CN105110221A

CN105110221A - 一种起重机用差动行星减速机

Info

Publication number: CN105110221A
Application number: CN201510528821.7A
Authority: CN
Inventors: 王淑妍; 朱慧云; 王新国; 朱君; 唐文献
Original assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Current assignee: Zhejiang Lingde Elevator Parts Co ltd
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2035-08-25
Also published as: CN105110221B; WO2017032222A1

Abstract

本发明涉及一种减速机，特别是一种应用于起重机上便于一体化设计的差动行星减速机。一种起重机用差动行星减速机，由锥齿轮差动轮系模块、定轴轮系模块和输出调速模块组成,本发明采用的锥齿轮差动轮系，具有安全可靠、可实现四种转速输出、体积小，空间利用率高，便于实现一体化设计等优点。

Description

一种起重机用差动行星减速机

技术领域

本发明涉及一种减速机，特别是一种应用于起重机上便于一体化设计的差动行星减速机。

背景技术

起重机广泛应用于码头、建筑业、钢铁厂、以及其他需要起吊重物的行业。减速机是起重机上确保其起升作业安全可靠进行的关键部件，同时起重机在空载和负载状态下采用不同的起升速度，可以提高工作效率，节省作业时间，减少不必要的能耗。

现阶段，为了提高起重机的可靠性和安全性，一般都配置两台平行轴齿轮减速机，采用双电机双减速机并联结构驱动，这种方式可以确保一个电机出现故障时另一个电机继续完成起吊工作,增加了起重机工作的可靠性。然而这种并联驱动结构包含的棘轮棘爪结构复杂，承载能力有限，故障率也居高不下；同时单电机工作时必须承担两台电机同时工作的载荷，因此电机功率选用需要高达正常使用的两倍。以上原因导致现有起升装置总重大，体积大，结构复杂，电机功率余量过大，故障率高，可靠性有限。

另外目前的单输出减速机的传动比为固定值，起重机的提升和下放速度的调节主要是通过电气来调节的，尤其是在大吨位起重机中，这直接导致空钩的起升和下放耗时过长，工作效率低，还容易引起不必要的能源消耗。

对现有技术的文献检索发现：

(1)中国专利公开号：CN103982598A，公告日：2014.10.01，专利名称为:起重机用差动行星减速机。该专利采用一台双电机输入差动行星轮系进行减速，再通过两个齿轮副传递转矩，在一电机故障时，仍然以一半速度完成起吊工作,减速机的可靠性得到很大提高。然而，行星架作为承力机构采用一端约束，另一端输出的方式，故虽然结构对称，但实际受力并不对称；末级齿轮副所占空间过大，在结构紧凑性方面有很大改进空间；仅能实现单速输出，使用灵活性较差，大大降低了工作效率。

(2)中国专利公开号：CN103086292A，公告日：2013.05.08，专利名称为：一种双速单输出减速机及使用该减速机的卷扬机和起重机，该专利介绍了一种双速单输出减速机，其工作原理是通过两个行星轮系减速，通过高速刹车轴和低速刹车轴来实现高低速度的选择。然而所必须的刹车轴制动装置必须外接，必然导致整体系统的尺寸过大，使该减速机在一体化方面略有不足；其次，由于采用单电机出入，与多电机输入相比，其可靠性、安全性有很大的改进空间。

(3)中国专利公开号：CN101880015B，授权日：2012.10.10，专利名称为：一种用于起重机的卷扬减速机。该专利采用两组行星轮机构实现减速，制动器设置在壳体的固定座中，且卷扬机构的卷筒可以直接套装在壳体的筒体上，结构紧凑，体积小，空间利用率高。然而，该装置仅能实现单速输出，不能根据承载状况灵活选择输出转速；只设有单电机输入，相比多电机而言，可靠性、安全性有待提高。

发明内容

本发明旨在发明一种起重机减速装置，在不倍增电机功率的基础上满足起重机安全可靠的需求，同时可以使起重机根据载荷情况进行调速，结构上便于对电机、减速机和卷筒组成的起升机构进行一体化设计。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种起重机用差动行星减速机，包括卷筒，所述卷筒内设置锥齿轮差动轮系、定轴轮系和输出调速模块；

所述锥齿轮差动轮系包括通过轴承分别支撑在两个双圆盘机架内的一对输入轴，所述一对输入轴的轴线重合，每个输入轴上通过键分别安装有一个太阳轮锥齿轮；

通过轴承套装在所述一对输入轴之间的圆筒状输出行星架，圆筒状输出行星架上设有两个支撑轴，两个支撑轴轴线重合且与所述输入轴的轴线垂直，每个支撑轴上分别通过轴承安装有一个行星轮锥齿轮,所述太阳轮锥齿轮和行星轮锥齿轮之间互相啮合；

所述定轴轮系包括定轴齿轮、输出内齿轮及定轴中介轮，其中，所述圆筒状输出行星架的两个输出端上分别固定连接有一个所述定轴齿轮；每个所述定轴齿轮通过所述定轴中介轮与一个输出内齿轮传动连接；所述输出内齿轮的一端通过轴承安装在双圆盘机架上，另一端通过轴承支撑在所述圆筒状输出行星架上；

所述输出调速模块包括传动滚筒、第一离合器、第二离合器、电源装置及控制器，其中，所述的传动滚筒位于输出内齿轮的外部，两端与输出内齿轮通过轴承连接并用油封密封；所述第一离合器固定在输出内齿轮上，第二离合器固定在圆筒状输出行星架上，所述第一离合器及第二离合器上均设有电源装置，所述电源装置与所述控制器控制连接；所述传动滚筒与所述卷筒固定连接。

进一步的，所述第一离合器包括两个，两个所述第一离合器的基盘座分别套在两个输出内齿轮内侧端的外壁上，两个所述第一离合器的固定盘分别用螺钉与两个输出内齿轮的端面固定；所述第二离合器包括两个，两个所述第二离合器的基盘座组分别套在圆筒状输出行星架的中部的两个安装位上，两个所述第二离合器的固定盘分别用螺钉与圆筒状输出行星架的安装端面固定。

进一步的，所述定轴中介轮为至少两对，至少两对定轴中介轮沿所述定轴齿轮的周向均匀布置。

进一步的，所述定轴齿轮与圆筒状输出行星架的输出端之间采用过盈配合。

进一步的，所述定轴齿轮与圆筒状输出行星架二者为一体结构。

进一步的，所述一对输入轴的一端均伸出圆盘机架外分别通过联轴器与动力源对接，联轴器上均配有制动器。

进一步的，所述动力源为电机。

本发明的优点以及有益效果：

1)本发明采用的锥齿轮差动轮系，保证在一台电机故障时，仅依靠另一台电机还可以继续完成起升作业，且不会使正常工作的电机出现输出功率突变，满足了起重机减速机安全可靠的需求；

2)本发明采用的双输出，在单、双电机和双输出组合下可以实现四种转速输出，使起升机构可以根据载荷情况进行调速，在起升重物时，选用低速输出，在空载或轻载时，选用高速输出，节省了作业时间，提高了生产效率，减少了不必要的能耗；

3)本发明整个结构对称布置，且卷筒直接设置套装在减速机壳体外，体积小，空间利用率高，电机、减速机和卷筒形成的起升机构整体结构紧凑，便于实现一体化设计。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图中，1和1'为电机；2和2'为联轴器；3和3'为制动器；4和4’为输入轴；5和5’、31和31'、32和32'、44和44'为圆柱滚子轴承；6和6'、机架；7和7'、18和18’为套筒；8和8'、25和25'、37和37'为轴承端盖；9和9’为密封圈；10和10’、27和27'、39和39'为键；11和11'为太阳轮锥齿轮；12和12’、28和28'、40和40'为挡圈；13和13’、29和29'、41和41'为轴端螺母；14为圆筒状输出行星架；15和15'、17和17’为圆锥滚子轴承；16和16’为行星轮锥齿轮；19和19’为行星轮轴端挡盖；20和20'为支撑轴；21和21'为定轴齿轮；22和22’、34和34'为齿轮轴；23和23'、35和35'为深沟球轴承；24和24'、36和36'为弹簧挡圈；26和26'、38和38’为定轴中介轮；30和30'为输出内齿轮；33和33'、45和45'为油封；42和42'为第一离合器、43和43'为第二离合器；46为传动滚筒；47为卷筒。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，为本发明一种起重机用差动行星减速机的一个实施例，所述通过联轴器2、2’与两个电机1、1’分别连接的一对输入轴4、4’，通过圆柱滚子轴承5、5’支撑在机架6、6’内，两组对称分布的圆柱滚子轴承5、5’内圈用套筒7、7'进行轴向定位,圆柱滚子轴承5、5’外圈采用轴承端盖8、8’压紧并用密封圈9、9’进行密封；两个太阳轮锥齿轮11、11’分别与两个输入轴4、4’输出端键连接，并在两个太阳轮锥齿轮11、11’的内侧分别设有挡圈12、12’及两个轴端螺母13、13’将其压紧；

圆筒状输出行星架14的两端分别通过一对圆锥滚子轴承15、15’套装在两个输入轴4、4’上，两个行星轮锥齿轮16、16’通过两个圆锥滚子轴承17、17’安装在两个支撑轴20、20'上,并在两个行星轮锥齿轮16、16’的外侧设有两个套筒18、18’，内侧设有两个行星轮轴端挡盖19、19’，两个行星轮轴端挡盖19、19’分别压紧圆锥滚子轴承17、17’内圈并与两个行星锥齿轮16、16’之间留有间隙，两个套筒18、18’和两个行星轮轴端挡盖19、19’共同约束两个行星锥齿轮16、16’的轴向位置；两个支撑轴20、20’穿过圆筒状行星架14的安装孔，并与其固定连接。

两个太阳轮锥齿轮11、11'和套装在两个输入轴4、4’上的圆筒状输出行星架14以及通过两个圆锥滚子轴承17、17’安装在圆筒状输出行星架14上的两个行星轮锥齿轮16、16’构成锥齿轮差动轮系。

所述齿轮轴22、22’、34、34'均通过深沟球轴承23、23'、35、35'分别支撑在两个机架6、6'内，并用弹簧挡圈24、24’、36、36’限制齿轮轴22、22’、34、34’轴向移动，用轴承端盖25、25’、37、37’压紧轴承外圈；四个定轴中介轮26、26’、38、38’分别与四个齿轮轴22、22'、34、34'传动端键连接，四个齿轮轴22、22'、34、34'传动端外侧通过四个轴端挡圈28、28'、40、40'及轴端螺母29、29'、41、41'压紧四个定轴中介轮26、26’、38、38’；两个输出内齿轮30、30'的外侧端分别通过两个圆柱滚子轴承32、32'与两个机架6和6'连接，并用油封33、33'进行密封，内侧端通过圆柱滚子轴承31、31'与圆筒状输出行星架14连接。

四个定轴中介轮26、38、26'、38'与圆筒状输出行星架14上的两个定轴齿轮21、21'以及两个输出内齿轮30、30'互相啮合形成定轴轮系。

所述输出调速模块包括传动滚筒46、第一离合器42、42’、第二离合器43、43'、电源装置及控制器，其中，所述的传动滚筒46位于两个输出内齿轮30、30’的外部，两端分别与两个输出内齿轮30、30’通过轴承连接并用油封密封；两个第一离合器42、42’分别固定在两个输出内齿轮30、30’上，两个第二离合器43、43'分别固定在圆筒状输出行星架14上，所述控制器用于控制所述电源装置给两个所述第一离合器42、42’、两个所述第二离合器43、43'供电或失电。

所述的两个第一离合器42、42'的基盘座组分别套在两个输出内齿轮30、30'内侧端的外部，两个第一离合器42、42'的固定盘分别用螺钉与两个输出内齿轮30、30'的端面固定；两个第二离合器43、43'的基盘座组分别套在圆筒状输出行星架14的中部的两个安装位上，两个第二离合器43、43'的固定盘分别用螺钉与圆筒状输出行星架14的安装端面固定；所述的传动滚筒46位于两个输出内齿轮30、30’的外部，两端分别与两个输出内齿轮30、30’轴承连接并用油封45、45’密封。

作为本发明一种起重机用差动行星减速机的进一步的优选方案，两个定轴齿轮21、21'与圆筒状输出行星架14的输出端之间采用过盈配合，也可以将二者加工成一个构件，以保证两个定轴齿轮21、21'的转速与圆筒状输出行星架14同步转动。

作为本发明一种起重机用差动行星减速机的进一步的优选方案，所述定轴轮系部分的定轴中介轮可根据具体的使用条件设置两对或多对，多对定轴中介轮在顶轴齿轮的周向均匀分布。

作为本发明一种起重机用差动行星减速机的进一步的优选方案，所述圆筒状输出行星架14的外缘形状根据所选离心式离合器的基盘座组的形状进行改变。

本发明减速机的工作过程是：

由于减速器内核中存在锥齿轮差动轮系,其传动比公式为

i_{13}^{H} = \frac{n_{1} - n_{H}}{n_{3} - n_{H}} = (- 1) \frac{Z_{2} Z_{3}}{Z_{1} Z_{2}} = - \frac{Z_{3}}{Z_{1}} = - 1

式中，Z₁和Z₃分别为太阳轮锥齿轮11和11’的齿数，且Z₁＝Z₃，n₁和n₃分别为太阳轮锥齿轮11和11’的转速；Z₂表示行星锥齿轮的齿数，n_H表示圆筒状输出行星架14的转速。

当两个电机1和1'均正常工作时,动力分别通过一对输入轴4和4'输入，两个太阳轮锥齿轮11和11’定轴转动，带动两个行星轮锥齿轮16和16’分别绕两个支撑轴20和20’自转的同时，随圆筒状输出行星架14绕两个输出轴4和4’中心线公转，此时,圆筒状输出行星架14的运动是由两个锥齿轮太阳轮11和11’的运动合成的,其大小为

n_{H} = \frac{n_{1} + n_{3}}{2}

当两个电机1或1’中的一个出现故障时，联轴器2或2’上对应的制动器3或3’将其抱死，则有n₁＝0或n₃＝0,圆筒状输出行星架14的转速变为

n_{H} = \frac{n_{3}}{2}

或

n_{H} = \frac{n_{1}}{2}

正常工作的电机仍然继续工作，差动轮系转换为行星轮系，圆筒状输出行星架14的转速减小为正常工作电机转速的一半，正常工作电机的输出功率不发生突变，对电机起到保护作用,整个起升机构正常运行,只是速度降低。

圆筒状输出行星架14上的两个定轴齿轮21、21’和四个定轴中介轮26、38、26’、38’啮合，四个定轴中介轮又分别和两个输出内齿轮30、30’啮合，带动两个输出内齿轮30、30’绕两个输入轴4、4’的中心线定轴转动。

当卷筒在重载中需要低速转动时，输出调速模块中的两个第一离合器42、42'中的摩擦盘顶出，与传动滚筒46压紧，同时两个第二离合器43、43’的摩擦盘收回，使圆筒状输出行星架14与传动滚筒46的传动中断；两个输出内齿轮30、30'带动传动滚筒46转动，从而使与传动滚筒46固定连接的卷筒47会以输出内齿轮的转速实现低速转动。

当卷筒47在轻载或者空放工况时，需实现高速转动，输出调速模块中两个第一离合器42、42'的摩擦盘收回，两个第二离合器43、43'中的摩擦盘顶出，与传动滚筒46压紧，同时输出内齿轮与传动滚筒46的传动中断；圆筒状输出行星架14带动传动滚筒46转动，从而使与传动滚筒46固定连接的卷筒47以圆筒状输出行星架14的转速实现高速转动。

Claims

1.一种起重机用差动行星减速机，其特征在于，包括卷筒，所述卷筒内设置锥齿轮差动轮系、定轴轮系和输出调速模块；

2.根据权利要求1所述的一种起重机用差动行星减速机，其特征在于，所述第一离合器包括两个，两个所述第一离合器的基盘座分别套在两个输出内齿轮内侧端的外壁上，两个所述第一离合器的固定盘分别用螺钉与两个输出内齿轮的端面固定；所述第二离合器包括两个，两个所述第二离合器的基盘座组分别套在圆筒状输出行星架的中部的两个安装位上，两个所述第二离合器的固定盘分别用螺钉与圆筒状输出行星架的安装端面固定。

3.根据权利要求1所述的一种起重机用差动行星减速机，其特征在于，所述定轴中介轮为至少两对，至少两对定轴中介轮沿所述定轴齿轮的周向均匀布置。

4.根据权利要求1所述的一种起重机用差动行星减速机，其特征在于，所述定轴齿轮与圆筒状输出行星架的输出端之间采用过盈配合。

5.根据权利要求1所述的一种起重机用差动行星减速机，其特征在于，所述定轴齿轮与圆筒状输出行星架二者为一体结构。

6.根据权利要求1所述的一种起重机用差动行星减速机，其特征在于，所述一对输入轴的一端均伸出圆盘机架外分别通过联轴器与动力源对接，联轴器上均配有制动器。

7.根据权利要求6所述的一种起重机用差动行星减速机，其特征在于，所述动力源为电机。