CN2731179Y

CN2731179Y - 行星差动蜗杆无级调速软启动限矩装置

Info

Publication number: CN2731179Y
Application number: CN 200420068363
Authority: CN
Inventors: 龚晓和; 梁轶
Original assignee: 李本平
Priority date: 2004-08-06
Filing date: 2004-08-06
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2014-08-06

Abstract

行星差动蜗杆无级调速软启动限矩装置由机架、主电机、连轴器、内齿套、太阳轮、外齿轮轴、顶块、顶头、减速机构、行星架、行星轮轴、行星轮构件、卡板、外齿轮连接器、内齿轮、半圆卡环、蜗轮、蜗杆、外花键轴、碟形弹簧、挡板、套筒、压盖、调整压盖、制动器、连轴节、调速电机、传导挡板、双向位移传感器及滚动轴承等连接构成。使用时将作为输出构件的行星架与大中型功率的提升机、输送机等的工作部件相接，将双向位移传感器的输出端与主电机控制电路相接。本实用新型将无级调速、软启动和输出过载限矩保护功能融于一体，传动效率高、噪声小、结构紧凑、性能可靠，尤其是实现了主电机启动电流小于额定电流，避免了系统对电网的冲击。

Description

行星差动蜗杆无级调速软启动限矩装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于大中型提升机、输送机等设备上进行调速、软启动以及过载限矩保护的装置，具体地说，涉及一种行星差动蜗杆无级调速软启动限矩装置。

背景技术

目前国内对大中型提升机、输送机等设备进行调速的方式和装置很多，比如变频调速、变电阻调速、摩擦调速、液压调速等。在电器控制上一般都是采用控制主电机转速或转矩差来达到双向调速的目的，并能保证机械传动系统的平滑过渡。但是对于主电机来说，由于启动堵转矩惯量的影响，造成启动电流大于额定电流而形成对电网的冲击，因此必须要求大中型功率电机空载启动电流小于额定电流而实现软启动，所以也就成为各种调速方式和装置都必须首要解决的难题。现有变频调速装置虽然实现了软启动，然而大功率的变频控制器价格极为昂贵，并且其中的电路板和电子元器件维修起来困难，维护成本高；变电阻调速虽说也能实现软启动，但缺点是电能消耗大，功率越大则使用成本越高，控制系统也越复杂，占用空间就越大，并且还不能解决防爆的问题；摩擦调速只适用于小功率，当使用在大功率时，摩擦制动力矩大，摩擦发热问题无法解决，因此摩擦调速方式对于大中型功率主电机来说，谈不上软启动；至于现有液压调速，随说能实现软启动，但缺点是设备易泄漏、噪音大、温度高、对环境有污染，总体上讲是工作性能不佳。

此外，很多调速装置都必须解决一个对输出过载进行限矩保护的问题，而现有技术通常是采用液力偶合器来实现。但问题是液力偶合器本身体积庞大，功率损耗大，内部结构复杂，特别是当易熔塞熔化之后，高温油液高速喷出，可能危及设备和人身安全。

综观现有上述各种调速装置可见，没有一种调速装置既可做到在保持主电机转速不变的情况下，实现输出转速的双向无级调速且平滑过渡；又能使得大中型功率主电机启动电流小于额定电流而实现软启动；同时还具备输出过载限矩保护功能；并且还能做到结构简单、工作性能可靠、制造和使用维护成本较低等。

发明内容

为了解决现有大中型调速装置存在着的上述不能同时实现双向无级调速平滑过渡、软启动和输出过载限矩保护功能且又结构复杂、工作性能不佳、制造和使用维护成本较高的问题，本实用新型的目的，乃是提供一种可同时实现双向无级调速平滑过渡、软启动和输出过载限矩保护功能且又结构简单、工作性能可靠、制造和使用维护成本较低的行星差动蜗杆无级调速软启动限矩装置。

本实用新型的解决方案如下。它仍然包括有机架、主电机和连接在主电机转轴上的连轴器，而其在结构上的特征之处是，在机架内装有一内齿套和分别从内齿套两头向内齿向连接于内齿套之中构成齿隙浮动的太阳轮和外齿轮轴，在太阳轮和外齿轮轴的内端分别固定有顶块和顶头，顶块与顶头相顶接以进行两者的轴向定位，外齿轮轴由滚动轴承径向固定于一行星架一端的内孔中，该行星架的一端通过滚动轴承固定在机架内，在外齿轮轴与主电机转轴上的连轴器之间连接有数量至少为一级的不同传动类型的减速机构，行星架的另一端用滚动轴承固定在与外齿轮轴相邻的一级减速机构内；在行星架上绕圆一周各通过行星轮轴固定有数量至少为两组的行星轮构件，每组行星轮构件由一行星轮和位于行星轮孔内两端的滚动轴承及挡圈构成，滚动轴承及挡圈则固定在相应的行星轮轴上，每个行星轮均与太阳轮外啮合，每一行星轮轴的外端部开设有一卡板槽且有一卡板卡于槽内，然后将此卡板与行星架的一端相固连，以将行星轮轴进行径向及轴向定位；具有一位于机架内的外齿轮连接器，其内孔用至少一个轴承定位于行星架上，一内齿轮通过其内齿与外齿轮连接器相齿向连接并构成齿隙径向浮动，两个半圆卡环卡入外齿轮连接器端部圆周径向开设的切槽内，且两半圆卡环的端面固定于内齿轮的一端以进行轴向定位，内齿轮与每组行星轮构件的行星轮都相内啮合；具有一位于机架内且固定于外齿轮连接器上的蜗轮，一蜗杆与该蜗轮相外啮合，蜗杆通过内花键与一外花键轴相连接，外花键轴的两端分别用滚动轴承支撑于机架内，蜗杆的一端与其中一个滚动轴承之间的外花键轴上装有碟形弹簧和挡板，该端的滚动轴承外端依次压接有套在外花键轴外和机架开孔内的套筒、轴承和压盖，且压盖固定在机架上，伸出该压盖开孔外的外花键轴上连接有一带有制动轮的连轴节，连轴节的径向装有一个制动器，该连轴节与一调速电机相连接，蜗杆的另一端与另一滚动轴承之间的外花键轴上装有碟形弹簧和传导挡板，该端的滚动轴承外端依次压接有套在机架开孔内的套筒和调整压盖，且调整压盖固定在机架上，在该端的外花键轴内开设有孔且在孔内置有一双向位移传感器，该双向位移传感器的内端顶住传导挡板，其外端则穿过套筒内部以及调整压盖上的开孔而显露在调整压盖的端面之外。

具有上述结构的本实用新型在安装使用时，应将大中型功率的提升机、输送机的工作部件与本实用新型作为输出部件的行星架相连接，并将双向位移传感器上的位移传感信号输出端通过导线连接到主电机外接的控制电路中，然后才可进行工作。

工作时，当调速电机慢速启动(此时连轴节上的制动器同时退距开闸)，蜗杆输出带动蜗轮所连接的差动构件中的外齿轮连接器和内齿轮转动，经行星轮使太阳轮转动，再通过内齿套带动外齿轮轴增速输出，带动数量至少为一级的减速机构驱动主电机转动。当调速电机逐渐加速到控制转速时，主电机随之加速到额定转速，实现了增速平滑过渡，克服了主电机启动时的堵转矩惯量，采用这种转化软启动技术实现了机械传动设备和主电机的软启动。主电机达到额定转速时，它被自动接通电源，调速电机和主电机的转速基本上是平衡的。主电机输出经所连接的数量至少为一级的减速机构，在转向不变的情况下原路返回输出，带动太阳轮作为减速输入，这就形成了一种两个输入转速差平衡合流的转动状态，使得内齿轮差动空转、行星架输出为零。利用蜗杆传动能自锁的特性，将调速电机的转速逐渐减速到零，此时调速电机和连轴节上的制动器同时被自动断电，制动器制动使差动转速逐渐减速到零，同时行星架输出逐渐增速至额定转速，实现了输出由零到额定转速的加速平滑过渡。当行星架输出达到额定转速以后需要减速时，则可手动启动调速电机，且让其转速由慢变快，逐渐增速到控制转速，而行星架输出则由额定转速逐渐减速到零，且是平滑减速。这样便实现了行星架输出由零到额定转速、以及由额定转速到零的加、减速双向无级调速。

本实用新型行星差动蜗杆无级调速软启动限矩装置中的限矩功能是这样来实现的，即当行星架输出过载时，过载转矩力的反作用力使得起差动作用的内齿轮的圆周转矩力增大，经固定于外齿轮连接器上的蜗轮传递至蜗杆，使蜗杆的轴向力增大并移位，压缩碟形弹簧而使传导档板移位，于是触动双向位移传感器位移并发出信号，使得主电机停机，从而实现了过载限矩的目的。

本实用新型是一种解决大中型功率提升机、防爆提升机、刮板输送机、带式输送机、采煤机等需要调速软启动和过载保护功能的装置，同样适用于需要调速软启动的其它场所。

本实用新型具有如下有益效果：①将无级调速、转化软启动和输出过载限矩保护功能融于一体，是一种多功能一体化的传动装置；②采用内齿轮和太阳轮同时浮动，传动效率高、噪声小、结构紧凑、性能可靠；③采用双向可控无级调速，可工作在任意设定的速度上；④以小功率的调速电机调控大功率的主电机并实现转化软启动，不仅能够大幅度减轻传动系统本身受到的启动冲击，延长关键零部件的使用寿命，同时还能实现主电机空载启动电流小于额定电流，避免系统启动时对电网的冲击，减少供电设施不必要的设备投资；⑤设置了过载限矩装置，实现了输出过载限制保护，确保了安全运行，可获得良好的社会效益。

附图说明

图1为本实用新型一种具体结构的正向剖视图；

图2和图3分别为图1的A-A和B-B剖视图。

具体实施方式

参见图1至图3。本实用新型包括有机架22，主电机31和连接在主电机31转轴上的连轴器30，在机架22内装有内齿套3和分别从内齿套3两头向内齿向连接于内齿套3之中构成齿隙浮动的太阳轮1和外齿轮轴2，在太阳轮1和外齿轮轴2的内端分别固定有顶块4和顶头5，顶块4与顶头5相顶接以进行两者的轴向定位，外齿轮轴2由滚动轴承6径向固定于行星架7一端的内孔中，行星架7的一端通过滚动轴承21固定在机架22内，在外齿轮轴2与主电机31转轴上的连轴器30之间连接有数量至少为一级的不同传动类型的减速机构，行星架7的另一端用滚动轴承45固定在与外齿轮轴2相邻的一级减速机构内；在行星架7上绕圆一周各通过行星轮轴11固定有三组行星轮构件，每组行星轮构件由行星轮8和位于行星轮8孔内两端的滚动轴承9及挡圈10构成，滚动轴承9及挡圈10则固定在相应的行星轮轴11上，每个行星轮8均与太阳轮1外啮合，每一行星轮轴11的外端部开设有一卡板槽且有一卡板12卡于槽内，然后将此卡板12用螺栓13与行星架7的一端相固连，以将行星轮轴11进行径向及轴向定位；具有一位于机架22内的外齿轮连接器15，其内孔用两个轴承18定位于行星架7上，一内齿轮14通过其内齿与外齿轮连接器15相齿向连接并构成齿隙径向浮动，两个半圆卡环16卡入外齿轮连接器15端部圆周径向开设的切槽内，且两半圆卡环16的端面用螺栓17固定于内齿轮14的一端以进行轴向定位，内齿轮14与三组行星轮构件的行星轮8都相内啮合；具有一位于机架22内且用螺栓20固定于外齿轮连接器15上的蜗轮19，一蜗杆32与蜗轮19相外啮合，蜗杆32通过内花键与一外花键轴33相连接，外花键轴33的两端分别用滚动轴承34和46支撑于机架22内，蜗杆32的一端与滚动轴承34之间的外花键轴33上装有碟形弹簧47和挡板36，滚动轴承34的外端依次压接有套在外花键轴33外和机架22开孔内的套筒48、轴承49和压盖50，且压盖50用螺栓51固定在机架22上，伸出压盖50开孔外的外花键轴33上连接有一带制动轮的连轴节42，连轴节42的径向装有一个制动器44，连轴节42与一调速电机43相连接，蜗杆32的另一端与滚动轴承46之间的外花键轴33上装有碟形弹簧35和传导挡板37，滚动轴承46的外端依次压接有套在机架22开孔内的套筒41和调整压盖39，且调整压盖39用螺栓40固定在机架22上，在该端的外花键轴33内开设有孔且在孔内置有一双向位移传感器38，该双向位移传感器38的内端顶住传导挡板37，其外端则穿过套筒41内部以及调整压盖39上的开孔而显露在调整压盖39的端面之外。调速电机43可采用市购的YSP系列电机，双向位移传感器38可采用市购的PMI系列传感器。

参见图1。前所述及的在外齿轮轴2与主电机31转轴上的连轴器30之间连接有数量至少为一级的不同传动类型的减速机构，在图中实施例的数量为两级，其中第一级减速机构为由外齿轮连接器24、行星架26和太阳轮轴27等构成的行星减速器23(此为现有技术)，第二级减速机构为由盘伞齿轮28和伞齿轮轴29构成的齿轮减速器，它们的连接关系是，第一级行星减速器23中的外齿轮连接器24用螺栓25固定于机架22的中部，外齿轮轴2齿向连接于第一级行星减速器23中的行星架26，前述行星架7的另一端用滚动轴承45固定在该第一级行星减速器23的外齿轮连接器24上，第一级行星减速器23中的太阳轮轴27与第二级齿轮减速器中的盘伞齿轮28相连接，第二级齿轮减速器中的盘伞齿轮28外啮合于伞齿轮轴29，伞齿轮轴29与连轴器30相连接。

参见图2与图3。图中实施例将机架22做成两部分，它们之间用螺栓52相连接。

Claims

1、一种行星差动蜗杆无级调速软启动限矩装置，包括有机架、主电机和连接在主电机转轴上的连轴器，其特征在于：

A)在机架内装有一内齿套和分别从内齿套两头向内齿向连接于内齿套之中构成齿隙浮动的太阳轮和外齿轮轴，在太阳轮和外齿轮轴的内端分别固定有顶块和顶头，顶块与顶头相顶接以进行两者的轴向定位，外齿轮轴由滚动轴承径向固定于一行星架一端的内孔中，该行星架的一端通过滚动轴承固定在机架内，在外齿轮轴与主电机转轴上的连轴器之间连接有数量至少为一级的不同传动类型的减速机构，行星架的另一端用滚动轴承固定在与外齿轮轴相邻的一级减速机构内；

B)在行星架上绕圆一周各通过行星轮轴固定有数量至少为两组的行星轮构件，每组行星轮构件由一行星轮和位于行星轮孔内两端的滚动轴承及挡圈构成，滚动轴承及挡圈则固定在相应的行星轮轴上，每个行星轮均与太阳轮外啮合，每一行星轮轴的外端部开设有一卡板槽且有一卡板卡于槽内，然后将此卡板与行星架的一端相固连，以将行星轮轴进行径向及轴向定位；

C)具有一位于机架内的外齿轮连接器，其内孔用至少一个轴承定位于行星架上，一内齿轮通过其内齿与外齿轮连接器相齿向连接并构成齿隙径向浮动，两个半圆卡环卡入外齿轮连接器端部圆周径向开设的切槽内，且两半圆卡环的端面固定于内齿轮的一端以进行轴向定位，内齿轮与每组行星轮构件的行星轮都相内啮合；

D)具有一位于机架内且固定于外齿轮连接器上的蜗轮，一蜗杆与该蜗轮相外啮合，蜗杆通过内花键与一外花键轴相连接，外花键轴的两端分别用滚动轴承支撑于机架内，蜗杆的一端与其中一个滚动轴承之间的外花键轴上装有碟形弹簧和挡板，该端的滚动轴承外端依次压接有套在外花键轴外和机架开孔内的套筒、轴承和压盖，且压盖固定在机架上，伸出该压盖开孔外的外花键轴上连接有一带有制动轮的连轴节，连轴节的径向装有一个制动器，该连轴节与一调速电机相连接，蜗杆的另一端与另一滚动轴承之间的外花键轴上装有碟形弹簧和传导挡板，该端的滚动轴承外端依次压接有套在机架开孔内的套筒和调整压盖，且调整压盖固定在机架上，在该端的外花键轴内开设有孔且在孔内置有一双向位移传感器，该双向位移传感器的内端顶住传导挡板，其外端则穿过套筒内部以及调整压盖上的开孔而显露在调整压盖的端面之外。

2、根据权利要求1所述的行星差动蜗杆无级调速软启动限矩装置，其特征在于，所述在外齿轮轴与主电机转轴上的连轴器之间连接的不同传动类型的减速机构的数量为两级，其中第一级减速机构为由外齿轮连接器、行星架和太阳轮轴等构成的行星减速器，第二级减速机构为由盘伞齿轮和伞齿轮轴构成的齿轮减速器，它们的连接关系是，第一级行星减速器中的外齿轮连接器用螺栓固定于机架的中部，外齿轮轴齿向连接于第一级行星减速器中的行星架，前述行星架的另一端用滚动轴承固定在该第一级行星减速器的外齿轮连接器上，第一级行星减速器中的太阳轮轴与第二级齿轮减速器中的盘伞齿轮相连接，第二级齿轮减速器中的盘伞齿轮外啮合于伞齿轮轴，伞齿轮轴与连轴器相连接。

3、根据权利要求1或2所述的行星差动蜗杆无级调速软启动限矩装置，其特征在于，在行星架上绕圆一周各通过行星轮轴固定的行星轮构件的数量为三组。

4、根据权利要求1或2所述的行星差动蜗杆无级调速软启动限矩装置，其特征在于，与蜗轮相固连的外齿轮连接器的内孔用两个轴承定位于行星架上。