CN102889340B - 大型立式摆线减速器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及摆线减速技术领域，一种大型立式摆线减速器，包括机体、摆线轮组件、输入轴、W输出机构，其特征在于：摆线轮由铸铁盘与轴承钢轮圈装配而成，铸铁盘销孔内滑配一只耐磨圈；W输出机构包括输出轴、柱销、均载盘，W输出机构支承轴承置于两侧，二摆线轮之间有圆环均载板；偏心轴承包括两只背靠背单列圆锥滚子轴承与内圈偏心套；机体输入端内孔有一只半埋孔针齿壳；摆线轮组件有二组或三，与之相应的是摆线轮为8或12片，承载力为额定2或三倍。有益效果：(1)承载能力高，可用来制造i＝20～1000，T2＝1000～5000kNm大型齿轮箱；(2)重量轻55-65％；(3)运转时惯性力和惯性力矩理论上完全平衡、噪声低。
Description
【技术领域】
本发明涉及摆线减速技术领域，一种大型立式摆线减速器。
【背景技术】
本发明人在《新型立式动平衡无针套摆线减速器》(201110089069.2)中指出日本住友6000型和国内X型摆线结构上存在下述问题：(A)针齿壳用长螺钉联接在机体端面上结构造成机体笨重：(B)采用传统的“带针套、两支点针销结构”，因而承载能力低、最大速比仅为87；(c)采用传统的悬臂W输出轴结构，因而承载能力低、轴向尺寸长。
摆线传动比之渐开线少齿差传动，其优点在于(见《机械设计手册》成大先卷4.16-125页)：
(1)摆线转臂轴承载荷只有渐开线齿少齿差的60％左右，即寿命约提高5倍左右；
(2)效率高：单级摆线效率为90-95％，而渐开线少齿差效率为85-90％；
(3)摆线传动平稳、永不断齿、销-摆线轮为滚动啮合，因而使用寿命长。
但是，国家装备制造业‘十二五“重大技术装备自主创新指导目录所列大型星轮齿轮箱、TB9000系列摆线针轮减速机…传动的九大产品中，要求TB9000缩小与住友6000型的差距；要求星轮用来制造i＝20～1000，T2＝1000～5000kNm大型齿轮箱。星轮少齿差结构复杂，价格比NGW行星高35-55％。能否制造大型摆线？深入研究发现制约摆线承载力主要在于：
(一)整体、淬火硬度HRc58-52摆线轮销孔磨削：
根据销-轮齿接触应力公式σJmax＝(8914/Rz)(YmaxT2/b)0.5，承载力T2与针齿中心圆直径Dz成正比，天津减速机厂的国内首创主轴旋转直径1188mm超大型卧式内孔磨床，就是为了解决X12型摆线轮销孔的磨削。82版《机械设计手册》中册930页载有更大四种机型：Dz＝750、850、1000及1200，这就要求超大型卧式内孔磨床主轴旋转直径高达1350、1620、1840及2000，计算表明，若针齿中心圆半径Rz＝600、b＝70、Ymax＝1.5并采用半埋齿结构时，四片轮可传递T2＝600000(Nm)，过载1070kNm，承载力与星轮最大机型HJW80D相同。但用整体淬硬摆线轮是不可能，因为不可能制造这麽大的内孔磨床。
(二)仅有4片摆线轮作功难以制造大型、超大型齿轮箱：当由4片增加到8或12片时，扭矩将高达1200或1800kNm.，但这只有采用笼形W输出机构才能做到；
(三)大型齿轮箱的振动：产生振动最主要因素是现有技术输入轴偏心轴承均采用圆柱滚子轴承内装偏心套，因而径向游隙较大。刘泽九《滚动轴承应用手册》720页：“实际使用中轴承径向游隙将影响到轴承载荷分布、振动、噪声、摩擦力矩和寿命。”
【发明内容】本发明目的创新大承载力系列摆线减速器，一种大型卧式摆线减速器。
【技术方案】
(1)采用1-5组、每组四片轮、每片轮为铸铁件与轴承钢摆线轮圈装配结构，一方面使输入轴上回转质量处于静、动平衡状态，另方面大大简化工艺，大大提高承载能力；
(2)消除振动：采用两只单列圆锥滚子轴承背对背组合，径向游隙控制到接近零；
(3)采用薄壁圆筒机体，机体输入端内孔紧配半埋齿针齿壳；
(4)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，支承轴承置于轮两侧，减短轴向尺寸，轮与轮间装置圆环板提高柱销弯曲强度。当摆线轮由一组增加为二组、或三组、或四组、或五组时，由于轮与轮间装有圆环板，使对应于销孔的柱销均处于简支结构，因而柱销具有足够大的弯曲强度，这就是刚性笼形W输出机构的最大优点。
【取代ZJ2240水泥磨行星减速器计算例】
原设计：电机10极(595rpm)2500kW、i＝42、T2＝1685kNm、外型φ3000×3890、重量57.4t.现改为四组16片摆线轮结构：6极电机N1＝2500kW、1000rpm、i＝71、Rz＝500、e＝5.50、K1＝0.792、K2＝2.181、Y1max＝1.542、b＝55mm，针销rz＝10.0，计算结果：
σJmax＝(8914/Rz)(YmaxT2/b)0.5＝(8914/500)(1.542×210652/55)0.5＝1370(MPa)徐灏《机械设计手册》卷1.4-289页：[σH]＝1617(MPa)，过载1.39倍，达T2＝2347kNm；
计算结果表明：外型φ1300×3890，重量减轻55-65％，10极改为6极电机可结省近20万元。
【有益效果】创造性在于：
(1)承载能力高，可用来制造i＝20～1000，T2＝1000～5000kNm大型齿轮箱；
(2)重量轻55-65％；
(3)运转时惯性力和惯性力矩理论上完全平衡、噪声低。
【附图说明】图1.本发明实施例结构示意图
图2.输入轴、偏心套、两只单列圆锥滚子轴承装配示意图
图3.摆线轮、销孔、耐磨圈、柱销、柱套装配示意图
图4.组装式摆线轮装配示意图
具体实施方式下面结合附图对本发明详加描述：
参照图1.2.3.与4.一种大型立式摆线减速器，包括机体1及装在机体内的摆线轮组件、输入轴13、W输出机构，所述摆线轮组件包括摆线轮4及设在其内孔的偏心轴承，所述偏心轴承包括滚子轴承10与设在轴承内圈的偏心套11，所述偏心轴承装在输入轴13轴伸端，所述输入轴13由第一轴承12支承在端盖16内孔，所述端盖16联接在机体1输入端，端盖16上有一进油螺孔a，所述机体1底部有一出油螺孔K，其特征在于：
(A)所述摆线轮组件是指每一组中有相同四片摆线轮4，所述四片摆线轮中，第一片轮与第二片轮相位差180°，第三片轮与第四片轮相位差180°，第二片轮与第三片轮相位相同，所述摆线轮4由铸铁轮幅L2与轴承钢轮圈L1装配而成，二者之间用均布的骑缝销X联接，铸铁轮幅可以作为标准件预先加工中心孔与均布的销孔，既降低成本又缩短生产周期，所述铸铁轮幅L2上均布的销孔内滑配一耐磨圈15，目的使销孔具有很长使用寿命，所述铸铁轮幅L2材质为灰口铸铁或球墨铸铁，抗震性能好、工艺性能好；
(B)所述W输出机构包括输出轴3、柱销9及均载盘14，所述柱销9两端分别与输出轴圆盘及均载盘14上均布孔紧配，所述输出轴3轴颈用第二轴承2支承在机体1内孔，所述均载盘14内孔用第三轴承18支承在端盖16内侧凸缘外圆上，柱销9上两两摆线轮之间有圆环均载板7，柱销9上的柱套8长度与摆线轮厚度相等，形成刚性笼型W输出机构，每一对应于摆线轮的柱销段为简支结构，提高了柱销弯曲强度，柱套改短使销与套润滑好及受力均匀。
所述的大型立式摆线减速器，其特征在于：所述偏心轴承包括两只背靠背单列圆锥滚子轴承10与设在轴承内圈的偏心套11，所述背靠背是指两轴承外圈小孔端靠紧，所述偏心套11轴向长度等于2T+(0.003mm～0.01mm)，T是单列圆锥滚子轴承轴向长度，保证径向间隙近于零，从而最大程度上消除输入轴振动。
所述大型立式摆线减速器，其特征在于：所述立式机体1底部内凸缘顶端圆环面上装有一只圆环罩17，圆环罩17高出机体1内侧与底部内凸缘所围成的储油空腔的油面，以防止从轴承2处漏油，所述机体1输入端内孔紧配一只针齿壳5，所述针齿壳5上的针销孔为半埋孔，所述半埋孔与针销6动配合，半埋孔的论述见于王文斌《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”，所述针齿壳5上半埋孔是将针齿壳内孔车大至Dz-dz+4e+(0.2mm～0.4mm)得到，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(Dz-针销中心圆直径，dz-针销直径，e-偏心距)，所述半埋孔与针销6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，计算表明，针销与半埋孔接触应力仅为许用值6-8％，减速比179时毋须抽齿。
所述大型立式摆线减速器，其特征在于：所述摆线轮组件有二组，与之相应的是摆线轮4为8片，承载力为额定2倍，所述柱销9上、两两摆线轮之间有圆环均载板7。
所述大型立式摆线减速器，其特征在于：所述摆线轮组件有三组，与之相应的是摆线轮4为12片，承载力为额定3倍，所述柱销9上、两两摆线轮之间有圆环均载板7。
当行星轮组数增加时，柱销9上两两摆线轮之间有一圆环均载板7，因而柱销弯曲强度始终不会降低。
Claims (5)
1.一种大型立式摆线减速器，包括机体(1)及装在机体内的摆线轮组件、输入轴(13)、W输出机构，所述摆线轮组件包括摆线轮(4)及设在其内孔的偏心轴承，所述偏心轴承包括滚子轴承(10)与设在轴承内圈的偏心套(11)，所述偏心轴承装在输入轴(13)轴伸端，所述输入轴(13)由第一轴承(12)支承在端盖(16)内孔，所述端盖(16)联接在机体(1)输入端，端盖(16)上有一进油螺孔(a)，机体(1)底部有一出油螺孔(K)，其特征在于：
(A)所述摆线轮组件是指每一组中有相同四片摆线轮(4)，所述四片摆线轮中，第一片轮与第二片轮相位差180°，第三片轮与第四片轮相位差180°，第二片轮与第三片轮相位相同，所述摆线轮(4)由铸铁轮幅(L2)与轴承钢轮圈(L1)装配而成，二者之间用均布的骑缝销(X)联接，所述铸铁轮幅(L2)上均布的销孔内滑配一耐磨圈(15)，所述铸铁轮幅(L2)材质为灰口铸铁或球墨铸铁；
(B)所述W输出机构包括输出轴(3)、柱销(9)及均载盘(14)，所述柱销(9)两端分别与输出轴圆盘及均载盘(14)上均布孔紧配，所述输出轴(3)轴颈用第二轴承(2)支承在机体(1)内孔，所述均载盘(14)内孔用第三轴承(18)支承在端盖(16)内侧凸缘外圆上，所述柱销(9)上两两摆线轮之间有圆环均载板(7)，所述柱销(9)上的柱套(8)长度与摆线轮厚度相等，形成刚性笼型W输出机构。
2.根据权利要求1所述的大型立式摆线减速器，其特征在于：所述偏心轴承包括两只背靠背单列圆锥滚子轴承与设在轴承内圈的偏心套(11)，所述背靠背是指两轴承外圈小孔端靠紧，所述偏心套(11)轴向长度等于2T+(0.003mm～0.01mm)，T是单列圆锥滚子轴承轴向长度，保证径向间隙近于零，从而最大程度上消除输入轴振动。
3.根据权利要求1或2所述的大型立式摆线减速器，其特征在于：所述立式机体(1)底部内凸缘顶端圆环面上装有一只圆环罩(17)，所述圆环罩(17)高出机体(1)内侧与底部内凸缘所围成的储油空腔的油面，以防止从轴承(2)处漏油，所述机体(1)输入端内孔紧配一只针齿壳(5)，所述针齿壳(5)上的针销孔为半埋孔，所述半埋孔与针销(6)动配合。
4.根据权利要求1或2所述的大型立式摆线减速器，其特征在于：所述摆线轮组件有二组，与之相应的是摆线轮(4)为8片，所述柱销(9)上、两两摆线轮之间有圆环均载板(7)。
5.根据权利要求1或2所述的大型立式摆线减速器，其特征在于：所述摆线轮组件有三组，与之相应的是摆线轮(4)为12片，所述柱销(9)上、两两摆线轮之间有圆环均载板(7)。
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