CN102269239A

CN102269239A - 新型卧式动平衡无针套摆线减速器

Info

Publication number: CN102269239A
Application number: CN2011100890531A
Authority: CN
Inventors: 吴声震
Original assignee: 吴小杰
Priority date: 2011-04-02
Filing date: 2011-04-02
Publication date: 2011-12-07

Abstract

本发明涉及摆线减速技术领域，一种新型卧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)机体为外带散热筋、薄壁圆筒体辅以两侧安装底脚；(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

新型卧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，一种新型卧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。

我国六十年代从日本引进后，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_Zr_z ^-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；

发明内容本发明志在创建承载能力为日本6000型1.5-2倍系列摆线减速器，一种新型卧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)相同，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)采用薄壁圆筒体辅以两侧安装底脚，圆筒外有散热筋机体，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确定壁厚为：δ≈1.5·T_D ^0.25(mm)(T_D-Nm)；

(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减速器参数】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/(K₁Rz Za)＝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＝38.3(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1.一种卧式动平衡半埋齿摆线减速器，由机体(1)、输入轴(11)、双偏心轴承、摆线轮、针齿壳(5)、针销(6)、柱销(9)及柱套(8)、W输出机构及支承轴承(2、13)组成，所述机体(1)输入端面联接端盖(15)，所述双偏心轴承装在输入轴(11)轴伸端，所述输入轴(11)由轴承(12)支承在端盖(15)内孔，其特征在于：

(A)所述机体(1)为薄壁圆筒体辅以两侧安装底脚，圆筒外表面均布与中心轴线正交的散热筋b，优点是：具有很高的机械强度、重量轻、散热性能好，所述机体(1)顶部有一螺孔a，用以装通气帽目的使机体内的油压与体外平衡，防止漏油，所述机体(1)轴承孔底部有一指向机体内腔回油孔K，目的使密封圈与轴承之间的润滑油回到机体内腔而不致向机体外泄漏，所述圆筒机体壁厚：δ≈1.5·T_D ^0.25(mm)(T_D-Nm)；

(B)所述偏心轴承是两只相同双偏心轴承(10、16)，所述摆线轮是四片相同的摆线轮(4)，其中：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°，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；

(C)所述W输出机构由输出轴(3)、与输出轴圆盘上均布孔紧配合的柱销(9)穿过摆线轮销孔而与均载盘(14)上均布孔紧配，所述柱销(9)上装有三只圆环板(7)，每只圆环板各自置于二摆线轮之间，从而形成刚性笼形W输出机构，所述刚性笼形W输出机构中：输出轴(3)轴颈上用轴承(2)支承在机体(1)内孔；均载盘(14)内孔用轴承(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，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，在轮与轮间装置圆环板以变悬臂柱销为简支结构，使柱销弯曲应力提高一倍；

(D)所述针齿壳(5)装在机体(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，半埋孔开口处两侧尖角修钝，既提高尖角强度又利于摩擦面进油(D_Z-针销中心圆直径，dz-针销直径，e-偏心距)；

(E)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。

所述的新型卧式无针套摆线减速器，其特征在于：对于小速比，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

1.一种新型卧式动平衡无针套摆线减速器，由机体(1)及装在机体内的输入轴(11)、偏心轴承、摆线轮、针齿壳(5)、针销(6)、柱销(9)及柱套(8)、W输出机构及支承轴承(2、13)组成，所述机体(1)输入端面上联接端盖(15)，所述偏心轴承装在输入轴(11)轴伸端，所述输入轴(11)由轴承(12)支承在端盖(15)内孔，其特征在于：

(A)机体(1)为薄壁圆筒体辅以两侧安装底脚，圆筒外表面均布与中心轴线正交的散热筋b，所述机体(1)顶部有一螺孔a，所述机体(1)轴承孔底部有一指向机体内腔的回油孔K，所述圆筒机体壁厚：δ≈1.5·T_D ^0.25(mm)(T_D-Nm)；

(B)所述偏心轴承是两只相同双偏心轴承(10、16)，所述摆线轮是四片相同的摆线轮(4)，其中：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°，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；

(C)所述W输出机构由输出轴(3)、与输出轴圆盘上均布孔紧配合的柱销(9)穿过摆线轮销孔而与均载盘(14)上均布孔紧配，所述柱销(9)上装有三只圆环板(7)，圆环板各自置于二摆线轮之间，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)轴颈上用轴承(2)支承在机体(1)内孔；均载盘(14)内孔用轴承(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；

(D)所述针齿壳(5)装在机体(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)；

(E)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所述的新型卧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。