CN101498361B - 输纸传动的变形椭圆齿轮变速机构 - Google Patents

输纸传动的变形椭圆齿轮变速机构 Download PDF

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Abstract

输纸传动的变形椭圆齿轮变速机构,涉及一种输纸机的变速机构。现输纸机的变速机构采用普通椭圆齿轮,在交纸时产生输纸不稳定现象。本发明包括箱体、支撑于箱体的输入轴和传动轴、设于传动轴中部的减振装置、设于传动轴与输入轴之间的齿轮组,其特征在于:所述的齿轮组包括外齿轮副,外齿轮副的两个互相啮合的齿轮为变形椭圆齿轮,两变形椭圆齿轮分别为连接在输入轴上的第一变形椭圆齿轮及连接在传动轴外端的第二变形椭圆齿轮;所述的减振装置包括设于箱体内且与箱体存在间隙的动力减振装置,所述的动力减振装置包括随传动轴转动的动力阻尼盘、外套于动力阻尼盘的阻尼飞轮,所述阻尼飞轮与阻尼盘之间设有阻尼摩擦片。本发明使交纸准确,输纸稳定。

Description

输纸传动的变形椭圆齿轮变速机构
【技术领域】
本发明涉及一种输纸机的变速机构,尤指采用变形椭圆齿轮的变速机构。
【背景技术】
为了确保高速输纸机在高速输纸过程中对纸张进行准确、平稳地定位,必须降低纸张到达前规的速度,减少对前规的冲击。在不变速的情况下,纸张速度快,对前规冲击大,造成厚纸易反弹、薄纸易变形的状况,因此高速输纸机必须采用变速输纸机构。现使用的普通椭圆齿轮变速机构,采用普通椭圆齿轮组实现变速。此结构有如下缺点:
1、普通椭圆齿轮传动比曲线呈对称性分布,易使分离头的速度不同于走纸轮速度,两者在交纸时产生输纸不稳定的现象。
2、采用摩擦阻尼减振结构,摩擦片直接与箱体接触进行阻尼减振,在摩擦力作功时,将热量直接传给箱体,引起箱体发热,使轴承中的润滑很快挥发,引起轴承夹死,从而损坏传动结构。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进,提供一种输纸传动的变形椭圆齿轮变速机构,以达到交纸稳定、工作可靠、结构合理的目的。为此,本发明采取以下技术方案:
输纸传动的变形椭圆齿轮变速机构,包括箱体、支撑于箱体的输入轴和传动轴、设于传动轴中部的减振装置、设于传动轴与输入轴之间的齿轮组,其特征在于:所述的齿轮组包括外齿轮副,外齿轮副的两个互相啮合的齿轮为变形椭圆齿轮,两变形椭圆齿轮分别为连接在输入轴上的第一变形椭圆齿轮及连接在传动轴外端的第二变形椭圆齿轮;所述的减振装置包括设于箱体内且与箱体存在间隙的动力减振装置,所述的动力减振装置包括随传动轴转动的动力阻尼盘、外套于动力阻尼盘的阻尼飞轮,所述阻尼飞轮与阻尼盘之间设有阻尼摩擦片。变形椭圆齿轮是将椭圆齿轮节曲线的向径长度不变,对应极角在不同范围内缩小或放大若干倍得到的非圆齿轮;当变形椭圆齿轮转至特定角度时可得到需要的传动比,从而使传动轴获得所需的转速,使交纸平稳可靠,避免了普通椭圆齿轮在交纸时由于速差而引起的输纸不稳定。可将所述的变形椭圆齿轮组的传动比设为光滑连续的两个位置函数且周期为2π,即椭圆的节曲线分为两部分,两部分的变形系数不同,每一部分按变形系数进行角度的调整,在旋转一周范围内其传动比分布为不对称,第一部分椭圆齿轮传动比可设为:i1=f(θ1),其中0≤θ1≤π/m1(其中m1为不对称系数,i为传动比,f(θ1)为函数,θ为转角);第二部分椭圆齿轮传动比可设为:i2=f(θ2),其中π/m1≤θ2≤2π,因传动比函数光滑连续,其加速度变化有限,使传动平稳可靠,在确保纸张到达前规时处于低速状态的同时保证交纸稳定。在动力减振装置中,动力阻尼盘安装于轴上,阻尼飞轮依靠动力阻尼盘上的阻尼摩擦片带动,当轴高速运转时,由于阻尼飞轮具有很大的惯性,使阻尼飞轮和动力阻尼盘间发生相对运动,摩擦力作功消耗了振动的能量,从而起到动力消振作用(或称固体摩擦消振);由于动力减震装置与箱体存在间隙,而非直接与箱体触接,降低箱体温度,使设于箱体上的轴承处于温升在允许的范围内,从而确保高速输纸机能够稳定、可靠地进行高速输纸。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充,本发明还包括以下附加技术特征:
所述的减振装置还包括设于箱体外且与箱体存在间隙的阻尼减振装置;所述的阻尼减振装置包括套接在传动轴上的阻尼块;所述阻尼块与传动轴触接。由于变形椭圆齿轮回转中心不在质心上,在高速回转中必然引起振动,故为减小振动在采用动力减振的基础上增设阻尼减振结构,可耐高温、耐摩的阻尼块与传动轴之间的摩擦进一步起了阻尼减振和减小速度波动的作用,确保高速输纸机能够稳定、可靠地进行高速输纸。
所述阻尼盘的外圆周面与端面的相交处开周向槽使阻尼盘外圆侧面呈凸台状,所述周向槽固接有所述的阻尼摩擦片,所述的阻尼摩擦片呈环状;所述阻尼盘一端设有夹紧盘与位于其另一端的阻尼飞轮通过螺栓连接,所述的夹紧盘、阻尼飞轮均与周向槽中的阻尼摩擦片触接以传递阻尼盘的转矩。阻尼飞轮和夹紧盘通过螺栓夹持在设有阻尼摩擦片的阻尼盘凸台处的两圆环面上,依靠动力阻尼盘上的阻尼摩擦片带动。
所述的阻尼飞轮内孔壁及夹紧盘的内孔壁与阻尼盘之间设有滑动轴承,所述的阻尼飞轮周向设台阶孔以穿设用于连接夹紧盘的螺栓和套于螺栓上的弹簧,所述阻尼摩擦片材料为耐高温、耐摩擦材料。弹簧的作用是压紧阻尼飞轮与阻尼摩擦片,压紧力可通过螺杆调节,从而限制轴的振幅,同时弹簧的设置还起一个保护作用,使飞轮与摩擦片之间具有受力可形变的空间;所设的滑动轴承,可减小零件的磨损。由于摩擦片的摩擦易产生高热,故为满足摩擦片的工作条件,选取耐高温、耐摩擦材料。
在所述的箱体和阻尼块上设置了一对相互配合并使阻尼块周向定位的定位销与定位孔。箱体与阻尼块相对静止,由阻尼块的与轴配合的孔壁与轴摩擦消耗振动产生的功。
所述的阻尼块由两个具半圆孔的第一阻尼块及第二阻尼块构成,两半圆孔对接并通过螺栓使其孔壁与传动轴触接。螺栓使阻尼块抱紧于轴,并通过螺栓调节抱紧力。
传动轴的置入箱体部连有一齿轮以输出动力。
所述的齿轮组还包括设于外齿轮副与箱体之间的内齿轮副,所述内齿轮副的两个互相啮合的齿轮为变形椭圆齿轮,两变形椭圆齿轮分别为连接在传动轴上的第三变形椭圆齿轮及连接在支撑于箱体且固接有一惯性飞轮的飞轮轴上的第四变形椭圆齿轮,齿轮组的两对齿轮错位安装。变形椭圆齿轮其加工精度比圆柱齿轮的加工精度差,齿的侧隙也较圆柱齿轮大,因此用二对安装错位的齿轮组机构来消除其侧隙大的缺点。
所述变形椭圆齿轮的齿数均相同,其中第一变形椭圆齿轮和第三变形椭圆齿轮的轮廓相同,第二变形椭圆齿轮和第四变形椭圆齿轮的轮廓相同;第一变形椭圆齿轮通过连接件与第三变形椭圆齿轮固接。因齿数相同故其传动比平均值为1,以保证每张纸均在同一相位到达前规;第一变形椭圆齿轮可通过螺栓等连接件实现与第三变形椭圆齿轮固接,保证相同轮廓的第一变形椭圆齿轮、第三变形椭圆齿轮错位安装,以消除侧隙,实现平稳输纸;由于输入轴、飞轮轴、传动轴间的距离不变,故第一变形椭圆齿轮、第三变形椭圆齿轮与第二变形椭圆齿轮、第四变形椭圆齿轮的相啮合的节曲线为共轭曲线。
所述第一对变形椭圆齿轮及第二对变形椭圆齿轮的传动比范围为2/3~3/2。通过对传动比的变化实现输出轴的转速的变化,达至变速的要求,从而实现高速输纸的目的。
本发明的有益技术效果是:
1、通过采用具非对称传动比的变形椭圆齿轮传动机构进行周期性的变速,实现高速输纸并在纸张到达前规时处于低速状态,且使交纸准确,输纸稳定。
2、同时采用阻尼减振和动力减振两套结构,起了阻尼减振和减小速度波动的作用,有效降低冲击和振动,减小噪声,确保高速输纸机能够稳定、可靠地进行高速输纸,并可减少轴承发热,使轴承温升在允许的范围内,从而确保高速输纸机能够稳定、可靠地进行高速输纸。
3、阻尼减振装置和动力减振装置均可通过螺杆来调节压力,从而改变摩擦力的大小,以使振动处于一定范围内。
4、阻尼减振装置和动力减振装置均与箱体存在间隙,有效降低箱体的温度,轴承中的润滑油不易挥发,使本发明工作更为可靠。
【附图说明】
图1是现有技术方案的减振装置结构示意图;
图2是本发明的变形椭圆齿轮变速机构图;
图3是变形椭圆齿轮的传动比函数示意图。
图中:1-输入齿轮,2-输入轴,3-第三变形椭圆齿轮,4-第一变形椭圆齿轮,5-第二变形椭圆齿轮,6-传动轴,7、8-阻尼块,9-动力阻尼盘,10-阻尼摩擦片,11-弹簧,12-阻尼飞轮,13-螺栓,14-输出齿轮,15-夹紧盘,16-齿轮,17-飞轮轴,18-第四变形椭圆齿轮,19-箱体,20-惯性飞轮,21-滑动轴承。
【具体实施方式】
以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
如图1所示的为原技术方案的减振装置结构示意图;在图中可见原技术方的减振装置,该装置以阻尼盘9带动摩擦片10、摩擦片10以刚性触接于箱体19并与箱体19摩擦实现进行减振,存在至少两方面的问题:1、使箱体发热影响设于箱体的轴承工作,2、因该装置为刚性连接,一旦摩擦片10与箱体19胶合,将会使整个变速机构乃至整个系统产生严重影响,例如因传动轴6的停转而出现打齿等现象。
具体实施方式:如图2所示,输入齿轮1、第三变形椭圆齿轮3和第一变形椭圆齿轮4依次安装在输入轴2上;惯性飞轮20和第四变形椭圆齿轮18依次安装在飞轮轴17上;齿轮16、动力阻尼盘9、设于箱体19外侧的半片阻尼块7、8和第二变形椭圆齿轮5依次安装在传动轴6上,滑动轴承21、阻尼摩擦片10安装在动力阻尼盘9上,夹紧盘15和阻尼飞轮12通过弹簧11和螺栓13作用压紧在阻尼摩擦片10上;箱体19和阻尼块7、8上设置了一对相互配合并使阻尼块7、8周向定位的定位销与定位孔,阻尼块7、8由两个具半圆孔的第一阻尼块7及第二阻尼块8构成,两半圆孔对接并通过螺栓使其孔壁与传动轴6触接夹持;齿轮14和齿轮16啮合,将转速输出;第三变形椭圆齿轮3与第四变形椭圆齿轮18啮合,第一变形椭圆齿轮4与第二变形椭圆齿轮5啮合;输入轴2、飞轮轴17和传动轴6安装在箱体19上,变形椭圆齿轮的齿数均相同,其中第一变形椭圆齿轮和第三变形椭圆齿轮的轮廓相同,第二变形椭圆齿轮和第四变形椭圆齿轮的轮廓相同;第一变形椭圆齿轮通过连接件与第三变形椭圆齿轮固接;第一变形椭圆齿轮、第三变形椭圆齿轮与第二变形椭圆齿轮、第四变形椭圆齿轮的相啮合的节曲线为共轭曲线。
变形椭圆齿轮组的平均传动比i=1,从而使变速周期与输入部分的周期相同。当动力输入给齿轮1,经输入轴2,带动第三变形椭圆齿轮3、第一变形椭圆齿轮4。安装时,必须使齿部有一个微小相位存在。由第三变形椭圆齿轮3、第一变形椭圆齿轮4、第二变形椭圆齿轮5、第四变形椭圆齿轮18构成齿轮组机构,起了相互消除非圆齿轮加工精度侧隙大的缺点,减少冲击工况,通过第三变形椭圆齿轮3和第四变形椭圆齿轮18,使飞轮轴17带动惯性飞轮20转动。通过第一变形椭圆齿轮4、第二变形椭圆齿轮5,使传动轴6产生周期性减速回转,通过轴6上的齿轮16带动齿轮14,将变速工况输出。由于变形椭圆齿轮回转中心与质心不相重合,在高速回转下存在较大的动量mv。由于变速运动存在较大的加速度,致使产生较大惯性力,由此将会引起速度的波动和机械振动。为了消除速度波动,在飞轮轴17上装有惯性飞轮20;为了消除振动,在传动轴6上,在箱体19外侧装有两半片阻尼块7、阻尼块8,用螺栓13调整其接触摩擦力,起了阻尼减振和减小速度波动作用。在箱体内侧装有可绕动力阻尼盘9转动阻尼飞轮12和夹紧盘15,它依靠阻尼摩擦片10带动,弹簧11作用是压紧阻尼飞轮12与阻尼摩擦片10,并可用螺栓13来调节其压力,经过合理的调整后,当轴的扭振动有增大的趋势时,由于阻尼飞轮12具有很大的惯性,因此在阻尼飞轮12与动力阻尼盘9发生相对运动,从而使摩擦力作功以消耗振动的能量,这样可以起到动力消振(或称固体摩擦消振),使输出轴进行平稳、可靠、周期变速,达到稳定输纸的要求。
如图3所示,为一对变形椭圆齿轮的传动比曲线,两函数在连接点具有一条公切线,构成一光滑的传动比曲线(取实线处作为传动比曲线)。动力通过输入齿轮1输入并传递于输入轴2,使输入轴2匀速转动,从而使固接于其上的第一变形椭圆齿轮4转动并带动第二变形椭圆齿轮5转动,由于两相啮合的第一变形椭圆齿轮4、第二变形椭圆齿轮5的传动比为非对称的光滑连续函数,从而实现传动轴6的变速转动以达变速输纸、交纸准确的目的,满足高速输纸的要求。
以上图2-3所示的输纸传动的变形椭圆齿轮变速机构是本发明的具体实施例,已经体现出本发明实质性特点和进步,可根据实际的使用需要,对其进行形状、规格等方面的修改,在此不多赘述。

Claims (10)

1.输纸传动的变形椭圆齿轮变速机构,包括箱体(19)、支撑于箱体(19)的输入轴(2)和传动轴(6)、设于传动轴(6)中部的减振装置、设于传动轴(6)与输入轴(2)之间的齿轮组,其特征在于:所述的齿轮组包括外齿轮副,外齿轮副的两个互相啮合的齿轮为变形椭圆齿轮,两变形椭圆齿轮分别为连接在输入轴(2)上的第一变形椭圆齿轮(4)及连接在传动轴(6)外端的第二变形椭圆齿轮(5);所述的减振装置包括设于箱体(19)内且与箱体(19)存在间隙的动力减振装置,所述的动力减振装置包括随传动轴(6)转动的动力阻尼盘(9)、外套于动力阻尼盘(9)的阻尼飞轮(12),所述阻尼飞轮(12)与阻尼盘(9)之间设有阻尼摩擦片(10);变形椭圆齿轮是将椭圆齿轮节曲线的向径长度不变,对应极角在不同范围内缩小或放大若干倍得到的非圆齿轮;并将所述的变形椭圆齿轮组的传动比设为光滑连续的两个位置函数且周期为2π,即椭圆的节曲线分为两部分,两部分的变形系数不同,每一部分按变形系数进行角度的调整,在旋转一周范围内其传动比分布为不对称。
2.根据权利要求1所述的输纸传动的变形椭圆齿轮变速机构,其特征在于:所述的减振装置还包括设于箱体(19)外且与箱体(19)存在间隙的阻尼减振装置;所述的阻尼减振装置包括套接在传动轴(6)上的阻尼块(7,8);所述阻尼块(7,8)与传动轴(6)触接。
3.根据权利要求2所述的输纸传动的变形椭圆齿轮变速机构,其特征在于:所述阻尼盘(9)的外圆周面与端面的相交处开周向槽使阻尼盘(9)外圆侧面呈凸台状,所述周向槽固接有所述的阻尼摩擦片(10),所述的阻尼摩擦片(10)呈环状;所述阻尼盘(9)一端设有夹紧盘(15)与位于其另一端的阻尼飞轮(12)通过螺栓(13)连接,所述的夹紧盘(15)、飞轮(12)均与周向槽中的阻尼摩擦片(10)触接以传递阻尼盘(9)的转矩。
4.根据权利要求3所述的输纸传动的变形椭圆齿轮变速机构,其特征在于:所述的阻尼飞轮(12)及夹紧盘(15)与阻尼盘(9)之间设有滑动轴承(21),所述的阻尼飞轮(12)周向设台阶孔以穿设用于连接夹紧盘(15)的螺栓(13)和套于螺栓(13)上的弹簧(11),所述阻尼摩擦片(10)材料为耐高温、耐摩擦材料。
5.根据权利要求4所述的输纸传动的变形椭圆齿轮变速机构,其特征在于:在所述的箱体(19)和阻尼块(7,8)上设置了一对相互配合并使阻尼块(7,8)周向定位的定位销与定位孔。
6.根据权利要求5所述的输纸传动的变形椭圆齿轮变速机构,其特征在于:所述的阻尼块(7,8)由两个具半圆孔的第一阻尼块(7)及第二阻尼块(8)构成,两半圆孔对接并通过螺栓(13)使其孔壁与传动轴(6)触接。
7.根据权利要求6所述的输纸传动的变形椭圆齿轮变速机构,其特征在于:传动轴(6)的置入箱体(19)部连有一齿轮(16)以输出动力。
8.根据权利要求1-7任一权利要求所述的输纸传动的变形椭圆齿轮变速机构,其特征在于:所述的齿轮组还包括设于外齿轮副(4,5)与箱体(19)之间的内齿轮副(3,18),内齿轮副(3,18)的两个互相啮合的齿轮为变形椭圆齿轮,两变形椭圆齿轮分别为连接在传动轴(6)上的第三变形椭圆齿轮(3)及连接在支撑于箱体(19)且固接有一惯性飞轮(20)的飞轮轴(17)上的第四变形椭圆齿轮(18),齿轮组的两对齿轮错位安装。
9.根据权利要求8所述的输纸传动的变形椭圆齿轮变速机构,其特征在于:所述变形椭圆齿轮(4,5,3,18)的齿数均相同,其中第一变形椭圆齿轮(4)和第三变形椭圆齿轮(3)的轮廓相同,第二变形椭圆齿轮(5)和第四变形椭圆齿轮(18)的轮廓相同;第一变形椭圆齿轮(4)通过连接件与第三变形椭圆齿轮(3)固接。
10.根据权利要求9所述的输纸传动的变形椭圆齿轮变速机构,其特征在于:所述齿轮组的两对变形椭圆齿轮的传动比范围均为2/3~3/2。
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