CN214092899U - 分布式润滑与独立加载的行星轮系传动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及分布式润滑与独立加载的行星轮系传动装置,包括太阳轮及中心轴、行星框架、外圈、动力轴、若干行星轮以及独立加载元件。加载元件作用于行星轮的自转轴并施加轴向加载力，通过行星轮的锥面结构分别转换为施加于外圈和太阳轮系中心轴的径向加载力，以实现轮系的分布式独立加载模式；同时行星框架设置润滑进口、框架内部流道以及在行星轮的自转轴内部设置轴向流道与径向扩散流道，借助流道的传导作用和行星轮的自转及公转的连带作用将润滑液多路径、分布式地供给第一传动面和第二传动面，以实现轮系的分布式润滑方式。

Description

分布式润滑与独立加载的行星轮系传动装置

技术领域

本实用新型属于机械传动领域和增压器技术领域，尤其是涉及一种用于气体压缩机的分布式润滑与独立加载的行星轮系传动装置。

背景技术

基于离心式增压技术的增压器包括动力驱动部件、变速传动装置、离心叶轮及壳体。变速传动装置采用行星轮系结构，它一般包括太阳轮动力输出轴、行星轮、行星框架、外圈及传动润滑部件等组成。众所周知，行星轮系各部件之间的有效传动是基于径向加载力对润滑液施压而形成的弹性流体摩擦作用。径向加载力的产生包括径向施力、或者轴向施力并加以转化为径向加载力等多种方式。为了取得良好的传动效能，行星轮系中通常采用多个行星轮以形成均衡的加载受力结构，其相应的润滑方式和加载方式的研究一直是该领域的热点。

一方面，弹性流体行星轮系多采用集中润滑方式，将润滑液传送至太阳轮中心部，并通过径向的扩散流道引导润滑液进入到太阳轮与行星轮的传动接触面，进而通过行星轮的旋转将润滑液扩散到外圈的传动接触面而起到作用。为此，与太阳轮连接的中心轴被加工成空心并作为润滑液流道，润滑液循环泵输出的润滑液通过管路连接至中心轴的端部并与其中心孔相通。这种润滑供给方式对于太阳轮及其中心轴较小尺寸的情况存在明显缺点。缺点之一，中心轴被加工成空心后，其承载刚度及临界转速等性能参数均发生了变化，无法满足传动动力性要求；缺点之二，中心轴设置了多个润滑液扩散径向出口，极易在该径向出口处形成应力集中、造成中心轴破坏断裂。

第二方面，简单可靠的加载力产生方式也是非常重要的。作为典型的技术路线之一，CN102635676.A(2012年)公开了一种双圆锥液压夹紧式牵引传动装置，通过外部液压动力加载圆锥行星轮，对行星轮系产生径向加载力的技术路线，该技术路线的优点是能够外部控制加载力，但是其缺点也是显然的，其轴向对置行星锥轮技术路线的组成和控制复杂，难以轻量化。

基于类似的锥形轮加载原理，申请号:CN201910626885.9公开了一种通用行星摩擦减(增)速器，如其权利要求所述，两组锥形太阳轮对称设置在加压装置的两侧，而其液压伺服油路则设置在中心轴的空心，并通过加压沿轴向外侧推出太阳轮，调节两个太阳轮之间的轴向距离并对传动轮系行程径向压紧力，即加载装置通过太阳轮及其中心轴产生作用。这种方式对中心轴的传动性能的不利影响前已述及，更重要的是这种“集中加载”技术路线对对轮系结构和尺寸的一致性要求苛刻，多个行星轮难以实现轴向同步加载，因而难以实现均衡的径向加载特性。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种分布式润滑与独立加载的行星轮系传动装置。

为了解决上述技术问题提供的分布式润滑与独立加载的行星轮系传动装置，包括太阳轮及中心轴、行星框架、外圈、动力轴以及若干行星轮和相应的独立加载元件；

所述太阳轮及中心轴通过传动轴承与行星框架传动连接，所述行星框架设置行星轮第一自转轴座腔，所述若干行星轮的自转轴分别通过支承轴承和独立加载元件设置在行星轮第一自转轴座腔上，所述行星轮与太阳轮及中心轴和外圈均锥面配合传动连接，所述动力轴与行星框架或者与外圈固定连接；

所述行星轮自转轴沿其轴线方向设置轴向流道，所述行星轮沿着其径向设置有扩散流道，轴向流道与扩散流道连通；所述行星框架为腔体结构，所述行星框架设置有润滑供给入口、框架内部流道以及框架内部流道出口，所述框架内部流道出口设置在第一自转轴座腔的底部，并可与轴向流道连通；所述自转轴设置在第一自转轴座腔的一侧还设置独立加载元件。

进一步的，还包括行星辅助支架，所述行星辅助支架与行星框架固定连接，行星辅助框架内设置第二自转轴座腔，所述若干行星轮的自转轴一端通过支承轴承设置在行星框架的第一自转轴座腔内，所述若干行星轮的自转轴另一端通过支承轴承设置在第二自转轴座腔内；所述动力轴与外圈固定连接并可驱动外圈转动。

进一步的，所述行星框架处于主动状态，所述动力轴与行星框架固定连接并可驱动行星框架转动，同时润滑供给入口可设置在行星框架旋转中心附近并靠近动力轴的位置，方便加注润滑液。

更进一步的，所述加载元件设置在锥面行星轮直径较大一端的第一自转轴座腔内，位于第一自转轴座腔与支承轴承之间或设置在支撑轴承与自转轴之间，所述加载元件为压缩弹簧或波纹弹片。

更进一步的，所述行星轮设置有三个及三个以上，并设置在行星框架上。

本实用新型提出的分布式润滑与独立加载方式的有益效果表现在3个方面：

一是避免了通过太阳轮及其中心轴进行润滑供给和加载所带来的不利影响。与其他加载方式和润滑供给方式相比较，能够显著简化太阳轮及其中心轴的结构，改善其承载能力、传动参数和强度寿命等性能指标；

二是本实用新型采用独立加载方式具有自适应独立作用的优势，能够克服多个行星轮的尺寸或者结构不完全对称而造成的加载力不均衡，能够克服因部件磨损和疲劳导致的加载失效、传动性能下降；

三是结构简单可靠、轻量化、低成本等优点。

附图说明

图1为本实用新型分布式润滑与独立加载的行星轮系传动装置实施例1剖面结构示意图；

图2为本实用新型分布式润滑与独立加载的行星轮系传动装置实施例1行星框架结构示意图；

图3为本实用新型分布式润滑与独立加载的行星轮系传动装置实施例1行星框架透视结构示意图；

图4本实用新型分布式润滑与独立加载的行星轮系传动装置实施例2剖面结构示意图；

图5为行星轮与加载元件及支承轴承配合示意图。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包括”为一开放式用语，故应解释成“包括但不限定于”。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本实用新型的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

如图1和图4所示，分布式润滑与独立加载的行星轮系传动装置，包括太阳轮及中心轴1、行星框架3、外圈4、动力轴8、以及若干行星轮2和相应的独立加载元件6；

所述太阳轮及中心轴1通过传动轴承10与行星框架3传动连接，所述若干行星轮2的自转轴20分别通过支承轴承5设置在行星框架3的第一自转轴座腔30内，所述行星轮2与太阳轮及中心轴1和外圈4均锥面配合传动连接，所述动力轴8与行星框架3或者与外圈4固定连接；

所述行星轮2的自转轴20沿其轴线方向设置轴向流道21，所述行星轮2沿着其径向设置有扩散流道22，轴向流道21与扩散流道22连通；所述行星框架3为腔体结构，所述行星框架3表面设置有润滑供给入口31、内部流道32以及内部流道出口33，所述内部流道出口33设置在第一自转轴座腔30的底部，并可与轴向流道21连通；所述自转轴20设置在第一自转轴座腔30的一侧还设置独立加载元件6。

平常我们在设计和使用过程中，动力源驱动有两种方式。一种是动力轴与外圈固定连接，通过外圈驱动达到行星轮系传动的目的；另一种是动力轴与行星框架固定连接，通过行星框架驱动达到行星轮系传动的目的。上述是外圈驱动和行星框架驱动方式在分布式润滑与独立加载的行星轮系传动装置中应用的共同特点，接下来我们结合附图1-4通过实施例1对外圈驱动方式和实施例2对行星框架驱动方式进行说明。

实施例1

如图1所示，所述动力轴8与外圈4固定连接进行驱动的方式。其特点在于，行星轮系传动装置还包括行星辅助支架7，所述行星辅助支架7固定设置在行星框架3内，所述若干行星轮2的自转轴20一端通过支承轴承5设置在行星框架3的第一自转轴座腔30内，所述若干行星轮2的自转轴20另一端通过支承轴承5设置在行星辅助支架7的第二自转轴座腔70内；所述行星框架3处于固定状态，所述动力轴8与外圈4固定连接并可驱动外圈4转动。在外接动力源驱动动力轴8转动时，驱动外圈4同步转动，外圈4进一步驱动若干个行星轮2，最后行星轮2驱动太阳轮及中心轴1转动，进一步设置在太阳轮及中心轴1输出端的气体压缩部件9也同步转动进行空气压缩，产生压缩气体。

实施例2

如图4所示，所述动力轴8与行星框架3固定连接进行驱动的方式。

其特点在于，所述外圈4处于固定状态，所述动力轴8与行星框架3固定连接并可驱动行星框架3转动，同时润滑供给入口31可以设置在行星框架3的旋转中心靠近动力轴8的位置，润滑入口31可以选用环槽结构形式以方便加注润滑液。在外接动力源驱动动力轴8转动时，驱动行星框架3同步转动，行星框架3进一步驱动自转轴20随行星框架3同步旋转，最后行星轮2在随行星框架3旋转的同时自传驱动太阳轮及中心轴1转动，进一步设置在太阳轮及中心轴1输出端的气体压缩部件9也同步转动进行空气压缩，产生压缩气体。

如附图1及附图4所示，进一步说明本实用新型的独立加载作用原理，在多个行星轮2的自转轴20装入第一自转轴座腔30一端分别设置独立的加载元件6，各独立加载元件6通过支承轴承5对其相应的行星轮第一自转轴座腔(30)和自转轴20施加一个轴向加载推力，由于若干个行星轮2与外圈4的第一传动面S1以及若干个行星轮2与太阳轮及中心轴1的第二传动面S2均为锥面配合，因此各行星轮2就将独立加载元件6施加的轴向加载力转换为施加于外圈4和太阳轮及中心轴1的径向加载力，行星轮2获得的轴向加载推力分别作用于太阳轮中心轴1和外圈4的第二传动面S2和第一传动面S1上，保持整个行星轮系处于压紧加载状态，由此如图5所示，在设计的时候通常将自转轴20设置独立加载元件6的一端对应锥面行星轮2直径稍大的一端，锥面对自转轴形成一个倾斜角a，以便于载元件6施加轴向力至自转轴20时，行星轮2与外圈4和太阳轮中心轴1贴合更紧密。为此，每一个行星轮2设置独立的加载元件6并预设相同的自转轴方向的加载力，多个行星轮2分别转化形成相同的径向加载力以保持轮系加载受力均衡状态。独立加载元件6使得行星轮2具有自转轴轴线方向的位移自适应能力，在行星轮系因磨损和其他原因而发生少量轴向位移时，能够持续稳定地对行星轮2施加轴向加载力。同时支承轴承5设置在行星框架3第一自转轴座腔30内并与行星轮2的自转轴20端部相连接，以满足行星轮2自转之需要。

分布式润滑作用原理：对于行星框架3润滑的应用方式，所述供给入口31设置在行星框架3合适的位置，通过框架内部流道32以及内部流道出口33传导作用，以及通过自转轴20设置的轴向流道21和行星轮2内部的径向扩散流道22将润滑液分布式地供给第一传动面S1和第二传动面S2，并借助行星轮2的自转及公转的连带作用，同时对行星轮系的第一传动面S1和第二传动面S2形成润滑作用，以实现分布式润滑效果。

优选的，所述独立加载元件6可以根据需要设置在第一自转轴座腔30与支承轴承5之间或设置在支承轴承5与自转轴20之间；附图1和附图4中，独立加载元件6均是设置在第一自转轴座腔30与支承轴承5之间，设置在支撑轴承5与自转轴20之间的没有示出，可以实际需要进行选择；优选的，所述加载元件6为压缩弹簧或波纹弹片。

优选的，所述行星轮2设置有三个及三个以上，并均匀设置在行星框架3上，多个均匀设置可以保持多个方向均匀受力，使整个行星轮系传动过程中受力更加均匀，提高可靠性。

本实用新型提出的分布式润滑与独立加载方式的有益效果表现在3个方面：

一是避免了通过太阳轮及其中心轴进行润滑供给和加载所带来的不利影响。与其他加载方式和润滑供给方式相比较，能够显著简化太阳轮及其中心轴的结构，改善其承载能力、传动参数和强度寿命等性能指标；

二是本实用新型加载方式具有自适应独立作用的优势，能够克服多个行星轮的尺寸或者结构不完全对称而造成加载力不均衡，能够克服因部件磨损和疲劳导致的加载失效、传动性能下降；

三是结构简单可靠、轻量化、低成本等优点。

上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.分布式润滑与独立加载的行星轮系传动装置，包括太阳轮及中心轴(1)、行星框架(3)、外圈(4)、动力轴(8)以及若干行星轮(2)和相应的独立加载元件(6)；

其特征在于：所述太阳轮及中心轴(1)通过传动轴承(10)与行星框架(3)传动连接，所述若干行星轮(2)设置的自转轴(20)分别通过支承轴承(5)设置在行星框架(3)的第一自转轴座腔(30)内，

所述行星轮(2)与太阳轮及中心轴(1)和外圈(4)均锥面配合传动连接，所述动力轴(8)与行星框架(3)或者与外圈(4)固定连接；

所述自转轴(20)沿其轴线方向设置轴向流道(21)，所述行星轮(2)

沿着其径向设置有扩散流道(22)，轴向流道(21)与扩散流道(22)连通；所述行星框架(3)为腔体结构，所述行星框架(3)设置有润滑供给入口(31)、框架内部流道(32)以及框架内部流道出口(33)，所述框架内部流道出口(33)设置在第一自转轴座腔(30)的底部，并可与轴向流道(21)连通；所述自转轴(20)设置在第一自转轴座腔(30)的一侧还设置独立加载元件(6)。

2.根据权利要求1所述的分布式润滑与独立加载的行星轮系传动装置，其特征在于：还包括行星辅助支架(7)，所述行星辅助支架(7)固定设置在行星框架(3)内，所述若干行星轮(2)的自转轴(20)一端通过支承轴承(5)设置在行星框架(3)的第一自转轴座腔(30)内，所述若干行星轮(2)的自转轴(20)另一端通过支承轴承(5)设置在行星辅助支架(7)的第二自转轴座腔(70)内；所述外圈(4)处于主动状态，所述动力轴(8)与外圈(4)固定连接并可驱动外圈(4)转动。

3.根据权利要求1所述的分布式润滑与独立加载的行星轮系传动装置，其特征在于：所述行星框架(3)处于主动状态，所述动力轴(8)与行星框架(3)固定连接并可驱动行星框架(3)转动，同时润滑供给入口(31)可以设置在行星框架(3)的旋转中心靠近动力轴(8)的位置，方便加注润滑液。

4.根据权利要求1-3任一所述的分布式润滑与独立加载的行星轮系传动装置，其特征在于：所述独立加载元件(6)设置在第一自转轴座腔(30)与支承轴承(5)之间或设置在支承轴承(5)与自转轴(20)之间，所述加载元件(6)为压缩弹簧或波纹弹片。

5.根据权利要求1-3任一所述的分布式润滑与独立加载的行星轮系传动装置，其特征在于：所述行星轮(2)设置有三个及三个以上，并设置在行星框架(3)上。

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