CN103557293B - 大型筒状铸造机座的软启动减速装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大功率机械设备软起动技术领域，一种大型筒状铸造机座的软启动减速装置。包括主、副机座、差动行星传动件、行星传动件及液粘制动器，其特征在于：主机座为卧式薄壁圆筒状带散热筋铸件，顶端设有一大圆孔，用以装配副机座，液粘制动器联接在副机座上，主、副机座壁厚δ≈0.56·K₁·K_d·T_D ^0.25(mm)；差动行星传动件包括差动太阳轮、行星轮、行星架及内齿圈，行星架联接第一太阳轮，内齿圈用轴承支承在主机座输入端内孔，内齿圈上设有大锥齿轮。有益效果：薄壁圆筒状机座铸件理论计算简单；机械强度高、抗振性能好、受力变形极小、主軸承孔座强度高；铸造及机加工艺性好，生产周期短；外型缩小20‑25％，重量减轻、成本低。

Description

大型筒状铸造机座的软启动减速装置

【技术领域】

本发明涉及大功率机械设备软起动技术领域，一种大型筒状铸造机座的软启动减速装置。

【背景技术】

软启动技术是指机械系统在满载的工况下也能够按照人们要求的速度逐步克服整个系统的惯性而平稳地启动或停车。软启动技术的关键是引进了液粘技术。液粘技术是国际上正在发展中的新技术：利用液体的粘性或油膜剪切作用来传递动力，是继液压、液力之后第三种以液体为工作介质的传动技术，其工作原理与前两者都有着本质上的不同，并且在传动性能上具有一系列的优点，因此，已在冶金、石油、化工、发电、车辆、船舶等领域获得了广泛应用。软启动技术不仅能有效地减小启动时电动机对机械传动系统的启动冲击，延长减速器等关键部件的使用寿命，同时大大减小启动电流对电动机的冲击负荷。使用软启动技术，可以选用容量较小的电动机。背景技术见于：

(一)北京华丰达系统技术有限公司的MST机械软启动传动装置核心技术是专利《一种用于软启动和无级变速的传动装置》ZL 99 2 00357.1和《一种用于可控启动和无级调速的传动装置》ZL 2005 2 0008453.5，其先进性在于能使大功率机械设备在重载工况下能平稳起动，因而广泛应用于大型矿山机械设备上，如矿井提升机、带式输送机、刮板输送机、各类球磨机、造纸机械、冶金机械、建材机械、电力机械以及其它需要重载启动和无级调速的机械。

(二)江苏泰隆减速机股份有限公司《一种软起动减速机》201010279637.0

(三)北京华丰达系统技术有限公司《一种软起动传动装置》(ZL201020265633.2)

背景技术存在的主要问题是：

(A)机座采用的是剖分式方箱体，而且绝大多数为钢板焊接的剖分式方箱体，特别是大功率机型，其主要缺点在于：

(1)箱体机座体积大占据了较大空间、笨重增加了价格，因为现时销售以吨重计价；

(2)必须进行繁琐的理论计算，要分析受力变形，要合理布置加强筋以降低噪声，等等；

(3)剖分式方箱体轴承孔易变形失圆，导致轴承外圈(壁很薄)变形而缩短了使用寿命；

(4)减速机作功时，各运动件的作用力和热会使焊接部位产生小变形，会缩短使用寿命；

(5)环境气温的变化，特别是矿山的提升机、带式、刮板输送机，会使箱体产生小变形。

朱孝录《齿轮传动设计手册》634页指出：“机体、机盖的重要性不言而喻，它必须保证充分发挥齿轮的承载能力。…而且还要长期运转中不变形。从结构设计方面看，难度比设计齿轮要大。它受力复杂，又不能准确计算。按有限元计算和光弹试验的结果，机体、机盖的应力分布复杂，以軸承座附近的应力最大。”

综上所述，采用钢板焊接的剖分式方箱体的最严重的问题是箱体变形，变形的结果导致齿轮失去了正确的啮合位置，装配跑合也难以补救，以致装置在箱体的各齿轮的精度不再有实际意义，使产品质量明显下降：噪声大、振动、温升高及使用寿命下降。

可以设想，最大机型MST-1200(输出扭矩高达230000Nm)的剖分式钢板焊接方箱体的变形对产品质量有多大的影响。

(B)主输入采用锥齿副+行星的问题是：

现行MST-250机型：锥齿副Z₁＝19、Z₂＝71、i₁＝3.737；行星Za＝13、Zc＝29、Zb＝74、i₂＝6.692、行星轮数n_p＝3。不合理处在于：(1)锥齿副造价较高、减速比过大。朱孝录《齿轮传动设计手册》617页指出：“为避免大锥齿轮直径过大，难制造，推荐i≤3.”；(2)由于行星级减速比i＞4，因而行星轮数最少(n_p＝3)，这就意味着承载力最小。

综上所述，机械软启动传动装置的技术关键是改进剖分式方箱体的结构和主输入结构。

【发明内容】

本发明目的提供一种大型筒状铸造机座的软启动减速装置，其新颖性在于将剖分式方箱体改为卧式圆筒状主机座铸件联接立式圆筒副机座铸件；锥齿副改进为行星。

【技术方案】

(一)将剖分式方箱体改进为卧式薄壁圆筒状主机座铸件的顶端圆孔法兰联接立式薄壁圆筒副机座铸件：主、副机座的壁厚δ系根据成大先《机械设计手册》卷3.14-485页给出的公式：δ≈0.56·K₁·K_d·T_D ^0.25(mm)，式中：K₁＝0.8～0.9(有筋)、K_d＝1.8-2.2(内齿圈分度圆直径d_b≤650mm)、2.2-2.6(d_b＞650mm)、扭矩T_D(Nm)；

(二)为了采用薄壁圆筒状主机座铸件，必须将背景技术主电机输入的《锥齿副》改进为《行星》。《锥齿副》改为《行星》的另一好处是成本低、安装精度有所提高。

【有益效果】

与背景技术比较，其有益效果在于：

(1)薄壁圆筒状机座铸件理论计算简单；

(2)机械强度高、抗振性能好、受力变形极小、主轴承孔座强度高；

(3)铸造工艺及机加工工艺性能好，生产周期短；

(3)外型缩小20-25％，重量减轻、成本低。

【附图说明】

图1.是本发明实施例的结构示意图

图2.是华丰达公司MST机械软启动传动装置(产品)外型图

图3.是泰隆减速机公司《一种软起动减速机》201010279637.0说明书附图

【具体实施方式】

参照图1，一种大型筒状铸造机座的软启动减速装置，包括主机座1、副机座8、行星传动件、差动行星传动件及液粘制动器7，所述行星传动件包括第一太阳轮13、第一行星轮11、输出行星架12及第一内齿圈10，所述第一内齿圈10紧固在主机座1的输出端，所述输出行星架12用轴承支承在主机座1输出端内孔，所述液粘制动器7的输入轴14的轴伸端联接小锥齿轮9，其特征在于：

所述主机座1为卧式薄壁圆筒状带散热筋铸件，其顶端设有一带法兰圈的大圆孔，所述大圆孔法兰圈连接副机座8，所述副机座8为薄壁圆筒铸件，所述液粘制动器7联接在副机座8上，所述主、副机座1、8的壁厚δ：

δ≈0.56·K₁·Kd·T_D(mm)

式中：壁厚δ，其单位为mm，

系数K₁＝0.8～0.9

当内齿圈分度圆直径d_b≤650mm时，系数K_d＝1.8～2.2，

当内齿圈分度圆直径d_b＞650mm时，K_d＝2.2～2.6，

扭矩为T_D，其单位为Nm，

若作用于机座的力矩T_D＝500000(Nm)，则由公式求得δ≈27.8～32.9(mm)，

薄壁圆筒状机座铸件机械强度高、外型小、重量轻；薄壁圆筒状带筋铸件抗振性能好，受力变形小，铸造及机加工工艺性能好、理论计算简单、另一优点是，由于散热筋末端散热快温度低，使操作工的手意外按在机座时不致被烫伤。

所述差动行星传动件包括差动太阳轮3、差动行星轮5、差动行星架4及差动内齿圈2，所述差动行星架4联接第一太阳轮13，所述差动内齿圈2用轴承支承在主机座1输入端内孔，所述差动内齿圈2上设有与小锥齿轮9啮合的大锥齿轮6。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种大型筒状铸造机座的软启动减速装置，包括主机座(1)、副机座(8)、行星传动件、差动行星传动件及液粘制动器(7)，所述行星传动件包括第一太阳轮(13)、第一行星轮(11)、输出行星架(12)及第一内齿圈(10)，所述第一内齿圈(10)紧固在主机座(1)的输出端，所述输出行星架(12)用轴承支承在主机座(1)输出端内孔，所述液粘制动器(7)的输入轴(14)的轴伸端联接小锥齿轮(9)，其特征在于：

所述主机座(1)为卧式薄壁圆筒状带散热筋铸件，其顶端设有一带法兰圈的大圆孔，所述大圆孔法兰圈连接副机座(8)，所述副机座(8)为薄壁圆筒铸件，所述液粘制动器(7)联接在副机座(8)上，所述主、副机座(1、8)壁厚δ：

δ≈0.56·K₁·K_d·T_D ^0.25，

式中：壁厚δ，其单位为mm，

系数K₁＝0.8～0.9，

当内齿圈分度圆直径d_b≤650mm时，系数K_d＝1.8～2.2，

当内齿圈分度圆直径d_b＞650mm时，系数K_d＝2.2～2.6，

T_D为扭矩，其单位为Nm，

所述差动行星传动件包括差动太阳轮(3)、差动行星轮(5)、差动行星架(4)及差动内齿圈(2)，所述差动行星架(4)联接第一太阳轮(13)，所述差动内齿圈(2)用轴承支承在主机座(1)输入端内孔，所述差动内齿圈(2)上设有与小锥齿轮(9)啮合的大锥齿轮(6)。