專利名稱:對稱微錐封閉加壓式附著傳動無聲減速機的制作方法
本發(fā)明是根據(jù)附著傳動原理而設計的一種高傳動能力，超低噪聲的通用減速機，該減速機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輪之間形成極高的接觸壓力以便利用加于減速機中的高壓粘特性的滑油，在高壓下粘度陡增的特性使傳動件間形成一層厚度不大而粘滯性極高的油膜來實現(xiàn)主從動輪之間的力和運動的傳遞。輪系中還使用了多支分流和沿徑向和軸向全浮動的結構，使傳動輪之間的壓緊力能自動而均衡地封閉，不作于支承上，受載后也能自動分流均載，使傳動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，傳動件間不發(fā)生直接接觸，因此傳動極其平穩(wěn)無聲，特別適于要求超低噪聲的設備中，例如超低噪聲的冷卻塔和潛水艇等，對于一般機械中不要求精確傳動比的場合，也可用作傳遞運動和動力，還可以設計成通用系列減速機，供一般機械設備配套之用。
附著傳動作為一種新型傳動原理，七十年代已開始受到人們的重視，從機理和油品上進行了大量研究，并著重開發(fā)無級變速的附著傳動裝置，這方面的現(xiàn)有技術在(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原理設計了航空發(fā)動機用的減速機，這種設計在傳動方案上采用了功率分流式的星狀定軸輪系，實現(xiàn)了200馬力的大功率傳動，效果相當于齒輪傳動，且傳動平穩(wěn)噪聲極小。但是這個減速機的實際結構未公布，特別是在如何實現(xiàn)加壓，如何實現(xiàn)功率分流下的浮動均載，以及使用什么材料和工藝來制造承受高接觸應力和高精度的傳動輪等技術關鍵均未介紹。
本發(fā)明的目的在于設計一種簡便有效的實現(xiàn)附著傳動的結構，包括簡便有效的加壓方法，利用不大的彈簧力在傳動件間產(chǎn)生較大的正壓力而且此壓力僅封閉在傳動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，設計了一種沿軸向和徑向均能浮動的全浮動均載結構，使得傳動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。以此結構來實現(xiàn)一種低噪聲，高傳動能力的普通傳動用的附著傳動無聲減速機。
本發(fā)明的傳動型式簡圖，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負號機構;圖(3)和圖(4)，分別是它們的結構方案簡圖。
本發(fā)明的結構，對上述兩種傳動簡圖都適用，現(xiàn)以后者為例說明本發(fā)明的結構，詳圖如圖(5)。結構方案簡圖如圖(4)。
為了功率分流和封閉壓緊力，沿周向對稱布置了多個雙聯(lián)行星輪，雙聯(lián)行星輪的個數(shù)可根據(jù)結構大小和所傳遞的功率來定，一般為2-6個，常用3-4個。為了軸向加壓，將輪a和g設計成成對的具有微錐的錐形輪，并分列于輪f的兩邊，作對稱配置，如圖3中之a(chǎn)、a′，g1、g′1，g2、g′2……錐形輪的錐度應盡可能小，以利于用不大的軸向力能實現(xiàn)大的正壓力，但為了錐形輪能軸向浮動，錐度應以不自鎖為條件，即圓錐的斜角應大于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)，彈簧的結構按所需的彈力和允許的空間來定，當結構空間小，又需彈力大時，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)整彈簧的預壓量，使達到預期的彈力。輪a及a′以及彈簧(19)及調(diào)整墊(26)均裝于浮動中心軸(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，可沿滑槽徑向滑動以達到徑向浮動的作用，每個雙聯(lián)行星輪連同行星軸及軸承應聯(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，多個雙聯(lián)行星輪組件中只有一個在滑座中是沿軸向固定(不可浮動)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)就是一個圓環(huán)，直接用鍵或緊定螺釘(B26)固定在殼體上，各個雙聯(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雙聯(lián)行星輪的位置自動定位，輸入軸(42)與中心輪(a)的浮動中心軸(7)之間用浮動套(12)聯(lián)接，浮動套的內(nèi)孔和外圓均作有雙鍵，內(nèi)外鍵的位置相錯90°，起到十字滑塊聯(lián)軸器的作用，不干涉輪a的自動定位。
采用上述結構，所有傳動件，除輪b外，徑向均是浮動的，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。這就是全浮動式結構。
在本發(fā)明中要使用一種環(huán)狀脂肪族碳氫化合物為基礎的特種潤滑油，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0.095～0.12。這種油的國產(chǎn)牌號有S-20和S-30;美國牌號有Santotrac40和50。為了存油，減速機殼體還設計有油池。
除上述核心部分外，該減速機還有普通減速機類似的零部件，以保證正常工作。如透氣塞和加油孔(B30)、油標(B12)、輸出軸(1)及其支承(B9)，油封(B4)、放油孔及油塞(2)等。對于立式機型或大機型，還必須配用滑油泵(20)。對于立式機型，為了防止漏油，還設計成帶有隔套(23)的結構，使滑油完全進不到輸出軸的密封處，而輸出軸的下軸承另用油脂潤滑。
下面介紹實施本發(fā)明的幾個技術關鍵1、在設計無聲減速機時，必須進行彈性流體動壓潤滑的計算，使?jié)M足以下條件λ=h0Hjf12+Hjf12]]>Hjf1、Hjf2-兩傳動輪表面的粗糙度;
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輪表面的粗糙度。
在計算油膜厚度ho時，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)彈變效應與粘壓效應的大小，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)公式計算。
2、必須選用合適的高壓粘特性的潤滑油。
3、在制造時，同一臺減速機中各錐形輪的錐度，應在一次機床調(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′。對于錐形輪測量直徑(大端)的偏差不必控制太嚴。
4、多個雙聯(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一樣，以保證能同時與中心輪a及a′接觸?？刂瞥叽缰鸵粯拥霓k法是裝配時，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)需要進行調(diào)整，并按圖7所示的方法進行檢查。將雙聯(lián)行星輪組件中的柱形輪f支持于V形鐵上，以兩個距離固定死，并與V形槽平行的百分表同時測量兩行星輪g及g′。要求各組雙聯(lián)行星輪兩百分表測得的數(shù)值之和應相等，公差±0、02。測得尺寸和未達要求時，以最小值為基準，調(diào)整行星輪軸端的螺釘，推動錐形輪g及g′產(chǎn)生微量軸向移動，使徑向尺寸和達到公差范圍內(nèi)。
5、雙聯(lián)行星輪軸(5)必須具有較大剛度，其最大撓度應控制在f＝(0、002～0、0003)L以內(nèi)。
6、在裝配時，中心輪a及a′之間的加壓彈簧必須處于壓縮狀態(tài)，當各雙聯(lián)行星輪裝配到位后，才能松開彈簧。為此，在中心輪a及a′的浮動中心軸(7)下端，設計有帶螺紋的反拉頭(3)。裝配時，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、中心輪和行星輪應選用雜質(zhì)少的高接觸強度的材料，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。要求其組織為極細的回火馬氏體和分布均勻的細粒狀碳化物，殘余奧氏體少量。精加工完成后，要求進行穩(wěn)定化處理，以消除
削應力。
下面以一個實施利說明本發(fā)明的工業(yè)應用和實際效果。圖(5)是用于300T/h超低噪聲冷卻塔風機的無聲減速機設計圖，該機的性能參數(shù)電機功率 N＝11KW輸出軸扭距 T＝800Nm輸出軸轉速 n＝126rpm傳動比 ＝7、8外型尺寸 直徑φ360 長686 比原行星齒輪減速機稍小。
冷卻塔實測噪聲 54dBA(干塔)比原行星齒輪減速機降低6dBA，低于設計標準要求。
溫升 未精確測量。長時間滿載運行后手測不覺燙手，估計溫升＜30℃。
滑動率 滿載時＜0.04。
造價 與原行星齒輪減速機相當。
該機對稱微錐的錐角為5°。材料Gcr15，淬火HRC60～63。表面粗糙度為
。三組雙聯(lián)行星輪呈120°對稱配置，使用的油為美國Santotrc50或國產(chǎn)S-30。
補正書附表④文件名稱 頁 行 補正前 補正后說明書 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 …浮動中心軸(7)… …浮動套(7)3 17 …(B26)… …(B20)…3 19 …輸入軸(42) …輸入軸(12)3 20 與中心輪(a)的浮動中心軸 與浮動中心輪(a)之間用(7)之間用浮動套(12)聯(lián)接 浮動套(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 …浮動中心軸(7)… …浮動中心套(7)…6 14 …
削… …磨削…6 21 …＝7、8 …＝7、87 1 54dBA 54dB(A)7 2 6dBA 9dB(A)權利要求
書 1 6 …浮動中心軸(7)… …浮動套(7)…1 17 …浮動中心軸(7)… …浮動套(7)…1 12 (B9) (B19)1 18 浮動軸(7) 浮動套(7)
權利要求
1.一種用雙排光滑圓輪按星狀布置的傳動輪系，在其中加入高壓粘特性的潤滑油而構成的附著傳動無聲減速機，其特征在于其中一排圓輪每一個均作成具有微小錐度的兩個輪子，而且作軸向對稱配置。
2.根據(jù)權利要求
1所述的附著傳動無聲減速機，其特征在于其中作成微錐且對稱配置的中心輪(15)滑套于浮動中心軸(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)。當軸向壓力較大時，彈簧(19)可設計成碟形彈簧如圖6之(43)。
3.根據(jù)權利要求
1所述的附著傳動無聲減速機，其特征在于傳動輪系是全浮動的。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，軸兩端各裝一滾動軸承，并用軸端壓板(H9)固定，構成雙聯(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。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定位。輸入軸(12)與中心輪a及a′的浮動中心軸(7)之間用浮動聯(lián)接。浮動軸(7)的內(nèi)孔和外圓均作有雙鍵，內(nèi)外鍵的位置相錯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。只有一組是軸向固定的，所有浮動的雙聯(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)權利要求
1所述的附著傳動無聲減速機，其特征在于錐形輪的角度取為不小于2.86°～6.84°。
5.根據(jù)權利要求
1所述的附著傳動無聲減速機，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到一致性。
6.根據(jù)權利要求
1所述的附著傳動無聲減速機，其特征在于呈星狀布置的行星輪組件一般用2-6組，作周向對稱配置。
專利摘要
本發(fā)明是一種附著傳動通用減速機，無齒形嚙合件，可實現(xiàn)超低噪聲傳動，也可廣泛用于各種機械裝置中作動力傳動。本發(fā)明用對稱微錐封閉加壓的辦法，傳動輪間形成極大的徑向壓力，使高壓粘特性的油形成油膜，各傳動輪之間的壓力又自動均衡地封閉，不作用于支承上。受載后，也能分流均載，從而使減速機有較高的傳動能力。本發(fā)明給出了設計和制造這種減速機的技術關鍵，并以工業(yè)應用的實例說明其實際效果。噪聲為52dB(A)。
文檔編號F16H13/06GK86107997SQ86107997
公開日1988年6月8日 申請日期1986年11月27日
發(fā)明者陳仕賢 申請人:北京航空學院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan