專利名稱:對(duì)稱微錐封閉加壓式附著傳動(dòng)無聲減速機(jī)的制作方法
本發(fā)明是根據(jù)附著傳動(dòng)原理而設(shè)計(jì)的一種高傳動(dòng)能力，超低噪聲的通用減速機(jī)，該減速機(jī)利用微錐封閉加壓的方法，利用軸向不大的彈簧力在光滑的傳動(dòng)輪之間形成極高的接觸壓力以便利用加于減速機(jī)中的高壓粘特性的滑油，在高壓下粘度陡增的特性使傳動(dòng)件間形成一層厚度不大而粘滯性極高的油膜來實(shí)現(xiàn)主從動(dòng)輪之間的力和運(yùn)動(dòng)的傳遞。輪系中還使用了多支分流和沿徑向和軸向全浮動(dòng)的結(jié)構(gòu)，使傳動(dòng)輪之間的壓緊力能自動(dòng)而均衡地封閉，不作于支承上，受載后也能自動(dòng)分流均載，使傳動(dòng)具有較高的承載能力。
由于沒有齒形嚙合元件，又有粘性油膜的作用，傳動(dòng)件間不發(fā)生直接接觸，因此傳動(dòng)極其平穩(wěn)無聲，特別適于要求超低噪聲的設(shè)備中，例如超低噪聲的冷卻塔和潛水艇等，對(duì)于一般機(jī)械中不要求精確傳動(dòng)比的場(chǎng)合，也可用作傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，還可以設(shè)計(jì)成通用系列減速機(jī)，供一般機(jī)械設(shè)備配套之用。
附著傳動(dòng)作為一種新型傳動(dòng)原理，七十年代已開始受到人們的重視，從機(jī)理和油品上進(jìn)行了大量研究，并著重開發(fā)無級(jí)變速的附著傳動(dòng)裝置，這方面的現(xiàn)有技術(shù)在(F.W Heilich E.shube.)的著作“Traction Drive”一書和May1974“MACHINE DESIGN”上有專門論述，1981年7月20日出版的。“Aviation Week Space Technology”還介紹了美國NASA所屬Leuis研究中心曾用附著傳動(dòng)原理設(shè)計(jì)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)用的減速機(jī)，這種設(shè)計(jì)在傳動(dòng)方案上采用了功率分流式的星狀定軸輪系，實(shí)現(xiàn)了200馬力的大功率傳動(dòng)，效果相當(dāng)于齒輪傳動(dòng)，且傳動(dòng)平穩(wěn)噪聲極小。但是這個(gè)減速機(jī)的實(shí)際結(jié)構(gòu)未公布，特別是在如何實(shí)現(xiàn)加壓，如何實(shí)現(xiàn)功率分流下的浮動(dòng)均載，以及使用什么材料和工藝來制造承受高接觸應(yīng)力和高精度的傳動(dòng)輪等技術(shù)關(guān)鍵均未介紹。
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)便有效的實(shí)現(xiàn)附著傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)，包括簡(jiǎn)便有效的加壓方法，利用不大的彈簧力在傳動(dòng)件間產(chǎn)生較大的正壓力而且此壓力僅封閉在傳動(dòng)輪之間而不作用于支承上;為傳遞較大功率和均衡封閉加壓，設(shè)計(jì)了一種沿軸向和徑向均能浮動(dòng)的全浮動(dòng)均載結(jié)構(gòu)，使得傳動(dòng)輪在未受載前各輪的壓緊力能均衡，受載后，載荷能分流均攤。以此結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)一種低噪聲，高傳動(dòng)能力的普通傳動(dòng)用的附著傳動(dòng)無聲減速機(jī)。
本發(fā)明的傳動(dòng)型式簡(jiǎn)圖，如圖(1)、(2)所示，其中圖(1)為雙聯(lián)星輪呈星狀排列的定軸輪系;圖(2)為雙聯(lián)星輪2K-H負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu);圖(3)和圖(4)，分別是它們的結(jié)構(gòu)方案簡(jiǎn)圖。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，對(duì)上述兩種傳動(dòng)簡(jiǎn)圖都適用，現(xiàn)以后者為例說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，詳圖如圖(5)。結(jié)構(gòu)方案簡(jiǎn)圖如圖(4)。
為了功率分流和封閉壓緊力，沿周向?qū)ΨQ布置了多個(gè)雙聯(lián)行星輪，雙聯(lián)行星輪的個(gè)數(shù)可根據(jù)結(jié)構(gòu)大小和所傳遞的功率來定，一般為2-6個(gè)，常用3-4個(gè)。為了軸向加壓，將輪a和g設(shè)計(jì)成成對(duì)的具有微錐的錐形輪，并分列于輪f的兩邊，作對(duì)稱配置，如圖3中之a(chǎn)、a′，g1、g′1，g2、g′2……錐形輪的錐度應(yīng)盡可能小，以利于用不大的軸向力能實(shí)現(xiàn)大的正壓力，但為了錐形輪能軸向浮動(dòng)，錐度應(yīng)以不自鎖為條件，即圓錐的斜角應(yīng)大于2、86°～6、84°。
為了軸向加壓在a及a′兩半錐輪之間配置了彈簧(19)和調(diào)整墊(26)，彈簧的結(jié)構(gòu)按所需的彈力和允許的空間來定，當(dāng)結(jié)構(gòu)空間小，又需彈力大時(shí)，可用碟形彈簧，如圖(6)所示，一般可用成組的圓柱螺旋彈簧，如附圖(5)，調(diào)整墊的用途是用來調(diào)整彈簧的預(yù)壓量，使達(dá)到預(yù)期的彈力。輪a及a′以及彈簧(19)及調(diào)整墊(26)均裝于浮動(dòng)中心軸(7)上形成a中心輪組件。
錐形行星輪g及g′與柱形行星輪f用榫槽連聯(lián)接，裝于行星軸(5)上，雙聯(lián)行星輪g、f組裝后，用兩個(gè)軸承裝于行星架(16)上，行星架沿徑向開有滑槽，行星軸(5)的軸承裝于滑座(4)中，可沿滑槽徑向滑動(dòng)以達(dá)到徑向浮動(dòng)的作用，每個(gè)雙聯(lián)行星輪連同行星軸及軸承應(yīng)聯(lián)成一體，形成雙聯(lián)行星輪組件，并在滑座中可作軸向浮動(dòng)，多個(gè)雙聯(lián)行星輪組件中只有一個(gè)在滑座中是沿軸向固定(不可浮動(dòng))的，所有其他雙聯(lián)行星輪組件連同a中心輪組件的軸向定位及固定均由這一組軸向固定的雙聯(lián)行星輪來限定。
中心輪(b)就是一個(gè)圓環(huán)，直接用鍵或緊定螺釘(B26)固定在殼體上，各個(gè)雙聯(lián)行星輪的徑向位置均由輪(b)限定，而中心輪a的中心位置則隨各個(gè)雙聯(lián)行星輪的位置自動(dòng)定位，輸入軸(42)與中心輪(a)的浮動(dòng)中心軸(7)之間用浮動(dòng)套(12)聯(lián)接，浮動(dòng)套的內(nèi)孔和外圓均作有雙鍵，內(nèi)外鍵的位置相錯(cuò)90°，起到十字滑塊聯(lián)軸器的作用，不干涉輪a的自動(dòng)定位。
采用上述結(jié)構(gòu)，所有傳動(dòng)件，除輪b外，徑向均是浮動(dòng)的，各自的中心位置由b限定(各件自身的尺寸精度影響在內(nèi));而所有傳動(dòng)件的軸向位置，除輪b外，均由某一組雙聯(lián)行星輪限定。因此，各輪之間可以實(shí)現(xiàn)受載前壓緊力均布，受載后載荷分流均攤的目的。這就是全浮動(dòng)式結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明中要使用一種環(huán)狀脂肪族碳?xì)浠衔餅榛A(chǔ)的特種潤滑油，其特征是在常壓下具有普通合成潤滑油的性質(zhì)，但在高壓下其粘度增高極大，使兩接觸體間的牽引系數(shù)高達(dá)0.095～0.12。這種油的國產(chǎn)牌號(hào)有S-20和S-30;美國牌號(hào)有Santotrac40和50。為了存油，減速機(jī)殼體還設(shè)計(jì)有油池。
除上述核心部分外，該減速機(jī)還有普通減速機(jī)類似的零部件，以保證正常工作。如透氣塞和加油孔(B30)、油標(biāo)(B12)、輸出軸(1)及其支承(B9)，油封(B4)、放油孔及油塞(2)等。對(duì)于立式機(jī)型或大機(jī)型，還必須配用滑油泵(20)。對(duì)于立式機(jī)型，為了防止漏油，還設(shè)計(jì)成帶有隔套(23)的結(jié)構(gòu)，使滑油完全進(jìn)不到輸出軸的密封處，而輸出軸的下軸承另用油脂潤滑。
下面介紹實(shí)施本發(fā)明的幾個(gè)技術(shù)關(guān)鍵1、在設(shè)計(jì)無聲減速機(jī)時(shí)，必須進(jìn)行彈性流體動(dòng)壓潤滑的計(jì)算，使?jié)M足以下條件λ=h0Hjf12+Hjf12]]>Hjf1、Hjf2-兩傳動(dòng)輪表面的粗糙度;
ho-兩輪之間的最小油膜厚度;
λ-膜厚比。
要保證λ＞3，以此條件來選定傳動(dòng)輪表面的粗糙度。
在計(jì)算油膜厚度ho時(shí)，要根據(jù)膜厚參數(shù)
H、速度參數(shù)
U、載荷參數(shù)
W及材料參數(shù)
G，來判斷接觸區(qū)彈變效應(yīng)與粘壓效應(yīng)的大小，而分別用馬丁(A.M.Martin)公式、道森(D.Dowson)公式、布洛克(H.Blok)或赫里布勒(K.Herrebrugh)公式計(jì)算。
2、必須選用合適的高壓粘特性的潤滑油。
3、在制造時(shí)，同一臺(tái)減速機(jī)中各錐形輪的錐度，應(yīng)在一次機(jī)床調(diào)整中加工完成，以保證錐度大小的一致性。其中，中心輪a及a′錐角的公差取-5′，而行星輪g及g′錐角的公差取+5′。對(duì)于錐形輪測(cè)量直徑(大端)的偏差不必控制太嚴(yán)。
4、多個(gè)雙聯(lián)行星輪的各錐形輪g及g′直徑可能不一樣，但組裝后在同一軸向長度處，兩錐輪的直徑之和應(yīng)一樣，以保證能同時(shí)與中心輪a及a′接觸?？刂瞥叽缰鸵粯拥霓k法是裝配時(shí)，在每一套行星輪組件中，錐輪g及g′與柱輪f之間留有軸向間隙，然后根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，并按圖7所示的方法進(jìn)行檢查。將雙聯(lián)行星輪組件中的柱形輪f支持于V形鐵上，以兩個(gè)距離固定死，并與V形槽平行的百分表同時(shí)測(cè)量?jī)尚行禽唃及g′。要求各組雙聯(lián)行星輪兩百分表測(cè)得的數(shù)值之和應(yīng)相等，公差±0、02。測(cè)得尺寸和未達(dá)要求時(shí)，以最小值為基準(zhǔn)，調(diào)整行星輪軸端的螺釘，推動(dòng)錐形輪g及g′產(chǎn)生微量軸向移動(dòng)，使徑向尺寸和達(dá)到公差范圍內(nèi)。
5、雙聯(lián)行星輪軸(5)必須具有較大剛度，其最大撓度應(yīng)控制在f＝(0、002～0、0003)L以內(nèi)。
6、在裝配時(shí)，中心輪a及a′之間的加壓彈簧必須處于壓縮狀態(tài)，當(dāng)各雙聯(lián)行星輪裝配到位后，才能松開彈簧。為此，在中心輪a及a′的浮動(dòng)中心軸(7)下端，設(shè)計(jì)有帶螺紋的反拉頭(3)。裝配時(shí)，用帶上圓墊塊的螺栓通過中心輪a及a′將彈簧壓緊。裝好后再取去螺栓，松開彈簧。
7、中心輪和行星輪應(yīng)選用雜質(zhì)少的高接觸強(qiáng)度的材料，例如用Gcr15經(jīng)滲碳淬火，硬度控制在HRC62-65并且要求加工前進(jìn)行球化退火，硬度控制在HB170-200之間。淬火溫度不得高于850℃，淬火后立即回火，溫度為150℃-160℃，保溫2-3小時(shí)。要求其組織為極細(xì)的回火馬氏體和分布均勻的細(xì)粒狀碳化物，殘余奧氏體少量。精加工完成后，要求進(jìn)行穩(wěn)定化處理，以消除
削應(yīng)力。
下面以一個(gè)實(shí)施利說明本發(fā)明的工業(yè)應(yīng)用和實(shí)際效果。圖(5)是用于300T/h超低噪聲冷卻塔風(fēng)機(jī)的無聲減速機(jī)設(shè)計(jì)圖，該機(jī)的性能參數(shù)電機(jī)功率 N＝11KW輸出軸扭距 T＝800Nm輸出軸轉(zhuǎn)速 n＝126rpm傳動(dòng)比 ＝7、8外型尺寸 直徑φ360 長686 比原行星齒輪減速機(jī)稍小。
冷卻塔實(shí)測(cè)噪聲 54dBA(干塔)比原行星齒輪減速機(jī)降低6dBA，低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。
溫升 未精確測(cè)量。長時(shí)間滿載運(yùn)行后手測(cè)不覺燙手，估計(jì)溫升＜30℃。
滑動(dòng)率 滿載時(shí)＜0.04。
造價(jià) 與原行星齒輪減速機(jī)相當(dāng)。
該機(jī)對(duì)稱微錐的錐角為5°。材料Gcr15，淬火HRC60～63。表面粗糙度為
。三組雙聯(lián)行星輪呈120°對(duì)稱配置，使用的油為美國Santotrc50或國產(chǎn)S-30。
補(bǔ)正書附表④文件名稱 頁 行 補(bǔ)正前 補(bǔ)正后說明書 1 17，18 ……Tracti-on ……Traction2 21 …如圖(3)中之a(chǎn) …如圖(4)中之a(chǎn)3 2 2.86°～6.84° 2.86°～6.84°3 8 …浮動(dòng)中心軸(7)… …浮動(dòng)套(7)3 17 …(B26)… …(B20)…3 19 …輸入軸(42) …輸入軸(12)3 20 與中心輪(a)的浮動(dòng)中心軸 與浮動(dòng)中心輪(a)之間用(7)之間用浮動(dòng)套(12)聯(lián)接 浮動(dòng)套(7)聯(lián)接3 21 套的內(nèi)孔… 套(7)的內(nèi)孔6 2 …(0.002～0.0003)… …(0.0002～0.0003)…6 5 …浮動(dòng)中心軸(7)… …浮動(dòng)中心套(7)…6 14 …
削… …磨削…6 21 …＝7、8 …＝7、87 1 54dBA 54dB(A)7 2 6dBA 9dB(A)權(quán)利要求
書 1 6 …浮動(dòng)中心軸(7)… …浮動(dòng)套(7)…1 17 …浮動(dòng)中心軸(7)… …浮動(dòng)套(7)…1 12 (B9) (B19)1 18 浮動(dòng)軸(7) 浮動(dòng)套(7)
權(quán)利要求
1.一種用雙排光滑圓輪按星狀布置的傳動(dòng)輪系，在其中加入高壓粘特性的潤滑油而構(gòu)成的附著傳動(dòng)無聲減速機(jī)，其特征在于其中一排圓輪每一個(gè)均作成具有微小錐度的兩個(gè)輪子，而且作軸向?qū)ΨQ配置。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的附著傳動(dòng)無聲減速機(jī)，其特征在于其中作成微錐且對(duì)稱配置的中心輪(15)滑套于浮動(dòng)中心軸(7)上，但有鍵限定周向位置。在兩半輪之間裝有彈簧(19)及調(diào)整墊(26)。當(dāng)軸向壓力較大時(shí)，彈簧(19)可設(shè)計(jì)成碟形彈簧如圖6之(43)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的附著傳動(dòng)無聲減速機(jī)，其特征在于傳動(dòng)輪系是全浮動(dòng)的。錐形輪g及g′與柱形行星輪f用榫槽聯(lián)接裝于行星軸(5)上，軸兩端各裝一滾動(dòng)軸承，并用軸端壓板(H9)固定，構(gòu)成雙聯(lián)行星輪組件。行星架沿徑向開有滑槽并裝有滑座(4)，行星輪組件的軸承裝于滑座(4)中沿槽可作徑向自由滑動(dòng)。輪b直接固定于殼體上，各雙聯(lián)行星輪的徑向位置均由b限定，而中心輪a及a′的中心位置則隨各雙聯(lián)行星輪的位置而自動(dòng)定位。輸入軸(12)與中心輪a及a′的浮動(dòng)中心軸(7)之間用浮動(dòng)聯(lián)接。浮動(dòng)軸(7)的內(nèi)孔和外圓均作有雙鍵，內(nèi)外鍵的位置相錯(cuò)90°。雙聯(lián)行星輪組件在滑座(4)中均未軸向固定，可作軸向浮動(dòng)。只有一組是軸向固定的，所有浮動(dòng)的雙聯(lián)行星輪組件，連同a及a′中心輪組件的軸向定位和固定，均由這一組軸向固定的雙聯(lián)行星輪組件來限定。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的附著傳動(dòng)無聲減速機(jī)，其特征在于錐形輪的角度取為不小于2.86°～6.84°。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的附著傳動(dòng)無聲減速機(jī)，其特征在于雙聯(lián)行星組件的錐形輪錐角要求一至，而徑向尺寸可通過調(diào)整錐輪的軸向位置達(dá)到一致性。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的附著傳動(dòng)無聲減速機(jī)，其特征在于呈星狀布置的行星輪組件一般用2-6組，作周向?qū)ΨQ配置。
專利摘要
本發(fā)明是一種附著傳動(dòng)通用減速機(jī)，無齒形嚙合件，可實(shí)現(xiàn)超低噪聲傳動(dòng)，也可廣泛用于各種機(jī)械裝置中作動(dòng)力傳動(dòng)。本發(fā)明用對(duì)稱微錐封閉加壓的辦法，傳動(dòng)輪間形成極大的徑向壓力，使高壓粘特性的油形成油膜，各傳動(dòng)輪之間的壓力又自動(dòng)均衡地封閉，不作用于支承上。受載后，也能分流均載，從而使減速機(jī)有較高的傳動(dòng)能力。本發(fā)明給出了設(shè)計(jì)和制造這種減速機(jī)的技術(shù)關(guān)鍵，并以工業(yè)應(yīng)用的實(shí)例說明其實(shí)際效果。噪聲為52dB(A)。
文檔編號(hào)F16H13/06GK86107997SQ86107997
公開日1988年6月8日 申請(qǐng)日期1986年11月27日
發(fā)明者陳仕賢 申請(qǐng)人:北京航空學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan