專利名稱：一種恒功率傳動的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種傳動方法，尤其涉及一種恒功率傳動的方法。
背景技術(shù)：
在諸如油田抽油機之類的往復(fù)升降機械中，在升降過程中載荷是變化的， 如升程時載荷大，回程是載荷小。這樣就使得傳動箱輸出軸上的扭矩時大時 小。而傳統(tǒng)的定比傳動決定了輸出軸的轉(zhuǎn)速是一個常數(shù)，因此，實際需要的功 率是一個變量，所以實際工作過程中，電機只能按照最大功率配備。為了解決 載荷變化時傳動功率變化的問題，采用反向配重的方法，載荷大時配重塊向下 運動，載荷小時配重塊向上運動，利用配重塊的運動平衡掉部分載荷的變化。 這種方法無法實現(xiàn)完全的恒功率傳動，配重塊還會增大設(shè)備的重量和工耗，增 加施工成本。這就是現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種在變載荷的工 況下能實現(xiàn)恒功率傳動的方法。
本方案是通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)的在該恒功率傳動的方法中，設(shè)傳動 箱輸出軸上的負載扭距為7W ，輸入軸的轉(zhuǎn)速為"i，輸出軸的轉(zhuǎn)速為W。，傳動
比為《0'輸出軸的功率為/5，則p二2朋。xr(f)二2朋,x奶xro)，即奶=——^——，
2朋,x 7"(f)
負載扭距7XO隨載荷變化時，傳動比/W隨之變化，使功率P保持不變，根據(jù)上
述公式使與所述輸入軸相連的主動輪和與所述輸出軸相連的從動輪采用共軛嚙 合的變參數(shù)傳動輪。
與上述輸出軸相連的從動輪為偏心滾子輪，與輸入軸相連的主動輪采用與 從動輪共軛嚙合的變參數(shù)擺線齒輪。
上述主動輪和從動輪的輪廓形狀根據(jù)如下步聚確定(1)根據(jù)載荷的變化 并據(jù)公式/(,) = ，P_ 、確定傳動比/(f) ; (2)根據(jù)載荷及強度要求確定輸入軸、輸出軸之間的中心距；(3)確定滾子輪上各滾子的中心位置、滾子數(shù)量、滾子 外徑；(4)根據(jù)共軛嚙合原理求解主動輪的輪齒形狀。
根據(jù)公式x, = x。, - ^ (I2 、 x = h + ~ ，'2計算各滾子的中心坐標(biāo)，
其中，X，、^為滾子廓形曲線的坐標(biāo)，r為滾子半徑，&、 ^為滾子中心的坐
標(biāo)；x。， 二"cos0 + ^cos(《。+0)、凡i-"sine + ^sinC^+e),其中，。為輸入軸與輸 出軸之間的中心距，^為滾子中心到滾子輪軸線的距離，《。為滾子初始位置角， ^為滾子廓形曲線上的點與擺線齒輪圓心連線與i軸之間的夾角。
上述從動輪上各滾子為等圓心角分布。
上述從動輪上的滾子采用滾動軸承、滑動軸承或銷軸。
上述滾子為圓柱形或圓錐形。
與上述輸入軸相連的主動輪也可以采用偏心滾子輪，與輸出軸相連的從動 輪采用與主動輪共軛嚙合的變參數(shù)擺線齒輪。
本方案的有益效果可根據(jù)對上述方案的敘述得知，該恒功率傳動的方法中， 位于輸入軸上的主動輪與位于輸出軸上的從動輪為共軛嚙合，主動輪采用變參 數(shù)擺線齒輪(或偏心滾子輪)，從動輪采用偏心滾子輪(或變參數(shù)擺線齒輪)。
傳動比奶、~,、，輸入軸的轉(zhuǎn)速Wi為定值；當(dāng)載荷增大時，輸出軸上的負
載扭距r(,)增大，此時傳動比奶相應(yīng)地減小，使輸出軸的功率W呆持不變；當(dāng) 載荷減小時，輸出軸上的負載扭距r(o減小，此時傳動比/w相應(yīng)地增大，使輸 出軸的功率尸保持不變，從而實現(xiàn)了在變載荷情況下系統(tǒng)的恒功率傳動。使用該 方法可以省去配重塊，減輕了設(shè)備的重量，降低了設(shè)備的工耗和施工成本。由 此可見，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步，其實 施的有益效果也是顯而易見的。
圖l為本發(fā)明具體實施方式
中的傳動結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中，l為輸入軸，2為主動輪，3為輸出軸，4為從動輪，5為滾子。
具體實施例方式
為能清楚說明本方案的技術(shù)特點，下面通過具體實施方式
，并結(jié)合其附圖，對本方案進行闡述。
一種恒功率傳動的方法，設(shè)傳動箱輸出軸上的負載扭距為r")，輸入軸的 轉(zhuǎn)速為"i ("廠常數(shù))，輸出軸的轉(zhuǎn)速為"。，傳動比為奶，輸出軸的功率為？，
則i^2朋。xr(r^2朋,x/(r)xr(f)，即《,)=^^^。與輸入軸相連的主動輪采用
2;z^ x
變參數(shù)擺線齒輪，與輸出軸相連的從動輪采用與主動輪共軛嚙合的偏心滾子輪， 偏心滾子輪上的滾子采用圓柱形或圓錐形的滾動軸承、滑動軸承或銷軸。從動 輪上各滾子為等圓心角分布，載荷不同時，滾子中心到輸出軸中心的距離不相
等。當(dāng)載荷增大時，輸出軸的負載扭距7X/)增大，滾子中心到輸出軸中心的距 離增大，對應(yīng)的輸出軸的轉(zhuǎn)速"。減小，所以傳動比奶減小，根據(jù)公式
奶、尸t,、即可得出:輸^軸的功率P保持不變；反之，當(dāng)載荷減小時，輸
2加! x r(o
出軸的負載扭距r(/)減小，滾子中心到輸出軸中心的距離減小，對應(yīng)的輸出軸
的轉(zhuǎn)速"。增大，所以傳動比W增大，根據(jù)公式!切-，P^、即可得出:輸出軸
2加,x r(o
的功率尸保持不變。在滾子中心到輸出軸中心的距離由大到小和由小到大變化 時，此時從動輪的外輪廓線采用圓滑曲線過渡。
通過如下步驟確定主動輪和從動輪的輪廓形狀(1)根據(jù)載荷的變化并據(jù)
公式奶=，^t,、確定傳動比奶;(2)根據(jù)載荷及強度要求確定輸入軸、輸出
軸之間的中心距；(3)確定滾子輪上各滾子的中心位置、滾子數(shù)量、滾子外徑;
(4)根據(jù)共軛嚙合原理求解主動輪的輪齒形狀(變參數(shù)擺線)。根據(jù)上述方法 所得出的主動輪和從動輪的傳動滿足恒功率要求。 可以采用如下兩種方法求解主動輪的輪齒廓形
方法一、首先，根據(jù)共軛嚙合的運動關(guān)系求出滾子中心的運動軌跡曲線， xoi ="cos"^ cos(《。、 -asinP + QsinO^ +^)，其中a為輸入軸與輸出軸之間 的中心距，^為滾子中心到滾子輪軸線的距離，《。為滾子初始位置角，P為滾子 廓形曲線上的點與擺線齒輪圓心連線與x軸之間的夾角；然后，求出該曲線的等 距曲線，該等距曲線即為主動輪和從動輪的外輪廓線，求出各滾子對應(yīng)的曲線；最后，刪去嚙合區(qū)以外的部分曲線并考慮強度去掉齒頂尖角，即可得到輪齒的 形狀。
方法二、首先，根據(jù)共軛嚙合原理、等距曲線理論導(dǎo)出的滾子輪廓形計算 公式，求出各滾子對應(yīng)的曲線，計算公式為x^x。i-z; 2 、
+力2
, ，2 ，其中，A、力為滾子廓形曲線的坐標(biāo)，r為滾子半徑，；c。。
凡i為滾子中心的坐標(biāo)；而je。i =acos"^cos(《。+6) 、 >>01 = flsinS + & si我+ P)，其 中，"為輸入軸與輸出軸之間的中心距，^為滾子中心到滾子輪軸線的距離，《。 為滾子初始位置角，^為滾子廓形曲線上的點與擺線齒輪圓心連線與;c軸之間的 夾角；然后，刪去嚙合區(qū)以外的部分曲線并考慮強度去掉齒頂尖角，即可得到 輪齒的形狀。
與輸入軸相連的主動輪也可采用偏心滾子輪，此時與輸出軸相連的從動輪 就采用與主動輪共軛嚙合的變參數(shù)擺線齒輪，亦可根據(jù)上述原理得出當(dāng)載荷 變化時，輸出軸的功率P保持不變。
本發(fā)明并不僅限于上述具體實施方式
，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實 質(zhì)范圍內(nèi)做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。本發(fā) 明中未經(jīng)描述的技術(shù)特征可以通過現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)，在此不再贅述。
權(quán)利要求
1.一種恒功率傳動的方法，其特征是設(shè)傳動箱輸出軸上的負載扭距為T(t)，輸入軸的轉(zhuǎn)速為ni，輸出軸的轉(zhuǎn)速為no，傳動比為i(t)，輸出軸的功率為P，則P＝2πno×T(t)＝2πni×i(t)×T(t)，即<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>i</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mfrac> <mi>P</mi> <mrow><mn>2</mn><mi>π</mi><msub> <mi>n</mi> <mi>i</mi></msub><mo>×</mo><mi>T</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow></mfrac><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2009100166430002C1.tif" wi="31" he="10" top= "46" left = "94" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>負載扭距T(t)隨載荷變化時，傳動比i(t)隨之變化，使功率P保持不變，根據(jù)上述公式使與所述輸入軸相連的主動輪和與所述輸出軸相連的從動輪采用共軛嚙合的變參數(shù)傳動輪。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的恒功率傳動的方法，其特征是與所述輸出軸相 連的從動輪為偏心滾子輪，與輸入軸相連的主動輪采用與從動輪共軛嚙合的變 參數(shù)擺線齒輪。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的恒功率傳動的方法，其特征是所述主動輪和 從動輪的輪廓形狀根據(jù)如下步聚確定(1)根據(jù)載荷的變化并據(jù)公式<formula>formula see original document page 2</formula>確定傳動比《0; (2)根據(jù)載荷及強度要求確定輸A軸、輸出軸之間的中心距；(3)確定滾子輪上各滾子的中心位置、滾子數(shù)量、滾子外徑；(4) 根據(jù)共軛嚙合原理求解主動輪的輪齒形狀。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的恒功率傳動的方法，其特征是根據(jù)公式<formula>formula see original document page 2</formula>^計算各滾子的中心坐標(biāo)，其中，；cj、^為滾子廓形曲線的坐標(biāo)，r,為滾子半徑，；c。,、 y。，為滾子中心的坐標(biāo)；<formula>formula see original document page 2</formula>其中，"為輸入軸與輸出軸之 間的中心距，^為滾子中心到滾子輪軸線的距離，《。為滾子初始位置角，^為滾 子廓形曲線上的點與擺線齒輪圓心連線與x軸之間的夾角。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的恒功率傳動的方法，其特征是所述從動輪上各 滾子為等圓心角分布。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的恒功率傳動的方法，其特征是所述從動輪上的 滾子采用滾動軸承、滑動軸承或銷軸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的恒功率傳動的方法，其特征是所述滾子為圓柱 形或圓錐形。
8.根據(jù)權(quán)利要求l所述的恒功率傳動的方法，其特征是與所述輸入軸相 連的主動輪采用偏心滾子輪，與輸出軸相連的從動輪為與主動輪共軛嚙合的變 參數(shù)擺線齒輪。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種恒功率傳動的方法，設(shè)傳動箱輸出軸上的負載扭距為T(t)，輸入軸的轉(zhuǎn)速為n<sub>i</sub>，輸出軸的轉(zhuǎn)速為n<sub>o</sub>，傳動比為i(t)，輸出軸的功率為P，則P＝2πn<sub>o</sub>×T(t)＝2πn<sub>i</sub>×i(t)×T(t)，即i(t)＝P/(2πn<sub>i</sub>×T(t))，負載扭距T(t)隨載荷變化時，傳動比i(t)隨之變化，使輸出軸的功率P保持不變，根據(jù)上述公式使與所述輸入軸相連的主動輪和與所述輸出軸相連的從動輪采用共軛嚙合的變參數(shù)傳動輪。采用該方法可以有效地減輕設(shè)備的重量，降低設(shè)備的工耗和施工成本。
文檔編號F16H1/02GK101592210SQ20091001664
公開日2009年12月2日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者郭培全 申請人:濟南大學(xué)