JP2012072824A - Planetary gear device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は共振時の振動振幅を低減可能な遊星歯車装置に関する。 The present invention relates to a planetary gear device capable of reducing vibration amplitude at resonance.
例えば発電機や給水ポンプ等の産業機械では多くの歯車が組み合わされて構成されている。これらの歯車を使って歯車の減速或いは増速を行うには大小の歯車をさらに追加して組み合わせなくてはならず、結果的に歯車部分だけが大型化してしまうという問題がある。 For example, industrial machines such as generators and feed water pumps are configured by combining many gears. In order to reduce or increase the speed of the gears using these gears, it is necessary to further add and combine large and small gears, resulting in a problem that only the gear portion is enlarged.
そこで近年注目されているのが、特許文献1にも開示されているような遊星歯車装置である。この遊星歯車装置は歯車追加による歯車部分の大型化を抑えることができる。 Therefore, a planetary gear device as disclosed in Patent Document 1 has been attracting attention in recent years. This planetary gear device can suppress an increase in the size of the gear portion due to the addition of gears.
ところが、上記特許文献1に記載された遊星歯車装置の構造では、歯車装置の大型化とかみ合いに起因する振動が歯車箱へ伝播することを軽減することはできるものの、歯車の振動を低減することは困難であり、歯車の信頼性を向上させるには不十分である。 However, in the structure of the planetary gear device described in the above-mentioned Patent Document 1, it is possible to reduce the vibration caused by the enlargement and meshing of the gear device, but to reduce the gear vibration. Is difficult and insufficient to improve the reliability of the gear.
また、内歯車が回転しないプラネタリ型遊星歯車装置には適用可能であるが、内歯車が回転するスター型やソーラ型遊星歯車装置への適用は困難である。そのため、歯車箱のみではなく、歯車の振動を低減し、またプラネタリ型のみではなく、スター型やソーラ型遊星歯車装置にも適用可能な構造が必要である。 Further, it can be applied to a planetary planetary gear device in which the internal gear does not rotate, but it is difficult to apply to a star type or solar type planetary gear device in which the internal gear rotates. Therefore, there is a need for a structure that can reduce not only the gear box but also the gear vibration and can be applied not only to the planetary type but also to a star type or solar type planetary gear device.
本発明の目的は、共振を防止して歯車の振動を低減させることで信頼性を向上させた遊星歯車装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a planetary gear device that improves reliability by preventing resonance and reducing gear vibration.
上記の目的は、太陽歯車と、この太陽歯車の外周とかみ合う複数個の遊星歯車と、前記太陽歯車と同軸かつ前記遊星歯車とかみ合う内歯車とを備えた遊星歯車装置において、前記内歯車の外周部を一周するように設けられた空間と、この空間に封入された油と、この油の圧力を調整する手段とを備えたことにより達成される。 An object of the present invention is to provide a planetary gear device comprising a sun gear, a plurality of planetary gears meshing with the outer periphery of the sun gear, and an internal gear coaxial with the sun gear and meshing with the planetary gear. This is achieved by including a space provided so as to go around the section, oil sealed in the space, and means for adjusting the pressure of the oil.
前記油を封入した空間は前記内歯車の外周部を周方向に窪ませて形成した溝と、この溝を閉塞する円環部材とによって形成されていることにより達成される。 The space in which the oil is enclosed is achieved by a groove formed by recessing the outer peripheral portion of the internal gear in the circumferential direction and an annular member that closes the groove.
前記油を封入した空間は前記内歯車の外周部を構成する面と、この面を覆う円環部材に形成された溝とによって形成されていることにより達成される。 The space filled with the oil is achieved by being formed by a surface constituting the outer peripheral portion of the internal gear and a groove formed in an annular member covering the surface.
前記油を封入した空間は前記内歯車の外周部に設けられてこの外周部を周方向に窪ませて形成した溝と、前記内歯車の外周部を構成する面を覆う円環部材に形成された溝とによって形成されていることにより達成される。 The oil-sealed space is formed in an annular member that is provided on the outer peripheral portion of the internal gear and that is formed by recessing the outer peripheral portion in the circumferential direction, and an annular member that covers a surface constituting the outer peripheral portion of the internal gear. This is achieved by being formed by the groove.
前記油の圧力を調整する手段は前記円環部材に設けられたネジ穴と、このネジ穴に挿入されたネジの締め込み量によって行うことにより達成される。 The means for adjusting the oil pressure is achieved by a screw hole provided in the annular member and a tightening amount of a screw inserted into the screw hole.
本発明によれば、共振を防止して歯車の振動を低減させることで信頼性を向上させた遊星歯車装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the planetary gear apparatus which improved the reliability by preventing resonance and reducing the vibration of a gearwheel can be provided.
ところで、本発明の実施例を説明する前に一般的な遊星歯車装置の歯車部分を図1で簡単に説明する。
図1は一般的な遊星歯車装置の斜視図である。
図1において、内歯車3と同軸となった太陽歯車1が内歯車3の内部に収納されている。太陽歯車1の周囲には複数個の遊星歯車2が配置されている。この遊星歯車2の外周に施された歯は太陽歯車1外周の歯と内歯車3の内周に施された歯とにかみ合っている。
By the way, before explaining the embodiment of the present invention, a gear portion of a general planetary gear device will be briefly described with reference to FIG.
FIG. 1 is a perspective view of a general planetary gear device.
In FIG. 1, a sun gear 1 that is coaxial with the
このような遊星歯車装置では、例えば太陽歯車1が駆動歯車であった場合、太陽歯車1が回転すると遊星歯車2は太陽歯車1の周囲を自転しながら公転する。一方、内歯車3は遊星歯車の自転と公転によって自転する。
In such a planetary gear device, for example, when the sun gear 1 is a drive gear, when the sun gear 1 rotates, the
ところが、これらの歯車が動力を伝達する際、歯の剛性の周期的な変化や加工誤差などが原因となって振動が発生する。このとき、加振周波数と固有振動数が一致若しくは近い場合には歯車の振動振幅が増大してしまい、歯車を支持する軸受を介して歯車箱表面を大きく振動させ、騒音を増大させてしまうという問題がある。 However, when these gears transmit power, vibrations occur due to periodic changes in tooth rigidity, machining errors, and the like. At this time, if the excitation frequency and the natural frequency coincide with each other or close to each other, the vibration amplitude of the gear is increased, and the gear box surface is vibrated greatly via the bearing supporting the gear, thereby increasing the noise. There's a problem.
また、この振動によって歯に設計値以上の荷重が加わった場合には歯の折損に至る場合があることから、このような過大な振動は遊星歯車装置の信頼性に大きく関わる。 In addition, when a load greater than the design value is applied to the tooth due to this vibration, the tooth may be broken, and such excessive vibration greatly affects the reliability of the planetary gear device.
このような問題に対し、例えば上述した特許文献1では、内歯車の外周及び側面に弾性部材を設け、これら弾性部材を介して内歯車を歯車箱に固定することによって歯車のかみ合いに起因する振動が歯車箱へ伝播することを防止している。 In order to deal with such a problem, for example, in Patent Document 1 described above, an elastic member is provided on the outer periphery and side surface of the internal gear, and the internal gear is fixed to the gear box via these elastic members, thereby causing vibration caused by the meshing of the gear. Is prevented from propagating to the gearbox.
しかしながら、この構造は弾性部材を取り付けるという極めて特殊な作業工程を要するため、現場での簡単な手作業による対策ができないという問題がある。 However, since this structure requires a very special work process of attaching an elastic member, there is a problem that it is not possible to take measures by simple manual work on site.
そこで、本発明の発明者らは歯車の共振の原因となる固有値を変える作業を現場で簡単にできる構造を種々検討した結果、以下のごとき実施例を得た。 Therefore, the inventors of the present invention have studied various structures that can easily change the eigenvalue causing the resonance of the gear on site, and have obtained the following examples.
なお、図1に示した遊星歯車装置は内歯車1の外周にも歯が形成されているが、以下に説明する実施例では内歯車の外周には歯を設けない構造となっている。また実施例を説明する図3、図5の太陽歯車と遊星歯車と内歯車の歯は省略して記載した。 In the planetary gear device shown in FIG. 1, teeth are formed on the outer periphery of the internal gear 1, but in the embodiment described below, the teeth are not provided on the outer periphery of the internal gear. The sun gear, planetary gear, and internal gear teeth of FIGS. 3 and 5 for explaining the embodiment are omitted.
以下、本発明の一実施例を図にしたがって説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
さて、本実施例では産業用遊星歯車装置が使用されるシステムとして、ガスタービン発電施設を例に説明する。そこで産業用遊星歯車装置を搭載したガスタービン発電装置について図2で簡単説明する。 In this embodiment, a gas turbine power generation facility will be described as an example of a system in which an industrial planetary gear device is used. A gas turbine power generator equipped with an industrial planetary gear unit will be briefly described with reference to FIG.
図2はガスタービン発電施設の全体構成図である。 FIG. 2 is an overall configuration diagram of the gas turbine power generation facility.
図2において、発電機10はガスタービン9によって回転駆動されており、両者の間にはスター型遊星歯車装置8が設置されている。この遊星歯車装置8を構成する太陽歯車1の太陽歯車軸11にはガスタービン9が接続されている。太陽歯車1の周囲に施された歯とかみ合うように複数個の遊星歯車2が連結されている。太陽歯車1と回転中心を同じにし、遊星歯車2の外周に施された歯とかみ合う内歯車3が連結されている。この遊星歯車2の遊星歯車軸12は歯車箱14に固定されている。この歯車箱14の内部に太陽歯車1、遊星歯車2、内歯車3の歯車群が収納されて遊星歯車装置8を構成している。
In FIG. 2, the
遊星歯車2は遊星歯車軸12により回転自在に支持されている。また、内歯車3は内歯車軸13に固定され、この遊星歯車軸13は軸受(図示せず)によって回転自在に軸支されている。この内歯車軸13には発電機10が接続されている。
The
以上の構成において、ガスタービン9を回転させると、太陽歯車軸11、太陽歯車1、遊星歯車2、内歯車3、内歯車軸13、発電機10、の順に回転駆動され、ガスタービン9の回転が減速されて発電機10を駆動するようになっている。
In the above configuration, when the gas turbine 9 is rotated, the sun gear shaft 11, the sun gear 1, the
次に本実施例の遊星歯車装置について図3と図4を使って説明する。
図3(a)は本発明の実施例1を備えた遊星歯車装置の分解斜視図である。
図3(b)はその組み立て後の斜視図である。
図4は図3のA−A断面図である。
図1に示したように、中心に設けられた太陽歯車1の周囲に配置された複数個の遊星歯車2が太陽歯車1とかみ合うように配置されている。太陽歯車1と中心を同じにした内歯車3は遊星歯車2とかみ合うように配置されている。
Next, the planetary gear device of this embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 3A is an exploded perspective view of the planetary gear device provided with the first embodiment of the present invention.
FIG. 3B is a perspective view after the assembly.
4 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
As shown in FIG. 1, a plurality of
本実施例では図3、図4に示すように、内歯車3の外周部にリング状の円環部材4が固定され、円環部材4の円筒面にはネジ穴5が設けられている。また、内歯車3の外周部には周方向に窪ませて形成された溝6が設けられており、この溝6と円環部材4の内周部とで形成される空間には油15が満たされてネジ穴5をネジ5aで封止している。
In this embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, a ring-shaped annular member 4 is fixed to the outer peripheral portion of the
換言すると、内歯車3の外周に溝6が形成され、この溝6をリング状の円環部材4で閉塞して空間を形成したものである。円環部材4にはネジ穴5が複数設けられ、このネジ穴5にはネジ5aが取り付けられている。
In other words, the
なお、溝6内には油15封入されるが、この油15はネジ穴5から封入することができる。
In addition, although
つまり、遊星歯車装置に共振が発生した場合、装置を停止した後、ネジ穴5を封止しているネジ5aの締め込み量を調整することにより、溝6と円環部材4の内周部で形成される空間を満たされた油15の圧力を調整することができる。これにより、内歯車3外周部から内歯車3に作用する径方向の圧力が変化し、これに伴い遊星歯車機構の固有振動数が変化するため、共振を回避することができる。
That is, when resonance occurs in the planetary gear device, the inner periphery of the
図5(a)は本発明の実施例2を備えた遊星歯車装置の分解斜視図である。
図5(b)はその組み立て後の斜視図である。
図6は図5のB−B断面図である。
図5、図6において、上記実施例1では図3、図4に示すように内歯車3の外周部に溝6が設けられているが、図5、図6では円環部材4の内周部に溝7を設けたものである。このとき、内歯車3の外周部と溝7とで形成される空間を油で満たし、ネジ穴5をネジ5aで封止している。
FIG. 5A is an exploded perspective view of the planetary gear device provided with the second embodiment of the present invention.
FIG. 5B is a perspective view after the assembly.
6 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
5 and 6, in the first embodiment, the
そして、共振が発生した場合、実施例1と同様にネジ穴5を封止しているネジ5aの締め込み量を調整することにより、遊星歯車機構の固有振動数が変化するため、共振を回避することができる。
When resonance occurs, the natural frequency of the planetary gear mechanism changes by adjusting the tightening amount of the
なお、実施例1では内歯車3の外周部に設けた溝6と円環部材4の内周部とで形成される空間を油で満たしたが、実施例2では、内歯車3の外周部と円環部材4の内側に設けられた溝7とで形成される空間を油で満たした。したがって、内歯車3の外周部と円環部材4の内周部にそれぞれ溝を設け、これら2つの溝で形成される空間を油で満たし、上記実施例1、及び2と同様に、ネジ穴5をネジ5aで封止してもよい。
In the first embodiment, the space formed by the
そして、共振が発生した場合、上記実施例1及び2と同様に、ネジ穴5を封止しているネジ5aの締め込み量を調整することにより遊星歯車機構の固有振動数が変化するため、共振を回避することができる。
When resonance occurs, the natural frequency of the planetary gear mechanism changes by adjusting the tightening amount of the
また、上記実施例1及び実施例2では、ガスタービン発電設備におけるスター型遊星歯車装置について述べたが、その他種々の設備におけるスター型、プラネタリ型、及びソーラ型遊星歯車装置への適用も可能である。 In the first and second embodiments, the star type planetary gear device in the gas turbine power generation facility has been described. However, the star type planetary gear device in various other facilities can also be applied to the star type planetary gear device. is there.
本発明は以上のごとく、遊星歯車機構に共振が発生した場合、装置を停止した後、円環部材の円筒面に設けたネジ穴を封止したネジの締め込み量を調整し、内歯車外周部に設けた溝と円環部材によって形成される空間を満たす油の圧力を調整することができる。これにより、内歯車の径方向の拘束力を調整し、内歯車を含む遊星歯車機構の固有振動数を変化させることにより、共振を回避し振動振幅を小さくすることができるので振動を低減した高い信頼性を有する遊星歯車装置を提供できる。 As described above, according to the present invention, when resonance occurs in the planetary gear mechanism, after stopping the device, the tightening amount of the screw sealing the screw hole provided in the cylindrical surface of the annular member is adjusted to The pressure of the oil filling the space formed by the groove and the annular member provided in the part can be adjusted. As a result, by adjusting the radial restraint force of the internal gear and changing the natural frequency of the planetary gear mechanism including the internal gear, resonance can be avoided and the vibration amplitude can be reduced, thus reducing vibration. A planetary gear device having reliability can be provided.
1…太陽歯車、2…遊星歯車、3…内歯車、4…円環部材、5…ネジ穴、5a…ネジ、6…内歯車外周部溝、7…円環部材内周部溝、8…遊星歯車装置、9…ガスタービン、10…発電機、11…太陽歯車軸、12…遊星歯車軸、13…内歯車軸、14…歯車箱。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sun gear, 2 ... Planetary gear, 3 ... Internal gear, 4 ... Ring member, 5 ... Screw hole, 5a ... Screw, 6 ... Internal gear outer peripheral groove, 7 ... Ring member inner peripheral groove, 8 ... Planetary gear unit, 9 ... gas turbine, 10 ... generator, 11 ... sun gear shaft, 12 ... planetary gear shaft, 13 ... internal gear shaft, 14 ... gear box.
Claims (5)
前記内歯車の外周部を一周するように設けられた空間と、この空間に封入された油と、この油の圧力を調整する手段とを備えたことを特徴とする遊星歯車装置。 In a planetary gear device comprising a sun gear, a plurality of planetary gears that mesh with the outer periphery of the sun gear, and an internal gear that is coaxial with the sun gear and meshes with the planetary gear,
A planetary gear device comprising: a space provided so as to go around the outer peripheral portion of the internal gear; oil sealed in the space; and means for adjusting the pressure of the oil.
前記油を封入した空間は前記内歯車の外周部を周方向に窪ませて形成した溝と、この溝を閉塞する円環部材とによって形成されていることを特徴とする遊星歯車装置。 The planetary gear set according to claim 1, wherein
A space in which the oil is enclosed is formed by a groove formed by recessing an outer peripheral portion of the internal gear in a circumferential direction, and an annular member that closes the groove.
前記油を封入した空間は前記内歯車の外周部を構成する面と、この面を覆う円環部材に形成された溝とによって形成されていることを特徴とする遊星歯車装置。 The planetary gear set according to claim 1, wherein
The space in which the oil is enclosed is formed by a surface constituting the outer peripheral portion of the internal gear and a groove formed in an annular member covering the surface.
前記油を封入した空間は前記内歯車の外周部に設けられてこの外周部を周方向に窪ませて形成した溝と、前記内歯車の外周部を構成する面を覆う円環部材に形成された溝とによって形成されていることを特徴とする遊星歯車装置。 The planetary gear set according to claim 1, wherein
The oil-sealed space is formed in an annular member that is provided on the outer peripheral portion of the internal gear and that is formed by recessing the outer peripheral portion in the circumferential direction, and an annular member that covers a surface constituting the outer peripheral portion of the internal gear. A planetary gear device characterized by being formed by a groove.
前記油の圧力を調整する手段は前記円環部材に設けられたネジ穴と、このネジ穴に挿入されたネジの締め込み量によって行うことを特徴とする遊星歯車装置。 The planetary gear set according to claim 1, wherein
The planetary gear device characterized in that the means for adjusting the pressure of the oil is performed by a screw hole provided in the annular member and a tightening amount of a screw inserted into the screw hole.
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