CN113565945A - 一种高强度销齿轮传动组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及传动技术领域。目的在于提供一种高强度销齿轮传动组，包括安装在轮轴上的传动齿轮，所述传动齿轮与销齿条相啮合；所述传动齿轮为组合式齿轮，传动齿轮包括轮圈、轮盖和安装在轮圈上的轮齿；所述轮圈呈圆环形，轮圈的周面上均匀设置有若干沿轮圈径向延伸的齿孔，所述齿孔由内至外逐渐变小；所述轮齿呈保龄球瓶状，轮齿的中段与齿孔相配合，并由内至外穿设在齿孔内；所述轮盖设置有两个，轮盖的外径大于轮圈的内径，两个轮盖从轮圈的两面双向扣合，并将轮齿朝外抵紧在齿孔内。本发明结构紧凑、强度高，且能够在某一轮齿损坏过磨耗过大的情况下独立对该轮齿进行更换，无需更换整个传动齿轮，极大的降低了维护成本。

Description

一种高强度销齿轮传动组
技术领域
本发明涉及传动技术领域，具体涉及一种高强度销齿轮传动组。
背景技术
销齿轮传动装置是齿轮传动装置中的一种，其相较于传统齿轮直接利用键齿啮合的方式相比，两个传动部件之间的啮合采用齿销啮合的形式，销齿轮传动装置主要应用在低速、重在的机械传动和粉尘多、润滑条件差等环境恶劣的场合。其相较于传统的齿轮传动装置而言，具有易于加工、造价低、拆卸维修方便等特点，其能够将键齿间的广泛面摩擦通过销柱的转动予以缓冲，能够有效的提高装置整体的耐磨损性能。按其部件之间的啮合形式，其主要包括1、齿轮与销齿条啮合；2、齿轮与销齿轮内切啮合；3、齿轮与销齿轮外切啮合三种形式，由于其具有一定的共通性，在本发明中主要以第一种形式进行详细的讲解和阐述。
现有装置的缺陷：1、由于销齿条和齿轮主要适用在大型、低速传动中，其通常具有较大的体积，销齿条的由于采用可拆卸的销柱进行传动，其某一个或多个销柱在损坏时，可独立进行更换；然齿轮仍然采用整体加工，一旦某一个齿发生损坏，就需要对整个齿轮进行更换，极大的提高了使用成本；2、齿轮的键齿与销齿条的销柱之间损伤摩擦力相较于传统传动装置有所降低，但其仍然存在，若能在此基础上进一步对齿轮的键齿进行改良，将能够更好的缓解销柱与键齿之间的摩擦力，提高整体的耐磨性能。3、齿轮的轮轴通过传统轴承安装在轴承座上，但由于润滑条件较为恶劣，需要工作人员反复进行检修，补充润滑耗材；若能通过一种简易的设计，实现轮轴的自润滑，将能够极大的降低工作人员的劳动强度，降低设备的整体停机风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种便于维护的组合式高强度销齿轮传动组。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种高强度销齿轮传动组，包括安装在轮轴上的传动齿轮，所述传动齿轮与销齿条相啮合；
所述传动齿轮为组合式齿轮，传动齿轮包括轮圈、轮盖和安装在轮圈上的轮齿；所述轮圈呈圆环形，轮圈的周面上均匀设置有若干沿轮圈径向延伸的齿孔，所述齿孔由内至外逐渐变小；所述轮齿呈保龄球瓶状，轮齿的中段与齿孔相配合，并由内至外穿设在齿孔内；所述轮盖设置有两个，轮盖的外径大于轮圈的内径，两个轮盖从轮圈的两面双向扣合，并将轮齿朝外抵紧在齿孔内；两个轮盖通过中部螺栓相互锁紧，且轮盖的中心设置有供轮轴安装的轴孔。
优选的，所述轮齿内端面向轮盖的两面为坡面，两个轮盖相对的一面上与轮齿内端相对的位置、对应轮齿的数量设置有若干齿槽，所述齿槽的槽面为与轮齿上坡面相配合的斜面；所述轮齿的内端卡设在两个轮盖对应的齿槽内，且轮齿通过轮盖上斜面对轮齿上坡面的抬顶被抵紧在齿孔内。
优选的，所述轮盖与轮圈相对一面靠近边沿的位置呈环形设置有一圈第一限位齿，所述轮圈上与第一限位齿相对的位置设置有一圈第二限位齿，所述第一限位齿与第二限位齿相互啮合。
优选的，所述轮盖与轮圈相对一面的中部设置有环形的第一限位肩台，所述轮圈的中部设置有与第一限位肩台相配合的第二限位肩台，所述第一限位肩台与第二限位肩台相互扣合。
优选的，所述中部螺栓的数量至少为四根，四根中部螺栓绕轴孔呈环形均匀分布。
优选的，所述轮盖靠近边沿的位置之间通过侧部螺栓锁紧，所述侧部螺栓贯穿轮盖、轮圈和轮齿。
优选的，所述轮盖的轴孔内设置有凸出的轴键，所述轴键沿轴孔的长度方向延伸，并与轮轴上的轴键槽相配合。
优选的，所述轴键在轴孔内对称设置有两根。
优选的，所述传动齿轮两侧的轮轴上均设置有自润滑轴承，所述自润滑轴承包括用于与轴承座连接的外圈、用于与轮轴连接的内圈，以及设置在内圈和外圈之间、用于使内圈和外圈构成转动配合的转子；
所述内圈包括套设在轮轴上并与轮轴固接的套筒，套筒的外表面设置有两道横截面呈L形的托槽，所述托槽的开口相对；
所述外圈包括套设在内圈的托槽外的承接筒，所述承接筒的内部设置有托筒，所述托筒与承接筒之间通过两张环板固接；托筒的两端插入托槽内，托筒两端的外表面与托槽的内侧壁之间设置有一层转子，托筒两端的内表面与套筒的外表面之间设置有另一层转子；
所述外圈的承接筒、托筒和两张环板之间围成的环形空腔内设置有储料室，所述储料室与托筒的内侧壁之间通过润滑孔连通，所述润滑孔内设置有控制阀门；所述储料室的外侧还设置有补料口。
优选的，所述承接筒两端的内表面设置有泵送方向为由承接筒内朝向两端的螺旋泵齿。
本发明的有益效果集中体现在：结构紧凑、强度高，且能够在某一轮齿损坏过磨耗过大的情况下独立对该轮齿进行更换，无需更换整个传动齿轮，极大的降低了维护成本。具体来说，本发明的传动齿轮主要由轮圈、轮齿和轮盖等多个部件构成，轮齿独立安装在轮圈上，并通过齿孔的周向限位、轮盖的径向顶紧实现固定。一方面这种双重定位的方式使得轮齿的安装稳定性极好，同时有利于将轮齿受到的应力均匀的从中部转移至轮圈和根部(也就是内端)转移至轮盖上，避免应力集中，使得轮齿自身的使用寿命得到极大的延长。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为传动齿轮的内部结构示意图；
图3为图2中A部放大图；
图4为轮盖内表面的结构示意图；
图5为轮盖外表面的结构示意图；
图6为轮圈外表面的结构示意图；
图7为轮圈的内部结构示意图；
图8为图7中所示结构安装轮齿后的结构示意图；
图9为轮齿的结构示意图；
图10为图9的左视图；
图11为滚动销一种优选实施方式的的结构示意图；
图12为图2中所示结构安装轮轴后的结构示意图；
图13为图12中B部放大图。
具体实施方式
如图1-13所示的，一种高强度销齿轮传动组，主要运用在对传动精度相对要求较低的大尺寸、重型机械的传动上，其主要包括三大部件：一、传动齿轮；二、安装传动齿轮的轮轴；三、用于与传动齿轮结合的销齿部件；所述的销齿部件也就是齿键由转动销、柱销等构成的传动部件，其最常见的形式包括销齿条、销齿圈等，而销齿圈又可与传动齿轮形成内切传动、外切传动等。在本发明中，由于主要的改进点集中在对传动齿轮1以及轮轴0安装方式的改进上，为此，本发明中主要以传动齿轮1与销齿条0的结合进行阐述。
如图1中所示，本发明包括安装在轮轴0上的传动齿轮1，所述传动齿轮1与销齿条2相啮合。本发明区别于传统的销齿轮传动装置的特点集中体现在三大方面：一、采用组合式的传动齿轮1；二、采用滚动销式的轮齿；三、采用自润滑轴承来承接轮轴0的安装；以上三大特点可单独应用，亦可两两组合或三者结合应用。下面，本发明将结合实施例及附图对具体的结构进行一一展示。
如图2中所示，本发明所述传动齿轮1为组合式齿轮，顾名思义，也就是传动齿轮1不是采用传统的一体结构，而是采用组合式结构。传动齿轮1包括轮圈3、轮盖4和安装在轮圈3上的轮齿5。结合图2、7和8所示，所述轮圈3呈圆环形，轮圈3的周面上均匀设置有若干沿轮圈3径向延伸的齿孔6，所述齿孔6由内至外逐渐变小。所述轮齿5呈保龄球瓶状，轮齿5的中段与齿孔6相配合，并由内至外穿设在齿孔6内。
图中所示的轮齿5数量较少，主要是为了避免图示混乱，在实际应用中，轮齿5的数量可适当的增减。如图2中所示，所述轮盖4设置有两个，轮盖4的外径大于轮圈3的内径，两个轮盖4从轮圈3的两面双向扣合，并将轮齿5朝外抵紧在齿孔6内。也就是说，轮盖4一方面起到扣合后压紧轮圈3的作用，另一方面又起到将轮齿5的内端外顶的作用，使得轮齿5在齿孔6内卡紧，防止窜动。两个轮盖4通过中部螺栓7相互锁紧，且轮盖4的中心设置有供轮轴0安装的轴孔8。一般所述中部螺栓7的数量至少为四根，四根中部螺栓7绕轴孔8呈环形均匀分布。
本发明传动齿轮1主要由轮圈3、轮齿5和轮盖4等多个部件构成，轮齿5独立安装在轮圈3上，并通过齿孔6的周向限位、轮盖4的径向顶紧实现固定。一方面这种双重定位的方式使得轮齿5的安装稳定性极好，同时有利于将轮齿5受到的应力均匀的从中部转移至轮圈3和根部(也就是内端)转移至轮盖4上，避免应力集中，使得轮齿5自身的使用寿命得到极大的延长。各轮齿5可独立的完成更换，无需整体更换传动齿轮1。
为了使得轮盖4对轮齿5内端具有外顶功能，可采用的具体结构较多，例如可以在轮盖4上设置斜向的销钉，通过调节销钉的伸入长度可实现外顶，但这种方式需要用到的销钉数量众多，不便于调节。为此，为了实现对各轮齿5的同步外顶紧，本发明更好的做法还可以是，结合图3和4所示，所述轮齿5内端面向轮盖4的两面为坡面，两个轮盖4相对的一面上与轮齿5内端相对的位置，也就是大体在轮盖4的中环部位，对应轮齿5的数量设置有若干齿槽9，所述齿槽9的槽面为与轮齿5上坡面相配合的斜面。所述轮齿5的内端卡设在两个轮盖4对应的齿槽9内，且轮齿5通过轮盖4上斜面对轮齿5上坡面的抬顶被抵紧在齿孔6内。使用时，先在轮圈3上安装轮齿5，然后将两个轮盖4对扣，使每一个齿槽9对应卡设在轮齿5的下端，随着中部螺栓7的紧固，轮盖4将轮齿5紧紧的卡住并外推。
在此基础上，为了进一步提高轮盖4和轮圈3的结合强度，同时防止二者的相对转动，如图4和6所示，所述轮盖4与轮圈3相对一面靠近边沿的位置呈环形设置有一圈第一限位齿10，所述轮圈3上与第一限位齿10相对的位置设置有一圈第二限位齿11，所述第一限位齿10与第二限位齿11相互啮合。利用第一限位齿10与第二限位齿11的啮合，轮盖4和轮圈3能够形成周向的限位，在锁紧后能够有效的杜绝二者发生转动，有效的降低中部螺栓7收到的剪切力。另外，为了防止二者在径向上的窜动，所述轮盖4与轮圈3相对一面的中部设置有环形的第一限位肩台12，所述轮圈3的中部设置有与第一限位肩台12相配合的第二限位肩台13，所述第一限位肩台12与第二限位肩台13相互扣合。
当然，在某一些扭矩需求极大的场合，本发明传动齿轮1的结构还可以进一步改良，例如：所述轮盖4靠近边沿的位置之间通过侧部螺栓14锁紧，所述侧部螺栓14贯穿轮盖4、轮圈3和轮齿5。通过多根侧部螺栓14进一步提高轮盖4的锁紧度，分担第一限位齿10和第二限位齿11之间，中部螺栓7中段的应力，提高整体结构强度。
关于传动齿轮1与轮轴0之间的连接方式较多，其可以采用键连接、螺栓连接、法兰连接等多种形式，此处以键连接为例，如图3-5中所示，本发明所述轮盖4的轴孔8内设置有凸出的轴键15，所述轴键15沿轴孔8的长度方向延伸，并与轮轴0上的轴键15槽相配合。所述轴键15在轴孔8内对称设置有两根或更多根。
为了进一步缓解轮齿5与销齿条2之间的摩擦，本发明从第二个大方向上对轮齿5进行改良，具体采用的方式为，如图9-11中所示，所述传动齿轮1的轮齿5外端设置有竖向的凹槽16，所述凹槽16的边沿固定设置有若干连接凹槽16前后侧壁的中心杆17，所述中心杆17的两端与凹槽16的侧壁焊接，或所述中心杆17的两端通过端帽固定设置在凹槽16的侧壁上，亦或是其他便于加工和安装且满足强度的连接结构。所述中心杆17上设置有滚动销18。所述滚动销18的中心设置有与中心杆17相配合的杆孔，滚动销18通过杆孔套设在中心杆17外，并与中心杆17构成转动配合。在滚动销18转动的过程中，为了减少滚动销18端部与凹槽16侧壁之间的摩擦，如图11中所示，所述滚动销18的两端可以设置为呈半球形。
本发明传动齿轮1的轮齿5外端设置有滚动销18，通过滚动销18的周面作为与销齿条2接触的接触面，在进行传动时，滚动销18能够跟随传动需求形成自转，进而将一部分摩擦力转化为转动。与传统的通过轮齿5边缘线作为接触面的方式相比，整体的应力状况得到改善，尤其适合对传动精度要求不高，但整体体积较大的低速重型机械。在此基础上，为了对凹槽16进行加强，降低其变形风险，所述凹槽16上部和下部的侧壁之间均通过一组加强组件构成连接。最简单的加强组件就是加强连杆19，如图9和10中所示，所述加强组件包括三根加强连杆19，三根加强连杆19呈品字形排布，且两端分别与凹槽16的两侧壁固接。进一步的，所述加强组件的三根加强连杆19外套设有三角形的加强圈20，所述加强圈20与加强连杆19焊接。通过加强圈20使三根加强连杆19整体性更好，便于应力传递和分散。
至于本发明的第三大改良之处，也就是轮轴0在轴承上的安装方式，如图12和13中所示，所述传动齿轮1两侧的轮轴0上均设置有自润滑轴承，所述自润滑轴承包括用于与轴承座连接的外圈、用于与轮轴0连接的内圈，以及设置在内圈和外圈之间、用于使内圈和外圈构成转动配合的转子21。外圈和内圈之间设置两层转子21。
如图13中所示，所述内圈包括套设在轮轴0上并与轮轴0固接的套筒22，套筒22一般直接通过螺栓与轮轴0固接，也可以通过键连接、过盈配合的方式进行套接。套筒22的外表面设置有两道横截面呈L形的托槽23，所述的L形是指托槽23的局部截面呈L形，其本质上是一个环形，两道所述托槽23的开口相对。所述套筒22和托槽23可以焊接为一体结构，或直接锻造为该整体形状。
再如图13中所示，所述外圈包括套设在内圈的托槽23外的承接筒24，所述承接筒24的内部设置有托筒25，所述托筒25与承接筒24之间通过两张环板26固接。托筒25的两端插入托槽23内，托筒25两端的外表面与托槽23的内侧壁之间设置有一层转子21，托筒25两端的内表面与套筒22的外表面之间设置有另一层转子21。所述承接筒24、托筒25和环板26焊接为一体结构，也可以锻造为该整体形状。本发明所述转子21可以为圆柱形转子21、圆球转子等，此处以圆柱形转子21为例，位于外部的一层所述转子21在托筒25的两端设置有两组，位于内部的一层所述转子21沿筒体的长度方向均匀设置有四组。为了便于转子21的定位和转动，所述转子21相对的托筒25内外表面、托槽23内侧壁和套筒22外侧壁均设置有安装槽。由于设置有内部、外部两层转子21，两层转子21均能够提高内圈和外圈之间滑动性能。
为了形成自动润滑，所述外圈的承接筒24、托筒25和两张环板26之间围成的环形空腔内设置有储料室，所述储料室一般位于自润滑轴承的上部。所述储料室与托筒25的内侧壁之间通过润滑孔27连通，所述润滑孔27内设置有控制阀门，所述储料室的外侧还设置有补料口28。
本发明在使用过程中，通过定时开启控制阀门，储料室中的润滑物质能够从润滑孔27进入托筒25与套筒22之间，对内部的转子21进行润滑，然后在离心力的下被甩出至托筒25与托槽23侧壁之间，对外部的转子进行润滑，具备自润滑功能，能够提高整体的工作效率，减少维护保养的难度。另外，为了进一步提高润滑物料的流动性，以提升润滑效果。本发明所述承接筒24两端的内表面设置有泵送方向为由承接筒24内朝向两端的螺旋泵齿29。使用时，伴随着内圈的旋转，托槽23的外侧壁在螺旋泵齿29的作用下与承接筒24的内表面之间产生一个泵吸力，从而将润滑物料进行一定的抽吸，使其运动更加活跃，减少其润滑死角。同时，本发明由于储料室的存在，在储料室中充满润滑油，由于润滑油具有较高比热容，还可以起到对自润滑轴承整体的一个降温作用，避免自润滑轴承温度过高的现象发生，降低了变形风险。

Claims (10)

1.一种高强度销齿轮传动组，包括安装在轮轴(0)上的传动齿轮(1)，所述传动齿轮(1)与销齿条(2)相啮合；
其特征在于：所述传动齿轮(1)为组合式齿轮，传动齿轮(1)包括轮圈(3)、轮盖(4)和安装在轮圈(3)上的轮齿(5)；所述轮圈(3)呈圆环形，轮圈(3)的周面上均匀设置有若干沿轮圈(3)径向延伸的齿孔(6)，所述齿孔(6)由内至外逐渐变小；所述轮齿(5)呈保龄球瓶状，轮齿(5)的中段与齿孔(6)相配合，并由内至外穿设在齿孔(6)内；所述轮盖(4)设置有两个，轮盖(4)的外径大于轮圈(3)的内径，两个轮盖(4)从轮圈(3)的两面双向扣合，并将轮齿(5)朝外抵紧在齿孔(6)内；两个轮盖(4)通过中部螺栓(7)相互锁紧，且轮盖(4)的中心设置有供轮轴(0)安装的轴孔(8)。
2.根据权利要求1所述的高强度销齿轮传动组，其特征在于：所述轮齿(5)内端面向轮盖(4)的两面为坡面，两个轮盖(4)相对的一面上与轮齿(5)内端相对的位置、对应轮齿(5)的数量设置有若干齿槽(9)，所述齿槽(9)的槽面为与轮齿(5)上坡面相配合的斜面；所述轮齿(5)的内端卡设在两个轮盖(4)对应的齿槽(9)内，且轮齿(5)通过轮盖(4)上斜面对轮齿(5)上坡面的抬顶被抵紧在齿孔(6)内。
3.根据权利要求2所述的高强度销齿轮传动组，其特征在于：所述轮盖(4)与轮圈(3)相对一面靠近边沿的位置呈环形设置有一圈第一限位齿(10)，所述轮圈(3)上与第一限位齿(10)相对的位置设置有一圈第二限位齿(11)，所述第一限位齿(10)与第二限位齿(11)相互啮合。
4.根据权利要求3所述的高强度销齿轮传动组，其特征在于：所述轮盖(4)与轮圈(3)相对一面的中部设置有环形的第一限位肩台(12)，所述轮圈(3)的中部设置有与第一限位肩台(12)相配合的第二限位肩台(13)，所述第一限位肩台(12)与第二限位肩台(13)相互扣合。
5.根据权利要求4所述的高强度销齿轮传动组，其特征在于：所述中部螺栓(7)的数量至少为四根，四根中部螺栓(7)绕轴孔(8)呈环形均匀分布。
6.根据权利要求5所述的高强度销齿轮传动组，其特征在于：所述轮盖(4)靠近边沿的位置之间通过侧部螺栓(14)锁紧，所述侧部螺栓(14)贯穿轮盖(4)、轮圈(3)和轮齿(5)。
7.根据权利要求6所述的高强度销齿轮传动组，其特征在于：所述轮盖(4)的轴孔(8)内设置有凸出的轴键(15)，所述轴键(15)沿轴孔(8)的长度方向延伸，并与轮轴(0)上的轴键(15)槽相配合。
8.根据权利要求7所述的高强度销齿轮传动组，其特征在于：所述轴键(15)在轴孔(8)内对称设置有两根。
9.根据权利要求8所述的高强度销齿轮传动组，其特征在于：所述传动齿轮(1)两侧的轮轴(0)上均设置有自润滑轴承，所述自润滑轴承包括用于与轴承座连接的外圈、用于与轮轴(0)连接的内圈，以及设置在内圈和外圈之间、用于使内圈和外圈构成转动配合的转子(21)；
所述内圈包括套设在轮轴(0)上并与轮轴(0)固接的套筒(22)，套筒(22)的外表面设置有两道横截面呈L形的托槽(23)，所述托槽(23)的开口相对；
所述外圈包括套设在内圈的托槽(23)外的承接筒(24)，所述承接筒(24)的内部设置有托筒(25)，所述托筒(25)与承接筒(24)之间通过两张环板(26)固接；托筒(25)的两端插入托槽(23)内，托筒(25)两端的外表面与托槽(23)的内侧壁之间设置有一层转子(21)，托筒(25)两端的内表面与套筒(22)的外表面之间设置有另一层转子(21)；
所述外圈的承接筒(24)、托筒(25)和两张环板(26)之间围成的环形空腔内设置有储料室，所述储料室与托筒(25)的内侧壁之间通过润滑孔(27)连通，所述润滑孔(27)内设置有控制阀门；所述储料室的外侧还设置有补料口(28)。
10.根据权利要求9所述的高强度销齿轮传动组，其特征在于：所述承接筒(24)两端的内表面设置有泵送方向为由承接筒(24)内朝向两端的螺旋泵齿(29)。
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