多功能星輪減速器的制作方法

專利名稱：多功能星輪減速器的制作方法
技術領域：
本發明涉及齒輪傳動裝置，具體涉及到以多曲柄滾動星輪作為轉動傳遞機構的星輪傳動組件與行星齒輪機構等組合而成的多功能星輪減速器(本發明既可恒功率恒轉矩傳動，亦可實現變功率恒轉矩傳動，變速后還可以增速，故統稱多功能星輪減速器)。
當代通用減速器只有一個傳動比、一種輸出轉速、存在著功能單一、不能按主機工況變化而改變技術參數的缺點，因而減速器匹配的電機功率常為實際負載功率的1.5～2倍以上，致使能源和材料得不到充分利用，亦不便于實現生產自動化，在大功率傳動領域尤其突出；已有技術的各種機械無級變速器、直流電機可控硅無級調速、交流機變極或變頻調速、液壓調速等部份地克服了減速器功能單一的缺點，但多用于特定的較小功率傳動領域；在起重、冶金設備上有采用專用差動行星減速器的傳動實例，但結構龐大、沒有通用性；在磨煤機、水泥磨有采用兩臺減速器交換串聯使用的傳動方案，但有設備利用率低、占地面積大、操作不便等缺點；電力行業用的風機匹配大功率電機，工況要求能改變工作轉速，有的工廠采用雙繞組大功率變極傳動，但難以滿足最佳工作狀態要求，采用變頻調速又存在著技術難度大、價格昂貴等缺點。發明人在申請號為96118189.3專利文獻中，敘述了一種新結構的星輪變速器能實現恒功率變轉矩傳動，但存在著需要停機變速的缺點。
本發明旨在克服上述不足，從而提供能按工況變化、不停機改變技術參數、從小功率傳動到大功率傳動的各種型式的、通用的多功能星輪減速器。
本發明的目的是這樣實現的以星輪傳動組件為基本部件，組件出端串裝行星齒輪機構，高速端串裝錐齒輪副、其小錐齒輪裝在n根控制軸上，控制軸帶動錐齒輪副和星輪傳動組件減速后帶動行星齒輪機構內齒輪，一根主功率輸入軸穿過星輪傳動組件中心直聯行星齒輪機構的太陽輪(中心小齒輪)，于是行星齒輪機構便變成具有兩個自由的差動行星機構，將行星機構轉臂裝在輸出軸上，便組合成主功率單級傳動的多功能星能減速器，通過操作控制軸、在不停機的狀態下實現與主機工況變化相適應的傳動；控制軸常用一根，可以是2根、3根或4根；控制軸與主功率輸入軸既可垂直布置、亦可取消錐齒輪副平行或對稱180°布置；輸出端既可串聯各類減速機構、變速機構、亦可串聯各類增速機構；以上便可組合成各種用途和型式的多功能星輪減速器。
下面結合實施例結構原理附圖詳述本發明

圖1采用星輪傳動變型組件與行星齒輪機構、錐齒輪副組成的多功能星輪減速器結構原理圖；圖2采用星輪傳動變型組件與星輪傳動通用組件、錐齒輪副組成的多功能星輪減速器結構原理圖；圖3控制軸與主功率輸入軸平行布置的變型多功能星輪減速器結構原理圖；圖4控制軸與主功率輸入軸對稱180°布置的變型多功能星輪減速器結構原理圖；圖5控制軸與主功率輸入軸對稱180°垂直布置，低速端串聯雙級星輪傳動組件的多功能星輪減速器結構原理圖；圖6低速端與組合式星輪減速機構串聯的多功能星輪減速器結構原理圖；圖7低速端與雙排星輪傳動減速機構串聯的多功能星輪減速器結構原理圖；圖8輸出端增加行星齒輪增速機構的多功能星輪減速器結構原理圖。
實施例1(參見附圖1)圖1所示的多功能星輪減速器主要由行星齒輪機構、星輪傳動變型組件、錐齒輪副三部份組成。星輪傳動變型組件主要由1個內齒輪、兩個行星齒輪、n個滾動星輪、1個空心雙曲柄偏心套、1個行星架以及滾動軸承等組成，內齒輪[6]和前軸承座[2]、后軸承座[10]固為整體并通過內齒輪外圓處螺孔用螺栓緊固于機殼上，兩個行星齒輪的結構和技術參數相同、并交錯180°同時與內齒輪[6]嚙合，行星齒輪[5]分布圓DZ上均布n個軸承孔，星輪軸[4]雙曲柄上的滾動軸承[7]套入該軸承孔中，行星齒輪[5]的中心孔套裝在軸承[21]的外圓上，兩個軸承[21]的內孔套裝在空心偏心套[18]的雙曲柄上，行星齒輪分布圓Dx圓周上均布n個穿孔dx，并與n個軸承孔交銼布置，用n個支承軸[20]穿過穿孔dx，并將前支承盤[3]、后支承盤[8]聯接并緊固成一個整體行星架，整體行星架通過軸承[9]支承于前后軸承座[2]和[10]的內孔中，n根星輪軸[4]兩端軸伸通過滾動軸承[7]套入行星架n個軸承孔中(星輪軸[4]及上面的零件統稱為滾動星輪)，空心偏心套[18]的雙曲柄和星輪軸[4]的雙曲柄應保證偏心距a值一致，偏心套兩端軸承[15]裝入前后支承盤[3]和[8]的內孔中；星輪傳動變型組件可以改成行星齒輪機構(NGW傳動)將空心偏心套[18]上的雙曲柄改成為一個空心太陽輪(中心齒輪)，將n根星輪軸[4]改為n根圓柱直軸、兩端與行星架緊固，在直軸中間安裝n個行星齒輪，行星齒輪中心孔安裝軸承[7]使之能轉動地裝在直軸中間圓柱上，n個行星齒輪同時與太陽輪和內齒輪[6]嚙合便將星輪傳動變型組件改成行星齒輪傳動機構(圖中未表示)；行星齒輪機構由太陽輪、n個行星齒輪、轉軸、轉臂以及軸承組成，內齒輪[1]通過花鍵和螺栓與行星架前支承盤[3]緊固聯接，太陽輪[24]與n個行星齒輪[32]嚙合，n個行星齒輪同時與內齒輪[1]嚙合，行星齒輪通過軸承[31]可轉動地裝在傳力軸[30]圓柱上，n根傳力軸[30]均布在轉臂[29]分布圖Da上、并與轉臂緊固聯接，轉臂與出軸[27]緊固聯接，軸承[28]為出軸支承軸承；錐齒輪副由錐齒輪[19]、[13]組成，錐齒輪[19]與空心偏心套緊固聯接，小錐齒輪安裝在控制軸[11]上，控制軸由軸承[12]支承于后軸承座[10]的孔中；主功率輸入軸[17](以下簡稱主功率軸)由軸承[16]支承于端座[14]的軸承孔中，主功率軸穿過星輪傳動變型組件中心孔，通過花鍵套[23]與太陽輪[24]轉軸[25]直聯；減速器用兩個電機(或其它動力裝置)驅動，一個命名為MK的控制電機，其額定功率為PK(副功率)、額定轉速為nK,MK通過聯軸器與控制軸[11]直接，聯軸器外圓處安裝制動器(圖中未表示)；另一個電機命名為主功率電機M、其額定功率為P(主功率)、額定轉速為n，M通過聯軸器與主功率軸[17]直接(圖中未表示)，控制電機額定功率PK一般為主電機功率P的0.05～0.35倍，視上況要求而定。減速器的傳動原理是當制動主功率軸[17]時，控制電機MK帶動控制軸[11]旋轉，控制軸上的小錐齒輪帶動大錐齒輪[19]轉動，由于錐齒輪[19]與空心偏心套[18]緊固聯接，于是件[19]帶動件[18]旋轉，兩個行星齒輪[5]在偏心套兩個曲柄和固定內齒輪[6]的共同作用下作公稱與自轉運動，由于n根滾動星輪曲柄上的軸承套裝在行星齒輪n個軸承孔中，因而行星齒輪推動滾動星輪作同步公轉與自轉運動，滾動星輪兩端軸承套裝在行星架的軸承孔中，于是通過滾動星輪推動行尾架自轉運動。進而由行星架帶動內齒輪[1]慢速旋轉，由于太陽輪[24]固定不動，內齒輪[1]帶動行星齒輪[32]圍繞太陽輪作公轉與自轉運動、并通過軸承[31]、傳力軸[30]帶動轉臂[29]作減速后的自動運動，轉臂與出軸[27]緊固聯接，從而將運動輸出，這樣通過三級減速后，減速器得到一個控制轉速nd；當制動控制軸[11]、主功率電機驅動主功率軸[17]旋轉時，件[17]帶動太陽輪[24]旋轉，由于此時內齒輪[1]固定不動，于是太陽輪帶動行星齒輪[32]圍繞內齒輪[1]作公轉與自轉運動，同理通過軸承[31]、傳力軸[30]、轉臂[29]、出軸[27]將減速器后的旋轉運動輸出，此時，通過一級減速后出軸得到一個工作轉速nH；當啟動主功率電機帶動主功率軸[17]旋轉，再啟動控制電機MK帶動控制軸[11]旋轉、經兩級減速后使內齒輪[1]與太陽輪[24]同向旋轉時，輸出軸[27]獲得一個最高工作轉速ng、反向旋轉時獲得一個最佳啟動轉速nf，以上各技術參數的關系是ng=nH+nd,nf=nH-nd,nH=(ng+nf)/2,nd=ng-nH,nd=nk/ik,nH=n/i，ik為制動主功率軸[17]時減速器的總傳動比，i為制動控制軸[11]時減速器總傳動比；設輸出轉速為nd時的輸出轉矩為Td，輸出轉速為nH時的輸出轉矩為TH，則應滿足Td=TH轉矩平衡的要求，并以此作為確定pk和P之間數值關系的依據。
減速器是這樣工作的同時啟動MK和M電機并使之相反方向旋轉，使用最佳啟動轉速nf以啟動主機；進而制動控制電機、主功率電機繼續旋轉，使減速器輸出轉速從nf上升到nH；再啟動控制電機使之與主功率電機相同方向旋轉，使減速器出軸轉速從nH上升到最高工作轉速ng；如果需要無級調速，則采用變頻調速控制電機(或其它無級調速)按上述程序操作控制電機使轉速從nf無級升速到nH，再從nH無級升速到ng，或相反過程，由于控制電機MK的功率PK遠小于主電機功率P，因此通過較小功率電機無級調速達到大功率傳動無級調速的目的，或按主機工況采用其它控制程序。該多功能星輪減速器結構特點主要有1、在結構上，從件號[1]至[23]以星輪傳動變型組件為核心組合成一個完整的部件，從件號[24]至[32]以行星齒輪和太陽輪為核心組合成另一個完整的部件，兩個部件同時裝于機殼中使[1]與件[32]正確嚙合、花鍵套[23]與[25]相聯便總成為各種安裝型式的主功率單級傳動的多功能星輪減速器，裝拆極為方便。
2、在一個特定的直徑為D的有效圓內，對兩個部件的主要零件所占的面積進行最合理的分配，以達到本發明承載能力大、傳動效率高、壽命長，而且兩個部件達到或接近等強度和等承載能力的技術要求，以實現雙功率流產生的轉矩互相平衡的目的。
3、副功率(功率小)垂直輸入，經三級減速將運動輸出，主功率穿過空心偏心套同軸直接輸入行星齒輪結構，既符合錐齒輪傳遞功率有限的特點、又使大直徑的內齒輪[1]處于低速平穩運轉狀態，既滿足結構緊湊要求，又使大功率實現高效傳動。
4、相對于一個特定的有效圓直徑D的星輪傳動變型組件，其承載能力、許用輸入轉速、零件結構尺寸、采用的滾動軸承、使用壽命、生產工藝等六個方面相對任何一個傳動比均是相同的，不因傳動比的改變而變化，傳動比的改變只需改變齒部參數和偏心巨a，因而零部件具有很高的通用化和標準化程度。
5、控制軸(包括小錐齒輪[13]、軸承[12])可以是2根、3根、4根以利于副功率分流傳動或交換使用多個控制電機(圖中未表示)。
6、本發明已設計有效圓直徑D從φ250～1600mm，按R40優先數系分31個有效圓的產品系列，傳遞最大轉矩382.2KN.m，傳遞最大主功率4000kw，最高輸入轉速1500r/min，從控制軸[11]至出端的傳動比ik=31.5～125，從主功率軸至出端的傳動比i=4～10。
實施例2(參見附圖2)圖2所示與圖1所示的區別在于采用星輪傳動通用組件取代了行星齒輪機構，主功率軸通過花鍵套[23]直聯雙曲柄偏心軸[43]，當制動控制軸[11]時，內齒輪[1]固定不動，主功率軸帶動[43]旋轉時，由于內齒輪[1]固定，于是行星齒輪[35]在件[43]雙曲柄和內齒輪的共同作用下作公轉與自轉運動，并推動滾動星輪[34]作同步公轉與自轉運動，滾動星輪兩端軸承[33]套裝在由件[41]、[37]、[38]組成的行星架軸承孔中，行星架與出軸[44]緊固聯接，出軸由軸承[45]支承于機殼內孔中，于是由滾動星輪推動出軸[44]作減速后的自轉運動，獲得一個轉速nH；同理，制動主功率軸[17]，驅動控制軸[11]旋轉，經兩級減速后推動內齒輪[1]慢速旋轉，由于雙曲柄軸[43]固定，行星齒輪[35]與內齒輪[1]嚙合，當[1]旋轉時帶動行星齒輪[35]圍繞件[43]作公稱與自轉運動，并推動滾動星輪[34]作公轉與自轉運動，滾動星輪通過兩端軸承推動行星架和出軸作自轉運動，出軸獲得一個控制轉速nd；同時啟動控制軸和主功率軸[17]，使內齒輪[1]與[43]同向旋轉獲得一個最佳啟動轉nf，反向旋轉獲得最高工作轉速ng，本發明在功能方面與圖1所述的區別是擴大了傳動比從控制軸[11]至出軸[44]的傳動比ik=63～250，通過增大錐齒輪副傳動比實現；從主功率軸至出軸[44]的傳動比i=18～71，其余如圖1所述。
實施例3(參見附圖3)圖3所示變型多功能星輪減速器是由一個行星齒輪機構和星輪傳動變型組件、通過過橋齒輪[61]聯接而成。星輪傳動變形組件由一個內孔和外圓都有漸開線齒的浮動齒圈、行星齒輪[73]、雙曲柄控制軸[66]、由前后支承盤[75]、[69]、支承軸[77]聯結而成的行星架以及軸承蓋[65]和滾動軸承組合而成，行星架是固定的，齒圈通過軸承[70]可轉動地裝在行星架端部；行星齒輪機構由主功率軸49]、太陽輪[48]、行星齒輪[55]、傳力軸[53]、內外都有漸開緣齒的齒圈[58]等主要件組合而成，齒圈通過軸承蓋[56]和軸承[57]可轉動地支承地機殼內孔中，主功率軸由軸承[50]和[63]支承在機蓋內孔和行星架內孔中，行星架由件[64]和[47]以及支承軸[62]緊固聯結而成，并通過軸承[52]支承在機殼孔中，行星架與出軸[46]緊固聯結，出軸用軸承[51]和[52]支承在機殼內孔中；過橋齒輪[61]通過軸承[60]可轉動地安裝在固定軸[59]上，并同時與齒圈[58]和[74]嚙合。其傳動原理是當制動主功率軸[49]時，控制電機MK帶動控制軸[66]旋轉，控制軸上的雙曲柄通過軸承[68]推動行星齒輪[73]運動，由于行星架固定，于是行星齒輪在行星架與雙曲柄共同作用下作公轉平動、并推動滾動星輪[71]作自轉運動，行星齒輪與齒圈內齒輪嚙合，因而推動齒圈[74]作自轉運動，同時通過過橋齒輪[61]帶動齒圈[58]慢速旋轉，由于主功率軸[49]固定，于是齒圈[58]的內齒帶動行星齒輪[55]圍繞太陽輪作公轉與自轉運動，并通過傳力軸[53]和行星架帶動出軸[46]作減速后的自轉運動，出軸獲得一個控制轉nd；當制動控制軸[66]時，主功率電機M驅動主功率軸旋轉，由于齒圈[58]是固定的，于是主功率軸帶動太陽輪[48]旋轉，經行星機構減速后，使出軸獲得一個工作轉速nH；同理，同時驅動控制軸與主功率軸旋轉，當齒圈[58]與太陽輪反向旋轉時，出軸獲得一個最佳啟動轉速nf，同向旋轉獲得一個最高工作轉速ng；本發明傳動比i=4～10、ik=18～71，當需要擴大傳動比和轉矩時，出軸[46]可直聯各類減速機構，當需要高速輸出，則出軸[46]可直聯各類增速器，其余如圖1所述。
實施例4(參見附圖4)圖4所示變型多功能星輪減速器是由星輪傳動組件和行星齒輪機構組合而成，與圖3所示的區別是主功率軸[107]和副功率控制軸[94]對稱180°布置。星輪傳動組件由多曲柄控制軸[94]、行星齒輪[88]、滾動星輪[90]和由件[91]、[96]、[97]緊固聯接構成的行星架及滾動軸承[93]、[92]、[95]、[89]組合而成，行星架固定在機殼[86 ]端部；行星齒輪機構由太陽輪[100]、轉軸[103]、行星齒輪[78]、傳力軸[80]、轉臂[79]、支承盤[82]及軸承[81]、[83]、[101]、[102]、[98]等組合而成；內齒輪[84]與內齒輪[87]緊固聯接并用軸承[85]支承于機殼[86]的內孔中；主功率軸[107]通過花鍵套[104]與轉軸[103]直聯，主功率軸[107]通過軸承[108]和輸出套[105]端部軸承支承在機座[109]上；輸出套一端支承在機座[109]上，另一端支承在轉臂[79]上并緊固聯接，輸出套上可安裝轉筒[106]，亦可安裝齒輪、鏈輪等傳動件；同理交換制動主功率軸和控制軸輸出套可獲得nd和nH兩種轉速，啟動主功率軸、控制控制軸旋轉方向可獲得nH和nf兩種轉速，其余如圖1所述。
實施例5(參見附圖5)圖5所示，主功率軸[141]垂直安裝，軸端小錐齒輪[143]與錐齒輪[151]嚙合，件[151]緊固安裝在內齒輪[138]端部圓筒軸伸上，內齒輪由軸承[144]支承于機殼中；副功率控制軸[147]亦垂直安裝，軸端小錐齒輪與錐齒輪[149]嚙合，錐齒輪[149]由軸承[150]支承在機蓋軸承孔中并與轉軸[152]緊固聯接，轉軸通過花鍵套[153]與行星機構的太陽輪[156]轉軸[154]相聯，轉軸[152]、[154]及花鍵套[153]均裝于內齒輪[138]端部內孔中，轉軸[154]用兩個軸承[155]支承于[138]端部內孔中，轉軸[152]用軸承[145]支承于機蓋內孔中；太陽輪[156]與行星齒輪[140]嚙合，行星齒輪通過軸承[139]可轉動地裝在傳力軸[137]上，件[137]與轉臂[157]緊固聯接；同理，通過交換制動主功率軸與控制軸以及改變控制軸的旋轉方向，轉臂[157]可獲得ng、nf、nH、nd四個特定的輸出轉速，如果控制軸[147]與變頻調速電機相聯，則nd為無級的，由于nd是無級的，因而可實現整機無級調速，其余如圖1所述。這是個用于鋼水包旋轉的實際例子，要求減速器傳動比大，故出端轉臂[157]后面串聯雙級星輪傳動組件，中速級的星輪傳動組件的雙曲柄軸[125]端部與轉臂[157]緊固聯接，當轉臂帶動雙曲柄旋轉時，通過軸承[136]推動行星齒輪[127]運動，行星齒輪與內齒輪[128]嚙合，由于[128]固定于機座上，于是行星齒輪在內齒輪與雙曲柄的共同作用下，作公轉與自轉運動，同時推動滾動星輪[126]作公轉與自轉運動，并通過滾動星輪兩端軸承推動行星架作自轉運動，行星架通過前支承盤[110]與低速級星輪傳動組件雙曲柄軸[116]緊固聯接。因此帶動低速級雙曲柄軸旋轉，同理行星齒輪[123]在雙曲柄與內齒輪[124]的共同作用下作公轉與自轉運動、同時推動滾動星輪[122]作公轉與自轉運動，同樣通過滾動星輪兩端軸承[121]推動行星架作自轉運動，行星架前支承盤[114]與出軸[118]緊固聯接，從而行星架帶動出軸將減速后的運動輸出。圖中件[119]、[117]、[111]、[120]、[134]等均為滾動軸承。
實例圖6(參見圖6)圖6所示在圖1所示的出端串聯一級組合式星輪傳動減速器機構，可使多功能星輪減速器的傳動比擴大16～400倍以上，其輸出轉矩也隨著傳動比的擴大而增大。組合式星輪傳動減速機構主要由兩對內嚙合齒輪副構成。兩個行星齒輪[169]的技術參數完全相同，齒數為Z2，并交銼180°同時與內齒輪[170]嚙合，內齒輪齒數為Z1，齒輪副的齒輪模數為m12，在轉軸[159]上裝有偏心套[160]，行星齒輪中心孔通過軸承[165]可轉動地裝在偏心套的雙曲柄上，其偏心距為a12(即齒輪中心距)，在分布圓DZ2圓周上均布n個滾動星輪[167]，滾動星輪雙曲柄上的滾動軸承套裝在行星齒輪的軸承孔中，兩端軸承裝入行星架軸承孔中；另一對內嚙合齒輪副是由兩個技術參數完全相同的行星齒輪[176]交錯180°同時與內齒輪[173]嚙合組成，行星齒輪齒數為Z3，內齒輪齒數為Z4，齒輪副的齒輪模數為m34，內齒輪固定于機殼端部，在同一個轉軸[159]上裝有偏心套[178]，行星齒輪[176]中心孔通過軸承可轉動地裝在偏心套的雙曲柄上，其偏心距為a34，在同一個分布圓DZ2圓周上均布n個滾動星輪[172]，其雙曲柄上軸承套裝在行星齒輪的軸承孔中，兩端軸承裝入行星架的軸承孔中；整體行星架由前支承盤[166]、后支承盤[175]、n根支承軸[158]、中支承盤[179]組成，n根支承軸[158]與三個盤緊固聯結，在行星架后支承盤端部有軸承[174]支承于機殼內孔中。其工作原理是當轉臂[29]帶動轉軸[159]旋轉時，兩個行星齒輪[176]在偏心套雙曲柄[178]的作用下開始運轉，因行星齒輪與固定內齒輪[173]嚙合，于是行星齒輪在雙曲柄與內齒輪的共同作用下作公轉與自轉運動，并推動滾動星輪[172]作同步公轉與自轉運動，滾動星輪通過兩端軸承推動行星架作自轉運動，并將行星齒輪[176]的轉速以11的關系傳遞給行星齒輪[169]；轉軸[169]旋轉同時帶動偏心套[160]旋轉，由于行星架隨行星齒輪[176]轉動，滾動星輪[167]兩端軸承又裝在行星架的內孔中，于是行星齒輪[169]在偏心套[160]雙曲柄與行星架的共同作用下作公轉與自轉運動，行星齒輪[169]與內齒輪[170]相嚙合，內齒輪又與出軸[163]緊固聯接，因而行星齒輪推動內齒輪與出軸將減速后的運動輸出。其余如圖1所述，其特征是1、兩對內嚙合齒輪副的承載能力、許用轉速、標準件、主要結構尺寸、使用壽命是相同的，不因傳動比的改變而變化；并同用一個行星架，因而本發明標準化、通用化程度高。
2、為滿足兩對齒輪副具有相同的承載能力和壽命，本發明齒部參數滿足Z2×m12≈Z3×m34的要求。
3、為滿足高效傳動要求，本發明內齒輪[l70]與轉軸[159]實現同向旋轉，相對于減速機構傳動比系列中的任何一個傳動比，齒部參數滿足Z1-Z2≥Z4-Z3、a12≥a34、傳動比i=+Z1Z3/(Z1Z3-Z2Z4)的要求。
4、本發明由Z1、Z2、Z3、Z44個可變數排列組合成大量的傳動比，優選常用傳動比16～400以上，最大傳動比可達10000以上。
5、本發明通過4個行星齒輪的合理布置，實現了傳動件自身雙向平衡，傳運很平穩。
與上述組合式減速機構串聯的主功率雙級傳動的多功能星輪減速器適用于要求體積小、傳動比特別大的低速傳動領域，其余如圖1所述。
實施例7(參見附圖7)圖7所示多功能星輪減速器低速級串聯雙排星輪傳動減速機構，是由四個技術參數完全相同的行星齒輪[190]交錯180°同時與內齒輪[191]嚙合，通過軸承[182]，行星齒輪可轉動地裝在雙曲柄上，轉軸[180]由軸承[28]和[186]支承。由前后支承盤[187]、[193]、中支承盤[196]、n根支承軸[195]緊固聯結的整體行星架端部通過軸承[192]和[183]支承于機殼內孔中，當轉臂帶動轉軸[180]轉動時，兩個結構尺寸相同的雙曲柄偏心套[181]同時推動四個行星齒輪運動，行星齒輪與固定內齒輪嚙合，于是四個行星齒輪在內齒輪和雙曲柄的共同作用下作公轉與自轉運動，并推動n個滾動星輪[188]作同步公轉與自轉運動，通過滾動星輪兩端軸承推動行星架轉動，由于行星架與出軸[185]緊固聯接，從而將減速器后的運動輸出。輸出軸由軸承[184]和[186]支承于機殼內孔中。該減速機構的特點是承載能力比單排星輪傳動組件高0.75～1倍，傳動件實現雙向自身平衡，低速級串聯該種減速機構的主功率雙級傳動的多功能星輪減速器傳動比i=50～800、ik=125～10000,其余如圖1所述。
實施例8(參見附圖8)圖8所示的多功能星輪減速器是在差動行星齒輪機構內并聯1個行星齒輪增速機構，由太陽輪[199]、行星齒輪[212]、內齒輪[213]組成差動行星齒輪機構，由太陽輪[203]、行星齒輪[209]、固定于機殼上的內齒輪[211]組成行星齒輪增速機構，由前后支承盤[202]、[198]、n根支承軸[201]和傳力軸[204]緊固聯結成共用的整體行星架，并由軸承[197]支承于機殼內孔和內齒輪[213]軸承孔中，行星齒輪均通過軸承[210]可轉動地安裝在傳力軸[204]上，聯接太陽輪[203]的出軸[208]由軸承[206]、[207]支承，聯接太陽輪[199]的轉軸[205]由軸承[200]支承，并通過花健套[23]與主功率軸[17]直聯。本發明的工作原理是如圖1所述的經行星齒輪差動機構使行星架(圖1中的件[29])獲得四個特定轉速以后，由于行星齒輪[209]和[212]均可轉動地裝在傳力軸[204]上，所以行星架通過傳力軸[204]強制行星齒輪[209]圍繞內齒輪[211]作公轉與自轉運動，行星齒輪帶動太陽輪[203]和出軸[208]作增速運動，設內齒輪[211]齒數為ZB1，太陽輪[203]齒數為ZA1，則行星架轉速增速(ZA1+ZB1)/ZA1倍以后，經太陽輪[203]和輸出軸[208]輸出，以使本發明達到增速輸出的目的。其余如圖1所述。
本發明的特點是可以實現風機、水泵等匹配的大功率電機高速輸出和變速傳動的要求，為達到此技術要求，除增加上述增速機構外，亦可在圖1和圖3所述減速器的輸出端增設平行軸或同軸齒輪傳動增速機構，敘述從略。
采用本發明技術已設計傳遞轉矩2646KN.m以下、傳遞功率4000kw以下、傳動比4～25000范圍內的系列產品，較系統地克服了以往通用減速器功能單一的缺點，本發明的優點是明顯的，主要優點是1、傳動效率高、主功率單級傳動效率98％，單級增速傳動效率可達96％以上。
2、節能節材效果好，由于能隨工況負載變化而改變技術參數，用于磨煤機傳動可減少電機功率25～45％，減少重量30％以上，用于水泥磨、重型煉膠機傳動可減少電機功率23％以上，重量減少30％以上。
3、可通過功率較小的控制電機無級或有級調速達到大功率傳動不停機地無級或有級調速的目的，克服了大功率電機調速困難的缺點，為改善主機性能、生產自動化提供了有利條件。
4、本發明輸出端通過增速機構，可實現高速輸出變速傳動，為電力行業等風機、水泵電機實現不停機地無級或有級調速提供了有利條件。
5、產品結構采用單元化組件、組合式結構，因而產品零部件通用化和標準化程度高，以利于規模化生產。
權利要求
1.多功能星輪減速器是采用星輪傳動組件與具有兩個自由度的行星齒輪機構及錐齒輪副串聯組合而成星輪傳動組件由雙曲柄空心偏心套[18]、兩個技術參數完全相同并交錯180°同時與內齒輪[6]嚙合的行星齒輪[5]、由前支承盤[3]、后支承盤[8]、n根支承軸[20]緊固聯接而成的行星架以及軸承組合而成，在行星齒輪分布圓DZ圓周上均布n個滾動星輪，滾動星輪雙曲柄上的軸承套裝在行星齒輪軸承孔中，兩端軸承套裝在行星架的軸承孔中；在分布圓Dx圓周上均布n個穿孔dx、n根支承軸穿過孔dx并與滾動星輪交錯布置，滾動星輪雙曲柄與偏心套雙曲柄具有相同的偏心距a，兩個行星齒輪通過軸承[21]可轉動地裝在偏心套的雙曲柄上，偏心套[18]通過軸承[22]和[15]裝在行星架軸承孔中，行星架通過軸承[9]裝在軸承座[2]和[10]的內孔中，軸承座[2]、[10]與內齒輪[6]用螺栓緊固為1體，并通過內齒輪外圓端面螺孔安裝在機座上；錐齒輪副的大齒輪與偏心套緊固聯接、小齒輪裝在控制軸[11]端部，控制軸用軸承[12]裝于軸承座[10]的軸承孔中；行星齒輪機構由太陽能[24]、n個行星齒輪[32]、內齒輪[1]組成，行星齒輪通過軸承[31]可轉動地安裝在傳力軸[30]上，n根傳力軸均布在分布圖Da的圓周上并與轉臂[29]緊固聯接，轉臂[29]與出軸[27]緊固聯接；主功率軸[17]穿過偏心套內孔、一端由軸承[16]支承于端蓋[14]的軸承孔中，另一端通過聯軸器[23]與太陽輪轉軸[25]直聯，轉軸[25]用軸承[26]裝入轉臂內孔中；控制軸帶動錐齒輪副和星輪傳動組件減速后帶動行星齒輪機構的內齒輪，1根主功率輸入軸穿過星輪傳動組件中心直聯行星齒輪機構的太陽輪，于是行星齒輪機構便變成具有兩個自由度的差動行星機構，將行星齒輪機構轉臂裝在輸出軸上，便組合成多功能星輪減速器，通過操作控制軸、在不停機的狀態下實現與主機工況變化相適應的傳動。其特征在于a、在結構上，從件號[1]至[23]以星輪傳動變型組件為核心組合成一個完整的部件，從件號[24]至[32]以行星齒輪和太陽輪為核心組合成另一個完整的部件，兩個部件同時裝于機殼中使[1]與件[32]正確嚙合、花鍵套[23]與[25]相聯便總成為各種安裝型式的多功能星輪減速器。b、在一個特定的直徑為D的有效圓內，對兩個部件的主要零件所占的面積進行最合理的分配，以達到本發明承載能力大、傳動效率高、壽命長，而且兩個部件達到或接近等強度和等承載能力的技術要求，以實現雙功率流產生的轉矩互相平衡的目的。c、副功率(功率小)垂直輸入，經三級減速將運動輸出，主功率穿過空心偏心套直接輸入行星齒輪結構，既符合錐齒輪傳遞功率有限的特點，又使大直徑的內齒輪[1]處于低速平穩運轉狀態，既滿足結構緊湊要求，又使大功率實現高效傳動。d、在星輪傳動變型組件中的雙曲柄偏心套是一個整體并具有內孔特制偏心套，以利于主功率軸穿過中心。e、星輪傳動變型組件亦可改為行星齒輪傳動機構(NGW傳動)將空心偏心套[18]上的雙曲柄改成為一個空心太陽輪(中心齒輪)，將n根星輪軸[4]改為n根圓柱直軸，兩端與行星架緊固，在直軸中間安裝n個行星齒輪，行星齒輪可轉動地安裝在直軸中間圓柱上，n個行星齒輪同時與太陽輪和內齒輪[6]嚙合便將星輪傳動變型組件改成為行星齒輪傳動機構。f、多功能星輪減速器的控制軸[11](含小錐齒輪[13]、軸承[12])常用一根，可以是2根、3根和4根。g、多功能星輪減速器輸出端可串聯各類減速機構、變速機構，亦可串聯各類增速機構。
2.根據權利要求1所述的多功能星輪減速器，其特征在于用星輪傳動組件取代行星齒輪機構，主功率軸與雙曲柄偏心軸[43]直接，兩個技術參數完全相同的行星齒輪交錯180°，同時與內齒輪[1]嚙合，因內齒輪[1]是可轉動的，因而組成一種具有兩個自由度的星輪傳動機構，以擴大減速器的傳動比i，同時通過增大錐齒輪副的傳動比相匹配地擴大傳動比ik。
3.根據權利要求1所述的多功能星輪減速器，其特征在于一種主功率軸和控制軸是平行布置的變型多功能星輪減速器是由星輪傳動變型組件通過過橋齒輪[61]與差動行星齒輪機構并聯組合而成，內齒輪[58]和[74]既有內齒又有外齒。
4.根據權利要求1所述的多功能星輪減速器，其特征在于一種主功率軸與控制軸對稱180°布置的變型多功能星輪減速器是由星輪傳動通用組件與差動行星齒輪機構組合而成，兩個部件的內齒輪緊固聯接，并用軸承[85]支承于機殼中，驅動控制軸[94]、行星齒輪[88]作平面運動并推動內齒輪[87]和[84]慢速施轉，行星機構的太陽輪由與控制軸對稱180°布置的主功率軸[107]驅動，減速后的運動通過輸出套[105]從主功率電機和副功率電機之間輸出。
5.根據權利要求1所述的多功能星輪減速器，其特征在于一種主功率軸和控制軸均垂直布置、低速級串聯雙級星輪傳動減速機構的變型多功能星輪減速器，其主功率軸通過一對錐齒輪副([143]和[151])減速后驅動內齒輪[138]、控制軸通過另一對錐齒輪副([149]和[148])和行星齒輪減速機構驅動內齒輪[138]，通過傳力軸[137]、轉臂[157]將差動變速后的運動輸入星輪傳動減速機構。
6.根據權利要求1所述的多功能星輪減速器，其特征是在出端串聯一級組合式星輪傳動減速機構的主功率雙級傳動的多功能星輪減速器，其組合式星輪傳動減速機構由兩對(每一對由兩個技術參數相同的行星齒輪交錯180°同時與一個內齒輪嚙合)技術參數不同的內嚙合齒輪副共用一個行星架組合而成，其傳動比是通過兩對齒輪副不同齒數Z1、Z2、Z3、Z4排列組合而成，兩對齒輪副具有相同的承載能力，滿足Z2Xm12≈Z3Xm34，Z1-Z2≥Z4-Z3、a12≥a34的要求，通過兩對4個行星齒輪的合理布置達到傳動件雙向平衡的目的。
7.根據權利要求1所述的多功能星輪減速器，其特征在于低速級串聯雙排星輪傳動減速機構的主功率雙級傳動的多功能星輪減速器，其雙排星輪傳動減速機構，是由兩對四個技術參數完全相同的行星齒輪[190]交錯180°同時與一個內齒輪[191]相嚙合并共用一個行星架組合而成，兩對行星齒輪軸承孔中裝有相同的滾動星輪、相同的雙曲柄偏心套和軸承，通過兩對四個行星齒輪的合理布置達到傳動件雙向平衡的目的。
8.根據權利要求1所述的多功能星輪減速器，其特征在于差動行星齒輪機構并聯1個行星齒輪增速機構的多功能星輪減速器，其差動行星齒輪機構與行星齒輪增速機構共同一個行星架、行星齒輪[212]和[209]均可轉動地裝在同一根(n根)傳力軸[204]上，內齒輪[211]齒數為ZB1、太陽輪[203]齒數為ZA1，則使多功能星輪減速器四個特定輸出轉ng、nH、nf、nd均增速(ZA1+ZB1)/ZA1倍輸出，以達到本發明實現高速輸出的目的。
全文摘要
多功能星輪減速器由星輪傳動組件、行星齒輪機構和錐齒輪副串聯組合而成,n根控制軸(11)帶動錐齒輪副和星輪傳動組件減速后帶動內齒輪(1),主功率軸(17)與中心齒輪(24)直聯,轉臂(29)與出軸(27)緊固聯接便組合成主功率單級傳動的多功能星輪減速器。控制軸與主功率軸可垂直、平行或對稱180°布置,出軸可串聯各類減速、增速和變速機構。已設計轉矩2646KN.m、功率4000kw以下的系列產品,能通過功率小的控制電機調速達到大功率傳動調速的目的,克服了通用減速器功能單一的缺點,具有承載能力大、結構緊湊、壽命長、節能節材效果好等優點。
文檔編號F16H3/76GK1232146SQ9811243
公開日1999年10月20日 申請日期1998年4月14日 優先權日1998年4月14日
發明者周干緒 申請人:周干緒