轮11、25和两个行星齿轮传动箱的元件，如太阳轮18、32、行星轮19、33和内齿轮24、35。特别是应该强调，只有这里所实现的对称的耦联传动箱的传动箱才允许通过在总体非常紧凑的结构，亦即行星齿轮级小的外径，的情况下在齿数选择方面的变化选择一与碾磨物相匹配的输出转速和输入端的电机转速之间的转速比。
在传动箱的第一分支中一齿轮11与中间轴7上的小齿轮8啮合。齿轮11装在轴12上，其轴线同时位于管式磨的中心线上。轴12通过轴承13支承在分壳体1内。在轴12输出端的端面上加工出一内齿联轴器14。一两端制齿的连接轴15插入该联轴器14内。为了限制轴向间隙在该连接轴15上可以装一用于辅助轴向支承的端面侧的轴向滑动元件16。连接轴15的另一端终止于第一行星传动箱太阳轮18的内齿半联轴器17内。
第一行星传动箱的太阳轮18与行星轮19啮合，它们装在行星轮轴21上。通过复式万向节式的齿形联轴器连接使得不再被束缚的太阳轮18可以由于有误差的齿轮力在许多行星轮19之间自由调整，以自动平衡负荷。行星轮19的行星轮轴21组成一等边多边形。第一行星传动箱的行星轮19通过在行星轮轴21上的轴承20支承在行星轮架22内。行星轮架22用轴承23支承在分壳体2内。行星轮19又在一与壳体固定的内齿轮24内滚动。
在传动箱的第二个分支内齿轮25与中间轴7上的小齿轮9啮合。齿轮25装在一空心轴26上，其轴线也位于管式磨的中心线上。空心轴26通过轴承27支承在分壳体1内。空心轴26的圆柱形孔包围与它同心的连接轴15。在空心轴26的内壳面上加工第二个复式万向节齿形联轴器的另一内齿联轴器28。该联轴器28最好对称于齿轮25的齿设置。从而可以用简单的方法排除可能的倾侧力矩。穿过分壳体1、2之间的壁的空心轴26和轴承27同时起分壳体1、2内腔之间的分隔元件的作用。例如在空心轴26的朝向轴12的端面上的环形凸缘29配合得这么紧，使得尽可能少的润滑油能够从分壳体2内的浸油润滑区到达分壳体1内的压力循环润滑区。因为不能完全抑制这种油的转移，可以通过一这里未画出的油面观察孔通过压力循环润滑回路调节分壳体2内的油量。
在内齿形联轴器28内插入一同样做成空心轴的连接轴30，在端面上同样存在这样的可能性，装上一轴向滑动元件31，用以辅助轴向支承。连接轴30分别在一端设一连接外齿和一连接内齿。输出端的连接内齿包围第二个行星传动箱的太阳轮32的半联轴器。第一连接轴15穿过第二连接轴30和太阳轮32。
第二行星传动箱的太阳轮32与行星轮33啮合，它们装在行星轮轴34上。与第一个分支相似，通过复式万向节齿形联轴器的连接使太阳轮32可以在第二行星轮级的环绕的行星轮33内自由浮动地造成负荷平衡，第二个行星传动箱的行星轮33通过行星轮轴34上的轴承支承在行星轮架22内。行星轮33又在第二个与壳体固定的内齿轮35内滚动。
行星轮33的行星轮轴34同样组成一等边多边形。行星轮轴21和34的多边形相互转过一角度，使得第一行星传动箱的行星轮轴21正好位于第二行星传动箱的行星轮轴34之间。在两个行星传动箱内最好各自选择三个行星轮19和33。由此对于多边形得到一等边三角形的几何图形。对着中心线观察行星轮轴张紧的多边形相互同样转过60°。
在图1中所示的传动箱表示对于轴承主要采用滚动轴承的结构。机械元件滚动轴承由于滚动体和工作面之间的摩擦接触面经受磨损应力。在这种结构中始终存在这种轴承失效的可能性。为了满足苛刻的防失效性的要求，传动箱最好用技术上等效的滑动轴承代替滚动轴承，而不必对功率分叉方案有所改变。这种机械元件的优点在于其非接触、从而无磨损地运转。
在图2和3中以透视图表示的行星轮架22是两个行星传动箱公用的。行星轮架22是一体的，通过铸造和接着的切削加工制造。
输出轴39与行星轮架22连接，输出轴最好做成实心轴(图2)或空心轴(图3)。
从公用的整体行星轮架22的两个端面38出发在行星轮架22上加工出一端封闭的孔37(盲孔)。在这些孔37内在行星轮架22的一侧装入第一行星传动箱的行星轮轴21，在行星轮架22的另一侧装入第二行星传动箱的行星轮轴34。
由于安装行星轮轴21、34的孔37的所述布局和结构，并结合两个行星传动箱内行星轮19、33的错开设置，行星轮轴21、34可以具有短的长度。这种短的行星轮轴21、34的弯曲量很小，因此可以传递高的功率。与此不同，已知的其他多级行星传动箱的连贯的行星轮轴在这里所出现的负荷条件下会产生不能允许的弯曲。此外特别是由于短的行星轮轴的措施可以造成一通过行星轮架22的外径小和紧凑的输出。由于将行星轮级设置在公用的行星轮架内的分开的行星轮轴上，在必要的情况下也可以实现具有不同齿轮参数的两个不同行星轮级。
在图3中所示的行星轮架22是按图2的行星轮架22的变型。按图3的行星轮架22的结构特别是考虑了原形加工工艺铸造的技术要求。例如在行星轮架22两侧行星轮轴21、34之间的区域内设有边缘缺口40。这些边缘缺口40在强度保持不变的情况下减小行星轮架22的重量，同时减小在铸件硬化期间材料积聚部位产生气孔的危险。输出轴39做成空心轴同样实现了这种所提出的有利于加工的结构设计，此外还扩大了方案的多样性。
Claims (17)
1. 用来驱动转筒的传动箱，具有一驱动轴(3)和一分配功率的传动箱级，它做成带一支承两个小齿轮(8、9)的中间轴(7)的圆柱齿轮传动箱，并且后面连接一带一输出轴(39)的汇总功率的传动箱级，其中输出轴(39)位于所驱动的转筒的中心线上，其特征为：所述汇总功率的传动箱级由两个分别带一太阳轮(18、32)、安装在行星轮轴(21，34)上的自身的行星轮(19、33)、一内齿轮(24、35)和一公用的行星轮架(22)的并联行星传动箱组成，行星轮架做成一体的并与输出轴(39)连接，两个行星传动箱的行星轮轴(21，34)相互分开地和相互错开地安装在所述公用的行星轮架(22)上，圆柱齿轮传动箱的中间轴(7)浮动地支承，并且圆柱齿轮传动箱和行星传动箱构成一对称的耦联传动箱。
2. 按权利要求1所述的传动箱，其特征为：行星轮轴(21，34)安装在单端封闭的孔(37)内，这些孔从端面(38)加工在行星轮架(22)上。
3. 按权利要求1或2所述的传动箱，其特征为：行星轮架(22)做成一铸件，它在用于安装行星传动箱的行星轮轴(21，34)的孔(37)之间的区域内设有边缘缺口(40)。
4. 按权利要求1所述的传动箱，其特征为：行星传动箱的太阳轮(18、32)分别通过一复式万向节式的连接轴(15、30)分别与圆柱齿轮传动箱的一个分支连接。
5. 按权利要求4所述的传动箱，其特征为：一个连接轴(30)做成空心轴，它包围另一连接轴(15)。
6. 按权利要求4所述的传动箱，其特征为：连接轴(15、30)相互以及与输出轴(39)同心地设置在所驱动的转筒的中心线上。
7. 按权利要求4所述的传动箱，其特征为：在连接轴(15、30)端面上装有轴向的滑动元件(16、31)。
8. 按权利要求1所述的传动箱，其特征为：每个行星传动箱正好具有三个行星轮(19、33)，各行星轮(19、33)的行星轮轴(21，34)为多边形布置，组成一等边三角形几何图形，并且两个行星传动箱的行星轮轴(21，34)的错开角度为60°。
9. 按权利要求1所述的传动箱，其特征为：中间轴(7)支承在浮动轴承(10)上，所述浮动轴承做成环状滚子轴承。
10. 按权利要求1所述的传动箱，其特征为：安装在中间轴(7)上的小齿轮(8、9)是方向相反的斜齿轮。
11. 按权利要求1所述的传动箱，其特征为：安装在圆柱齿轮传动箱和行星齿轮传动箱内各相同位置上的齿轮和小齿轮具有相同的齿形参数，并且传动箱总的传动比可通过选择所述齿轮的齿数与所驱动的转筒中的工作条件相匹配。
12. 按权利要求1所述的传动箱，其特征为：圆柱齿轮传动箱和行星齿轮传动箱分别安装在一共同壳体的空间上相互隔开的分壳体(1、2)内。
13. 按权利要求12所述的传动箱，其特征为：在其内安装作为高速运转级的圆柱齿轮传动箱的分壳体(1)中设有一压力循环润滑装置，而在其内安装作为低速运转级的行星传动箱的分壳体(2)中则采用浸油润滑。
14. 按权利要求13所述的传动箱，其特征为：在安装行星传动箱的分壳体(2)内的油量可通过在安装圆柱齿轮传动箱的分壳体(1)内的压力循环润滑回路进行调节。
15. 按权利要求4所述的传动箱，其特征为：圆柱齿轮传动箱和行星齿轮传动箱分别安装在一共同壳体的空间上相互隔开的分壳体(1、2)内；两个分壳体(1、2)具有一共同的壁，所述连接轴(15)、包围该连接轴的空心连接轴(30)和安装此空心连接轴(30)并具有一环形凸缘(29)的轴(26)穿过此壁，并且所述环形凸缘(29)构成两个分壳体(1、2)之间的密封。
16. 按权利要求1所述的传动箱，其特征为：与行星轮架(22)连接的输出轴(39)做成空心轴。
17. 按权利要求1所述的传动箱，其特征为：为行星轮轴(21，34)和行星轮架(22)及附属的各轴所设的轴承(4、10、13、20、23、27、36)是滚动轴承或滑动轴承。
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