CN102312959A

CN102312959A - 高承载力制动式内摆线减速器

Info

Publication number: CN102312959A
Application number: CN201110062214A
Authority: CN
Inventors: 吴声震
Original assignee: 吴小杰
Priority date: 2011-03-01
Filing date: 2011-03-01
Publication date: 2012-01-11

Abstract

本发明涉及机械减速技术领域，一种高承载力制动式内摆线减速器，其特征在于：由制动件与内摆线传动件组成，其中：(A)制动件由钢球V型槽盘、摩擦副及弹簧组成，摩擦副由圆锥体与锥盘组成，锥盘与从动盘内花键与轴外花键滑配，弹簧一端靠紧轴的轴肩上，另一端靠紧锥盘端面上使圆锥摩擦面压紧；(B)内摆线传动件由双偏心轴承a、内摆线齿圈、二摆线轮、柱销与柱套、输出轴及轴承组成，内摆线齿圈联接在输出轴圆盘上，柱销一端紧配在机架均布孔中，另一端上装有一只均载环。有益效果：(1)承载力提高1-2倍；(2)制动时无火花，使用可靠；(3)内摆线啮合副润滑良好，因而寿命长；(4)制造成本为行星减速器的35-45％。

Description

高承载力制动式内摆线减速器

技术领域

本发明涉及机械减速技术领域，一种高承载力制动式内摆线减速器。

背景技术

矿山提升机、各种起重机最需要是带制动减速器，然背景技术Q系列定轴及ZK系列行星减速器必须配制动电机或另装制动器，这是现代减速器技术领域的一大空白。

发明内容

发明人志在建立起一系列制动减速器发明专利，以适应矿井、钢铁、冶金及运输等工业部门的需要，从而填补我国减速器技术领域的空白。特别是一种造价低、使用寿命长(除针轮式中针齿销折断外使用寿命一般为10-15年)的高承载力制动式内摆线减速器。

技术方案

四十多年实践证明，摆线价格低、摆线轮永不断齿而具有很大的承载能力。认真研究发现减速器箱体既具高机械强度又有大空间，因此箱体内安装制动器是很有价值的创新。

(A)大承载力技术方案：内摆线传动中用内摆线轮便取代了由针齿壳、针齿及针齿套构成的针轮。其优点：(1)结构简单、另件少；(2)单级减速比很大，减速比大于59时毋须抽齿，同时由于内齿摆线轮与外齿摆线轮为纯滚动啮合，因此在输入功率相同情况下，体积降低1个等级。比照普通摆线接触强度计算结果，表明双摆线减速器承载能力可提高100-200％；

(B)制动技术方案：由钢球V型槽机构、摩擦副与压缩弹簧组成，其中：钢球V型槽机构是机械无级变速重要部件，包括主、从动V型槽盘与居中的钢球，其自身具有离合与联轴器两功能。其工作原理是：当通电时，输入轴上主动V型槽盘的V型槽面对钢球产生正压力：其轴向分力推动从动V型槽盘，于是摩擦副分离，制动力矩消失；其周向分力用以驱动与从动V型槽盘联接的输出轴，经减速后输出作功；断电时输入轴仃止转动，压缩弹簧的轴向力迅速使摩擦副结合产生制动力矩使机构即处于稳定制动状态。

有益效果：

(1)内摆线传动件的承载能力比普通摆线传动件提高100-200％；

(2)由于制动件装在减速器机体端盖内，因而制动时无火花，使用性能可靠；

(3)内摆线齿圈转动输出轴结构使啮合副处于良好润滑状态，大大延长了使用寿命；

(4)结构简单、机加工工艺性能好、制造成本约为行星减速器的35-45％。

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1.一种高承载力制动式内摆线减速器，其特征在于：由装在箱体(3)内摆线传动件与装在端盖(13)内制动件组成，所述端盖(13)联接在机架(5)上，所述的机架(5)法兰联接在箱体(3)输入端端面上，所述机架(5)将双摆线传动件与制动件分隔开，其中：

(A)制动件由装在端盖(13)内孔的输入轴(10)、装在输入轴(10)上的主动V型槽盘(11)、从动V型槽盘(20)、置于二V型槽之间的钢球(12)、摩擦副及复位弹簧(8)组成，所述的钢球均布在保持架上，所述的钢球数与主、从动V型槽盘槽数相等，所述的摩擦副由固定在机架(5)内孔的内锥体(6)与锥盘(7)组成，所述的锥盘(7)与从动V型槽盘(20)内花键与轴(9)外花键滑配，所述的复位弹簧(8)一端靠紧轴(9)的轴肩上，另一端靠紧锥盘(7)端面上使锥盘(7)与内锥体(6)圆锥摩擦面压紧，其工作原理是：当通电时，主动V型槽盘(11)的V型槽面对钢球(12)产生正压力，其轴向分力推动从动V型槽盘(20)与锥盘(7)，于是摩擦副分离，制动力矩消失，其周向分力经钢球(12)、从动V型槽盘(20)驱动轴(9)，经摆线传动件减速输出作功；断电时输入轴仃止转动，压缩弹簧迅速使摩擦副处于制动力矩等于1.5-2倍额定力矩状态。钢球V型槽机构的优点是：离、合灵敏，无火花安全可靠，制动力矩恒定；

(B)内摆线传动件由装在轴(9)轴伸端上的双偏心轴承a、内摆线齿圈(4)、相位角错开180°的二摆线轮(15、17)、柱销(14)与柱套(18)、输出轴(1)及装在箱体(3)上的二支承轴承(2)组成，所述内摆线齿圈(4)联接在输出轴(1)圆盘上，所述的柱销(14)一端紧配在机架(5)均布孔中，另一端上装有一只均载环(19)，所述的柱销(14)上还有一只均载环(16)置于二摆线轮(15、17)之间。

内摆线齿圈转动使轮齿啮合副处于良好润滑状态，同时由于是凹-凸啮合，当量曲率半径小，因而其接触强度高于普通摆线。

由于普通摆线轮齿-针齿接触强度计算较简单而可作为比照。

现以X12型为例：N＝180kW，n₁＝1000rpm，i＝59，T₂＝101420Nm，Rz＝325mm，e＝3.50，K₁＝0.646，K₂＝1.70，最大接触系数：Y₁max＝1.407，摆线轮齿宽b＝80mm，针齿半径r_z＝10.0，

针齿与摆线轮的接触应力σ_Jmax＝900(YmaxT/b)^0.5/(Rz)＝

＝900(1.407×1014210/8.0)^0.5/(32.5)＝

＝11696(kg/cm²)＝1147(MPa)＜[σ_H]＝1617(MPa)

根据徐灏《机械设计手册》卷1.4-289页：

钢-钢的许用接触应力[σ_H]＝1336(MPa)(HB500-500)、1617(MPa)(HB600-600)

而摆线减速器中最大机型8275的最大承载能力仅为39400(Nm)(见成大先《机械设计手册卷4.16-154页)，因此可得出结论：半埋齿针销使摆线传动件的承载能力提高100-200％，而内摆线传动的承载能力则更高。

为了与现有的制动盘或、或与制动电机、或与电磁制动器进行比较特附下表：

附：圆锥摩擦副计算表

	计算公式	ZKL1	ZKL3	ZKL5	ZKL7
						1	输入功率N(kW)，1000r/min，i＝40	163	522	1155	2059(750r/min)
2	输入扭矩T(Nm)	1553(Nm)	4982(Nm)	11030(Nm)	26215(Nm)
						3	输入轴径d≈(T/0.008)^0.333	58	85.2	111	148.5
4	摩擦锥中径Dp≈4.0d，/b＝0.25Dp	230 /58	340 /85	445 /110	600 /150
						5	摩擦锥大径D₂＝D_p+b sinα	241.56	356.95	466.9	629.9
6	摩擦锥小径D₁＝D_p-b sinα	218.44	323.05	423.1	570.1
						7	所需轴向力Q＝2000T∑÷(μDp)	20912(N)	45382	76767	135319
8	比压p＝4Q÷π(D₂ ²-D₁ ²)(MPa)	2.51(MPa)	2.51	2.51	.2.4
						9	Kv＝1.358v^-0.3332 /v≤25m/s	0.59/12m/s	0.52/17.8m/s	0.48/23.3m/s	0.51/18.9m/s
10	T_p＝πD_p ²bμP_pKvK_T/2000β(P_p＝3)	1991(Nm)	5618(Nm)	11401(Nm)	30281(Nm)
						11	ZK系列矿井提升机减速器外径	φ920	φ1280	φ1700	φ2100

计算表中：T_p为圆锥摩擦副承载力矩，系数∑＝μcosα+sinα＝0.542

(1)铁基粉末冶金摩擦副：许用压强P_p＝1.2～3.0MPa，摩擦系数μ＝0.3～0.4＝0.35，

摩擦角Φ＝tg^-1μ＝19.3°，许用应力σp＝19.6～29.4MPa＝25(铸铁)；

(2)圆锥摩擦副：α＝8°～15°＝11.5°(金属～金属)，

锥面母线长度b＝(0.15～0.25)Dp＝0.25Dp，Dp≈(4～6)d＝4d，

摩擦副脱开行程x＝δ/sinα＝2.50mm(间隙δ＝0.5～1.0＝0.50，无衬层)，

(3)(分离)接合系数K_T＝1.0(每小时结合次数≤120)，

安全系数β＝1.2～1.5＝1.50。

Claims

1.一种高承载力制动式内摆线减速器，其特征在于：由装在箱体(3)内的内摆线传动件与装在端盖(13)内的制动件组成，所述端盖(13)联接在机架(5)上，所述机架(5)法兰联接在箱体(3)输入端端面上，所述机架(5)将摆线传动件与制动件隔开，其中：

(A)制动件由装在端盖(13)内孔的输入轴(10)、装在输入轴(10)上的主动V型槽盘(11)、从动V型槽盘(20)、置于二V型槽之间的钢球(12)、摩擦副及复位弹簧(8)组成，所述的钢球均布在保持架上，所述的钢球数与主、从动V型槽盘槽数相等，所述的摩擦副由固定在机架(5)内孔的内锥体(6)与锥盘(7)组成，所述的锥盘(7)与从动V型槽盘(20)内花键与轴(9)外花键滑配，所述的复位弹簧(8)一端靠紧轴(9)的轴肩上，另一端靠紧锥盘(7)端面上使锥盘(7)与内锥体(6)圆锥摩擦面压紧；

(B)内摆线传动件由装在轴(9)轴伸端偏心轴承a、相位错开180°二摆线轮(15、17)、内摆线齿圈(4)、柱销(14)与柱套(18)、输出轴(1)及装在箱体(3)上二支承轴承(2)组成，所述内摆线齿圈(4)联接在输出轴(1)圆盘上，所述柱销(14)一端紧配在机架(5)均布孔中，另一端上装有一只均载环(19)，所述的柱销(14)上还有一只均载环(16)置于二摆线轮(15、17)之间。