CN106594183A - 一种输入轴与输出轴同轴线同转向的增速齿轮箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种输入轴与输出轴同轴线同转向的增速齿轮箱，包括带输入齿轮的输入轴、带输出齿轮的输出轴、带中间小齿轮和中间大齿轮的中间轴，输入轴和输出轴位于同一轴线上，且与中间轴的轴线相平行，输入齿轮、输出齿轮分别与中间小齿轮、中间大齿轮相啮合。输出轴的主轴承采用弹性预紧结构，包括滚动轴承、钢套、喷油环、定距套、输出甩油环、矩形螺旋弹簧、输出端迷宫密封、锁紧螺母、导流板。本发明采用两级平行轴齿轮双向传动，输入轴与输出轴在同一条轴线上且转向相同，可实现小传动比要求；输出轴采用高精密主轴承X型布置，并通过弹性预紧结构能满足高速重载传动结构紧凑、装配方便、运行平稳的特殊使用要求。

Description

一种输入轴与输出轴同轴线同转向的增速齿轮箱

技术领域

本发明涉及齿轮传动变速箱技术领域，尤其涉及一种输入轴与输出轴同轴线同转向的增速齿轮箱。

背景技术

目前，小型涡喷和涡扇发动机广泛应用于各生产领域。为了检验和提高航空发动机整机以及所属传动部件的性能和运行质量，必须建造发动机高转速试验台，而增速齿轮箱又是该试验台高速传动系统中的重要组成部件，用于将交流变频电机的输出转速增加到工作台主轴所需的转速，并且有较为严格的转动惯量限制，其安全性和稳定性直接决定了试验台的可靠性。由于高速运动一旦发生故障将会产生极其严重的后果，因此，增速齿轮箱的设计在试验台中具有特别重要的意义。

现有的NGW行星齿轮箱在结构合理的情况下，最小传动比为3，无法满足此类增速齿轮箱较小传动比的要求，并且平行级齿轮箱也不能实现同轴线、同旋转方向的输入和输出。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种结构紧凑、高速重载工况下运行平稳、传动效率高的输入轴与输出轴同轴线同转向的增速齿轮箱。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种输入轴与输出轴同轴线同转向的增速齿轮箱，包括带输入齿轮4的输入轴1、带输出齿轮5的输出轴2、带中间小齿轮6和中间大齿轮7的中间轴3，输入轴1和输出轴2位于同一轴线上，且与中间轴3的轴线相平行，输入齿轮4、输出齿轮5分别与中间小齿轮6、中间大齿轮7相啮合。

作为优选方案，输入齿轮4、输出齿轮5、中间小齿轮6、中间大齿轮7均采用斜齿轮，且齿数分别为66、52、53、67。

作为优选方案，输出轴2的主轴承采用弹性预紧结构，包括滚动轴承8、钢套9、喷油环10、定距套11、输出甩油环12、矩形螺旋弹簧13、输出端迷宫密封14、锁紧螺母15、导流板16,输出甩油环12套装在输出轴2的轴颈上，并通过锁紧螺母15将滚动轴承8的内圈固定，喷油环10、定距套11、矩形螺旋弹簧13和输出端迷宫密封14套装在输出甩油环12的外圆上，并通过导流板16将滚动轴承8的外圈固定，矩形螺旋弹簧13安置在定距套11的内腔，且与输出端迷宫密封14的端面相接触。

作为优选方案，输出轴2的轴端密封采用输出甩油环12与输出端迷宫密封14相配合的密封结构。

作为优选方案，定距套11端面与输出端迷宫密封14端面之间的轴向预留间隙δ为0.5～1.0mm。

作为优选方案，矩形螺旋弹簧13的数量为7根。

本发明具备的有益效果：增速齿轮箱采用两级平行轴齿轮双向传动，输入轴与输出轴在同一条轴线上且转向相同，可实现小传动比要求；输出轴采用高精密主轴承X型布置，并通过弹性预紧结构来消除安装、过盈、温度、速度和离心预紧力对轴承的影响，能满足高速重载传动结构紧凑、装配方便、运行平稳的特殊使用要求。

附图说明

图1为本发明的正面示意图。

图2为本发明的输出轴端侧面示意图。

图3为图1的A向剖视示意图。

图4为图2的B向剖视示意图。

图中：1-输入轴，2-输出轴，3-中间轴，4-输入齿轮，5-输出齿轮，6-中间小齿轮，7-中间大齿轮，8-滚动轴承，9-钢套，10-喷油环，11-定距套，12-输出甩油环，13-矩形螺旋弹簧，14-输出端迷宫密封，15-锁紧螺母，16-导流板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

如图1～2所示为增速齿轮箱的正面和输出端侧面示意图，齿轮箱采用两级平行轴传动，输入轴与输出轴同轴；箱体为上下剖分式的焊接结构。

如图3所示，带输入齿轮4的输入轴1和带输出齿轮5的输出轴2位于同一轴线上，中间轴3上带有中间小齿轮6、中间大齿轮7分别与输入齿轮4、输出齿轮5相啮合。输入轴1、输出轴2和中间轴3均为整体式结构，输入齿轮4、输出齿轮5、中间小齿轮6、中间大齿轮7均采用斜齿轮，且齿数分别为66、52、53、67，斜齿轮啮合具有重合度高、承载能力高、传动平稳的优点。齿轮轴材料均采用18CrNiMo7-6A，齿面经渗碳淬火处理，硬齿面磨齿，5级精度，额定功率350 kW，额定输入转速4800 r/min，额定输出转速7626 r/min，设计寿命≮10000h。

本发明输入轴与中间轴的轴承相同，采用圆柱滚子轴承和四点接触球轴承，安装方便，不需调整轴承游隙。仅对输出轴2的主轴承采用弹性预紧结构，如图4所示，包括滚动轴承8、钢套9、喷油环10、定距套11、输出甩油环12、矩形螺旋弹簧13、输出端迷宫密封14、锁紧螺母15、导流板16,输出甩油环12套装在输出轴2的轴颈上，并通过锁紧螺母15将滚动轴承8的内圈固定，喷油环10、定距套11、矩形螺旋弹簧13和输出端迷宫密封14套装在输出甩油环12的外圆上，并通过导流板16将滚动轴承8的外圈固定，矩形螺旋弹簧13安置在定距套11的内腔，且与输出端迷宫密封14的端面相接触。

输出轴采用高精密主轴承X型布置，主轴承的预紧采用弹簧对其进行预紧，安装、过盈、温度、速度与离心预紧力对轴承的影响会消除。主轴承在高速下运行会产生髙离心力，作用在内圈上使其膨胀，内圈膨胀导致其内圈直径增大，影响内圈与轴颈之间的配合，导致磨损腐蚀，内圈在轴颈上打滑，轴颈失去引导作用易于振动，可能偏心失位，降低轴承性能，故通过轴承与轴颈配合来避免。

输出轴2的轴端密封采用输出甩油环12与输出端迷宫密封14相配合的密封结构。箱体内的润滑油通过定距套11上的回油孔、输出甩油环12上的倒坡和输出端迷宫密封14这3道密封来达到密封效果。

为确保高速运转时，定距套11端面与输出端迷宫密封14端面之间不相摩擦，同时考虑输出轴的温升膨胀，需要预留足够的轴向间隙。该间隙量可按公式δ=L*△T*α经计算确定，式中，L为轴的跨距长度，mm；△T为温升，℃；α为线膨胀系数，一般钢材的线膨胀系数为12*10^-6。当L取400mm、△T取10℃时，δ=400*10*12*10^-6=0.048mm；因此，轴向预留间隙δ优选取0.5～1.0mm。

在定距套11上设计有7个均布的内腔，在每个内腔中各放置1个矩形螺旋弹簧对轴承外圈进行预紧。单个弹簧的预紧压缩力为715N（压缩量3.6mm）,因此，总的预紧压缩力为5005N。7个矩形螺旋弹簧除保证对轴承外圈所需的预紧压缩力外，还进一步使定距套端面与输出端迷宫密封端面之间的轴向预留间隙δ保持均匀。

本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨和原则的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.一种输入轴与输出轴同轴线同转向的增速齿轮箱，包括带输入齿轮（4）的输入轴（1）、带输出齿轮（5）的输出轴（2）、带中间小齿轮（6）和中间大齿轮（7）的中间轴（3），其特征在于：所述输入轴（1）和输出轴（2）位于同一轴线上，且与中间轴（3）的轴线相平行，所述输入齿轮（4）、输出齿轮（5）分别与中间小齿轮（6）、中间大齿轮（7）相啮合。

2.根据权利要求1所述的输入轴与输出轴同轴线同转向的增速齿轮箱，其特征在于：所述输入齿轮（4）、输出齿轮（5）、中间小齿轮（6）、中间大齿轮（7）均采用斜齿轮，且齿数分别为66、52、53、67。

3.根据权利要求1所述的输入轴与输出轴同轴线同转向的增速齿轮箱，其特征在于：所述输出轴（2）的主轴承采用弹性预紧结构，包括滚动轴承（8）、钢套（9）、喷油环（10）、定距套（11）、输出甩油环（12）、矩形螺旋弹簧（13）、输出端迷宫密封（14）、锁紧螺母（15）、导流板（16）, 所述输出甩油环（12）套装在输出轴（2）的轴颈上，并通过锁紧螺母（15）将滚动轴承（8）的内圈固定，所述喷油环（10）、定距套（11）、矩形螺旋弹簧（13）和输出端迷宫密封（14）套装在输出甩油环（12）的外圆上，并通过导流板（16）将滚动轴承（8）的外圈固定，所述矩形螺旋弹簧（13）安置在定距套（11）的内腔，且与输出端迷宫密封（14）的端面相接触。

4.根据权利要求1所述的输入轴与输出轴同轴线同转向的增速齿轮箱，其特征在于：所述输出轴（2）的轴端密封采用输出甩油环（12）与输出端迷宫密封（14）相配合的密封结构。

5.根据权利要求3所述的输入轴与输出轴同轴线同转向的增速齿轮箱，其特征在于：所述定距套（11）端面与输出端迷宫密封（14）端面之间的轴向预留间隙δ为0.5～1.0mm。

6.根据权利要求3所述的输入轴与输出轴同轴线同转向的增速齿轮箱，其特征在于：所述矩形螺旋弹簧（13）的数量为7根。