CN2233005Y - 一种定速比行星牵引传动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是用类似2Z-X型行星齿轮传动布置方式发展的一种定速比行星牵引传动装置，由加载器和传动箱串联，或本身有自动加载机构、或本身有手动加载机构的传动箱。传动箱的滚动牵引元件包括中心锥滚子、行星锥滚轮和与箱体压合在一起的内锥钢环；传动箱是一个减速器或是一个增速器，或者减速、增速均可。传动比范围：单级约为3～9，双级约为9～80。本实用新型结构简单、传动平稳、振动小、噪声极低、传动效率高、刚度大，最适用于中、小功率下的高速传动，它使用牵引油润滑。

Description

一种定速比行星牵引传动装置

本实用新型属于机械传动装置。

牵引传动本质上属摩擦传动。古老的摩擦传动，由于材料、制造工艺、润滑等方面的问题，多少世纪以来一直处于落后的状态。自从有了滚动轴承工业的兴起，钢铁冶炼技术的提高，制造出了优质的滚动轴承钢；六十年代末，美国发明了商用特种润滑油即牵引油(Traction Lu-bricant)；加之近三十年来，摩擦学的兴起，人们对摩擦、磨损、润滑，特别是对弹流润滑(EHDL)，有了较深入的研究，以及机械制造技术的进步，使得摩擦传动，有了崭新的发展前景。牵引传动脱胎于摩擦传动，但它是一种新型的传动。近几十年来，工业先进国家如美国、英国、德国、日本等，对牵引传动有大量的理论研究和工程实践，在定速比牵引传动方面的相关专利和产品不少。如美国NASA刘易斯研究中心所试验的Nasvytis传动就是其中典型的牵引传动。自63年以来有关定速比牵引传动与摩擦滚子传动的专利达三百余项。Nasvytis传动是在同一级有两圈滚子构成，有一些优点，但也有缺点。这些缺点是：(1)自动加载机构复杂；(2)第二圈滚子型面复杂。由于从左右两方面用外滚环加载，滚子必须做成双凸曲面，这样在接触线上就不是纯滚了；(3)传动比不便随意选定。第一圈滚子容易同第二圈滚子的心轴发生干扰；(4)外环在离心力的作用下，会使各圈滚子及中心滚子上的压力有减小的倾向。牵引传动的滚动件，在定速比的情况下，通过适当的设计，可以实现理论上的纯滚，并获得力的对称平衡。牵引传动平稳、噪音低、传动效率高，转速可以很高，最适于在扭矩不变或少变的中、小功率情况下的高速运转。

本实用新型的目的就是为了克服现有技术的不足，使滚动件实现理论上的纯滚，又结合我国的实际情况，结构简单，制造工艺比较容易而又能实现传动平稳、噪音低、效率高、转速快的特点的一种新的定速比行星牵引传动装置。

本实用新型是用类似2Z—X型行星齿轮传动布置方式发展的一种定速比行星牵引传动装置，是用作定速比减速或增速的传动，它或是一个与加载器串联的传动箱，或是本身具有自动加载机构或手动加载机构的传动箱，传动箱中的滚动牵引元件为中心锥滚子、行星锥滚轮及带有内锥度的固定刚环。由于作用不同(增速和减速)，用加载器或用加载机构的不同，故设计不同。为了说明本实用新型的内容，先列出它们的分类，即传动箱和加载器的组合及自动与手动加载机构的不同，传动箱分为I型和II型；I型又分为IA和IB两种。

IA型传动箱必须与加载器串联使用，即

加载器是一个独立的部件，它包含自动加载和正反转自动换向机构。即它给传动箱里的滚动牵引元件加压，从而产生牵引力，以及在要求电动机双向运转时，传动箱里的滚动牵引元件能够自动适应这种换向用的。

对于IA型传动箱，减速器与增速器必须分别设计；加载器必须串联在传动箱的输入轴上。

IB型传动箱本身就有一个单向自动加载机构，使用IB型箱时，就不需要上述的加载器了。但它只允许电动机单向旋转，不能换向，联接方式为：

对于IB型传动箱，减速器与增速器也必须分别设计；又自动加载机构必须设计在输入轴一方。

II型传动箱本身装有手动加载机构，这种传动箱(同一台)既可作减速器，也可作增速器；又允许正转或反转。联接方式为：

上述各种传动箱都可为单级的或双级的。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

(1)本实用新型的加载器、自动加载机构或手动加载机构简单，易于制造；螺纹副的强度与刚度均好；工作面为连续的螺旋面，故加载可靠。

(2)本实用新型的截锥体牵引元件的滚动面均为直线接触，圆锥母线又共顶，其圆周切线速度是线性分布，理论上是纯滚，必要时可作接触修形。

(3)本实用新型的传动比，在规定的范围内，设计时可任意选取。

(4)本实用新型中的所有行星锥滚轮中的轴承与其心轴的配合均为间隙配合，支架在高转速下，由行星锥滚轮产生的离心力，会传到刚环上去，有利于牵引力的增大，又不会减小行星锥滚轮与中心锥滚子接触线上的压力，这是因为在运转时，加载器或加载机构中的螺杆总是处于挺进状态中。

(5)本实用新型利用楔入原理(中心锥滚子的锥角很小，半锥顶角为2°～6°)，用较小的轴向力，可使滚动牵引元件接触线上产生很大的法向力。

附图说明：

图1是本实用新型的加载器

图2是图1的C—D剖视图

图3是本实用新型的IA型的单级减速器

图4是本实用新型的IA型的单级增速器

图5是本实用新型的IA型的双级减速器的传动箱

图6是本实用新型的IB型的单级减速器的传动箱

图7是图6的A—A剖视图

图8是本实用新型的II型单级纵剖面构造图

图中(1)为螺母轴、(2)为螺纹套、(3)为螺杆轴、(4)和(5)为滚子定向离合器、(6)为中心锥滚子、(7)为行星锥滚轮、(8)为刚环、(9)为行星支架、(10)为左箱体、(11)为右箱体、(12)为输入轴、(13)为输出轴、(14)和(15)为左、右单列向心球、(16)为单向锥力球轴承、(17)为心轴、(18)为向心推力球承轴、(19)和(20)为垫片，(21)为圆柱销、(22)和(23)为高速球轴承、(24)为间位套筒、(25)和(26)为挡油环、(27)为钢丝挡圈、(28)为螺钉、(29)为单向推力球轴际、(30)为圆锥滚子轴承、(31)为圆螺母、(32)为输入轴套、(33)为碟形弹簧、(34)为低速轴、(35)为高速轴、(36)为弹性挡圈。

下面结合附图详细说明本实用新型的内容：

图1是一个加载器，其中(1)是螺母轴，螺母轴(1)的左端与电动机相连，中间一段有内螺纹，用来与螺纹套(2)相联，螺纹套(2)又通过自身的内螺纹与螺杆轴(3)相联。对螺杆轴(3)而言，螺纹套(2)是螺母；对螺纹套(2)而言，螺母轴(1)是螺母。在螺母轴(1)与螺纹套(2)之间，以及在螺纹套(2)与螺杆轴(3)之间，其右端部各装有滚子定向离合器(4)和(5)。当机器运转时，这两个离合器一个锁紧，另一个松开，使得螺母轴(1)、螺纹套(2)组成的螺纹副，和螺纹套(2)与螺杆轴(3)组成的螺纹副，在同时只有一个副起加载作用。为了说明其加载过程，先规定电动机转向的正反。由图1，从左向右看，以顺时针方向为正，逆时针方向为反，请看下表：

电动机	离合器(4)	离合器(5)	(1)/(2)螺纹副	(2)/(3)螺纹副	(3)的状态
						正转	锁紧	松开	右螺纹	左螺纹	正转挺进状态
反转	松开	锁紧	反转挺进状态

当离合器(4)锁紧，离合器(5)松开，意味着(1)/(2)螺纹副为一体，(2)/(3)螺纹副起作用，故此时螺杆轴(3)处于正转挺进状态。

反之，当离合器(5)锁紧，离合器(4)松开，意味着(2)/(3)螺纹副为一体，(1)/(2)螺纹副起作用，故此时螺杆轴(3)也处于反转挺进状态。

挺进状态就是加载状态。

图3是一个IA型单级减速器。它是由包括中心锥滚子(6)、四个均匀分布在它周围的行星锥滚轮(7)、和一个压合在右箱体(11)中的内锥刚环(8)构成的滚动牵引组件，以及行星支架(9)、输入轴(12)、输出轴(13)、左箱体(10)、右箱体(11)等组成。中央锥滚子(6)为输入轴(12)的中央部分，输入轴(12)的左、右由单列向心球轴承(14)、(15)作为它的径向支承，靠近轴右端那个单列向心球轴承(15)的左边还安装了一个单向推力球轴承(16)，它坐落在行星支架(9)的里面，其作用是在中心锥滚子(6)向右加压时，它抵住行星支架(9)，连同行星锥滚轮(7)，有向右窜动的趋向，从而保证加载的可靠性；在行星锥滚轮(7)中，通过固定在行星支架(9)上的心轴(17)安装了向心推力球轴承(18)，以担负其心轴(17)方向的轴向力，它与心轴(17)的配合为间隙配合。垫片(19)(20)作为安装时调整之用。行星支架(9)与输出轴(13)除用一组螺钉(28)联接外，加上两个圆柱销(21)，作为行星支架(9)与输出轴(13)联接面上传扭时抗剪切之用。输出轴(13)则由向心球轴承(22)(23)、间位套筒(24)、钢丝挡圈(27)等支承和定位。此外设置了挡油环(25)(26)。左、右箱体用四个长螺栓相联接。

图4是一个IA型的单级增速器。低速轴(34)接加载器，动力即由低速轴(34)输入传动箱中，低速轴(34)的右端为行星支架(9)，该行星支架(9)带动四个行星锥滚轮(7)，驱动高速轴(35)旋转。行星锥滚轮(7)的外侧是带有内锥度的固定刚环(8)，它与右箱体(11)为压配合，与左箱体(10)为滑配合。行星锥滚轮(7)中的单列向心推力球轴承(18)与心轴(17)之间为间隙配合。为使高速轴(35)上的滚动轴承定位可靠，使用了弹性挡圈(36)。左右箱体的联接与图3相同，均是用长螺栓连接。

图5是一个IA型的双级减速器的传动箱。第一级的行星轮数为3，第二级的行星轮数为5。就每一级来看，结构类似。特点是两级的加载是联动的。当电动机带动加载器转动，加载器施加一个轴向力在输入轴(12)上，使输入轴(12)的中心锥滚子(6)和输入轴(12)末端受压。前者使第一级的滚动牵引元件彼此压紧；后者通过第一级行星支架传至第二级中心锥滚子(第二级中心锥滚子就是第一级行星支架(9)的右部段)，同样使第二级的滚动牵引元件彼此压紧，从而产生牵引力和减速运动。输出轴上的轴承组合件，包括两个开口对立的单列圆锥滚子轴承(30)、间位套筒(24)及圆螺母(31)，使第二级的行星锥滚轮(7)，不致向左窜动，从而达到两级联动加载的效果。驱动第一级中心锥滚子所需要的轴向力和驱动第二级中心锥滚子所需要的轴向力，都由加载器供给。两个轴向力的分配比例，与两级中心锥滚子的尺寸、锥角大小、传动比分配、行星锥滚轮轮数等因素有关，除在设计时估算确定外，还用公差控制，在装配时尚可通过调整垫片(20)调整。

图6是一个IB型的单级减速器的传动箱。它与图3唯一不同之处是在输入轴(12)上配装了一个螺旋加载机构。该加载机构包括输入轴套(32)，输入轴套(32)的右端一段有内螺纹，该内螺纹和与中心锥滚子(6)为一体的左端部的螺杆相连构成。通过这个加载机构与电动机相连，运转时即能自动加载。但它只能定向运转。按照指定的转向来决定所要的螺纹是左还是右；或者螺纹方向确定之后，来决定电动机的转向。

图8是一台II型的单级行星牵引传动装置，即II型单级传动箱。就其中心锥滚子(6)、行星锥滚轮(7)和刚环(8)的几何尺寸而言，都是同于图3。它与图3所不同的，是在高速轴(35)上，配装了一个手动加载机构。这个手动加载机构实际上是一个左段是细牙外螺纹，右段是精度较高的圆柱面的螺杆套组合件，紧靠右端配装了两个碟形弹簧(33)，用来起缓冲和补偿作用。当电动机与高速轴相连，就是减速器；这时高速轴(35)是输入，低速轴(34)是输出；反之，当电动机与低速轴(34)相联，就是增速器。增速器的效率与减速器的效率基本一样。手动加载机构的左段的螺纹升角远小于6°，以使自锁可靠，其右段的圆柱面与左箱体(10)的孔为滑动配合，以保证同心度。

在以上各种类型中，当螺纹采用梯形螺纹或三角形螺纹时，定向滚子离合器中用小钢球代替滚子；并且所有轴承都采用微型轴承，就可设计出微型的行星牵引传动。传动箱的类型不变。

本实用新型结构简单，易于制造，材料充足，适合国情；特别适用于中、小功率的高速传动；具有传动平稳、振动极小，噪声极低、转速可以极高(也适于低速)、传动效率高的特点，可广泛应用于轻工机械，机床、压气机、冷却塔、泵、医院手术台，病床等各方面。

按上述构思，已设计出上述加载器和传动箱共六种，对传动箱而言他们的名义传动比分别为4.95(单级)、5.5(单级)、30.85(双级)，本实用新型适宜于中、小功率的传动，使用时需牵引油润滑。

Claims (9)

1.一种定速比行星牵引传动装置，其特征在于：这种传动装置由加载器和传动箱组成，加载器主要由螺母轴(1)，螺纹套(2)、螺杆轴(3)、滚子定向离合器(4)、(5)等组成；螺母轴(1)的左端用来与电动机相连，中间一段有内螺纹，用来与螺纹套(2)相联，螺纹套(2)通过自身的内螺纹与螺杆轴(3)相联，螺杆轴(3)的左端一段为外螺纹，右端与传动箱的输入轴相固联；对螺杆轴(3)而言，螺纹套(2)是螺母；对螺纹套(2)而言，螺母轴(1)是螺母；螺母轴(1)与螺纹套(2)，以及螺纹套(2)与螺杆轴(3)，构成两个螺纹副；在螺母轴(1)与螺纹套(2)之间，以及在螺纹套(2)与螺杆轴(3)之间，其右端部内各装有滚子定向离合器(4)和(5)；传动箱不用齿轮，它的滚动牵引元件均为截圆锥体，它包括中心锥滚子(6)、数个均匀分布在它周围的行星锥滚轮(7)和在其外是一个压合在箱体内的带有内锥度的刚环(8)组成；中心锥滚子的半锥顶角约为2°～6°；每个行星锥滚轮(7)有一心轴(17)与行星支集(9)相固联；心轴(17)的轴线倾斜；所有截圆锥体的母线和行星锥滚轮的心轴轴线都相交于输入轴(12)、输出轴(13)的轴线上的一个公共点。

2、根据权利要求1所述的定速比行星牵引传动装置，其特征在于：该装置的第一类型是加载器作为单独部件和传动箱串联组成，加载器含有自动加载和正、负转自动转向机构，加载器必须串联在传动箱的输入轴上。

3、根据权利要求1所述的定速比行星牵引传动装置，其特征在于：该装置的第二类型是传动箱本身就是一个单向自动加载机构，自动加载机构必须设计在输入轴一方。

4、根据权利要求1所述的定速比行星牵引传动装置，其特征在于：该装置的第三类型是传动箱本身有手动加载机构，这种传动箱即可作减速器又可作增速器，即可正转又可反转。

5、根据权利要求3所述的定速比行星牵引传动装置，其特征在于：单向自动加载机构包括输入轴套(32)，输入轴套(32)的右端一段有内螺纹，该内螺纹和中心锥滚子(6)为一体的左端部的螺杆相连构成。

6、根据权利要求4所述的定速比行星牵引传动装置，其特征在于：手动加载机构是一个靠外边的一段为细牙外螺纹，螺纹升角远小于6°，靠里边的一段是精度较高的圆柱面，它与左箱体(10)的孔为滑配合，紧挨右端配装了一组碟形弹簧(33)。

7、根据权利要求1所述的定速比行星牵引传动装置，其特征在于：传动箱可为单级或双级。

8、根据权利要求7所述的定速比行星牵引传动装置，其特征在于：双级传动箱的加载联动装置是在第一级输入轴(12)的末端装有单向推力球轴承(29)，以使第二级的中心锥滚子(6)同时产生楔入作用，并且在第二级滚动牵引元件之后的输出轴(13)上装有轴承组合件，该组合件包括两个开口对立的单列圆锥滚子轴承(30)、间位套筒(24)及圆螺母(31)。

9、根据权利要求1所说的定速比行星牵引传动装置，其特征在于本实用新型中的螺纹采用梯形螺纹或三角形螺纹，所有轴承采用微型轴承，滚子定向离合器中的滚子用小钢球替代，则可设计并制造出微型的定速比行星牵引传动装置。

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