CN114560411A - 一种起重机行星减速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种起重机行星减速器，包括：输入机构，用于驱动输入行星轮系的行星架和太阳轮；输入行星轮系，输入行星轮系的行星轮内设置内齿且为中间行星轮系的齿圈；输入行星轮系的行星架连接中间行星轮系的太阳轮，使两者相对不可旋转；中间行星轮系，中间行星轮系的行星架连接输出轮系的行星轮，两者相对不可旋转且同轴心设置；输出行星轮系，输出行星轮系通过行星轮驱动太阳轮，太阳轮通过驱动输出轴输出；本发明创造实现了多个传输链进行驱动，和传统的单个传输链不同，具有多个传输链，减速比大，降低传动齿轮性能要求，成本低的特点。

Description

一种起重机行星减速器
技术领域
本发明涉及起重机行星减速器技术领域，尤其是一种起重机行星减速器。
背景技术
目前，起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械；其中，桥式起重机是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备，由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上，形状似桥；桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。它是使用范围最广、数量最多的一种起重机械；
为了保证起重机具备足够的提升力，起重机需要在提升卷筒与电机之间设置减速器，以提高卷筒的提升力；现有的起重机通常采用行星减速器，但现有的行星减速器通常为单个的传输链驱动的输入，导致减速比较小，进而提升力不足；而且其为单个传输链的驱动，对于整个传动或者传输链上的齿轮强度要求一样，根据功率分配，轮齿的载荷要求该传动链上的材料的强度等性能均较高，因而制造维护的成本也相对高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种起重机行星减速器，具有多个传输链，减速正负可调范围大，降低传动齿轮性能要求，成本低的特点。
为了解决上述问题，本发明提供一种起重机行星减速器，包括：
输入机构，用于驱动输入行星轮系的行星架和太阳轮；
输入行星轮系，输入行星轮系的行星轮内设置内齿且为中间行星轮系的齿圈；
输入行星轮系的行星架连接中间行星轮系的太阳轮，使两者相对不可旋转；
中间行星轮系，中间行星轮系的行星架连接输出轮系的行星轮，两者相对不可旋转且同轴心设置；
输出行星轮系，输出行星轮系通过行星轮驱动太阳轮，太阳轮通过驱动输出轴输出。
本发明提供的一种技术方案，还具有以下技术特征：
进一步，输入机构包括输入轴、第一输入轮、差速轮机构，输入轴同轴连接第一输入轮，所述的输入轴为输出端，所述的第一输入轮通过驱动差速轮机构为另一输出端。
进一步，输入轴同轴驱动输入轮系太阳轮。
进一步，所述的差速轮机构由同轴连接的两个齿轮组成，且两个齿轮分别外啮合或内啮合第一输入轮、第二输入轮，使第一输入轮、第二输入轮转速不同。
进一步，输入行星轮系包括输入轮系太阳轮、输入轮系行星轮、输入轮系齿圈；所述的输入轮系行星轮内嵌入有中间行星轮系。
进一步，所述的输入轮系行星轮和中间轮系齿圈环形一体设置，轮齿设置在环形的内环面和外环面；需要说明的是，优选是两者不可相对旋转；而两者刚性连接中，采用一体铸造加工是最佳的，成本低，容易保障加工精度及使用的可靠性。
进一步，中间行星轮系包括中间轮系太阳轮、中间轮系行星轮、中间轮系齿圈；所述的中间轮系太阳轮通过轴垂直连接第二输入轮且不可自转；所述的中间轮系行星轮可自转的通过轴垂直连接中间轮系行星架的一侧。
进一步，所述的中间轮系行星架的另一侧连接输出轮系行星轮，且中间轮系行星架、输出轮系行星轮两者相对不可旋转。
进一步，输入行星轮系的齿圈的外圆设置轮齿，且外啮合齿轮输出。
进一步，输出轮系无齿圈或齿圈自由旋转设置。
进一步，输入轮系齿圈自由旋转设置。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明通过驱动源连接的输入机构，由单个传输链转变为多个传输链，可以得到一个以上的输出，传递给输入行星轮系，而输入机构驱动输入行星轮系的行星架和太阳轮；这样输入功率通过这种分配来传递给中间行星轮系，这样的通过增加的数量，双输入的功率载荷分配给了三个中间行星轮系，三个中间行星轮系啮合输出行星轮系，进而得到输出的功率和载荷；相比较传统减速器而言，载荷输入通过两个输入完成，分配至三个中间行星轮系的机构上，然后三个中间行星轮系浆功率载荷汇总至输出行星轮系，由输出行星轮系的中心的太阳轮输出；改变了以往单个传送链减速的要求；通过这种布置方式，结构合理，体积紧凑，齿轮性能除输出行星轮系的中心的太阳轮相对材料性能要求高，等效于原传统输入轮系的材料要求外，其它相比较该要求，均得到大幅降低；根据载荷理想的双输入分配，40%、60%分配，初步估算至少节约成本50%左右。
2、本发明的输出可以通过输出行星轮系的太阳轮得到，或者利用输入行星轮系的齿圈得到。
附图说明
图1为本发明实施例的一种起重机行星减速器的安装壳体后的剖视图；
图2为本发明实施例的一种起重机行星减速器的立体图；
图3为本发明实施例的一种起重机行星减速器的输入行星轮系立体图；
图4为本发明实施例的一种起重机行星减速器的中间行星轮系立体图；
图5为本发明实施例的一种起重机行星减速器的主视图；
图6为本发明实施例的一种起重机行星减速器的左视图；
图7为本发明实施例的一种起重机行星减速器的右视图；
图8为本发明实施例的一种起重机行星减速器的左侧视角立体图；
图9为本发明实施例的一种起重机行星减速器的右侧视角立体图；
图10为本发明实施例的一种起重机行星减速器的齿轮标记示意图；
图11为本发明实施例的一种起重机行星减速器的齿轮标记示意图；
图12为本发明实施例的一种起重机行星减速器的齿轮标记示意图；
图13为本发明实施例的一种起重机行星减速器的H1、Z4旋转说明图；
图14为本发明实施例的一种起重机行星减速器的传动比函数曲线图；
图中：1、壳体 2、差速轮机构 3、第一输入轮 4、第二输入轮 5、输入轴 6、输入轮系齿圈 7、中间轮系行星架 8、输出轮系太阳轮 9、输出轴 10、输出轮系行星轮 11、滚动支撑装置 12、输入轮系行星轮 13、中间轮系行星轮 14、输入轮系太阳轮 15、中间轮系太阳轮 21、第一差速齿轮 22、第二差速齿轮 23、差速轴 71、连接轴 72、行星板 121、中间轮系齿圈。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1-9所示的一种起重机行星减速器，包括：
输入机构，用于驱动输入行星轮系的行星架和太阳轮；
输入行星轮系，输入行星轮系的行星轮内设置内齿且为中间行星轮系的齿圈；
输入行星轮系的行星架连接中间行星轮系的太阳轮，使两者相对不可旋转；
中间行星轮系，中间行星轮系的行星架连接输出轮系的行星轮，两者相对不可旋转且同轴心设置；
输出行星轮系，输出行星轮系通过行星轮驱动太阳轮，太阳轮通过驱动输出轴9输出。
本发明实施时，实施要点如下：
在本申请的一个实施例中，输入机构包括输入轴5、第一输入轮3、差速轮机构2，输入轴5同轴连接第一输入轮3，所述的输入轴5为输出端，所述的第一输入轮3通过驱动差速轮机构2为另一输出端；本发明创造通过输入机构实现了单轴输入转换为双输入，驱动输入行星轮系的行星架和太阳轮，实现了载荷分配输入驱动，降低传动链上的齿轮的材料要求，降低成本。
在本申请的一个实施例中，输入轴5同轴驱动输入轮系太阳轮14，该连接方便实施，有利于结合现有技术进行实施推广。
在本申请的一个实施例中，所述的差速轮机构2由同轴连接的两个齿轮组成，且两个齿轮分别外啮合或内啮合第一输入轮3、第二输入轮4，使第一输入轮3、第二输入轮4转速不同，通过一个轴实现了双输入，结构简单，成本低，效果好，方便实施。
在本申请的一个实施例中，输入行星轮系包括输入轮系太阳轮14、输入轮系行星轮12、输入轮系齿圈6；所述的输入轮系行星轮12内嵌入有中间行星轮系，构思巧妙，体积紧凑，传动可靠，实现了载荷分开输入传动，材料强度等性能要求低。
在本申请的一个实施例中，所述的输入轮系行星轮12和中间轮系齿圈121环形一体设置，轮齿设置在环形的内环面和外环面，结构可靠，使用方便。
在本申请的一个实施例中，中间行星轮系包括中间轮系太阳轮15、中间轮系行星轮13、中间轮系齿圈121；所述的中间轮系太阳轮15通过轴垂直连接第二输入轮4且不可自转；所述的中间轮系行星轮13可自转的通过轴垂直连接中间轮系行星架7的一侧，固定中间轮系太阳轮15使其随第二输入轮4而不自转，使输入行星轮系的双输入进而得到以输出行星轮系的太阳轮输出。
在本申请的一个实施例中，所述的中间轮系行星架7的另一侧连接输出轮系行星轮10，且中间轮系行星架7、输出轮系行星轮10两者相对不可旋转，这可以确保输出行星轮系的太阳轮输出为确定的转速。
在本申请的一个实施例中，输入行星轮系的齿圈的外圆设置轮齿，且外啮合齿轮输出，可以作为一种输出的补充。
在本申请的一个实施例中，输出行星轮系无齿圈或齿圈自由旋转设置，这是由于输出行星轮系的输出轮系行星轮10的自转和公转都是确定，因而无需齿圈即可得到确定的太阳轮输出。
在本申请的一个实施例中，输入轮系齿圈6自由旋转设置，由于输入行星轮系的行星架和太阳轮均有输入，且行星轮自转为零，因此输入轮系齿圈6应自由设置。
如图10-12，在本申请的一个实施例中：
设定每个齿轮Z的齿数为Zn，自转速度ωn为相对其自身轴心，为方便理解，对公转ωn’相对指定轮系轴心进行说明，见下表：
Z1对应输入轮系太阳轮14；
Z2对应输入轮系行星轮12；
Z3对应输入轮系齿圈6；
Z4对应中间轮系太阳轮15；
Z5对应中间轮系行星轮13；
Z6对应输出轮系行星轮10；
Z7对应输出轮系太阳轮8；
H1对应第二输入轮4；
齿轮 齿数 自转 公转 归属轮系 角色
Z1 30 ω1 无 输入行星轮系 太阳轮
Z2 36 ω2 ω2’，相对Z1轴心 外齿轮输入行星轮系，内齿圈属于中间行星轮系 行星轮，内齿圈
Z3 180 ω3 无 输入行星轮系 内齿圈
Z4 24 ω4 ω4’，相对Z1轴心 中间行星轮系 太阳轮
Z5 10 ω5 ω5’，相对Z4轴心 中间行星轮系 行星轮
Z6 10 ω6 ω6’，相对Z7轴心 输出行星轮系 行星轮
Z7 60 ω7 无 输出行星轮系 太阳轮
H1 ωh 输入行星轮系 行星架
根据本发明创造的设置，可以知晓：
为了方便演化推算，利用输入机构，用于驱动输入行星轮系的行星架和太阳轮：
使
Figure 674201DEST_PATH_IMAGE001
；
其中a为一个常数，进行推导；
由于中间轮系太阳轮15通过轴垂直连接第二输入轮4且不可自转，因此H1、Z4两者相对静止无相对运动，意味着Z4随H1公转，因此，Z4、Z6的公转同速，等于H1的自转；见图13原理说明，当H1公转半周，Z4随之旋转，相对Z4的轴心也旋转了半周；
因此：ω4=ωh，ω4’=ω6’=ωh；
对于输入行星轮系的Z1、Z2、Z3，可得：
H1固定，输入行星轮系转化为定轴轮系可以知晓，
相当于施加一个-ωh的转速：
对于Z1、Z2的传动比：
Figure 27822DEST_PATH_IMAGE002
，
代入
Figure 701380DEST_PATH_IMAGE001
，
得到
Figure 431439DEST_PATH_IMAGE003
；
对于Z1、Z3的传动比：
Figure 756110DEST_PATH_IMAGE004
，
代入
Figure 952736DEST_PATH_IMAGE001
，
得到
Figure 441486DEST_PATH_IMAGE005
；
对于中间行星轮系的Z4、Z5、Z2，该轮系随H1整体有一个公转ωh，预先施加-ωh，此时Z4、Z5、Z2不在随H1整体公转，但是Z5依然在绕Z4旋转，其转换为定轴轮系需要施加ωh-ω5’的转速；
名称 原转速 施加-ωh后 施加ωh-ω5’
Z4 ω4 ω4-ωh ω4-ω5’
Z5 ω5 ω5-ωh ω5-ω5’
Z2 ω2 ω2-ωh ω2-ω5’
Z5所在行星架速度； ω5’ ω5’-ωh 0
因此对于Z2、Z4的传动比：
Figure 631028DEST_PATH_IMAGE006
，代入
Figure 685572DEST_PATH_IMAGE003
，ω4=ωh，
得到
Figure 521941DEST_PATH_IMAGE007
；
对于Z2、Z5的传动比：
Figure 294725DEST_PATH_IMAGE008
，
代入
Figure 304269DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 603532DEST_PATH_IMAGE009
，
得到
Figure 469857DEST_PATH_IMAGE010
；
对于Z4、Z5、Z6，随H1整体有一个公转ωh，施加-ωh，其依然是行星轮系，Z6仅仅不在公转，而Z5依然在围绕Z6的轴心公转，则ω6-ωh=ω5’-ωh，因此
Figure 605303DEST_PATH_IMAGE011
；
需要注意的是：施加-ωh后，此时的Z5绕Z6的公转速度即行星架速度为ω5’-ωh，再次施加ωh-ω5’，Z4、Z5、Z6转变为定轴轮系。
对于输出行星轮系的Z6、Z7，该轮系的Z6的公转ω6’=ωh；
可以知晓，根据定轴轮系转化：
施加-ωh后，得到定轴轮系；
对于Z6、Z7的传动比：
Figure 215276DEST_PATH_IMAGE012
代入
Figure 369046DEST_PATH_IMAGE013
，ω6’=ωh；
得到
Figure 671851DEST_PATH_IMAGE014
；
因此本发明创造的输入输出的传动比为：
Figure 29014DEST_PATH_IMAGE015
；
因此，从Z1传递到Z7的传动比为：
Figure 442678DEST_PATH_IMAGE016
；
从H架传递到Z7的传动比为：
Figure 456814DEST_PATH_IMAGE017
；
根据函数曲线图14，因此可以看出如下关系，在a=-12左右两侧附近，由于靠近极限值，因此Z1传递到Z7的传动比
Figure 930520DEST_PATH_IMAGE018
可以获得最大的正反传动比；而
Figure 774979DEST_PATH_IMAGE019
和此情况类似。
由此可见，两个最终传动比分配均衡，其传递的载荷在两个传递链中各自传递汇总由Z7输出，而且比较关键的是行星轮系均为三个，这种由多个轮系传递，分配载荷，受力情况可以得到改善，而且通过嵌入的行星轮系，来改变了以往的功率单一有一个太阳轮输出的情况，通过对输出行星轮系的行星轮施加公转和自转的双输入方式，来得到最终输出的功率和载荷，得到所需的扭矩，本发明举例的实施例只是举其中一个例子，通过调整齿数，按需调整传动比，降低负载，降低传动要求，具有经济推广价值。
在本申请的一个实施例中，本发明创造是这样实施并安装的：
输入机构，输入轴5可转动地安装在减速器的壳体1上；第一输入轮3固定安装在输入轴5上，输入轴5的端部与输入轮系太阳轮14固定连接；输入轴5同轴连接第一输入轮3，所述的输入轴5为输出端，所述的第一输入轮3通过驱动差速轮机构2形成另一输出端；所述的差速轮机构2由同轴连接的两个齿轮组成，且两个齿轮分别外啮合或内啮合第一输入轮3、第二输入轮4，使第一输入轮3、第二输入轮4转速不同；
输入行星轮系：输入轮系齿圈6可转动地安装在壳体1内；输入轮系齿圈6内可转动地安装有输入轮系行星轮12和输入轮系太阳轮14，输入轮系太阳轮14与输入轮系齿圈6同心设置，输入轮系太阳轮14的中心固定安装在输入轴5的端部；输入轮系行星轮12同时与输入轮系太阳轮14、输入轮系齿圈6啮合；
输入轮系行星轮12内部安装有中间轮系齿圈121和中间轮系太阳轮15，中间轮系太阳轮15与输入轮系行星轮12、中间轮系齿圈121同心设置，中间轮系太阳轮15的中心通过轴固定连接有第二输入轮4，第二输入轮4安装在输入轮系齿圈6靠近输入轴5的一侧；中间轮系行星轮13同时与中间轮系齿圈121、中间轮系太阳轮15啮合，中间轮系行星轮13的中心处通过连接轴71固定连接有行星板72，行星板72安装在输入轮系齿圈6的远离输入轴5的另一侧，即第二输入轮4、行星板72在输入轮系齿圈6的两侧，对应的输入轴5、输出轴9在输入轮系齿圈6的两侧；
壳体1内可转动地安装有差速轮机构2的差速轴23，差速轴23上固定安装有第一差速齿轮21和第二差速齿轮22，第一差速齿轮21与第一输入轮3啮合，第二差速齿轮22与第二输入轮4啮合；第一输入轮3的直径小于第二输入轮4的直径，对应的第一差速齿轮21的直径大于第二差速齿轮22的直径，使第二输入轮4、输入轮系太阳轮14之间得到的驱动速度存在差速，不相等；
行星板72上远离输入轮系齿圈6的一侧的中心处设有输出轮系行星轮10，壳体1上远离输入轴5的一侧设有输出轴9，输出轴9上固定安装有输出轮系太阳轮8，输出轮系行星轮10与输出轮系太阳轮8啮合。
简要工作过程：
外部电机带动输入轴5转动，输入轴5带动第一输入轮3、输入轮系太阳轮14转动；
输入轮系太阳轮14带动输入轮系行星轮12进行旋转，即驱动输入轮系行星轮12旋转，输入轮系行星轮12的旋转使中间轮系齿圈121和中间轮系行星轮13啮合旋转；
第一输入轮3通过差速轮机构2带动第二输入轮4转动，即输入轴5通过第一输入轮3；进一步的，通过差速轮机构2的第一差速齿轮21、差速轴23、第二差速齿轮22带动第二输入轮4转动，第二输入轮4的转动即输入轮系行星轮12的公转，即输出轮系行星轮10的公转，使输出轮系行星轮10在驱动输出轮系太阳轮8转动的同时，输出轮系行星轮10还在公转；
最终使中间行星轮系的太阳轮输入有公转，其齿圈有自转和公转，以中间行星轮系的行星架为输出，输出行星轮系通过行星轮驱动太阳轮，太阳轮通过驱动输出轴9输出。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种起重机行星减速器，其特征在于，包括：
输入机构，用于驱动输入行星轮系的行星架和太阳轮；
输入行星轮系，输入行星轮系的行星轮内设置内齿且为中间行星轮系的齿圈；
输入行星轮系的行星架连接中间行星轮系的太阳轮，使两者相对不可旋转；
中间行星轮系，中间行星轮系的行星架连接输出轮系的行星轮，两者相对不可旋转且同轴心设置；
输出行星轮系，输出行星轮系通过行星轮驱动太阳轮，太阳轮通过驱动输出轴输出。
2.根据权利要求1所述的一种起重机行星减速器，其特征在于：输入机构包括输入轴（5）、第一输入轮（3）、差速轮机构（2），输入轴（5）同轴连接第一输入轮（3），所述的输入轴（5）为输出端，所述的第一输入轮（3）通过驱动差速轮机构（2）为另一输出端。
3.根据权利要求2所述的一种起重机行星减速器，其特征在于：输入轴（5）同轴驱动输入轮系太阳轮（14）。
4.根据权利要求2所述的一种起重机行星减速器，其特征在于：所述的差速轮机构（2）由同轴连接的两个齿轮组成，且两个齿轮分别外啮合或内啮合第一输入轮（3）、第二输入轮（4），使第一输入轮（3）、第二输入轮（4）转速不同。
5.根据权利要求1所述的一种起重机行星减速器，其特征在于：输入行星轮系包括输入轮系太阳轮（14）、输入轮系行星轮（12）、输入轮系齿圈（6）；所述的输入轮系行星轮（12）内嵌入中间行星轮系。
6.根据权利要求5所述的一种起重机行星减速器，其特征在于：所述的输入轮系行星轮（12）和中间轮系齿圈（121）环形一体设置，轮齿设置在环形的内环面和外环面。
7.根据权利要求4所述的一种起重机行星减速器，其特征在于：中间行星轮系包括中间轮系太阳轮（15）、中间轮系行星轮（13）、中间轮系齿圈（121）；所述的中间轮系太阳轮（15）通过轴垂直连接第二输入轮（4）且不可自转；所述的中间轮系行星轮（13）可自转的通过轴垂直连接中间轮系行星架（7）的一侧。
8.根据权利要求7所述的一种起重机行星减速器，其特征在于：所述的中间轮系行星架（7）的另一侧连接输出轮系行星轮（10），且中间轮系行星架（7）、输出轮系行星轮（10）两者相对不可旋转。
9.根据权利要求1所述的一种起重机行星减速器，其特征在于：输入行星轮系的齿圈的外圆设置轮齿，且外啮合齿轮输出。
10.根据权利要求5所述的一种起重机行星减速器，其特征在于：输出行星轮系无齿圈或齿圈自由旋转设置；输入轮系齿圈（6）自由旋转设置。
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