CN102705467A

CN102705467A - 大功率立式辊磨机齿轮箱

Info

Publication number: CN102705467A
Application number: CN2012101554208A
Authority: CN
Inventors: 万中福; 刘可; 蒋安毅; 王庭尧; 徐小波; 张跃钢
Original assignee: Baosteel Suzhou Metallurgy Heavy & Industry Co Ltd
Current assignee: Baosteel Suzhou Metallurgy Heavy & Industry Co Ltd
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2012-10-03

Abstract

一种大功率立式辊磨机齿轮箱，由三级减速传动结构组成，其特征在于：第一级采用伞齿轮或皮带轮或蜗轮蜗杆机构，第二级和第三级均采用行星轮机构，这三级传动机构在箱体内依级次自下而上布置，第一级的输入轴作为输入端，第一级的输出轴与第二级的太阳轮传动连接，第二级的内齿轮固定，第二级的行星轮一方面通过内齿套、双联外齿套与第三级的太阳轮传动连接，另一方面通过吊杆和推力轴承浮动悬挂支承在第三级的行星架上，第三级的行星架与输出法兰固定连接。本发明提供一种适合于大功率、大传动比，而且具有较强均载能力的高性能立式辊磨机用齿轮箱。

Description

大功率立式辊磨机齿轮箱

技术领域

本发明涉及水泥、电力、冶金、化工、非金属矿等行业中使用的大型粉磨设备，特别涉及立式辊磨机中用于传送动力的齿轮箱（减速机）结构。

背景技术

立式辊磨机简称立磨，是一种将块状、颗粒状及粉状原料磨成粉状物料的大型粉磨设备，广泛应用于水泥、电力、冶金、化工、非金属矿等行业。比如在水泥行业用于粉磨生料和熟料，在冶金行业用于粉磨矿渣，在火力发电行业用于粉磨煤粉等等。

参见图1所示，立式辊磨机主要由磨辊19、磨盘20、齿轮箱21（减速机）、电机22以及机体23等部分组成，其中齿轮箱21（减速机）是立式辊磨机的关键部分之一，其结构和性能对整机的工作效果、使用寿命以及能耗的影响很大。因此重视和关注齿轮箱（减速机）的研究和设计对优化整机性能具有重要意义。

中国专利CN201401491Y公开了一件名称为《立式辊磨齿轮箱》的实用新型专利（以下简称“对比文件1”）。具体公开了一种立式辊磨齿轮箱，该齿轮箱主要由第一级螺旋伞齿轮传动、第二级平行轴齿轮传动和第三级行星齿轮传动组成（见对比文件1的附图1）。该专利系目前立式辊磨齿轮箱三级传动的典型结构。这种三级传动结构中由于第二级平行轴齿轮传动采用的是一对圆柱齿轮啮合传动结构，因此存在以下缺点：1. 传递载荷的能力差（传递扭矩小），传递动力的效率低，而且重量大；2. 传动速比低，一般传动速比小于4.5。

此外，立式辊磨机是依靠磨辊与磨盘之间的相对运动对物料施加巨大的碾压力将物料碾碎进行粉磨，齿轮箱（减速机）通常安装在磨盘下方，并且通过输出法兰直接与磨盘底部相接。除了传递扭矩和匹配转速而外还要承受巨大的碾压力。在粉磨过程中由于物料颗粒大小和硬度不均匀，会对齿轮箱（减速机）的传动机构产生波动很大的冲击载荷。因此，客观上也要求齿轮箱（减速机）具有较好的均载能力（即通过机构中部件的浮动来抵遇冲击载荷的能力），否则齿轮箱的使用寿命将会大大降低。从上述对比文件1的附图1可以看出只有第三级行星齿轮传动中太阳轮的浮动具有均载能力，而行星架和行星轴均不具备均载能力。因此，从总体上看对比文件1所公开的立式辊磨齿轮箱均载能力较差，不能满足大功率齿轮箱对均载能力的要求。

综上所述，对比文件1所公开立式辊磨齿轮箱的三级传动结构不适应传递功率在3500kW以上、传动比在4.5以上的大功率、大传动比，而且均载能力强的立式辊磨机齿轮箱。

发明内容

本发明提供一种大功率立式辊磨机齿轮箱，旨在设计一种具有大功率、大传动比特点，而且均载能力强的高性能立式辊磨机齿轮箱，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种大功率立式辊磨机齿轮箱，由箱体、输入轴、输出法兰以及设在箱体中的三级减速传动结构组成，其中，输入轴设在箱体侧部或底部，输出法兰设在箱体顶部，三级减速传动结构由第一级传动机构、第二级传动机构和第三级传动机构依级次传动连接构成，其创新在于：

所述第一级传动机构、第二级传动机构和第三级传动机构在箱体内依级次自下而上布置，其中：

第一级传动机构采用伞齿轮机构，或者皮带轮机构，或者蜗轮蜗杆机构；输入轴作为第一级传动机构的输入端，第一级传动机构的输出端设有输出轴，输出轴沿上下方向布置。

第二级传动机构采用行星轮机构，该行星轮机构由一个第一太阳轮（5）、至少三个第一行星轮、一个第一内齿轮和一个第一行星架组成，其中，第一内齿轮相对箱体固定设置，第一太阳轮与所述输出轴传动连接，每个第一行星轮经过一个第一行星轴与第一行星架转动连接，第一行星架作为第二级传动机构的输出端。

第三级传动机构采用行星轮机构，该行星轮机构由一个第二太阳轮、至少三个第二行星轮、一个第二内齿轮和一个第二行星架组成，其中，第二内齿轮相对箱体固定设置，每个第二行星轮经过一个第二行星轴与第二行星架转动连接，第二太阳轮的轴线位置上设有孔，孔的内壁上沿圆周方向设有第一内齿圈，第一行星架的输出端上设有第二内齿套，第二内齿套的孔壁上沿圆周方向设有第二内齿圈，第一内齿圈与第二内齿圈之间设有一个双联外齿套，双联外齿套的主体为套筒，套筒的外缘上部沿圆周方向设有第一外齿圈，套筒的外缘下部沿圆周方向设有第二外齿圈，第二内齿圈与第二外齿圈啮合，第一外齿圈与第一内齿圈啮合，以此将第二级传动机构中的第一行星架运动传递给第三级传动机构中的第二太阳轮；第三级传动机构中的第二行星架与第二级传动机构中的第一行星架之间设有一个吊杆，吊杆的上端经推力轴承支承在第二行星架上，吊杆的杆身穿过双联外齿套的套筒，吊杆的下端与第一行星架相连，第一行星架的回转中心与第二行星架的回转中心同轴，以此将第一行星架通过吊杆和推力轴承浮动悬挂支承在第二行星架上；第二行星架作为第三级传动机构的输出端与输出法兰固定连接。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1. 上述方案中，所述“箱体”是指立式辊磨机齿轮箱（减速机）的箱体。所述“输入轴”是指立式辊磨机齿轮箱（减速机）输入端所设的输入转轴。所述“输出法兰”是指立式辊磨机上齿轮箱输出端与磨盘固定连接用的法兰结构。

2. 上述方案中，所述箱体的“顶部”、“底部”和“侧部”均以立式辊磨机在安装使用状态为参考，箱体的顶部、底部和侧部，参见附图1所示。所述“上”和“下”的方向也是以立式辊磨机在安装使用状态为参考的上、下方向。

3. 上述方案中，为了使第一级传动机构与第二级传动机构之间形成柔性传动连接，以进一步提高齿轮箱的均载能力，所述第一太阳轮与所述输出轴传动连接具体为：输出轴与第一太阳轮之间设有第一内齿套，第一内齿套的孔壁上部沿圆周方向设有第三内齿圈，第一内齿套的孔壁下部沿圆周方向设有第四内齿圈，第一太阳轮上对应第三内齿圈设有第三外齿圈，输出轴上对应第四内齿圈设有第四外齿圈，输出轴上的第四外齿圈与第一内齿套上的第四内齿圈啮合，第一内齿套上的第三内齿圈与第一太阳轮上的第三外齿圈啮合。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

1. 大大提高了立式辊磨机齿轮箱的均载能力。均载能力是指齿轮箱在工作中承受冲击载荷的能力。在立式辊磨机中齿轮箱往往是依靠各传动机构中部件的浮动来抵遇冲击载荷，使机构中各部件之间以及各部件自身所承受的载荷尽量均匀一致。因此在保持传送扭矩和转速的前提下，各传动机构的部件之间是否存在较为灵活的浮动能力是衡量齿轮箱具有均载能力的标志。从对比文件1的附图1可以看出只有第三级行星轮机构中的太阳轮具有浮动均载能力，其他结构均不具备浮动均载能力。而本发明技术方案中，除了第三级行星轮机构中的第二太阳轮具有浮动均载能力而外，第二级行星轮机构中的第一行星架和第一太阳轮也具有浮动均载能力，因为在第二级行星轮机构中的第一行星架是通吊杆和推力轴承浮动悬挂支承在第二行星架上，而且第一行星架与第二太阳轮之间是通双联外齿套进行啮合传动。所以发明与现有技术相比贡献之一在于大大提高了均载能力。

2. 大大提高了传递动力和载荷的能力。在本发明技术方案中，第二级传动机构采用了行星轮机构，而对比文件1第二级传动机构采用的是平行轴齿轮传动结构。从机械原理和机械结构看，平行轴齿轮传动只有一对圆柱齿轮啮合传动，而行星轮机构是通过至少三个行星轮来分担传递的载荷。因此行星轮机构与平行轴齿轮传动结构相比更适合传递大功率、大扭矩的动力和载荷。所以发明与现有技术相比贡献之二在于大大提高了传递动力和载荷的能力。

3. 大大提高了传动速比。在本发明技术方案中，第二级传动机构采用了行星轮机构，而对比文件1第二级传动机构采用的是平行轴齿轮传动结构。从机械原理看，行星轮机构的传动速比大于平行轴齿轮传动结构。所以发明与现有技术相比贡献之三在于大大提高了传动速比，更适合大功率、大传动比的立式辊磨机。

4. 另外，本发明相对于现有技术相比还具有结构紧凑和重量轻的特点。

附图说明

附图1为立式辊磨机结构原理图；

附图2为本发明大功率立式辊磨机齿轮箱原理图；

附图3为本发明实施例大功率立式辊磨机齿轮箱剖视图。

1. 箱体；2. 输入轴；3. 输出法兰；4. 输出轴；5. 第一太阳轮；6. 第一行星轮；7. 第一内齿轮；8. 第一行星轴；9. 第一行星架；10. 第二内齿套；11. 双联外齿套；12. 吊杆；13. 第二太阳轮；14. 第二行星轮；15. 第二内齿轮；16. 第二行星轴；17. 第二行星架；18. 推力轴承；19. 磨辊；20. 磨盘；21. 齿轮箱；22. 电机；23. 机体；24. 第一内齿圈；25. 第二内齿圈；26. 第一外齿圈；27. 第二外齿圈；28. 第一内齿套；29. 第三内齿圈；30. 第四内齿圈；31. 第三外齿圈；32. 第四外齿圈；33. 第一伞齿轮；34. 第二伞齿轮。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例1：一种大功率立式辊磨机齿轮箱

如图2和图3所示，该立式辊磨机的齿轮箱由箱体1、输入轴2、输出法兰3以及设在箱体1中的三级减速传动结构组成。其中，输入轴2设在箱体1侧部，输出法兰3设在箱体1顶部。三级减速传动结构由第一级传动机构、第二级传动机构和第三级传动机构依级次传动连接构成，第一级传动机构、第二级传动机构和第三级传动机构在箱体1内依级次自下而上布置。

下面对照图2和图3分别描述三级减速传动结构：

第一级传动机构采用伞齿轮机构，该伞齿轮机构由第一伞齿轮33与第二伞齿轮34啮合构成，第一伞齿轮33和第二伞齿轮34均采用螺旋伞齿轮（也可以采用直齿伞齿轮），而且都有相应的轴承进行支承。齿轮箱的输入轴2作为第一级传动机构的输入端，第一级传动机构的输出端设有输出轴4，输出轴4沿上下方向布置。

第二级传动机构采用行星轮机构，该行星轮机构由一个第一太阳轮5、三个第一行星轮6（可以采用数量更多的行星轮）、一个第一内齿轮7和一个第一行星架9组成。其中，第一内齿轮7相对箱体1固定设置，三个第一行星轮6围绕第一太阳轮5在圆周方向均匀布置，这三个第一行星轮6一面与第一太阳轮5啮合，另一面与第一内齿轮7啮合。第一太阳轮5与所述输出轴4传动连接，具体为：输出轴4与第一太阳轮5之间设有第一内齿套28，第一内齿套28的孔壁上部沿圆周方向设有第三内齿圈29，第一内齿套28的孔壁下部沿圆周方向设有第四内齿圈30，第一太阳轮5上对应第三内齿圈29设有第三外齿圈31，输出轴4上对应第四内齿圈30设有第四外齿圈32，输出轴4上的第四外齿圈32与第一内齿套28上的第四内齿圈30啮合，第一内齿套28上的第三内齿圈29与第一太阳轮5上的第三外齿圈31啮合。在本实施例中，第一太阳轮5上的第三外齿圈31就是第一太阳轮5的下半段轮齿，但也可以分开设置。每个第一行星轮6经过一个第一行星轴8与第一行星架9转动连接，第一行星架9作为第二级传动机构的输出端。

第三级传动机构采用行星轮机构，该行星轮机构由一个第二太阳轮13、六个第二行星轮14（理论上为至少三个）、一个第二内齿轮15和一个第二行星架17组成。其中，第二内齿轮15相对箱体1固定设置，六个第二行星轮14围绕第二太阳轮13在圆周方向均匀布置，这六个第二行星轮14一面与第二太阳轮13啮合，另一面与第二内齿轮15啮合。每个第二行星轮14经过一个第二行星轴16与第二行星架17转动连接。第二太阳轮13的轴线位置上设有孔，孔的内壁上沿圆周方向设有第一内齿圈24，第一行星架9的输出端上设有第二内齿套10，第二内齿套10的孔壁上沿圆周方向设有第二内齿圈25，第一内齿圈24与第二内齿圈25之间设有一个双联外齿套11，双联外齿套11的主体为套筒，套筒的外缘上部沿圆周方向设有第一外齿圈26，套筒的外缘下部沿圆周方向设有第二外齿圈27，第二内齿圈25与第二外齿圈27啮合，第一外齿圈26与第一内齿圈24啮合，以此将第二级传动机构中的第一行星架9运动传递给第三级传动机构中的第二太阳轮13。第三级传动机构中的第二行星架17与第二级传动机构中的第一行星架9之间设有一个吊杆12，吊杆12的上端经推力轴承18支承在第二行星架17上，吊杆12的杆身穿过双联外齿套11的套筒，吊杆12的下端与第一行星架9固定或者活动相连，第一行星架9的回转中心与第二行星架17的回转中心同轴，以此将第一行星架9通过吊杆12和推力轴承18浮动悬挂支承在第二行星架17上。所述推力轴承18采用球面滚子推力轴承或者推力关节轴承为佳。最后，第二行星架17作为第三级传动机构的输出端与输出法兰3固定连接。

实施例2：一种大功率立式辊磨机齿轮箱

与实施例1的不同之处在于：将实施例1中的第一级传动机构采用伞齿轮机构改为皮带轮机构，该皮带轮机构由传动带和一对皮带轮连接构成，此时输入轴2设在箱体1底部（未给出图示）。其他结构与实施例1相同，这里不再重复描述。本实施例的变化同样能够实现本发明的目的并获得相同或相近的技术效果。

实施例3：一种大功率立式辊磨机齿轮箱

与实施例1的不同之处在于：将实施例1中的第一级传动机构采用伞齿轮机构改为蜗轮蜗杆机构，该蜗轮蜗杆机构由一蜗轮和一蜗杆啮合构成，此时输入轴2设在箱体1侧部（未给出图示）。其他结构与实施例1相同，这里不再重复描述。本实施例的变化同样能够实现本发明的目的并获得相同或相近的技术效果。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种大功率立式辊磨机齿轮箱，由箱体（1）、输入轴（2）、输出法兰（3）以及设在箱体（1）中的三级减速传动结构组成，其中，输入轴（2）设在箱体（1）侧部或底部，输出法兰（3）设在箱体（1）顶部，三级减速传动结构由第一级传动机构、第二级传动机构和第三级传动机构依级次传动连接构成，其特征在于：

所述第一级传动机构、第二级传动机构和第三级传动机构在箱体（1）内依级次自下而上布置，其中：

第一级传动机构采用伞齿轮机构，或者皮带轮机构，或者蜗轮蜗杆机构；输入轴（2）作为第一级传动机构的输入端，第一级传动机构的输出端设有输出轴（4），输出轴（4）沿上下方向布置；

第二级传动机构采用行星轮机构，该行星轮机构由一个第一太阳轮（5）、至少三个第一行星轮（6）、一个第一内齿轮（7）和一个第一行星架（9）组成，其中，第一内齿轮（7）相对箱体（1）固定设置，第一太阳轮（5）与所述输出轴（4）传动连接，每个第一行星轮（6）经过一个第一行星轴（8）与第一行星架（9）转动连接，第一行星架（9）作为第二级传动机构的输出端；

第三级传动机构采用行星轮机构，该行星轮机构由一个第二太阳轮（13）、至少三个第二行星轮（14）、一个第二内齿轮（15）和一个第二行星架（17）组成，其中，第二内齿轮（15）相对箱体（1）固定设置，每个第二行星轮（14）经过一个第二行星轴（16）与第二行星架（17）转动连接，第二太阳轮（13）的轴线位置上设有孔，孔的内壁上沿圆周方向设有第一内齿圈（24），第一行星架（9）的输出端上设有第二内齿套（10），第二内齿套（10）的孔壁上沿圆周方向设有第二内齿圈（25），第一内齿圈（24）与第二内齿圈（25）之间设有一个双联外齿套（11），双联外齿套（11）的主体为套筒，套筒的外缘上部沿圆周方向设有第一外齿圈（26），套筒的外缘下部沿圆周方向设有第二外齿圈（27），第二内齿圈（25）与第二外齿圈（27）啮合，第一外齿圈（26）与第一内齿圈（24）啮合，以此将第二级传动机构中的第一行星架（9）运动传递给第三级传动机构中的第二太阳轮（13）；第三级传动机构中的第二行星架（17）与第二级传动机构中的第一行星架（9）之间设有一个吊杆（12），吊杆（12）的上端经推力轴承（18）支承在第二行星架（17）上，吊杆（12）的杆身穿过双联外齿套（11）的套筒，吊杆（12）的下端与第一行星架（9）相连，第一行星架（9）的回转中心与第二行星架（17）的回转中心同轴，以此将第一行星架（9）通过吊杆（12）和推力轴承（18）浮动悬挂支承在第二行星架（17）上；第二行星架（17）作为第三级传动机构的输出端与输出法兰（3）固定连接。

2.根据权利要求1所述的大功率立式辊磨机齿轮箱，其特征在于：所述第一太阳轮（5）与所述输出轴（4）传动连接具体为：输出轴（4）与第一太阳轮（5）之间设有第一内齿套（28），第一内齿套（28）的孔壁上部沿圆周方向设有第三内齿圈（29），第一内齿套（28）的孔壁下部沿圆周方向设有第四内齿圈（30），第一太阳轮（5）上对应第三内齿圈（29）设有第三外齿圈（31），输出轴（4）上对应第四内齿圈（30）设有第四外齿圈（32），输出轴（4）上的第四外齿圈（32）与第一内齿套（28）上的第四内齿圈（30）啮合，第一内齿套（28）上的第三内齿圈（29）与第一太阳轮（5）上的第三外齿圈（31）啮合。

3.根据权利要求1所述的大功率立式辊磨机齿轮箱，其特征在于：所述推力轴承（18）采用球面滚子推力轴承或者推力关节轴承。