CN114151514B - 偏心减速机及螺杆泵 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种偏心减速机及螺杆泵,偏心减速机包括减速机本体和偏心行星机构,偏心行星机构包括:行星支架,设置有相互平行的输入轴和输出轴,减速机本体的输出端与输入轴连接,以带动行星支架旋转;内齿圈,固定设置,内齿圈与输入轴同轴;第一齿轮,转动设置于行星支架且与内齿圈啮合,第一齿轮与输入轴的中心轴线不重合;输出轴连接于第一齿轮,输出轴能够跟随第一齿轮同步转动。偏心减速机的设置大幅度减少了螺杆泵的定子与转子间的受力,从而大大减小定子和转子之间由于运动摩擦而产生的磨损,显著提升了螺杆泵的使用寿命,并且有效减少了定子变形的能量消耗,从而有效提高螺杆泵的传动效率。
Description
技术领域
本发明涉及螺杆泵技术领域,具体而言,涉及一种偏心减速机及螺杆泵。
背景技术
单螺杆泵属于转子式容积泵,它是依靠螺杆与衬套相互啮合在吸入腔和排出腔产生容积变化来输送液体的,单螺杆泵的工作部件由具有双头螺旋空腔的衬套(定子)和在定子腔内与其啮合的单头螺旋螺杆(转子)组成,当输入轴通过万向节驱动转子自转时,定子转子啮合从而产生转子同时绕定子反向公转,并在定子和转子间形成密封腔,这些密封腔容积不变地作匀速轴向运动,把输送介质从吸入端经定子和转子副输送至压出端。
螺杆泵为了保证密封,一般衬套(定子)为橡胶材料,因而在定子与转子啮合的过程中,定子存在较大变形,定子的变形会使很大一部分能量被消耗,从而严重影响螺杆泵的传动效率,并且,定子和转子之间较大的啮合力容易造成定子磨损,定子的磨损严重影响整体螺杆泵的使用寿命。
发明内容
本申请提供一种偏心减速机及螺杆泵,有效降低定子与转子的啮合力,提高螺杆泵的输出效率、延长定子的使用寿命。
第一方面,本申请提供一种偏心减速机,包括减速机本体和偏心行星机构,所述偏心行星机构包括:行星支架,设置有相互平行的输入轴和输出轴,所述减速机本体的输出端与所述输入轴连接,以带动所述行星支架旋转;内齿圈,固定设置,所述内齿圈与所述输入轴同轴;第一齿轮,转动设置于所述行星支架且与所述内齿圈啮合,所述第一齿轮与所述输入轴的中心轴线不重合;所述输出轴连接于所述第一齿轮,所述输出轴能够跟随所述第一齿轮同步转动。
上述技术方案中,偏心减速机设置偏心行星机构,通过偏心行星机构驱动输出轴在自转的同时绕输入轴偏心公转,且输出轴的自转与公转方向相反,实现偏心减速机驱动目标件自转的同时反向公转的驱动目的,行星机构的力传动通过齿轮啮合传动,传动稳定、便于控制,且有效防止输出轴受离心力的影响;减速机本体的输出端驱动行星支架绕齿圈的中心轴线旋转,从而带动第一齿轮自转且绕齿圈的中心轴线公转,第一齿轮的自转方向和第一齿轮的公转方向相反,便于应用于螺杆泵以驱动转子自转且沿相反方向公转,另外,可通过齿圈与第一齿轮的齿数控制转速比,通过第一齿轮的直径控制偏心距,整体结构可控性强,精度高。
在一些实施例中,所述偏心行星机构还包括:第二齿轮,与所述第一齿轮同轴连接;惰轮,转动设于所述行星支架且与所述第二齿轮啮合;第三齿轮,转动设于所述行星支架且与所述惰轮啮合,所述第三齿轮与所述第二齿轮的转速相同,所述第三齿轮与所述输出轴同轴连接。
上述技术方案中,设置与第一齿轮同轴的第二齿轮,且第二齿轮与第三齿轮转速相同,因为第二齿轮和第三齿轮通过惰轮传动连接,所以第二齿轮与第三齿轮的转向也相同,第三齿轮与输出轴同轴连接,使得输出轴的转速与转向不变而偏心距改变,这样的设计便于在保证扭矩不变的同时使得偏心距得到调整,以保证偏心减速机达到安全的扭矩,适用性更强。
在一些实施例中,所述第一齿轮的齿数与所述内齿圈的齿数比为1:2。
上述技术方案中,第一齿轮的齿数与所述内齿圈的齿数比为1:2,因此第一齿轮自转以及绕行星支架偏心旋转的转速比为2:1,通过控制第一齿轮和内齿圈的齿数控制第一齿轮的自转与公转的转速,结构稳定精度高,满足螺杆泵的驱动需求。
在一些实施例中,所述偏心减速机还包括:外壳,具有内部腔室和与所述内部腔室连通的开口;所述偏心行星机构容纳于所述内部腔室,所述内齿圈固定于所述外壳。
上述技术方案中,偏心行星机构容纳于外壳内,外壳对偏心行星机构起到起到支撑和保护作用,有效提高整体减速机结构的紧凑性和整合性,且便于偏心减速机整体结构的安装及密封。
在一些实施例中,所述行星支架包括:第一轴板,盖合于所述开口且与所述外壳转动连接,所述输出轴转动设于所述第一轴板。
上述技术方案中,行星支架包括与外壳转动连接的第一轴板,且第一轴板盖合在开口上,第一轴板和外壳相配合,实现对偏心行星机构的收纳保护作用,同时,第一轴板与外壳转动连接,输出轴转动设置于第一轴板,第一轴板对输出轴起到轴向支撑作用,有效保证了输出轴的受力强度。
在一些实施例中,所述行星支架还包括:容纳于所述内部腔室且与所述第一轴板平行并固定连接,所述第一轴板与所述第二轴板分布于所述内齿圈的沿其轴向的相对两侧,所述输入轴设于所述第二轴板,所述第一齿轮转动设于所述第二轴板。
上述技术方案中,行星支架包括相互平行的第一轴板和第二轴板,输出轴和输入轴分别设置于第一轴板和第二轴板,第一齿轮转动设置于第一轴板和第二轴板之间,行星支架整体结构稳定,且对整体力传动机构起到稳定支撑作用。
第二方面,本申请提供一种螺杆泵,包括:定子,具有内腔;转子,设置于所述内腔;如以上方案所述的偏心减速机,所述转子的一端伸出所述内腔且与所述输出轴连接;驱动机构,用于驱动所述偏心减速机工作,以使所述偏心减速机驱动所述转子在所述定子内自转且绕所述定子的中心轴线公转。
上述技术方案中,螺杆泵的转子由偏心减速机驱动,偏心减速机的输出轴与螺杆泵转子连接,则输出轴的偏心量与螺杆泵偏心量相同,因此输出轴的动力输出与螺杆泵输送的运动一致,转子在偏心减速机的驱动下自转且绕定子公转,因此螺杆泵的定子与转子在啮合过程中只需产生轻微变形保证密封即可,基本消除了定子与转子间的啮合力;另外,偏心减速机驱动转子在定子内自转且公转,相较于万向节驱动转子旋转的结构,有效降低转子偏心旋转的离心力;同时,输出轴存在轴向刚度可承受转子由于输送流体介质产生的轴向力,减少了定子和转子之间产生的压力;所以,偏心减速机的设置大幅度减少了定子与转子间的受力,从而大大减小定子和转子之间由于运动摩擦而产生的磨损,显著提升了螺杆泵的使用寿命,并且有效减少了定子变形的能量消耗,从而有效提高螺杆泵的传动效率。
在一些实施例中,所述转子与所述输出轴铰接。
上述技术方案中,转子与输出轴铰接,则转子在旋转过程中有一定自由转动余量,可在输出轴的驱动以及定子的限位下小幅度纠偏,这样的结构具备更高的精度包容性,有效降低输出轴的偏心距的精度要求,从而降低偏心减速机的加工精度要求,实用性强。
在一些实施例中,所述螺杆泵还包括:偏心轴承,包括轴承外圈和与所述轴承外圈转动设置的支撑体,所述支撑体偏心设置有轴承内圈,所述轴承外圈与所述定子同轴连接,所述转子连接所述输出轴的一端连接于所述轴承内圈。
上述技术方案中,在转子与定子之间设置偏心轴承,偏心轴承对转子起到支撑导向作用,一方面,偏心轴承进一步分担螺杆泵的定子与转子在啮合过程中的啮合力,另一方面,偏心轴承的支撑作用提高了转子的公转稳定性,从而进一步提高整体螺杆泵的结构稳定性。
在一些实施例中,所述支撑体包括:支撑圈,与所述轴承外圈转动连接,所述轴承内圈位于所述支撑圈内;多个支架,呈放射状分布于所述轴承内圈和所述支撑圈之间,多个所述支架连接所述轴承内圈和所述支撑圈。
上述技术方案中,偏心轴承的支撑体设置多个支架,相邻两个支架之间的空隙形成过流通道,支架的设置保证偏心轴承的轴承内圈和轴承外圈的结构强度,同时,多个支架随偏心轴承的旋转起到吸料作用,从而保证螺杆泵吸料的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请一些实施例提供的螺杆泵的轴测图;
图2为本申请一些实施例提供的螺杆泵的局部剖视图;
图3为本申请一些实施例提供的偏心行星机构的立体结构示意图;
图4为本申请一些实施例提供的偏心行星机构的侧视图;
图5为图4所述的A-A方向剖视图;
图6为图4所述的B-B方向剖视图;
图7为本申请一些实施例提供的偏心行星机构的主视图;
图8为图7所述的C-C方向的剖视图;
图9为图7所述的D-D方向的剖视图;
图10为图2所述的E-E方向的剖视图。
图标:1000-螺杆泵;100-偏心减速机;10-偏心行星机构;11-行星支架;111-第一轴板;112-第二轴板;113-连接板;114-第三轴板;12-输入轴;13-输出轴;14-内齿圈;15-第一齿轮;151-第一安装轴;16-第二齿轮;17-惰轮;171-第二安装轴;18-第三齿轮;20-外壳;21-开口;200-驱动机构;300-定子;400-转子;500-壳体;600-偏心轴承;61-轴承外圈;62-支撑体;621-支撑圈;622-支架;63-轴承内圈。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本申请中的“多个”表示至少两个。
螺杆泵在实际使用中,发明人发现普通螺杆泵的效率一般不足50%,输送砂浆的螺杆泵,效率甚至不足20%,且定子磨损速度快,200多个小时就需要更换定子,定子的使用寿命非常短。
经过观察研究,发明人发现,螺杆泵为了保证密封,一般衬套(定子)为橡胶材料,因而在定子与转子啮合的过程中,定子有较大变形,定子的变形会使很大一部分能量被消耗,从而严重影响螺杆泵的传动效率,并且,定子和转子之间存在较大的啮合力,同时,采用万向节驱动转子运动时,转子偏心旋转会受到一定离心力的影响,定子与转子的啮合力、转子偏心旋转离心力、输送介质压力反作用力使得定子很快磨损,尤其是用于输送砂浆这种本身会增加定子和转子的摩擦力的介质的螺杆泵,其定子的磨损速度更快。
为了解决现有螺杆泵传动效率低且定子使用寿命短的问题,本申请发明人经过深入研究,设计了一种偏心减速机,偏心减速机通过偏心行星机构驱动输出轴自转的同时绕输入轴公转,将其应用到螺杆泵中后,偏心减速机的输出轴与螺杆泵转子连接而驱动转子旋转,该输出轴的偏心量与螺杆泵偏心量相同,输出轴与螺杆泵输送的运动一致,输出轴驱动转子以转子的需求速度及偏心距进行自转的同时在定子内公转,基本消除了定子与转子之间的啮合力,其公转的驱动力不再来自于定子与转子的啮合力,因此螺杆泵的定子与转子在啮合过程中只需产生轻微变形保证密封即可,同时,输出轴存在轴向刚度可承受转子由于输送流体介质产生的轴向力,也进一步减少定子和转子之间产生的压力,这样的结构可有效缓解定子和转子之间由于运动摩擦而产生磨损的速度,从而大幅度提高螺杆泵的使用寿命;并且,有效减少能量消耗量,提高螺杆泵的传动效率。
本申请实施例公开的偏心减速机可以但不限用于螺杆泵。
请参照图1和图2,本申请提供了一种螺杆泵1000,螺杆泵1000包括定子300、转子400、偏心减速机100和驱动机构200,定子300具有内腔;转子400设置于内腔,转子400的一端伸出内腔且与偏心减速机100的输出轴13连接;驱动机构200用于驱动偏心减速机100工作,以使偏心减速机100驱动转子400在定子300内自转且绕定子300的中心轴线公转。
驱动机构200可以为电机,偏心减速机100设置于电机的输出端。
螺杆泵1000的定子300和转子400的结构、原理均为现有技术,本申请未对定子300和转子400的结构及原理做任何改进,在此不再赘述。
请参照图3至图9,本申请实施例提供的偏心减速机100,包括减速机本体和偏心行星机构10,偏心行星机构10包括行星支架11、内齿圈14和第一齿轮15,行星支架11设置有相互平行的输入轴12和输出轴13,减速机本体的输出端与输入轴12连接,以带动行星支架11旋转;内齿圈14固定设置,内齿圈14与输入轴12同轴;第一齿轮15,转动设置于行星支架11且与内齿圈14啮合,第一齿轮15与输入轴12的中心轴线不重合;输出轴13连接于第一齿轮15,输出轴13能够跟随第一齿轮15同步转动。
输入轴12与输出轴13相互平行,则输入轴12与输出轴13不同轴,减速机本体(图中未示出)的输出端指减速机的已完成减速的旋转轴,减速机本体旋转轴与输入轴12连接而驱动输入轴12旋转,可以理解的是,减速机本体可以根据减速参数选择合适规格的成熟的常规减速机即可。输入轴12旋转而带动行星支架11旋转,即输入轴12与行星支架11固定连接。
第一齿轮15转动设置于行星支架11,即第一齿轮15连接于行星支架11且第一齿轮15可绕其自身的中心轴线旋转,示例性的,如图5所示,第一齿轮15通过第一安装轴151转动安装于行星支架11。
输入轴12旋转带动行星支架11旋转,因第一齿轮15与输入轴12的中心轴线不重合,所以行星支架11旋转而带动第一齿轮15绕输入轴12公转,因第一齿轮15与内齿圈14啮合,所以第一齿轮15在绕输入轴12公转的同时自转,因此,偏心行星机构10驱动第一齿轮15自转且绕输入轴12公转,且第一齿轮15自转的方向与第一齿轮15绕输入轴12公转的方向相反,而输出轴13连接于第一齿轮15,输出轴13能够跟随第一齿轮15同步转动,则输出轴13转动设于行星支架11,输出轴13自转且绕输入轴12公转,输出轴13的自转方向与输出轴13绕输入轴12的公转方向相反。
通过偏心行星机构10驱动输出轴13在自转的同时绕输入轴12偏心公转,且输出轴13的自转与公转方向相反,实现偏心减速机100的输出轴13自转的同时反向公转的驱动目的,行星机构的力传动通过齿轮啮合传动,传动稳定、便于控制,且有效防止输出轴13受离心力的影响;并且,可通过控制齿圈与第一齿轮15的齿数而较为精确的控制转速比,整体结构可控性强,精度高。
其中,可以理解的是,输出轴13可以与第一齿轮15同轴连接,则输出轴13的偏心距与第一齿轮15的偏心距相同,输出轴13和第一齿轮15之间也可以设置力传动件,比如多个依次啮合的齿轮,以使输出轴13的偏心距得到调节。
可选地,如图5所示,偏心行星机构10还包括:第二齿轮16,与第一齿轮15同轴连接;惰轮17,转动设于行星支架11且与第二齿轮16啮合;第三齿轮18,转动设于行星支架11且与惰轮17啮合,第三齿轮18与第二齿轮16的转速相同,第三齿轮18与输出轴13同轴连接。
惰轮17是指在两个不互相接触的传动齿轮中间起传递作用的齿轮,同时跟这两个齿轮啮合,用来改变被动齿轮的转动方向,使之与主动齿轮相同,在本申请中,惰轮17在第二齿轮16和第三齿轮18之间起传递作用,使得第三齿轮18的转动方向与第二齿轮16相同,又因第三齿轮18与第二齿轮16的转速相同,则第二齿轮16和第三齿轮18的自转的转速和转向均相同。
示例性的,如图5所示,第二齿轮16和第三齿轮18大小、齿数相同,即保证了第二齿轮16和第三齿轮18的转速相同,惰轮17通过第二安装轴171转动安装在行星支架11上,第三齿轮18通过输出轴13转动安装在行星支架11上,第一安装轴151、第二安装轴171和输出轴13相互平行,输出轴13的偏心距则为第三齿轮18的中心轴线与输入轴12之间的距离。
可以理解的是,可通过调节第二齿轮16、第三齿轮18以及惰轮17的大小、啮合位置来调节第三齿轮18的偏心距,即调节输出轴13的偏心距。
设置第二齿轮16、第三齿轮18和惰轮17便于调节输出轴13的偏心距,使输出轴13在转速与转向不变的前提下,其偏心距得到调节,这样的设计便于在保证扭矩不变的同时使得偏心距得到调整,适用性更强,比如,在将偏心减速机100应用到螺杆泵1000时,输出轴13的偏心距可通过控制惰轮17的大小及第三齿轮18的啮合位置调节至比较小的数值,使其偏心距与螺杆泵1000的需求偏心距一致,同时,因齿圈和第一齿轮15的设置,保证整体结构可承担较大的扭矩。
在一些实施例中,第一齿轮15的齿数与内齿圈14的齿数比为1:2。
在常规的螺杆泵1000中,转子400在定子300里自转的同时,转子400一般以一半的自转速度绕定子300反向公转。因第一齿轮15与内齿圈14啮合,第一齿轮15的齿数与内齿圈14的齿数比为1:2,则第一齿轮15的自转速度与第一齿轮15绕输入轴12的公转的转速比为2,则第一齿轮15自转的同时,以一半的自转速度绕输入轴12公转,以满足对螺杆泵1000的转子400的驱动需求。
示例性的,第一齿轮15的齿数与内齿圈14的齿数比为1:2,同时,第一齿轮15的偏心距与第一齿轮15的分度圆半径相等,也就是说第一齿轮15的分度圆直径为内齿圈14的分度圆直径的二分之一,这样,保证了第一齿轮15和内齿圈14的模数相等,满足第一齿轮15与内齿圈14的稳定啮合的需求。
通过控制第一齿轮15和内齿圈14的齿数比以较为精确的控制第一齿轮15的自转与公转的转速比,结构稳定精度高。
在一些实施例中,偏心减速机100还包括:外壳20,具有内部腔室和与内部腔室连通的开口21;偏心行星机构10容纳于内部腔室,内齿圈14固定于外壳20。
外壳20可以为正方体、长方体或其他常规结构,不干涉偏心行星机构10的传动即可。
示例性的,请再次参照图1,并进一步参照图8和图9,外壳20为圆柱体,同样的,内部腔室为圆柱体,内齿圈14容纳于内部腔室与外壳20同轴固定。
偏心行星机构10容纳于外壳20内,外壳20对偏心行星机构10起到起到支撑和保护作用,有效提高整体减速机结构的紧凑性和整合性,且便于偏心减速机100整体结构的安装及密封。
可选地,行星支架11包括:第一轴板111,盖合于开口21且与外壳20转动连接,输出轴13转动设于第一轴板111。
示例性的,如图3和图8所示,第一轴板111为圆形板,相应的开口21为圆形,第一轴板111与开口21匹配盖合在开口21上,且第一轴板111与外壳20转动连接,保证行星支架11本身绕输入轴12的旋转的稳定性。
可以理解的是,可以在第一轴板111与外壳20之间设置密封件,以保证第一轴板111与外壳20的密封性,密封件选用常规的轴密封件即可。
第一轴板111和外壳20相配合,实现对偏心行星机构10的收纳保护作用,同时,第一轴板111与外壳20转动连接,输出轴13转动设置于第一轴板111,第一轴板111对输出轴13起到轴向支撑作用,有效保证了输出轴13的受力强度。
可选地,行星支架11还包括第二轴板112,第二轴板112容纳于内部腔室且与第一轴板111平行并固定连接,第一轴板111与第二轴板112分布于内齿圈14的沿其轴向的相对两侧,输入轴12设于第二轴板112,第一齿轮15转动设于第二轴板112。
第一轴板111与第二轴板112固定连接为一体,输入轴12设于第一轴板111,则输入轴12驱动第一轴板111和第二轴板112同步旋转,以保证带动输出轴13绕输入轴12公转。
可选地,减速机本体可以设置于外壳20内也可以单独设置。示例性的,减速机本体单独设置于外壳20的外部,输入轴12设于第二轴板112且贯穿外壳20的侧壁,便于与减速机本体连接;进一步地,可在输入轴12与外壳20之间设置密封件,使得输入轴12相对于外壳20的侧壁旋转的同时保证密封性,同样的,密封件选用常规的轴密封件即可。
第一轴板111和第二轴板112可通过销轴或其他连接结构连接,第一轴板111和第二轴板112的尺寸可以相同也可以不同。
示例性的,如图3和图6所示,第二轴板112可以为圆形板,且第一轴板111和第二轴板112的尺寸大小相同,第一轴板111和第二轴板112的外围通过不完全封闭的环形的连接板113连接,整体行星支架11形成类似于周壁具有缺口的空心的圆柱体结构,第一轴板111和第二轴板112形成圆柱体的两端面且分布于内齿圈14沿其轴向的相对两侧,第一齿轮15位于第一轴板111和第二轴板112之间,部分第一齿轮15经缺口伸出并与内齿圈14啮合。
这样的行星支架11整体结构稳定性强,且对第一齿轮15、输入轴12和输出轴13均起到稳定的支撑作用,有效保证整体偏心行星机构10的传动稳定性。
在一些实施例中,请参照图3至图9,偏心减速机100包括减速机本体(图中未示出)和偏心行星机构10,偏心行星机构10包括外壳20、行星支架11、内齿圈14、第一齿轮15、第二齿轮16、惰轮17和第三齿轮18,行星支架11包括两个相互平行的第一轴板111和第二轴板112,第一轴板111和第二轴板112通过不完全封闭的环形的连接板113固定连接,第一轴板111上设有输出轴13,第二轴板112上设有输入轴12,输入轴12和输出轴13相互平行,减速机本体的输出端与输入轴12连接,以带动第一轴板111和第二轴板112旋转。内齿圈14固定设置且与输入轴12同轴,第一轴板111和第二轴板112位于内齿圈14的轴向的相对两侧;第一齿轮15转动设置于第二轴板112且与内齿圈14啮合,第一齿轮15与内齿圈14的齿数比为1:2,第一齿轮15的分度圆直径为内齿圈14的分度圆直径的一半,第二齿轮16与第一齿轮15同轴,通过第一安装轴151转动安装在第一轴板111和第二轴板112之间,惰轮17通过第二安装轴171转动安装在第一轴板111和第二轴板112之间且与第二齿轮16啮合,第三齿轮18通过输出轴13转动安装在第一轴板111与第二轴板112之间且与惰轮17啮合。
其中,为了进一步保证支撑的稳定性,第一轴板111和第二轴板112之间还设置有与第一轴板111平行的第三轴板114,第三轴板114位于第一齿轮15和第二齿轮16之间,惰轮17通过第二安装轴171转动安装于第三轴板114和第一轴板111之间,第三齿轮18通过输出轴13转动安装在第三轴板114和第一轴板111之间。
偏心减速机100工作时,偏心减速机100本体的输出端驱动输入轴12旋转,输入轴12带动第一轴板111、第二轴板112和第三轴板114同步旋转,第一齿轮15绕输入轴12公转,同时因为第一齿轮15和内齿圈14啮合,所以第一齿轮15自转,第二齿轮16与第一齿轮15同轴,所以第二齿轮16以与第一齿轮15相同的转速、转向自转,第二齿轮16与惰轮17啮合,惰轮17与第三齿轮18啮合,所以带动第三齿轮18绕输入轴12公转的同时以与第一齿轮15相同的转速、转向自转,所以输出轴13自转的同时绕输入轴12公转。
转子400与输出轴13可以为刚性连接,也可以为铰接,可选地,转子400与输出轴13可以通过万向节铰接。
转子400与输出轴13通过万向节铰接,则转子400在旋转过程中有一定自由转动余量,可在输出轴13的驱动以及定子300的限位下小幅度纠偏,这样的结构具备更高的精度包容性,有效降低输出轴13的偏心距的精度要求,从而降低偏心减速机100的加工精度要求,实用性强。
在一些实施例中,螺杆泵1000还包括:偏心轴承600,包括轴承外圈61和与轴承外圈61转动设置的支撑体62,支撑体62偏心设置有轴承内圈63,轴承外圈61与定子300同轴连接,转子400连接输出轴13的一端连接于轴承内圈63。
示例性的,如图2所示,定子300固定设置在壳体500内,偏心轴承600的轴承外圈61与壳体500固定连接,偏心轴承600的轴承外圈61的中心轴线与壳体500的中心轴线共线;转子400与输出轴13连接的一端伸出轴承内圈63与输出轴13连接,并且转子400与轴承内圈63连接。可以理解的是,偏心减速机100的输出轴13相对于输入轴12的偏心量与偏心轴承600的轴承内圈63相对于轴承外圈61的偏心量相同。
当然,可以在转子400的两端均安装偏心轴承600,如图2所示,偏心轴承600外圈固定在壳体500的两端,转子400安装在定子300中间,转子400的两端分别安装在两个偏心轴承600的轴承内圈63,并且可绕偏心轴承600内圈周向旋转,偏心减速机100的输出轴13与转子400的一端固定连接。
在转子400与定子300之间设置偏心轴承600,偏心轴承600对转子400起到支撑导向作用,一方面,偏心轴承600进一步分担螺杆泵1000的定子300与转子400在啮合过程中的啮合力,另一方面,偏心轴承600的支撑作用提高了转子400的公转稳定性,从而进一步提高整体螺杆泵1000的结构稳定性。
在一些实施例中,如图10所示,支撑体62包括:支撑圈621,与轴承外圈61转动连接,轴承内圈63位于支撑圈621内;多个支架622,呈放射状分布于轴承内圈63和支撑圈621之间,多个支架622连接轴承内圈63和支撑圈621。
支架622设置有多个,即可以为两个、三个、四个等,示例性的,支架622设有三个,三个支架622连接轴承内圈63和支撑圈621,在实际使用中,三个支架622随支撑圈621的旋转而同步旋转,相邻两个支架622之间的空隙形成过流通道,支架622的设置保证偏心轴承600的轴承内圈63和轴承外圈61的结构强度,同时,多个支架622随偏心轴承600的旋转起到类似于吸料叶片的作用,从而保证螺杆泵1000吸料的稳定性。过流通道用于流体介质通过,保证流体介质流动顺畅。
螺杆泵1000的转子400由偏心减速机100驱动,偏心减速机100的输出轴13与螺杆泵1000转子400连接,则输出轴13的偏心量与螺杆泵1000偏心量相同,因此输出轴13的动力输出与螺杆泵1000输送的运动一致,转子400在偏心减速机100的驱动下自转且绕定子300公转,因此螺杆泵1000的定子300与转子400在啮合过程中只需产生轻微变形保证密封即可,基本消除了定子300与转子400间的啮合力;另外,偏心减速机100驱动转子400在定子300内自转且公转,相较于万向节驱动转子400旋转的结构,有效降低转子400偏心旋转的离心力;同时,输出轴13存在轴向刚度,可承受转子400由于输送流体介质产生的轴向力,减少了定子300和转子400之间产生的压力;所以,偏心减速机100的设置大幅度减少了定子300与转子400间的受力,从而大大减小定子300和转子400之间由于运动摩擦而产生的磨损,显著提升了螺杆泵1000的使用寿命,并且有效减少了定子300变形的能量消耗,从而有效提高螺杆泵1000的传动效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种偏心减速机,其特征在于,包括减速机本体和偏心行星机构,所述偏心行星机构包括:
行星支架,设置有相互平行的输入轴和输出轴,所述减速机本体的输出端与所述输入轴连接,以带动所述行星支架旋转;
内齿圈,固定设置,所述内齿圈与所述输入轴同轴;
第一齿轮,转动设置于所述行星支架且与所述内齿圈啮合,所述第一齿轮与所述输入轴的中心轴线不重合;
所述输出轴连接于所述第一齿轮,所述输出轴能够跟随所述第一齿轮同步转动;
所述偏心行星机构还包括:
第二齿轮,与所述第一齿轮同轴连接;
惰轮,转动设于所述行星支架且与所述第二齿轮啮合;
第三齿轮,转动设于所述行星支架且与所述惰轮啮合,所述第三齿轮与所述第二齿轮的转速相同,所述第三齿轮与所述输出轴同轴连接。
2.根据权利要求1所述的偏心减速机,其特征在于,所述第一齿轮的齿数与所述内齿圈的齿数比为1:2。
3.根据权利要求1至2任意一项所述的偏心减速机,其特征在于,所述偏心减速机还包括:
外壳,具有内部腔室和与所述内部腔室连通的开口;
所述偏心行星机构容纳于所述内部腔室,所述内齿圈固定于所述外壳。
4.根据权利要求3所述的偏心减速机,其特征在于,所述行星支架包括:
第一轴板,盖合于所述开口且与所述外壳转动连接,所述输出轴转动设于所述第一轴板。
5.根据权利要求4所述的偏心减速机,其特征在于,所述行星支架还包括:
第二轴板,容纳于所述内部腔室且与所述第一轴板平行且固定连接,所述第一轴板与所述第二轴板分布于所述内齿圈的沿其轴向的相对两侧,所述输入轴设于所述第二轴板,所述第一齿轮转动设于所述第二轴板。
6.一种螺杆泵,其特征在于,包括:
定子,具有内腔;
转子,设置于所述内腔;
如权利要求1至5任意一项所述的偏心减速机,所述转子的一端伸出所述内腔且与所述输出轴连接;
驱动机构,用于驱动所述偏心减速机工作,以使所述偏心减速机驱动所述转子在所述定子内自转且绕所述定子的中心轴线公转。
7.根据权利要求6所述的螺杆泵,其特征在于,所述转子与所述输出轴铰接。
8.根据权利要求6或7所述的螺杆泵,其特征在于,所述螺杆泵还包括:
偏心轴承,包括轴承外圈和与所述轴承外圈转动设置的支撑体,所述支撑体偏心设置有轴承内圈,所述轴承外圈与所述定子同轴连接,所述转子连接所述输出轴的一端连接于所述轴承内圈。
9.根据权利要求8所述的螺杆泵,其特征在于,所述支撑体包括:
支撑圈,与所述轴承外圈转动连接,所述轴承内圈位于所述支撑圈内;
多个支架,呈放射状分布于所述轴承内圈和所述支撑圈之间,多个所述支架连接所述轴承内圈和所述支撑圈。
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