CN102889341B - 大型星轮齿轮箱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及渐开线少齿差减速技术领域,一种大型星轮齿轮箱,包括机体、行星轮组件、输入轴、W输出机构,其特征在于:行星轮由铸铁盘与合金钢轮圈装配而成,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,二行星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;行星轮组件有二组或三组、或四组、或五组,与之相应的是行星轮为8-20片,承载力为额定2-5倍。有益效果:(1)承载能力高可用来制造i=20~1000,T2=1000~5000kNm大型、超大型齿轮箱;(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

大型星轮齿轮箱
[0001] 技术领域本发明涉及渐开线少齿差减速技术领域,一种大型星轮齿轮箱。
[0002] 背景技术国家装备制造业‘十二五“重大技术装备自主创新指导目录(草案)要求制造i = 20〜1000,T2 = 1000〜5000kNm,Nl = 500〜9000kW大型星轮齿轮箱。背景技术:
[0003] JB/T8712-1998星轮减速器系渐开线少齿差,因下述改进而被授予专利权:(I)内齿圈输出;(2)销轴式输出机构柱销改为双偏心轴,轴上装有四只调心滚子轴承,发明人将此叫做滚动星轮,四只轴承中分别支承于两侧支承盘与两片行星轮销孔中,由于行星轮很宽,因此在每一销孔中加了一只称为辅助轴承;《一种采用星轮传动组件的星轮减速器》ZL01815956.7与《采用机械芯体的星轮减速器或调速器》ZL 200510098706.7公开的是一种四片行星轮、内齿圈输出的渐开线少齿差减速器。星轮减速器存在下述问题:
[0004] (A)滚动星轮轴轴承是薄弱环节:安徽工业大学学报《混合少齿差星轮减速器星轮轴承寿命计算》(2005.04)指出:混合少齿差星轮减速器的薄弱环节在于滚动星轮轴轴承的失效。论文以HJ-50型为例得出如下结果:T2 = 41600Nm、1000rpm、Dw = 610,Zw = 10、单排二行星轮每只滚动星轮轴上装有二只22316C/W33调心滚子轴承、二只6316向心球轴承,为改进销轴式半数轴为全都受力而不惜装置60只价值二万元轴承,如此《创造性》有何实用价值?
[0005] (B)HJ-50型单片行星轮齿宽b = 240,因而内齿圈齿宽B彡500,远大于插齿行程。如最大输出扭矩为4900kNm时,由于该发明只能做倒双排四片行星轮,理论上外径必须加得很大、齿很宽,显然内齿圈的机加工工艺(调质、变形、插齿等等)难度更大;
[0006] (C)最大输出扭矩能做到4900kNm时,滚动星轮轴轴承的费用将很高、装配维修更困难;
[0007] (D)最大输出扭矩能做到4900kNm时,价格将非常昂贵,由于星轮传动结构复杂,因而在相同承载能力条件下,现行价格比NGW行星减速器高35-55% ;
[0008] (E)输入轴偏心轴承振动:产生振动最主要因素是现有技术输入轴偏心轴承均采用调心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。”
[0009] 发明内容本发明目的创新系列大型渐开线少齿差减速器,一种大型星轮齿轮箱。
[0010] 技术方案(I)采用1-5组、每组四片行星轮、每片行星轮为铸铁轮幅与合金钢内齿圈装配结构,大大简化工艺;(2)消除振动最佳方案是将调心滚子轴承改进为两只单列圆锥滚子轴承背对背组合,通过精确计算四只偏心套轴向总长度L,将径向游隙控制到接近零;(3)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,支承轴承置于行星轮两侧,减短轴向尺寸,轮与轮间装置圆环板,大幅度提高柱销弯曲强度,当行星轮由一组增加为N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。
[0011]【取代ZJ2240水泥磨行星减速器计算例】
[0012]原:电机 10 极(595rpm) 2500kff, i = 42,额定 T2= 1685kNm,外型 Φ 3000 X 3890,重量 57406kg。
[0013]现改为二组八片结构:6 极电机 NI = 2500kff, 100rpm, i = 71,Zl = 142,Z2 =144,Zd = 2,模数m = 10.0,b = 86mm,每片行星轮扭矩 T = 210625Nm,求得:Ft = 2000T/dl=296655 (N) σ w = KaKvYFY ε Ft/b m = 123 (MPa) < [ σ w] = 250 (MPa);柱销:Rw = 600,Zw = 12,求得:27 X 20偏心轴承:两只背靠背单列30240 (200 X 360 X 64-48),782 X 2kN,偏心套e = 12.0,求得:
[0014] Lh= 16.435(2X782/0.657Ft) = 17030 (h.)
[0015] 计算结果表明:外型Φ 1800X2400,重量减轻55-65%,10极改为6极电机可结省近20万元。
[0016] HJW-80D星轮减速器参数:外型Φ 1800X2642,输出扭矩T2= 617kNm,重量13000kg,
[0017] 本发明外型、重量与之相仿,但本发明承载能力为HJW-80D星轮减速器2.5倍。
[0018] 若改为四组16片行星轮结构:可传递额定扭矩T2= 3370kNm。
[0019] 成大先《机械设计手册》(卷4.16-125页)认为渐开线少齿差效率低,仅85-90%,这是没根据的结论,发明人从近100例、最大扭矩30500ΝΠΚ齿差数Zd = 2、3、4、5,计算结果得出:效率η = 0.934、0.96、0.97、0.98.。《齿轮手册》上7-126页:计算例Zd = 2,计算结果得出:效率η = 0.944(与我的数据0.934相近)。
[0020] 有益效果:比之《星轮减速器》创造性在于:
[0021] (I)承载能力高,可用来制造T2 = 5000kNm大型齿轮箱;
[0022] (2)重量轻 5O-6O % ;
[0023] (3)结构简单、装配维修方便,造价低45-55%。
[0024] 附图说明图1,本发明实施例结构示意图
[0025] 图2.输入轴、偏心套、两只单列圆锥滚子轴承装配示意图
[0026] 图3.行星轮、销孔、耐磨圈、柱销、柱套装配示意图
[0027] 图4.组装式行星轮装配示意图
[0028] 具体实施方式下面结合附图对本发明详加描述:
[0029] 参照图1-4.一种大型星轮齿轮箱,包括机体I及装在机体I内的行星轮组件、输入轴13、W输出机构,所述行星轮组件包括行星轮4及设在其内孔中的偏心轴承,偏心轴承包括滚子轴承17与偏心套11,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内孔中,所述端盖16联接在机体I输入端,所述机体I带散热筋b,顶部有螺孔a,机体I轴承孔底部有指向机体内腔回油孔K,所述W输出机构包括输出轴3、柱销9及均载盘14,柱销9两端分别与输出轴圆盘及均载盘14上均布孔紧配,输出轴3轴颈用第二轴承2支承在机体I内孔,均载盘14内孔用第三轴承10支承在端盖16内凸缘外圆上,柱销9上、两两行星轮间有圆环均载板7,柱套8与行星轮等厚,形成刚性笼型W输出机构,其特征在于:
[0030] 所述行星轮组件是指每一组中有相同四片行星轮4,所述四行星轮中,一与二轮相位差180°,三与四轮相位差180°,二与三轮相位相同,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,所述行星轮4由铸铁轮幅1^2与合金钢内齿圈L i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±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,所述铸铁轮幅匕材质为灰口铸铁或球墨铸铁,其优点是抗振性能好、工艺性能好及节省材料;
[0031] 所述滚子轴承为两只背靠背单列圆锥滚子轴承17,轴承17内孔装有偏心套11,背靠背是指两轴承17外圈小孔端靠紧,所述偏心套11轴向长度等于2T+(0.003〜0.0lmm),T是单列圆锥滚子轴承轴向长度,保证每只圆锥滚子轴承径向间隙近于零,消除输入轴偏心轴承振动。
[0032] 所述行星轮组件有二组,与之相应的是行星轮4为8片,使承载力增加一倍,所述柱销9上、两两行星轮之间有圆环均载板7。
[0033] 所述行星轮组级有三组,与之相应的是行星轮4为12片使承载力增加二倍,,所述柱销9上、两两行星轮之间有圆环均载板7。
[0034] 所述行星轮组级有四组,与之相应的是行星轮4为16片,使承载力增加三倍,所述柱销9上、两两行星轮之间有圆环均载板7。
[0035] 所述行星轮组级有五组,与之相应的是行星轮4为20片,使承载力增加四倍,所述柱销9上、两两行星轮之间有圆环均载板7。

Claims (6)

1.一种大型星轮齿轮箱,包括机体(I)及装在机体(I)内的行星轮组件、输入轴(13)、W输出机构,所述行星轮组件包括行星轮(4)及设在其内孔中的偏心轴承,所述偏心轴承包括滚子轴承(17)与偏心套(11),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)内孔中,所述端盖(16)联接在机体(I)输入端,所述机体(I)带散热筋b,顶部有螺孔a,机体(I)内孔的底部有指向机体内腔回油孔K,所述W输出机构包括输出轴⑶、柱销(9)及均载盘(14),柱销(9)两端分别与输出轴圆盘及均载盘(14)上均布孔紧配,输出轴⑶轴颈用第二轴承⑵支承在机体⑴内孔,均载盘(14)内孔用第三轴承(10)支承在端盖(16)内凸缘外圆上,柱销(9)上、两两行星轮间有圆环均载板(7),柱套(8)与行星轮等厚,形成刚性笼型W输出机构,其特征在于: 所述行星轮组件是指每一组中有相同四片行星轮(4),所述四片行星轮中,一与二轮相位差180°,三与四轮相位差180°,二与三轮相位相同,所述行星轮(4)由铸铁轮幅(L2)与合金钢内齿圈(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。
2.根据权利要求1所述大型星轮齿轮箱,其特征在于:所述滚子轴承为两只背靠背单列圆锥滚子轴承(17),轴承(17)内孔装有偏心套(11),背靠背是指两轴承(17)外圈小孔端靠紧,所述偏心套(11)轴向长度等于2T+(0.003〜0.01mm),T是单列圆锥滚子轴承轴向长度。
3.根据权利要求1或2所述的大型星轮齿轮箱,其特征在于:所述行星轮组件有二组,与之相应的是行星轮(4)为8片,所述柱销(9)上、两两行星轮之间有圆环均载板(7)。
4.根据权利要求1或2所述的大型星轮齿轮箱,其特征在于:所述行星轮组级有三组,与之相应的是行星轮(4)为12片,所述柱销(9)上、两两行星轮之间有圆环均载板(7)。
5.根据权利要求1或2所述的大型星轮齿轮箱,其特征在于:所述行星轮组级有四组,与之相应的是行星轮(4)为16片,所述柱销(9)上、两两行星轮之间有圆环均载板(7)。
6.根据权利要求1或2所述的大型星轮齿轮箱,其特征在于:所述行星轮组级有五组,与之相应的是行星轮(4)为20片,所述柱销(9)上、两两行星轮之间有圆环均载板(7)。
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