CN104033577B - 全润齿轮箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全润齿轮箱，其解决了是现有齿轮箱不能根据不同工况要求控制润滑油的粘度，不能对润滑油中的颗粒、水分和气体进行全方位的净化的技术问题，其包括箱体，箱体内部设有齿轮组、油槽，还设有通过轴承支撑于箱体上的输入轴和输出轴，箱体外设有净油机和温度控制装置，输入轴上或输出轴上设有测功仪。本发明可用于齿轮箱。

Description

全润齿轮箱

技术领域

本发明涉及一种齿轮箱，特别是涉及利用润滑油的粘温特性来控制润滑油粘度的一种全润齿轮箱。

背景技术

众所周知，齿轮箱在工程机械领域应用的非常广泛，齿轮箱内部有润滑油，润滑油的作用是润滑、减少摩擦、提高齿轮箱性能、延长使用寿命。两级行星齿轮机构齿轮箱是众多齿轮箱的一种，其中一级行星齿轮机构和二级行星齿轮机构工作时的啮合速度和力矩均不同，对润滑油的粘度也有不同要求，只有当润滑油达到合适的粘度值，才能使各行星齿轮机构运行在最佳状态。

齿轮箱大约80％的故障都来自于润滑油的污染。所以，对用油润滑的齿轮箱采取有效措施来防水分、空气、颗粒污染，成为亟待解决的问题。

润滑油的粘度和润滑油的温度是负相关的关系，根据粘温特性曲线，温度越高，粘度越低，温度越低，粘度越高。所以通过控制温度来控制润滑油的粘度对于齿轮箱的稳定、高效运行是至关重要的。

目前，现有的齿轮箱对润滑油油温的控制只限于防止过热，避免引起齿面烧蚀。

现有的两级行星齿轮机构的齿轮箱在工作时，其润滑油的温度是一种状态，粘度也是一种状态，不能针对一级、二级行星齿轮提供分区的两种不同粘度状态的润滑油，不能使一级、二级行星齿轮同时运行在最佳工作状态。

上述两级行星齿轮机构齿轮箱还存在另一个缺陷，其在工作时由于各种原因箱体内会存在一定量空气，而空气中含有水分、微小颗粒，对润滑油会产生污染。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：

1、现有的齿轮箱不能根据不同工况要求控制润滑油的粘度；

2、现有的齿轮箱不能实现同一润滑油提供两种不同粘度状态的粘度控制齿轮箱；

3、现有的齿轮箱不能对润滑油中的颗粒、水分和气体进行全方位的净化；

4、现有齿轮箱不能使箱体内保持真空状态。

本发明的技术方案是，包括箱体，箱体内部设有齿轮组、油槽，油槽内设有润滑油，还设有通过轴承支撑于箱体上的输入轴和输出轴，输入轴通过齿轮组联接输出轴；输入轴和输出轴伸出箱体的一端通过动密封罩密封，另一端设于箱体内部并通过静密封罩密封，箱体外设有净油机，净油机通过管道与油槽连通；输入轴上设有测功仪；

箱体外设有油泵，油泵通过管道与油槽连通，油泵的输出端通过管道连接温度控制装置；温度控制装置的输出端连接有管道，该管道与齿轮组、静密封罩和动密封罩连接；

油泵与温度控制装置之间的管道上设有箱体油温传感器，温度控制装置的输出端的管道上设有被控油温传感器，控制器与温度控制装置连接。

本发明提供的另一个技术方案是，测功仪设于输出轴上，而不设在输入轴上。

本发明提供的另一个技术方案是，包括箱体，箱体内部设有两级行星齿轮机构，两级行星齿轮机构由一级行星齿轮机构和二级行星齿轮机构啮合连接，还设有一级油槽和二级油槽，一级行星齿轮机构连接有输入轴，所述二级行星齿轮机构连接有输出轴，所述输入轴上设有测功仪；

箱体外设有一级油泵，一级油泵通过管道与一级油槽连通，一级油泵的输出端通过管道连接一级温度控制装置；一级温度控制装置的输出端连接有管道，该管道连接到一级行星齿轮机构；

箱体外还设有二级油泵，二级油泵通过管道与二级油槽连通，二级油泵的输出端通过管道连接二级温度控制装置；二级温度控制装置的输出端连接有管道，该管道连接到二级行星齿轮机构；

一级油泵与一级温度控制装置之间的管道上设有一级箱体油温传感器，一级温度控制装置的输出端的管道上设有一级被控油温传感器；一级温度控制装置连接有控制器；

二级油泵与二级温度控制装置之间的管道上设有二级箱体油温传感器，二级温度控制装置的输出端的管道上设有二级被控油温传感器，二级温度控制装置连接有控制器；

箱体外设有两台净油机，其中一台净油机通过管道与一级油槽连通，另一台净油机通过管道与二级油槽连通。

优选地，箱体上设有开口，开口连接有单向阀，单向阀连接有阀门。

本发明的有益效果是，本发明根据输入轴或输出轴的转速、扭矩这两个参数来求解润滑油的最佳粘度值，再进一步根据润滑油的粘温特性求解润滑油的最佳工作温度值。通过温度控制装置使齿面上或轴承上的润滑油的油温保持在最佳工作温度值上，从而满足不同工况下的不同粘度需求。使齿轮箱在整个传动期间最大限度地工作在流体润滑或弹流润滑状态，避免了薄膜润滑，有效防止发生边界润滑，从而最大限度的降低了齿面阻力和表面磨损，使齿面质量完好，减少了能耗，延长了齿轮箱的使用寿命。

本发明使用三态净油机，能够有效地排除润滑油中的颗粒、水分和气体，实现了润滑油高纯度、全方位的净化。

应用本发明后就可以使用价格低廉的润滑油就能达到高性能要求，不再必须使用价格昂贵的润滑油，大大降低了成本。

本发明对两级行星齿轮机构进行分级控制，效果尤为显著。

此外，还设有能够对箱体内腔抽真空的真空泵，保持箱体的真空度。

本发明进一步的特征，将在以下参考附图的具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。

附图说明

图1是本发明的第一实施例齿轮箱的结构示意图；

图2是本发明的第一实施例中温度控制装置、控制器和温度传感器的连接关系图；

图3是本发明的第二实施例的两级行星齿轮机构全润齿轮箱的结构示意图；

图4是本发明的第一实施例中测控仪设于输出轴的结构示意图；

图5是本发明的第二实施例的结构示意图。

图中符号说明：

1.箱体；2.齿轮组；3.输入轴；4.输出轴；5.轴承；6.油槽；7.测功仪；8.三态净油机；9.温度控制装置；10.静密封罩；11.动密封罩；12.控制器；13.油泵；14.单向阀；15.阀门；16.被控油温传感器；17.箱体油温传感器；18.真空泵；19.箱体；20.一级行星齿轮机构；21.二级行星齿轮机构；22.输入轴；23.输出轴；24.一级油槽；25.二级油槽；26.一级控制器；27.二级控制器；28.一级油泵；29.二级油泵；30.一级温度控制装置；31.二级温度控制装置；32.一级被控油温传感器；33.一级箱体油温传感器；34.二级被控油温传感器；35.二级箱体油温传感器；36.测功仪；37.三态净油机；38.三态净油机；39.三态净油机。

具体实施方式

第一实施例

如图1所示，本发明包括箱体1，箱体1内部安装有齿轮组2，齿轮组2是由若干个齿轮啮合组成。输入轴3和输出轴4通过轴承5支撑于箱体1上，输入轴3通过齿轮组2与输出轴4实现动力传递。静密封罩10和动密封罩11安装于箱体1外侧，输入轴3和输出轴4伸出箱体1的一端通过动密封罩11密封，另一端安装在箱体1内部并通过静密封罩10密封。

动密封罩11为现有技术中的骨架油封等公知构件。

箱体1下部设有油槽6，油槽6内设有润滑油。箱体1外设有三态净油机8，三态净油机8的输入端通过管道与油槽6连通。三态净油机8的输出端通过管道与油槽6连通。三态净油机8能够将油槽6中的润滑油净化，除去润滑油中的颗粒、水分和气体。油槽6中的润滑油可以在三态净油机8的控制下，通过三态净油机8再回流到油槽6中。。

输入轴3上设有测功仪7，测功仪7能够检测输入轴3的转速、扭矩等参数。

箱体1外设有油泵13，油泵13通过管道与油槽6连通，油泵13的输出端通过管道连接温度控制装置9。温度控制装置9的输出端连接有管道，该管道分五路管道，一路管道连接到齿轮组2，另外四路管道与静密封罩10和动密封罩11连接。油槽6内的润滑油流经油泵13、温度控制装置9后通过管道流到齿轮组2和轴承5供齿轮组2和轴承5润滑使用。

油泵13与温度控制装置9之间的管道上设有箱体油温传感器17，温度控制装置9的输出端的管道上设有被控油温传感器16。控制器12与温度控制装置9连接。

箱体1上设有开口，单向阀14通过管道与开口连接，阀门15与单向阀14连接。

如图2所示，箱体油温传感器17和被控油温传感器16的输出信号传送给控制器12，测功仪7的输出信号传送给控制器12，温度控制装置9与控制器12连接。

下面对整个装置的工作过程进行描述：

根据输入轴3的转速n、扭矩T这两个参数求解出润滑油的最佳粘度值p，再进一步根据润滑油的粘温特性求解出润滑油的最佳工作温度值t。

对飞溅或喷淋到齿轮组2的齿轮粘合面的润滑油油液进行温度控制，同时对注入到轴承5中的润滑油油液进行温度控制，使飞溅或喷淋到齿轮啮合面的润滑油的油温、注入到轴承5中的润滑油油液的油温达到上述计算得出的最佳工作油温值t。

事先设定好控制器12的温度标准值为上述计算出得最佳工作温度值t，箱体油温传感器17检测到箱体1内油槽6内的润滑油的温度信号t1后传送给控制器12；被控油温传感器16检测到温度控制装置9的输出端的管道内的润滑油的温度信号t2后传送给控制器12。测功仪7检测到输入轴3的转速n1和扭矩信号T1发送给控制器12。

控制器12对被控油温传感器16发送的信号t1和上述设定标准值t进行对比，当被控油温传感器16发送的信号t1高于设定的标准值t时，温度控制装置9在控制器12的控制下对流经的润滑油进行散热冷却，直到信号t1和信号t2相等时停止散热；当被控油温传感器16发送的信号t1低于设定的标准值时，温度控制装置9在控制器12的控制下对流经润滑油进行加热升温，直到信号t1和信号t2相等时停止加热。这样就形成一个闭环反馈控制，能够精确的控制温度控制装置9输出端管道中的油温为最佳工作温度值t。

如图4所示的齿轮箱，测功仪7也可以不设在输入轴3上，而设于输出轴4上，测功仪7能够检测到输出轴4的转速、扭矩等参数。本齿轮箱根据输出轴4的转速、扭矩这两个参数求解出润滑油的最佳粘度值，再进一步根据润滑油的粘温特性求解出润滑油的最佳工作温度值。

此外，实际工况需要时(比如初次安装调试或设备维修时)，阀门15可以连接真空泵18，真空泵18能够对箱体1内快速抽真空。

第二实施例

如图3所示的齿轮箱，其包括箱体19，箱体19内部安装有的两级行星齿轮机构，两级行星齿轮机构由一级行星齿轮机构20和二级行星齿轮机构21啮合连接，输入轴22与一级行星齿轮机构20连接，输出轴23与二级行星齿轮机构21连接。一级行星齿轮机构20为低速运转，二级行星齿轮机构21为高速运转。

箱体19下部设有一级油槽24和二级油槽25，一级油槽24中的润滑油用于给一级齿轮机构20润滑使用，二级油槽25中的润滑油用于给二级齿轮机构21润滑使用。

输入轴22上设有测功仪36，测功仪36能够检测输入轴22的转速、扭矩等参数。测功仪36也可以不设在输入轴22上，而是设于输出轴23上。

箱体19外设有一级油泵28，一级油泵28通过管道与一级油槽24连通，一级油泵28的输出端通过管道连接一级温度控制装置30。一级温度控制装置30的输出端连接有管道，该管道连接到一级行星齿轮机构20。一级油槽24内的润滑油流经一级油泵28、一级温度控制装置30后通过管道流到一级行星齿轮机构20供一级行星齿轮机构20使用。

箱体19外还设有二级油泵29，二级油泵29通过管道与二级油槽25连通，二级油泵29的输出端通过管道连接二级温度控制装置31。二级温度控制装置31的输出端连接有管道，该管道连接到二级行星齿轮机构21。二级油槽25内的润滑油流经二级油泵29、二级温度控制装置31后通过管道流到二级行星齿轮机构21供二级行星齿轮机构21使用。

一级油泵28与一级温度控制装置30之间的管道上设有一级箱体油温传感器33，一级温度控制装置30的输出端的管道上设有一级被控油温传感器32。控制器26与一级温度控制装置30连接。

二级油泵28与二级温度控制装置31之间的管道上设有二级箱体油温传感器35，二级温度控制装置31的输出端的管道上设有二级被控油温传感器34。控制器27与二级温度控制装置31连接。

箱体19外设有三态净油机37、三态净油机38，三态净油机37通过管道与一级油槽24连通。三态净油机37的输出端通过管道与一级油槽24连通。三态净油机37能够将一级油槽24中的润滑油净化，除去润滑油中的颗粒、水分和气体。一级油槽24中的润滑油可以在三态净油机37的控制下，通过三态净油机37再回流到一级油槽24中。

三态净油机38通过管道与二级油槽25连通。三态净油机38的输出端通过管道与二级油槽25连通。三态净油机38能够将二级油槽25中的润滑油净化，除去润滑油中的颗粒、水分和气体。二级油槽25中的润滑油可以在三态净油机38的控制下，通过三态净油机28再回流到二级油槽25中。

箱体19上还可以设有开口，开口与单向阀通过管道，单向阀的输出端连接有阀门。阀门可以连接真空泵，真空泵能够对箱体19内快速抽真空。

需要说明的是对于三级或更多级行星齿轮机构的齿轮箱，在每一级即每一区都设置有各自的温度传感器、油泵和温度控制装置，各区进行独立的润滑油温度检测、控制。

如图5所示，箱体19可以只有一个油槽，该油槽中的润滑油同时供一级和二级行星齿轮机构使用。这种情况下就只需要一台三态净油机，即，三态净油机39。

本实施例的工作过程与第一实施例相同。

Claims (9)

1.一种全润齿轮箱，其包括箱体，所述箱体内部设有齿轮组、油槽，所述油槽内设有润滑油，还设有通过轴承支撑于所述箱体上的输入轴和输出轴，所述输入轴通过所述齿轮组联接所述输出轴；所述输入轴和所述输出轴伸出所述箱体的一端通过动密封罩密封，另一端设于所述箱体内部并通过静密封罩密封，其特征在于：

所述箱体外设有净油机，所述净油机通过管道与所述油槽连通；

所述输入轴上设有测功仪；

所述箱体外设有油泵，所述油泵通过管道与所述油槽连通，所述油泵的输出端通过管道连接温度控制装置；所述温度控制装置的输出端连接有管道，该管道与所述齿轮组、所述静密封罩和所述动密封罩连接；

所述油泵与所述温度控制装置之间的管道上设有箱体油温传感器，所述温度控制装置的输出端的管道上设有被控油温传感器，控制器与所述温度控制装置连接。

2.根据权利要求1所述的全润齿轮箱，其特征在于，所述测功仪设于所述输出轴上。

3.根据权利要求1或2所述的全润齿轮箱，其特征在于，所述箱体上设有开口，所述开口连接有单向阀，所述单向阀连接有阀门。

4.一种全润齿轮箱，其包括箱体，所述箱体内部设有两级行星齿轮机构，所述两级行星齿轮机构由一级行星齿轮机构和二级行星齿轮机构啮合连接，还设有一级油槽和二级油槽，所述一级行星齿轮机构连接有输入轴，所述二级行星齿轮机构连接有输出轴，其特征在于：

所述输入轴上设有测功仪；

所述箱体外设有一级油泵，所述一级油泵通过管道与所述一级油槽连通，所述一级油泵的输出端通过管道连接一级温度控制装置；所述一级温度控制装置的输出端连接有管道，该管道连接到所述一级行星齿轮机构；

所述箱体外还设有二级油泵，所述二级油泵通过管道与所述二级油槽连通，所述二级油泵的输出端通过管道连接二级温度控制装置；所述二级温度控制装置的输出端连接有管道，该管道连接到所述二级行星齿轮机构；

所述一级油泵与所述一级温度控制装置之间的管道上设有一级箱体油温传感器，所述一级温度控制装置的输出端的管道上设有一级被控油温传感器；所述一级温度控制装置连接有控制器；

所述二级油泵与所述二级温度控制装置之间的管道上设有二级箱体油温传感器，所述二级温度控制装置的输出端的管道上设有二级被控油温传感器，所述二级温度控制装置连接有控制器；

所述箱体外设有两台净油机，其中一台净油机通过管道与所述一级油槽连通，另一台净油机通过管道与所述二级油槽连通。

5.根据权利要求4所述的全润齿轮箱，其特征在于，所述测功仪设于所述输出轴上。

6.根据权利要求4或5所述的全润齿轮箱，其特征在于，所述箱体上设有开口，所述开口连接有单向阀，所述单向阀连接有阀门。

7.一种全润齿轮箱，其包括箱体，所述箱体内部设有两级行星齿轮机构，所述两级行星齿轮机构由一级行星齿轮机构和二级行星齿轮机构啮合连接，还设油槽，所述一级行星齿轮机构连接有输入轴，所述二级行星齿轮机构连接有输出轴，其特征在于：

所述输入轴上设有测功仪；

所述箱体外设有一级油泵，所述一级油泵通过管道与所述油槽连通，所述一级油泵的输出端通过管道连接一级温度控制装置；所述一级温度控制装置的输出端连接有管道，该管道连接到所述一级行星齿轮机构；

所述箱体外还设有二级油泵，所述二级油泵通过管道与所述油槽连通，所述二级油泵的输出端通过管道连接二级温度控制装置；所述二级温度控制装置的输出端连接有管道，该管道连接到所述二级行星齿轮机构；

所述一级油泵与所述一级温度控制装置之间的管道上设有一级箱体油温传感器，所述一级温度控制装置的输出端的管道上设有一级被控油温传感器；所述一级温度控制装置连接有控制器；

所述二级油泵与所述二级温度控制装置之间的管道上设有二级箱体油温传感器，所述二级温度控制装置的输出端的管道上设有二级被控油温传感器，所述二级温度控制装置连接有控制器；

所述箱体外设有净油机，所述净油机通过管道与所述油槽连通。

8.根据权利要求7所述的全润齿轮箱，其特征在于，所述测功仪设于所述输出轴上。

9.根据权利要求7或8所述的全润齿轮箱，其特征在于，所述箱体上设有开口，所述开口连接有单向阀，所述单向阀连接有阀门。