CN202251722U - 一种工程机械及其行星齿轮减速机 - Google Patents

一种工程机械及其行星齿轮减速机 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种行星齿轮减速机，包括一级太阳轮、一级行星轮、二级太阳轮和二级行星架，还包括第一轴承和第二轴承；第一轴承的外圈与设置于二级太阳轮上靠近一级太阳轮的一端的安装孔紧密配合，内圈与二级太阳轮之间具有预设间隙；第二轴承的外圈与设置于二级行星架上靠近二级太阳轮的一端的安装孔紧密配合，内圈与二级行星架之间具有预设间隙；二级太阳轮沿其轴向设置有浮动间隙。本实用新型还提供了一种具有上述行星齿轮减速机的工程机械。该工程机械工作时，当上述减速机向上或向下倾斜时，结合第一轴承和第二轴承的安装位置以及二级太阳轮的浮动间隙的设置，该减速机在保证其内部零部件正常传动的同时，降低了上述零部件之间的磨损。

Description

一种工程机械及其行星齿轮减速机
技术领域
本实用新型涉及工程机械技术领域，特别涉及一种行星齿轮减速机。本实用新型还涉及一种具有上述行星齿轮减速机的工程机械。
背景技术
随着工业经济的不断发展，减速机在工程机械中的作用越来越重要。减速机种类繁多，而相比于其他减速机，行星齿轮减速机以其较高的刚性、精度、传动效率、扭矩比、体积比等特点在工程机械技术领域得到更为广泛的应用。
目前，大多数掘进机截割部采用的行星齿轮减速机通常为两级行星齿轮传动结构，具体由箱体、输入轴、与输入轴连接的行星减速组件以及输出轴构成。行星减速组件包括一级太阳轮、一级行星轮、一级行星架、二级太阳轮、二级行星轮和二级行星架。一级太阳轮与输入轴成一体式结构，一级行星轮与箱体齿啮合，并通过其中心的一级行星轮轴固定于一级行星架，一级行星架与二级太阳轮固定为一体，二级行星轮与箱体齿啮合，并通过其中心的二级行星轮轴固定于二级行星架，二级行星架与输出轴采用键连接。
与电机连接的输入轴上的动力经一级太阳轮、一级行星轮、一级行星架、二级太阳轮、二级行星轮、二级行星架传递至输出轴，进而带动掘进机的切割头转动。
在上述结构中，一级行星架和二级太阳轮通常设置为浮动结构。行星齿轮减速机的工作过程中，一级太阳轮、一级行星架、二级太阳轮、二级行星架之间不可避免地将形成一定的相对运动。为避免上述相对运动件之间的干摩擦，一般在两相对运动件之间增加铜合金等耐磨材料组成的摩擦环，以提高相对运动件之间的耐磨能力，尤其是在二级太阳轮与一级太阳轮和二级行星架之间。具体设置时，二级太阳轮的两端均内嵌摩擦环，并使二级太阳轮与一级太阳轮和二级行星架之间保持一定的距离，以避免干摩擦。
上述的行星齿轮减速机通常安装于掘进机的截割臂，并采用油池润滑。当截割臂处于水平位置时，摩擦环与相邻的转动体之间可形成稳定的油膜，行星齿轮减速机内的零部件可得到良好润滑，从而降低磨损量，保证掘进机的工作可靠性。但由于掘进机的工作过程中，截割臂需要频繁抬起或降低，因此，行星齿轮减速机内部的润滑油位将随着减速机角度的变化而变化，甚至出现润滑油集中在减速机的一端的现象。可以想见，当掘进机的行星齿轮减速机向上抬起时，润滑油全部集中于输入端，而输出端的摩擦环则未全部浸在润滑油中，无法形成稳定的油膜；当掘进机的行星齿轮减速机向下倾斜时，润滑油全部集中在输出端，输入端的摩擦环则未全部浸在润滑油中，无法形成稳定的油膜。显然，虽然摩擦环避免了相对运动件之间的干摩擦，但由于行星齿轮减速机的安装环境，减速机内部的零部件之间发生润滑失效的可能性依然较高，导致行星齿轮减速机的使用寿命较短。
由鉴于此，如何解决行星齿轮减速机的工作角度变化引起其内部零部件之间发生润滑失效这一问题，已成为本领域的技术人员亟待解决的技术难题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种行星齿轮减速机，该减速机有效解决了其工作角度变化所引起的内部零部件润滑失效的问题。本实用新型的另一目的是提供一种具有上述行星齿轮减速机的工程机械。
为了实现上述第一个目的，本实用新型提供了以下技术方案：
一种行星齿轮减速机，包括一级太阳轮、一级行星轮、二级太阳轮和二级行星架，还包括第一轴承和第二轴承；所述第一轴承的外圈与设置于所述二级太阳轮上靠近一级太阳轮的一端的安装孔紧密配合，内圈与所述二级太阳轮之间具有预设间隙；所述第二轴承的外圈与设置于所述二级行星架上靠近所述二级太阳轮的一端的安装孔紧密配合，内圈与所述二级行星架之间具有预设间隙；所述二级太阳轮沿其轴向设置有浮动间隙。
优选地，所述行星齿轮减速机处于水平状态时，所述二级太阳轮的两端均沿其轴向设置有浮动间隙。
优选地，所述一级太阳轮上靠近所述二级太阳轮的一侧设有用于抵靠所述第一轴承的突起。
优选地，所述二级太阳轮上靠近所述二级行星架的一侧设有用于抵靠所述第二轴承的突起。
优选地，所述第一轴承或所述第二轴承为调心轴承。
优选地，所述第一轴承或所述第二轴承为调心滚子轴承。
在上述技术方案中，本实用新型提供的行星齿轮减速机包括箱体、输入轴、输出轴以及与输入轴和输出轴连接的行星减速组件，其中，行星减速组件包括一级太阳轮、一级行星轮、一级行星架、二级太阳轮、二级行星轮和二级行星架。输入轴与电机连接，输出轴与工程机械的工作部件连接。一级太阳轮与输入轴成一体式结构；一级行星轮与箱体齿啮合，并通过其中心的一级行星轮轴固定于一级行星架上；一级行星架与二级太阳轮固定为一体；二级行星轮与箱体齿啮合，并通过其中心的二级行星轮轴与二级行星架连接；二级行星架与输出轴固定连接。可见，该行星齿轮减速机中的二级太阳轮通过一级太阳轮和二级行星架径向固定。
本实用新型的改进之处在于，该减速机还包括第一轴承和第二轴承；第一轴承的外圈与设置于二级太阳轮上靠近一级太阳轮的一端的安装孔紧密配合，内圈与二级太阳轮之间具有预设间隙；第二轴承的外圈与设置于二级行星架上靠近二级太阳轮的一端的安装孔紧密配合，内圈与二级行星架之间具有预设间隙；二级太阳轮沿其轴向设置有浮动间隙。
工程机械工作时，由电机输出的动力经输入轴、一级太阳轮、一级行星轮、一级行星架、二级太阳轮、二级行星轮、二级行星架传递至输出轴，进而带动工程机械工作。当减速机向下倾斜时，由于一级行星架和二级太阳轮浮动，可在减速机内部产生轴向窜动，从而使减速机的内部间隙全部集中于输入端，此时一级的传动顺序保持不变，而二级太阳轮与第二轴承靠紧，并通过第二轴承与二级行星架形成相对运动。同时，此时润滑油全部集中于输出端，可良好润滑第二轴承，而第一轴承的内外圈无相对运动，所以润滑油的集中对其无太大影响。同理，当减速机向上倾斜时，其内部结构同样可保证减速机内的零部件润滑良好，保证工程机械的运行安全，延长其使用寿命。
为了实现上述第二个目的，本实用新型还提供一种工程机械，该工程机械包括电机和行星齿轮减速机，所述电机的动力输出端与所述行星齿轮减速机内的一级太阳轮的传动轴连接，所述行星齿轮减速机为上述的任一种行星齿轮减速机。由于上述行星齿轮减速机具有上述技术效果，具有该行星齿轮减速机的工程机械也应具有相应的技术效果。
附图说明
图1为本实用新型提供的行星齿轮减速机的一种具体实施方式的结构示意图；
图2为图1中A部分的局部放大结构示意图；
图3为本实用新型提供的行星齿轮减速机向下倾斜时的结构示意图；
图4为本实用新型提供的行星齿轮减速机向上倾斜时的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的核心是提供一种行星齿轮减速机，该减速机有效解决了其工作角度变化所引起的内部零部件润滑失效的问题，且传动比较大、结构较紧凑、传动效率较高、噪音较小、运行平稳可靠，使用寿命较长。本实用新型的另一核心是提供一种具有上述行星齿轮减速机的工程机械。
为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细介绍。
参见图1和图2，图1为本实用新型提供的行星齿轮减速机的一种具体实施方式的结构示意图，图2为图1中A部分的局部放大结构示意图。
如图1所示，在一种具体实施方式中，本实用新型提供的行星齿轮减速机包括箱体7、输入轴4、输出轴8以及与输入轴4和输出轴8连接的行星减速组件。其中，行星减速组件包括一级太阳轮3、一级行星轮2、一级行星架6、二级太阳轮10、二级行星轮13、二级行星架11。输入轴4与电机的动力输出端连接，输出轴8与工程机械的工作部件连接。一级太阳轮3与输入轴4成一体式结构；一级行星轮5与箱体7齿啮合，并通过其中心的一级行星轮轴1固定于一级行星架6上；一级行星架6与二级太阳轮10固定为一体；二级行星轮10与箱体7齿啮合，并通过其中心的二级行星轮轴12与二级行星架11固定连接；二级行星架11与输出轴8固定连接。可见，该行星齿轮减速机中的二级太阳轮10为轴向浮动结构，并通过一级太阳轮3和二级行星架11径向固定。
鉴于本实用新型提供的行星齿轮减速机通常安装在类似于掘进机这种需倾斜作业的工程机械内，该行星齿轮减速机还设置有第一轴承5和第二轴承9。如图2所示，具体安装时，第一轴承5的外圈与设置于二级太阳轮10上靠近一级太阳轮3的一端的安装孔紧密配合，安装孔内的台阶用于轴向固定第一轴承5，内圈与二级太阳轮10之间具有预设间隙，以保证第一轴承5可与二级太阳轮10相对运动。相对应地，第二轴承9的外圈与设置于二级行星架11上靠近二级太阳轮10的一端的安装孔紧密配合，安装孔内的台阶用于轴向定位第二轴承9，内圈与二级行星架11之间具有预设间隙，以保证第二轴承9可与二级行星架11相对运动。更为关键的是，安装时需在一级太阳轮3与第一轴承5的内圈之间或二级太阳轮10与第二轴承9的内圈之间两者之一中预留一定的浮动间隙，以实现二级太阳轮10可沿其轴向浮动。
具体地，为了避免上述减速机倾斜时，二级太阳轮10与一级太阳轮3和二级行星架11产生刚对刚的干摩擦，可分别在第一轴承5的内圈和第二轴承9的内圈套装柱状部件，该柱状部件可与一级太阳轮3和二级太阳轮10的端面接触，从而避免一级太阳轮3与二级太阳轮10以及二级太阳轮10与二级行星架11接触，保障减速机内的零部件的运行安全。
本实用新型提供的行星齿轮减速机处于水平工作状态时，由电机输出的动力经输入轴4驱动一级太阳轮3运转，在箱体7的作用下，一级行星轮2自转并公转，进而带动一级行星架1转动，随即二级太阳轮10转动，同样在箱体7的作用下，二级行星轮13自转并公转，进而带动二级行星架11转动，并将动力传递至输出轴8，最终带动工程机械的工作部件运行。上述工作过程中，第一轴承5和第二轴承9同时完全浸入润滑油内，可得到良好润滑。
参见图3和图4，图3为本实用新型提供的行星齿轮减速机向下倾斜时的结构示意图，图4为本实用新型提供的行星齿轮减速机向上倾斜时的结构示意图。
图3中，当减速机向下倾斜时，由于一级行星架6和二级太阳轮10浮动，可在减速机内部产生轴向窜动，从而使二级太阳轮10的浮动间隙全部集中于该减速机的输入端，此时一级的传动顺序保持不变，而二级太阳轮10与第二轴承9靠紧，并通过第二轴承9相对于二级行星架11转动。同时，此时润滑油全部集中于该减速机的输出端，可在第二轴承9与二级行星架11之间形成稳定的油膜，继而良好润滑第二轴承9和二级行星架11，而第一轴承5的内外圈无相对运动，所以润滑油的集中对其无太大影响。
如图4所示，同理地，当该行星齿轮减速机向上倾斜时，二级太阳轮10的浮动间隙全部集中于该减速机的输出端，润滑油全部集中于该减速机的输入端。显然，该行星齿轮减速机的内部结构同样可保证减速机内的零部件润滑良好，保证工程机械的运行安全，延长其使用寿命。
综上所述，本实用新型提供的行星齿轮减速机有效解决了其工作角度变化所引起的内部零部件润滑失效的问题。并且，该行星齿轮减速机传动比较大、结构较紧凑、传动效率较高、噪音较小。另一方面，本实用新型所使用的第一轴承5和第二轴承9可承受因重力以及加工误差等因素产生的轴向力，降低了其他零部件的负荷，且作为标准件，第一轴承5和第二轴承9的选用及更换均较为方便。
优选方案中，该行星齿轮减速机处于水平状态时，二级太阳轮10的两端均沿其轴向设置有浮动间隙，即一级太阳轮3与第一轴承5的内圈以及二级太阳轮10与第二轴承9的内圈均预留浮动间隙。在该状态下，一级太阳轮3与第一轴承5以及二级太阳轮10与第二轴承9均不发生接触，且第一轴承5的内外圈和第二轴承9的内外圈亦无相对运动。该技术方案可进一步降低该减速机内部的零部件之间的运动磨损以及润滑油的耗费，从而延长了该减速机的使用寿命，并降低其使用成本。
具体实施方案中，可将第一轴承5的内圈套装柱状部件替换为在一级太阳轮3上靠近二级太阳轮10的一侧设置突起，该突起用于抵靠第一轴承5的内圈，或将第二轴承9的内圈套装柱状部件替换为在二级太阳轮10上靠近二级行星架11的一侧设置突起，该突起则用于抵靠第二轴承9的内圈。上述结构在降低减速机内部零部件之间的磨损的同时，结构较为简单，连接较可靠，实施成本较低。
优选方案中，由于二级太阳轮10为浮动式结构，在安装或运行时，其轴线不可避免地会发生一定程度的偏移，因此可进一步将第一轴承5或第二轴承9设置为调心轴承。二级太阳轮10在浮动过程中，即使其轴线发生偏移，第一轴承5或第二轴承9的内外圈也可自动调整该偏移量，进而不影响该减速机内部的其他零部件的准确运行，使得该减速机传动更加可靠，工作效率更高。
具体实施过程中，上述调心轴承可为调心球轴承或调心滚子轴承。相对于调心球轴承，调心滚子轴承的载荷承受能力及刚度均相对较高，适用范围较广，因此，本实用新型优选调心滚子轴承以达到更优的技术效果。
为了实现上述第二个目的，本实用新型还提供一种工程机械，该工程机械包括电机和行星齿轮减速机，电机的动力输出端与行星齿轮减速机内的一级太阳轮3的传动轴连接，该行星齿轮减速机为上述的任一种行星齿轮减速机。由于上述行星齿轮减速机具有上述技术效果，具有该行星齿轮减速机的工程机械也应具有相应的技术效果，此处不再作详细介绍。
以上对本实用新型所提供的工程机械及其行星齿轮减速机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种行星齿轮减速机，包括一级太阳轮(3)、一级行星轮(2)、二级太阳轮(10)和二级行星架(11)，其特征在于，还包括第一轴承(5)和第二轴承(9)；所述第一轴承(5)的外圈与设置于所述二级太阳轮(10)上靠近一级太阳轮(3)的一端的安装孔紧密配合，内圈与所述二级太阳轮(10)之间具有预设间隙；所述第二轴承(9)的外圈与设置于所述二级行星架(11)上靠近所述二级太阳轮(10)的一端的安装孔紧密配合，内圈与所述二级行星架(11)之间具有预设间隙；所述二级太阳轮(10)沿其轴向设置有浮动间隙。
2.按照权利要求1所述的行星齿轮减速机，其特征在于，所述行星齿轮减速机处于水平状态时，所述二级太阳轮(10)的两端均沿其轴向设置有浮动间隙。
3.按照权利要求1所述的行星齿轮减速机，其特征在于，所述一级太阳轮(3)上靠近所述二级太阳轮(10)的一侧设有用于抵靠所述第一轴承(5)的突起。
4.按照权利要求1所述的行星齿轮减速机，其特征在于，所述二级太阳轮(10)上靠近所述二级行星架(11)的一侧设有用于抵靠所述第二轴承(9)的突起。
5.按照权利要求1-4中任一项所述的行星齿轮减速机，其特征在于，所述第一轴承(5)或所述第二轴承(9)为调心轴承。
6.按照权利要求5所述的行星齿轮减速机，其特征在于，所述第一轴承(5)或所述第二轴承(9)为调心滚子轴承。
7.一种工程机械，包括电机和行星齿轮减速机，其特征在于，所述电机的动力输出端与所述行星齿轮减速机内的一级太阳轮(3)的传动轴连接，所述行星齿轮减速机为权利要求1-6中任一项所述的行星齿轮减速机。
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