CN107882926B - 行星齿轮减速器、配备减速器的转向架及配套铁路车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种行星齿轮减速器(10)。上述行星齿轮减速器包括：一个第一太阳轮(15)一个第一数值N1的行星轮(20)。第一太阳轮(15)包括第二数值N2的轮齿(47)，围绕第一轴线(A1)按第一基齿距呈角度分布。第二数值N2不是第一数值N1的整数倍，每个行星轮(20)可围绕各自第二轴线(A2)转动，两条连续第二轴线(A2)确定了二者之间的第一角度，特点在于第一角度和第二角度的角度差D2的绝对值，等于360除以第一整数N1的商，等式如下：
Figure DDA0001424859760000011
其中N4是不为零的第四整数，||表示绝对值。

Description

行星齿轮减速器、配备减速器的转向架及配套铁路车辆
技术领域
本发明涉及行星齿轮减速器、装配这种减速器的转向架以及配备这种转向车的铁路车辆。
背景技术
机械系统通常配备有减速器，减速器能够通过改变一个轴线相对于另一个轴线的旋转速度来传递两个轴之间的旋转运动。
如今，减速器类型多种多样，其中行星齿轮减速器应用广泛。行星齿轮减速器包括一个或多个齿轮，即行星轮，行星轮啮合在两个齿轮上，这两个齿轮被称为太阳轮，变速器将动力从一个太阳轮传递到另一个太阳轮。行星轮安置在一个名为行星架的零件上，由数学关系确定行星架和两个太阳轮的相应旋转速度，以及太阳轮驱动旋转的旋转相对旋转速度。
在交通领域，主要使用“球形”行星齿轮减速器。这种类型的行星齿轮减速器特征在于使用行星轮，其旋转轴线垂直于两个太阳轮的旋转轴线。例如，行星轮通常围绕两个太阳轮的轴线呈圆形，行星轮的轴线全部与两个太阳轮的轴线交于一点。
每个太阳轮和每个行星轮都具有轮齿，每个齿轮的轮齿齿数取决于需要传递的机械力。然而，由于齿轮几何形状中的缺陷难以避免，在不同的齿轮间传递的机械力可能不停发生变化。有些行星轮的轮齿可能有事不能接触到太阳轮轮齿。尤其是不同行星轮之间分布的机械力并不能一直均匀分布，甚至有时这些力仅分布在一半的行星轮上。当太阳轮齿数不是行星轮齿数的整倍数时，这种情况更为常见。
因此，施加在与太阳轮接触的轮齿上的机械力，实际上大于在各行星轮之间平均分配的力。这样轮齿损坏风险增大。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种更安全可靠的行星齿轮减速器。
为此，本发明提供一种行星齿轮减速器，包括绕第一轴线旋转的第一太阳轮，和啮合在第一太阳轮上的第一数值的行星轮。第一太阳轮包括第二数值的轮齿，围绕第一轴线按第一基齿距呈角度分布。第二数值不是第一数值的整数倍，每个行星轮可围绕各自相应的第二轴线转动，第二轴线与第一轴线交于一点，两个相接的第二轴线确定了二者之间的第一角度。
第一角度和第二角度的角度差的绝对值，等于360除以第一整数的商，等式如下：
Figure GDA0003537934160000021
其中N4是不为零的第四整数，||表示绝对值。
本发明旨在，在齿轮转动时，即使齿轮齿廓不够完美，也能使太阳轮与行星轮的轮齿接触得到改善。因此，太阳轮之间力的分布变得更加均匀，由此降低齿轮断齿风险。
根据本发明的其他优势方面，该减速器包含一个或多个如下特性，可根据技术可行性单独或组合使用：
-该减速器包含一组成对支杆的横档，每个支杆支撑一个相应的行星轮，沿着相应的行星轮的第二轴线延伸，每对支杆上的行星轮共轴。
-该减速器包含4个行星轮。
-第二数值是偶数，且至少第一角度之一和直角之间第二角度差的绝对值等于第一基齿距的一半。
-第二数值是偶数并且两个第一连续角度间的角度差绝对值等于第一基齿距。
-减速器包括3个行星轮。
-至少第一角度(和120度角)间的第三角度差的绝对值等于第一基齿距的三分之一。
-每个角度差小于或等于第一基齿距。
本发明还涉及一种配备上述行星齿轮减速器的铁路车辆动力转向架。
本发明还涉及一种装配转辙器电机的铁路车辆，描述如下。
附图说明
具体实施方式
下面仅通过非限制性实施例展示本发明的其他方面和优势，并参照附图，其中：
-图1是本发明行星齿轮减速器的分解透视图，
-图2是图1行星齿轮减速器的剖面示意图，
-图3是太阳轮旋转时，太阳轮轮齿的角位置图。
图1是行星齿轮减速器10。减速器10可以安装在铁路车辆的动力转向架上。
减速器10包含第一太阳轮15、第一数值N1行星轮20、第二太阳轮25、第一轴30、第二轴35、横档40和行星轮架45。为保持图1结构清晰，第一轴30、第二轴35和行星轮架45并未予以显示。
根据图1的示例，行星轮20第一数值N1为4。也可予以变化，第一数值N1是除了4以外的整数。
第一太阳轮15可相对于行星轮架45绕第一轴线A1旋转。第一太阳轮15与第一轴30连成一体旋转。
第一太阳轮15包含第二数值N2的轮齿47。第二数值N2不等于第一数值N1的整数倍。
第二数值N2最好是偶数。例如，当第一数值N1为4时，第二数值N2为30。或予以变化，第二数值N2为奇数。
第一太阳轮15的轮齿47围绕第一轴线A1根据第一个基齿距(P1)成角度分布。第一个基齿距(P1)为由两条直线彼此相交所成角度的数值，这两条直线与第一轴线A1相交，并且通过第一太阳轮15上轮齿47的顶点。轮齿47连续分布。第一个基齿距(P1)为固定值，即基齿距P1的值不取决于第一太阳轮15的两个轮齿47构成的轮齿组。第一个基齿距(P1)值单位为度(°)，等于360除以第二数值N2之商。
每个行星轮20与第一太阳轮15和第二太阳轮25啮合。因此，每个行星轮20用以在第一太阳轮15与第二太阳轮25之间传递旋转力。每个行星轮20包括一套轮齿48。
每个太阳轮20可绕相应的第二轴线A2相对于行星轮架45旋转。每条第二轴线A2垂直于第一轴线A1。例如，每条第二轴线A2彼此共面并与第一轴线A1所在平面垂直。
每条第二轴线A2为一组与每条其他第二轴线A2相交。每条第二轴线A2与第一轴线A1相交。例如，所有第二轴线A2与第一轴线A1在同一点相交。
每两个连续的第二轴线A2为一组，形成的角度为第一角度α1。“连续”是指，围绕第一轴线A1做旋转运动时，同一组的两条第二轴线A2相继相遇，而所考虑的两条第二轴线A2轴线组不在遇到其他第二轴线A2。换言之，两个连续的第二轴线A2应该是相邻的。每个第二轴线A2与之相邻的两个第二轴线A2形成两个连续的第一角度α1。
至少第一角度α1不等于360°的整分数。换句话说，至少第一角度α1不等于将360°除以整数之商。
每组两个连续的第一角度α1确定第一角度差值D1。第一角度差D1等于一个第一角度α1与另一个第一角度α1的值相减之差。
每个第一角度差D1的绝对值等于第三整数N3与第一个基齿距(P1)之积。
至少两个第一角度α1彼此不相等。因此，第三整数N3中的至少一个不为零。两个第一角度α1中的至少一个不等于360除以整数的值。例如，至少第一角度α1既不等于180°，也不等于120°，也不等于90°，也不等于72°，也不等于60°，也不等于45°。也不等于由同一第二轴线A2形成的另一个第一角度。
至少第一角度差D1的绝对值等于第一个基齿距(P1)。最好是每个第一角度差D1等于第一个基齿距(P1)，也就是说，每个第三整数N3的值等于1。
第二角度α2单位为度，等于360除以第一数值N1之商。因此，如果太阳轮20在第一轴线A1周围呈角度均衡分布的话，那么第二角度α2与两个第二轴线A2之间所成角度相符。
至少，第一角度α1与第二角度α2之间的第二角度差D2的绝对价值与不为零的第四个整数N4、第一基齿距P1以及第一数值N1的倒数之积相等。
因此，第二角度差D2可由下列等式1表示：
Figure GDA0003537934160000051
例如，至少第一角度α1的值等于360除以被第一数值N1之商减去第一基齿距P1除以第一数值N1之商的差。
作为变化或补充，至少第一角度α1的值等于360除以被第一数值N1之商加上第一基齿距P1除以第一数值N1之商的和。
因此，第一角度α1的值可由如下等式2表示：
Figure GDA0003537934160000052
例如，第一数值N1为4时，所有第一角度α1都等于90°减去第一基齿距P1的一半，或等于与90°加上第一基齿距P1的一半。换而言之，每个第二角度差D2都可由每个第一角度α1与一个直角之间形成的角度值，每个第二角度差D2的绝对值都等于第一基齿距P1的一半。
以图1为例，对于每个连续两个第一角度α1组成的组而言，考虑的两个第一角度α1的数值并不相等。每个第一角度差D1都等于第一基齿距P1。
因此，每个第一角度α1的数值都等于第四整数N4与第一基齿距P1的积。
第二太阳轮25与围绕第一轴线A1转动的行星架45做相对旋转运动。第二太阳轮25包含着具有第五数值N5的轮齿47。第五数值N5与第二数值N2相等。
第一太阳轮25与第一轴35连成一体旋转。
以图2为例，第二太阳轮25围绕着第一轴30在与第一轴线A1组成的垂直平面中旋转。因此，第二太阳轮25限定了第一轴30上的交叉第一开口50的值。第一开口50是环绕第一轴线A1的以圆形为基底的圆柱面。
第一轴30以第一太阳轮15为中心扩散，以第一轴线A1为基准，穿过横档40与第二轴35。
第一轴30是环绕在第一轴线A1的以圆形为基底的圆柱面。
第二轴35围绕第一轴线A1与行星架45做相对旋转。
第二轴35是环绕第一轴线A1的以圆形为基底的圆柱面。第二轴35呈凹陷状，在与第一轴线A1组成的垂直平面中，包围着第一轴30。第二轴35限定了第一轴30上的交叉第二开口55的值。第二个开口55是围绕第一轴线A1的以圆形为基底的圆柱面。
每个横档40承载着一个太阳轮20。所有横档40包括一个中心环57以及支杆组60。
以第一轴线A1为基准，中心环57将第一太阳轮15与第二太阳轮25分离。
中心环57承载着所有支杆60。每一个支杆60都以中心环57为基点扩散，垂直于第一轴线A1。
每个支杆60都承载一个太阳轮20。每个支杆60都以与中心环57对应的太阳轮20的第二轴线A2为基点扩散。例如，每个支杆60都以相应的第二轴线A2为中心的、且为以圆形为基底的圆柱面。
每个支杆60都设计用来指引其所承载的行星轮20围绕第二轴线A2旋转。
以图1为例，支杆60成对组合。第一数值N1为4时，支杆60重新组合成两对。同一对中的两个行星轮20的第二轴线A2相合。换而言之，同一对两个支杆60上所承载的两个行星轮20同轴。
两个连续的第一角度α1互补，也就是说，两个连续的第一角度α1的和为180°。
行星架45包围着第一太阳轮15、每个行星轮20、第二太阳轮25以及一个横档40。行星架45设计用于维持齿轮15、20与25保持彼此之间的相对位置，允许每个齿轮15、20、25以围绕相应的轴线A1、A2转动。例如，对于每个支杆60而言，行星架45包括了一个开口，用于安放与中心环57相对的支杆60的顶端。
每个齿轮15、20、25都被放置在行星架47的相应位置中。构成轴承的圆环65被放置在每个齿轮15、20、25与行星架47之间。
插图3以示意图的方式展现了第一太阳轮15上的每一个轮齿47的相应位置、每一个支杆60的位置、每个行星轮20上的轮齿48的位置，借助第一轴线A1可以看到它们的位置都处于一个垂直发射角。第一太阳轮15上的每一个轮齿47都用一个空心的正方形标识，行星轮20上的轮齿48都用实心正方形标识。只展示了行星轮20上的轮齿48至少与第一太阳轮15上的一个轮齿47相啮合的情况。
从图3上可以看出，尽管第二数值N2不是第一数值N1的整数，每一个第一角度α1都等于第四个整数N4和第一基齿距P1之间的积。
这样，对于每个行星轮20上的每个轮齿48与第一太阳轮15的第一轮齿47啮合位置时刻相同。在第一角度α1等值时无法实现这种结构。
因此，第一太阳轮15作用于每个行星轮20上的力每时每刻都是相同的。
因此，减速器工作时，机械力更好地均匀分布在行星轮20上，特别是当轮齿47、48形状不佳时。
这样一来，行星轮20上的轮齿48的断裂风险得到降低。因此，工作状态下，减速器10更加安全可靠。
此外，每个角度差D1的值都要小于或等于第一基齿距P1。在环绕着太阳轮15、25的空间内，行星轮25受力更均匀。
第二数值N2为偶数，减速器10的拆卸组装可以得到保证。
以第二个实施情况为例，第一数值N1为3。减速器10包含三个行星轮20。与第一个例子中图1-3中的相同元素就不在此赘述。只描述不同之处。
剩余的R等于1。
第三角度差值D3对于每个第一角度α1而言，为考虑的第一角度α1与度数为120°的第二角度之间的差值。
至少，有一个第三角度差值D3的绝对值等于第一基齿距P1的三分之二。
例如，两个第一角度α1的值等同于120°减去第一基齿距P1的三分之一；另一个第一角度α1的值等同于120°加上第一基齿距P1的三分之二。
因此，每个第一个不同角度D1为零，或等于第一基齿距P1。
第二个例子的优点于第一个例子相同。

Claims (10)

1.一种行星齿轮减速器(10)，包括绕第一轴线(A1)旋转的第一太阳轮(15)和啮合在第一太阳轮(15)上的第一数值(N1)的行星轮(20)，第一太阳轮(15)包括第二数值(N2)的轮齿(47)，围绕第一轴线(A1)按第一基齿距(P1)呈角度分布，第二数值(N2)不是第一数值(N1)的整数倍，每个行星轮(20)可围绕各自相应的第二轴线(A2)转动，第二轴线(A2)与第一轴线(A1)交于一点，两个相接的第二轴线(A2)确定了二者之间的第一角度(α1)，
其特征在于，至少在第一角度(α1)和第二角度(α2)之间的角度差(D2)的绝对值等式如下，其中，第一角度和第二角度的单位均为度，并且第二角度等于360除以第一数值(N1)的商：
Figure FDA0003537934150000011
其中N4是不为零的第四整数，||表示绝对值。
2.根据权利要求1所述减速器(10)，包括一个横档(40)，它包括支杆组(60)，每个支杆(60)都承载一个行星轮(20)，每个支杆(60)都以相应行星轮(20)的第二轴线(A2)为基点扩散，每对中行星轮(20)共轴。
3.根据权利要求1所述行星齿轮减速器(10)，行星齿轮减速器(10)由四个行星轮(20)构成。
4.根据权利要求3所述行星齿轮减速器(10)，第二数值(N2)为偶数，且第一角度(α1)与一个直角之间的第二角度差中至少有一个角度差的绝对值为第一基齿距(P1)的一半。
5.根据权利要求1所述行星齿轮减速器(10)中，第二数值(N2)为偶数，且两个连续第一角度(α1)之间的不同角度差(D1)相等，其绝对值数等于第一基齿距(P1)。
6.根据权利要求1所述行星齿轮减速器(10)，行星齿轮减速器(10)包括三个行星轮(20)。
7.根据权利要求1所述行星齿轮减速器(10)，第一角度(α1)与一个120°角之间第三角度差中至少有一个的绝对值等于第一基齿距(P1)的三分之一。
8.根据权利要求1所述行星齿轮减速器(10)，每个角度差都小于或等于第一基齿距(P1)。
9.包含权利要求1至8中任意一条行星齿轮减速器(10)的铁路车辆动力转向架。
10.包含权利要求9中动力转向架的铁路车辆。
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