圆柱齿轮减速机在煤炭挖掘机械上的应用偏心轴

圆柱齿轮减速机在煤炭挖掘机械上的应用

圆柱齿轮减速机在煤炭挖掘机械上的应用 2011年08月08日 来源： 多煤炭挖掘机械的装机功率都成倍增加，因此对机械传动部分的要求愈来愈高，传统的定轴轮系传动结构已不能适应新的工作要求，煤炭挖掘机械采用行星齿轮传动势在必行。行星减速机的行星齿轮传动具有功率分流的特点，其各中心轮可构成共轴线性传动，而且合理应用了内啮合齿轮副，因此可以做到体积小、质量轻、结构紧凑和承载能力强等特点。另外，行星齿轮传动结构的对称性，也使得作用于中心轮和转臂轴承中的反作用力相互平衡，从而有利于提高传动效率，效率值可达0.97～0.99；由于采用了多个结构相同的行星轮，均匀分布在中心轮周围，从而可使行星轮与转臂的惯性力相互平衡，使参与啮合的齿轮数增多，实现了行星传动的运转平稳，增强了抵抗冲击和振动的能力，工作可靠性更高；而且只要选择合适的行星齿轮传动类型及配齿方案，便可以用少数齿轮来获得很大的传动比。 下面以PWZW900挖掘煤炭用行星减速机为例进行分析。 图1 PWZW900挖掘煤炭用行星减速机的剖面图 PWZW900减速机采用三级减速（速比可达1000:1），各级减速采用外形逐级递增的方式（输入功率一定，速度降低转矩会增大），这样可限制输入功率，满足输出扭矩要求的同时避免输入功率过大造成浪费。图1所示输入行星机构由太阳轮1、3个行星轮2、内齿圈3和行星架4组成，其中行星架和太阳轮是浮动的（速度较高，太阳轮末端轴承采用间隙配合，为轴向定位）；中间级行星机构由太阳轮5、3个行星轮6、内齿圈7和行星架8组成，其中行星架和太阳轮是浮动的；输出级行星机构由太阳轮 9、4个行星轮10、内齿圈11和输出轴12组成，其中太阳轮浮动。动力马达力矩通过减速机输入轴传递到太阳轮1，由太阳轮1与多个行星轮2产生外啮合（力矩分流），行星轮2与内齿圈3内啮合，内齿圈3固定，扭矩转化到行星架4；行星架与第二级太阳轮5通过花键连接，依次传递到输出轴12。输出端盖通过圆柱销和止口定位，依靠螺钉紧固在设备的机壳上以承受扭矩。该行星机构承载能力大，结构紧凑，传动比大，适应了挖掘机械的发展需要，同时也可使用在掘进机械和顶管机械等工程机械中。 对PWZW900挖掘煤炭用行星减速机的结构性能分析如下： （1）图中输出轴承分布在输出轴的两端，把轴承距离最大化，实现了径向受力最大化。轴承系列为调心滚子轴承，满足承载力的同时，也实现了加工和安装误差的补偿。 图2 PWZW 900的输出轴承分布在轴的两端，可实现径向受力最大化 （2）输出方式采用内花键输出（通常挖掘机械主刀盘是通过传动轴过渡传递的），这种方式满足了传动轴减速机输出的最大径向受力，受力支点近似在输出轴承上。 （3）多级减速；为提高工作时的效率，应尽量避免机械摩擦，此减速机在各级中间太阳轮前增加了一个轴承，来防止行星架之间产生机械摩擦，同时降低了噪声与温升。 （4）各级行星轮内轴承采用调心滚子轴承来替换传统的圆柱滚子轴承，能够更好的防止加工和安装误差对齿轮啮合的影响（如图1）。 （5）行星架采用分体笼式结构，有效避免了受力不均的情况，分体结构中与太阳轮连接部采用锻件合金钢，非主受力部件采用普通铸钢，可以降低铸造成本又能保证质量，分体间联结采用螺钉与定位销共存 图3 行星架采用分体式结构，有效避免了受力不均的情况 （6）行星架与中间太阳轮采用花键联结，保证足够的力矩传递，与中间太阳轮联结增强了销轴的轴向定位，防止减速机高速运转时离心力不均导致的行星架整体轴向串动 图4 行星架与太阳轮采用花键联结，保证了足够的力矩传递 （7）各法兰部件为了减轻重量，在不影响受力的情况下增加了工艺孔，增大了内腔空间体积，可以更加有效的润滑各零部件法兰部件在不影响受力的情况下增加了工艺孔，能更加有效地减轻质量和润滑各零部件 （8）减速机外形最大尺寸为900mm，最大转矩达340000Nm，有效节约了安装空间，减轻了机重。 （9）由于挖掘机械工作环境较为恶劣，针对密封需求，在输出/输入法兰端面上增加“O”形密封圈，保证了安装后减速机内部的密封等级，输出轴在转速≤5m/s，使用温度在-35～200℃，工作介质为水、汽和油的情况下可采用轴用方形圈GSI来密封（耐压范围0～40MPa）,各零部件固定联结时均增加了“O”形密封圈。 为使行星减速机的设计更合理，性能更好，在齿轮材料上采用了低碳合金钢。外齿轮精度等级可达6级，齿面采用渗碳处理，保持心部韧性的同时提高了齿面硬度（表面HRC58-62，芯部HRC33-42），内齿轮也进行了特殊的调质处理。 在煤巷掘进机中，行星传动主要用于被广泛使用的外伸缩悬臂式工作机构中，在该机构中，减速装置需与电动装置一起装入伸缩架中，这就要求传动装置体积小，结构紧凑。同时，由于地下作业，工况较为恶劣，对减速机的密封、润滑和冷却都提出了新的挑战，图1设计的行星减速机在润滑上采用了油脂与稀油共同润滑的方式，可根据工况任意选择（稀油润滑建议在速度较高时使用）。

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