CN214270043U - 一种卷扬式行星启闭机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种卷扬式行星启闭机，包括机架，呈U型；卷筒，设置在所述机架上，且所述卷筒的左端和右端分别与所述机架转动连接；驱动电机，设置在所述卷筒内，所述驱动电机的输出轴与所述机架转动连接，所述驱动电机壳体与所述机架固定连接；两级行星差动减速机构，位于所述卷筒内，并且所述两级行星差动减速机构的输入轴与所述驱动电机的输出轴连接，所述两级行星差动减速机构的输出轴与所述卷筒侧壁连接。本方案利用行星齿轮差动减速传动系统输入与输出共轴和大减速比特点，将行星齿轮外齿圈与卷筒内壁相结合，充分利用卷筒内径空间大，内齿圈齿数多从而实现大减速比，同时在大减速比情况下将启闭机结构与体积最小化。

Description

一种卷扬式行星启闭机

技术领域

本实用新型涉及卷扬机技术领域，具体涉及一种卷扬式行星启闭机。

背景技术

启闭机是重要的起重工程机械，在水利水电、建筑工程行业中广泛运用。水利工程中常用于各类给排水闸门启闭，以控制闸门升降达到开启与关闭的目，也可用于起重吊装。启闭机按结构形式主要分为螺杆式启闭机、卷扬启闭机、液压式启闭机等类型，其中以卷扬式启闭机应用最为广泛。传统的卷扬式启闭机结构主要由机架、驱动电机、减速器、开式齿轮组/卷筒、钢丝绳/滑轮组、控制柜、限载保护、行程指示器等部分组成。

其中，目前传统卷扬式启闭机主要存在以下问题：1、常规卷扬式启闭机一般采用三级机械减速器配箱配套开式齿轮组减速，结构复杂，体积笨重，占用空间较大；2、减速装置通常为四级传动甚至更高，传动效率低下，无法实现更大传动比；3、采用开式齿轮组，运行噪音大，需设防护罩，存在运行和管理安全隐患。

实用新型内容

为克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种卷扬式行星启闭机，以解决现有技术中卷扬式启闭机传动比小，结构复杂，体积笨重，占用空间较大等问题。

为此，本实用新型提出了一种卷扬式行星启闭机，包括：机架，呈U型；卷筒，设置在所述机架上，且所述卷筒的左端和右端分别与所述机架转动连接；驱动电机，设置在所述卷筒内，所述驱动电机的输出轴与所述机架转动连接，所述驱动电机壳体与所述机架固定连接；两级行星差动减速机构，位于所述卷筒内，并且所述两级行星差动减速机构的输入轴与所述驱动电机的输出轴连接，所述两级行星差动减速机构的输出轴与所述卷筒侧壁连接，其中，所述驱动电机的输出轴自转并驱动所述两级行星差动减速机构运转时，可以带动所述卷筒绕所述机架低速转动，以实现启闭机的低速转动功能。

进一步的，所述机架具有右机架轴和左机架轴，其中，所述左机架轴与所述卷筒左端转动连接，与所述驱动电机壳体固定连接；所述右机架轴与所述卷筒左端、所述驱动电机的输出轴分别转动连接。

进一步的，所述两级行星差动减速机构包括由主动轮一、行星轮一、一级行星架、内齿圈一组成的一级行星齿轮系、以及由主动轮二、行星轮二、二级行星架、内齿圈二组成的二级行星齿轮系；所述主动轮二与所述主动轮一共轴并同步转动，再与所述驱动电机的输入轴连接，所述内齿圈二与所述内齿圈一固定连接，形成一整体部件，通过回转支架与驱动轴共轴并可自由回转，所述一级行星架与所述驱动电机壳体固定连接，所述二级行星架与所述卷筒连接；其中，一级行星齿轮系的齿数比与二级行星齿轮系的齿数比的比值设置成接近于1，从而内齿圈二和主动轮二形成差动切向旋转，使得所述行星轮二围绕所述主动轮二做公转运动，进而驱动所述卷筒低速转动，通过调整轮系齿数可调整减速比，调整齿差正负值可实现正反转输出。

进一步的，提高内齿圈和主动轮的齿差倍率，可以提高所述两级行星差动减速机构传动比。

进一步的，所述主动轮一的齿数与所述主动轮二的齿数均为25，所述内齿圈二的齿数为301，所述内齿圈一为299，此时差动减速器的传动比为1/1949.48。

进一步的，所述主动轮一的齿数为75，所述主动轮二的齿数为75，所述内齿圈二的齿数为301，所述内齿圈一为299，此时差动减速器的传动比为1/749.49。

进一步的，所述行星轮一设置有两个至四个，且多个行星轮一分别与所述一级行星架转动连接。

进一步的，所述行星轮二设置有两个至四个，且多个行星轮二分别与所述二级行星架转动连接。

进一步的，所述内齿圈二和所述内齿圈一之间设置有回转支架，所述回转支架与主动轮一所在的中心轴可自由转动连接。

与现有技术相比，本实用新型的卷扬式行星启闭机具有以下有益效果：

本实用新型的技术方案利用行星齿轮减速传动系统输入与输出共轴和大减速比特点，将行星齿轮外齿圈与卷筒内壁相结合，充分利用卷筒内径空间大，内齿圈齿数多从而实现大减速比，同时在大减速比情况下将启闭机结构与体积最小化；电机、轮系、卷筒和支架全部共轴安装，卷筒本身既是卷绳牵引器，又是机架结构件，同时又兼作轮系旋转部件防护罩。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的卷扬式行星启闭机的结构示意图。

附图标记说明

1、主动轮一；2、行星轮一；3、内齿圈一；4、内齿圈二；5、行星轮二；6、主动轮二；7、一级行星架；8、回转支架；9、二级行星架；10、卷筒；11、驱动电机；12、左机架轴；13、电机法兰；14、右机架轴；15、机架。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

图1示出了根据本实用新型的一些实施例。

如图1所示，一种卷扬式行星启闭机，包括机架15、卷筒10、驱动电机11、以及两级行星差动减速机构；驱动电机11与两级行星差动减速机构传动连接，且两者均设置在卷筒10内侧。

机架15呈U字型，具有右机架轴14和左机架轴12，驱动电机11的输出轴通过轴承与机架15的右机架轴14内圆周转动连接，驱动电机11非输出轴一端与机架15上的左机架轴12固定连接。

两级行星差动减速机构中的二级行星架9与卷筒10固定连接，同时卷筒10两端与机架15上的左机架轴12和右机架轴14外圆通过轴承转动连接，从而可以通过驱动电机11和两级行星差动减速机构驱动卷筒10绕机架15转动，最终实现启闭机的减速功能。

具体地，两级行星差动减速机构包括一级行星齿轮系和二级行星齿轮系，一级行星齿轮系包括主动轮一1、行星轮一2、一级行星架7、以及内齿圈一3；二级行星齿轮系包括主动轮二6、行星轮二5、二级行星架9、以及内齿圈二4。

其中，如图1所示，主动轮一1、内齿圈一3分别与行星轮一2啮合，行星轮一2与一级行星架7转动连接，而一级行星架7固定安装在驱动电机11端部的电机法兰13上；主动轮一1固定在驱动电机11输出轴上，从而可以带动内齿圈一3转动，实现减速功能。

如图1所示，主动轮二6与主动轮一1共轴且固定连接，安装在驱动电机输出轴上；内齿圈二4与内齿圈一3固定连接，构成一个部件，并且两者内侧设置有回转支架8，而回转支架8与主动轮一1所在的中心轴转动连接，内齿圈二和所述内齿圈一通过回转支架与驱动电机输出轴共轴并可自由回转；其中，主动轮二6、内齿圈二4分别与行星轮二5啮合，而行星轮二5转动设置在二级行星架9上。

其中，所述行星轮一2设置有两个至四个，且多个所述行星轮一2分别与所述一级行星架7转动连接；所述行星轮二5设置有两个至四个，且多个所述行星轮二5分别与所述二级行星架9转动连接；设置多个所述行星轮一2和多个所述行星轮二5，可以提高两级行星差动减速机构运转时的平稳性。

在两级行星差动减速机构中齿轮齿数设计过程中，为了达到大减速比，将一级行星齿轮系的齿数比与二级行星齿轮系的齿数比的比值设置成接近于1，并提高内齿圈和主动轮的齿差倍率，可以提高差动减速器的减速比。

具体可将主动轮一1的齿数与主动轮二6的齿数设计成相同，将内齿圈二4与内齿圈一3的齿数设计成少齿差，或者将主动轮一1的齿数与主动轮二6的齿数设计成少齿差，将内齿圈二4与内齿圈一3的齿数设计成少齿差，并保证所述主动轮一1与所述内齿圈一3的齿数差为偶数，所述主动轮二6与所述内齿圈二4的齿数差也为偶数。

由于两级行星差动减速机构中多个齿轮的少差齿设置，一级行星齿轮系的齿数比与二级行星齿轮系的齿数比接近但不等，使得主动轮二6与内齿圈二4的线速度存在少量差值，从而内齿圈二4和主动轮二6形成差动切向旋转，进而可以驱动行星轮二5自转并绕主动轮二6缓慢周向转动，行星轮二5再带动二级行星架9绕主动轮二6公转，二级行星架9与输出轴(即卷筒轴)相连，形成减速力矩输出，并可通过调整齿差正负值实现输出正反转。

通过已经公开的行星轮系传动计算公式，经推导，我们可以计算出整个两级行星差动减速机构的传动比的计算公式为：

n9/n1＝(1-(Z1*Z4)/(Z3*Z6))/(1+Z4/Z6)。

在一实施例中，将主动轮一1的齿数设置成75，主动轮二6的齿数均设置为75，将内齿圈二4的齿数设置成301，将内齿圈一3的齿数设置成299；此时，整个两级星星减速机构的传动比可以达到1/749.49，即输入轴转速约等于输出轴转速的749.49倍，这个传动比和常规卷扬式启闭机传动比基本一致。

在一另实施例中，将主动轮一1的齿数设置成25，主动轮二6的齿数设置为25，将内齿圈二4的齿数设置成301，将内齿圈一3的齿数设置成299；此时，整个两级星星减速机构的传动比可以达到1/1949.48，即输入轴转速约等于输出轴转速的1949倍，此类行星减速器已经远远超过绝大部分三级减速箱的传动比。

本实用新型的卷扬式行星启闭机的工作过程如下：

启动驱动电机11，驱动电机11正转并带动主动轮一1和主动轮二6正转，主动轮一1再带动行星轮一2和内齿圈一3反转，内齿圈一3再带动内齿圈二4同步反转，由于一级行星齿轮系和二级行星齿轮系中各齿轮齿数存在少量齿差，使得内齿圈二4与主动轮二6线速度存在少量差值，进而驱动行星轮二5绕主动轮二6周向转动，行星轮二5再带动与其转动连接的二级行星架9转动，进一步带动卷筒10绕机架15转动，从而实现启闭机的减速功能。

本实用新型的卷扬式行星启闭机除了上述有益效果还具有如下优点：

1、结构紧凑，因彻底取消传统启闭机的三级减速箱和开式齿轮传动副，动力及减速机构内置，体积与重量均可比传统启闭机减少一半左右，体积小，重量轻。

2、传动比大，传统启闭机采用四级减速，减速比最高仅500左右，而本新型卷扬式行星启闭机传动比可达1000以上，容易实现大减速比。

3、传动平稳精准，由于行星齿轮传动回差小，齿侧间隙可调，传动平稳，精度高冲击小；同时轮系啮合比例大，齿面相对滑速低，可实现重载传动。

4、运行安全高效，整体传动效率高，高速转动件均内置，结构安全运行可靠，运行噪音小。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种卷扬式行星启闭机，其特征在于，包括：

机架(15)，呈U型；

卷筒(10)，设置在所述机架(15)上，且所述卷筒(10)的左端和右端分别与所述机架(15)转动连接；

驱动电机(11)，设置在所述卷筒(10)内，所述驱动电机(11)的输出轴与所述机架(15)转动连接，所述驱动电机(11)壳体与所述机架(15)固定连接；

两级行星差动减速机构，位于所述卷筒(10)内，并且所述两级行星差动减速机构的输入轴与所述驱动电机(11)的输出轴连接，所述两级行星差动减速机构的输出轴与所述卷筒(10)侧壁连接，

其中，所述驱动电机(11)的输出轴自转并驱动所述两级行星差动减速机构运转时，可以带动所述卷筒(10)绕所述机架(15)低速转动，以实现启闭机的低速转动功能。

2.根据权利要求1所述的卷扬式行星启闭机，其特征在于，所述机架(15)具有右机架轴(14)和左机架轴(12)，其中，所述左机架轴(12)与所述卷筒(10)左端转动连接，与所述驱动电机(11)壳体固定连接；所述右机架轴(14)与所述卷筒(10)左端、所述驱动电机(11)的输出轴分别转动连接。

3.根据权利要求1所述的卷扬式行星启闭机，其特征在于，所述两级行星差动减速机构包括由主动轮一(1)、行星轮一(2)、一级行星架(7)、内齿圈一(3)组成的一级行星齿轮系、以及由主动轮二(6)、行星轮二(5)、二级行星架(9)、内齿圈二(4)组成的二级行星齿轮系；

所述主动轮二(6)与所述主动轮一(1)共轴并同步转动，再与所述驱动电机(11)的输入轴连接，所述内齿圈二(4)与所述内齿圈一(3)固定连接，形成一整体部件，所述一级行星架(7)与所述驱动电机(11)壳体固定连接，所述二级行星架(9)与所述卷筒(10)连接；

其中，一级行星齿轮系的齿数比与二级行星齿轮系的齿数比的比值设置成接近于1，从而内齿圈二(4)和主动轮二(6)形成差动切向旋转，使得所述行星轮二(5)围绕所述主动轮二(6)做公转运动，进而驱动所述卷筒(10)低速转动，通过调整轮系齿数可调整减速比，调整齿差正负值可实现正反转输出。

4.根据权利要求3所述的卷扬式行星启闭机，其特征在于，提高内齿圈和主动轮的齿差倍率，可以提高所述两级行星差动减速机构传动比。

5.根据权利要求4所述的卷扬式行星启闭机，其特征在于，所述主动轮一(1)的齿数与所述主动轮二(6)的齿数均为25，所述内齿圈二(4)的齿数为301，所述内齿圈一(3)为299，此时差动减速器的传动比为1/1949.48。

6.根据权利要求4所述的卷扬式行星启闭机，其特征在于，所述主动轮一(1)的齿数为75，所述主动轮二(6)的齿数为75，所述内齿圈二(4)的齿数为301，所述内齿圈一(3)为299，此时差动减速器的传动比为1/749.49。

7.根据权利要求3所述的卷扬式行星启闭机，其特征在于，所述行星轮一(2)设置有两个至四个，且多个行星轮一(2)分别与所述一级行星架(7)转动连接。

8.根据权利要求3所述的卷扬式行星启闭机，其特征在于，所述行星轮二(5)设置有两个至四个，且多个行星轮二(5)分别与所述二级行星架(9)转动连接。

9.根据权利要求3所述的卷扬式行星启闭机，其特征在于，所述内齿圈二(4)和所述内齿圈一(3)之间设置有回转支架(8)，所述回转支架(8)与主动轮一(1)所在的中心轴可自由转动连接。

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