兩級行星輪邊減速器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及減速器技術領域，一種兩級行星輪邊減速器，包括電機、輪轂及二級行星部件，其特征：齒形密封與第四耐磨圈間形成密封面，齒形密封前有防塵密封，固定架內孔與第三耐磨圈間有第三密封，第二內齒圈與第一軸承間有第一密封，第一密封與第二耐磨圈間形成密封面，第二內齒圈與第二軸承間有第二密封，第二密封與第一耐磨圈間形成密封面。第一行星輪用第一密封軸承支承在第一星輪軸上，行星架兩側用第三、四密封軸承分別支承在大、小端蓋內，第二行星輪用第二密封軸承支承在第二星輪軸上，耐磨圈硬度Rc≥55、粗糙度Ra＝0.2～0.8μm。有益效果：齒形密封優于骨架與浮動油封；齒形密封磨損自動補償；齒輪與軸承分別用油與脂潤滑，減速器壽命長。
【專利說明】
兩級行星輪邊減速器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種減速裝置領域，具體說涉及大噸位電動輪自卸車輪邊減速器技術領域，是現有輪邊減速器技術的改進，一種兩級行星輪邊減速器。
【【背景技術】】
[0002]輪邊減速器是20世紀50年代[美]科學家羅伯特的發明創造:“電機-減速-增大力矩-傳遞給輪輞-驅動車輪旋轉”。之后，美國通用公司于1968年將這種構思應用于大型礦用自卸車。1977年后，我國湘潭電機廠等也相繼研制成功，目前我國已接近國外先進水平。
[0003]十二五期間，我國大型礦山將需要大量的電動輪自卸車。大型電動輪自卸車是露天礦主要設備，而輪邊減速器則是電動輪自卸車的主要傳動機構，起到減速增扭的作用，提高了自卸車的動力輸出，在自卸車中占有重要地位，目前國內礦用汽車多為二級行星輪邊減速器。
[0004]減速驅動型電動輪多數采用內轉子電動機，減速部件設在電動機與車輪之間，以保證低速時獲得足夠大的轉矩。減速部件多為行星傳動，因此具有輕量化程度高、噪聲小及成本低等優點。現有輪邊減速器技術存在密封不好及軸承使用壽命短兩個問題，理論依據如下:
[0005]我國湯雙清教授《電動輪驅動技術研究》指出:“但是，由于電動輪驅動某些關鍵技術的局限，致使該技術還沒能被廣泛應用。…由于電動輪直接安裝在車上，…揚起的灰塵、飛濺的泥水也極易進入電動輪。...”(《機械工程與自動化》2009-4)
[0006]遼寧工程技術大學王旭《基于Agent的電動輪軸承溫監控系統的研究》指出:
[0007]“電動輪是整個自卸車故障多發部位，損失嚴重:每次故障造成的經濟損失幾萬元至幾十萬元。因軸承溫升過高造成行星齒輪打齒事故占絕大多數。某礦十幾年來共發生電動輪軸承溫度過高有關事故數百起，數十臺自卸車主要部件嚴重燒毀，造成了數千萬元的直接損失。”
[0008]姚冠華《礦用減速器的破壞原因及處理方法》指出:“減速器故障在煤礦設備故障中約占40%。...軸承是減速器中常用的零件，非常容易損壞的。軸承的損壞形式:軸承劃傷；軸承侵入雜質；軸承過熱變色等。”(見于煤礦機械2002.07)
[0009]下面來討論輪邊減速器中的密封與軸承:
[0010](— )現有輪邊減速器技術的密封主要采用骨架油封與浮動密封，其存在問題分述如下:
[0011](A)骨架油封不可采用的理由-過盈配合、磨損、密封面失效、漏油:
[0012]秦大同《現代機械設計手冊》:“在自由狀態下，油封內徑比軸徑小，即有一定的過盈量，過盈量隨軸徑增大而增大(卷3-18-7、182頁)。”電機驅動后，輸入軸運轉一定時間，過盈量會使油封內唇與旋轉軸之間的摩擦使旋轉軸發熱、發燙，軸承內的潤滑脂會開始融化，慢慢從軸承單邊密封圈縫隙間流失，導致軸承因渴油而失效，最終使齒輪箱損壞。
[0013](I)發明專利《礦用電傳動重型汽車輪邊減速器》(201110374210.3):電動機殼與輪轂聯接處有兩個大型骨架密封圈，它們之間的空腔可以在外部通過潤滑油嘴加油；
[0014](2)發明專利《一種輪邊減速箱》(201210279394.X):采用一只骨架油封；
[0015](3)發明專利《輪邊減速器》(201510120706.6):采用一只骨架油封；
[0016](4)發明專利《一種電動輪礦用自卸車的輪邊減速裝置》(ZL201110207136.6):骨架油封；
[0017](5)康凱《斯太爾橋輪邊油封漏油故障原因及處理方法》:當半軸油封失效時，主減速器潤滑油會流入輪邊減速器內，使輪邊減速器油位升高沖壞油封造成漏油；
[0018](6)劉晉現等《R6660羅利R輪邊減速器密封失效原因分析及改造》:半軸油封過早老化、磨損使半軸油封失效。(物探裝備2007.9);
[0019](7)左暉《起重機驅動橋輪邊減速器漏油原因分析及改進措施》:漏油原因是油封唇口偏磨，磨損嚴重造成漏油。(工程機械與維修20014.8);
[0020](8)李宏、楊建華《SX2190汽車輪邊油封漏油原因及處理》:漏油原因是半軸油封過早老化、磨損使半軸油封失效。
[0021 ] (B)浮動油封不可采用的理由:
[0022](I)浮動油封工藝難度大，浮動油封有以下問題:
[0023]①當溫度不均勻或受力不一致時，直徑大且細的浮動環會出現扭曲變形，即使很小變形，隨著慢慢泄油、泥漿微細滲入密封層，磨損便開始直至密封失效；
[0024]②浮動油封自動補償能力差，特別是橡膠圈開始老化或因周邊水泥漿凍結時。
[0025](2)中國煤炭太原研究院劉志更《浮動油封在大扭矩輪邊減速器中的應用于研究》指出:
[0026]“大扭矩輪邊減速器失效是因為浮動油封漏油。浮動油封漏油原因:密封面載荷不均勻使浮動油封燒壞;密封面硬度與粗糙度要求高的工藝難度大;密封面上有雜質;浮動油封經常曝露在灰渣、沙石、泥漿中工作，污染物會粘結在O形圈上使之老化失效;浮動油封承受壓力小，連續運轉時僅為0.24MPa。”(煤炭工業2014.10);
[0027](3)朱國勇等《推土機終傳動浮動油封漏油故障解決》:2013年上半年浮動油封故障占到90%，故障表現都為外部可觀察到的漏油，尤其以SD16濕地型推土機更為明顯，其比例高達發生故障機型的95%。(建筑機械化2015-03);
[0028](4)發明《支架搬運車帶制動器的輪邊減速器》(ZL 200910075507.2):設兩處浮動油封:
[0029](5)發明專利《一種梭車的輪邊減速器》(ZL 201010290044.4):設置一處浮動油封；
[0030](6)發明《動密封裝置及具有該裝置的輪邊減速器》(200910250155.X): —處浮動油封。
[0031](二)現在討論輪邊減速器中的軸承:
[0032]《滾動軸承應用手冊》指出:“潤滑不良是引起軸承早期破壞的主要原因”(891頁)；
[0033]《密封深溝球軸承的密封技術》指出:“…軸承早期失效往往不是材質引起的疲勞破壞，而是污染物進入軸承后潤滑脂質逐漸變壞，在滾動接觸面上產生壓痕所致。”(軸承2009.05)
[0034](I)楊鐘勝《電動輪自卸車輪邊減速器齒輪常見失效形式和預防措施》指出:“在影響軸承失效的眾多因素中，安裝方面的原因占16%、污染方面的原因占16%，而屬于潤滑和疲勞方面的原因各占34%。在使用中有70%的軸承達不到使用壽命。”(汽車工藝與材料2009-01)
[0035](2)專利《一種大型礦用汽車輪邊減速器》(201420114845.9): “由于作業環境惡劣，這些重型礦用汽車的輪邊減速器內的齒輪油中鐵金屬顆粒的含量經常超標，致使齒輪嚙合過程中，齒面上不能形成有效的油膜，進而導致齒輪齒面的膠合和擦傷，不僅大大提高了重型礦用汽車的維修成本，而且給生產造成了嚴重的影響。”
[0036](3)Β.?.伊薩科夫博士論文《自卸汽車電動輪減速器狀況的診斷》指出:
[0037]“據統計現有電動輪減速器故障間期為2?20萬公里，故障間期波動很大。…
[0038]“聯合公司于1984年建立了汽車可靠性的診斷機構，采用磁強計測定潤滑油中的鐵粉含量來判斷電動輪減速器的技術狀況。”
[0039](4)《礦用減速器的破壞原因及處理方法》指出:“軸承是減速器中常用的零件，非常容易損壞的。引起損壞的最主要的原因是潤滑油中混入鐵粉雜質含量較高。”(煤礦機械2002.07)
[0040](5)丁守祥《重載齒輪齒面疲勞損壞及預防》指出:
[0041]“承載輪齒表面各處承受著不同形式的應力作用，齒面和皮下金屬可能產生微小裂紋形成疲勞源，隨之應力循環次數增加，裂紋將不斷擴展以致相互連接起來形成小塊金屬脫落，齒面出現點蝕剝落，齒輪齒面產生疲勞損壞。”(兵器材料科學與工程2002.01)
[0042]【
【發明內容】
】本發明提供的兩級行星輪邊減速器，是針對現有輪邊減速器密封不可靠及污染物進入軸承的不足而作出的改進，從而提高輪邊減速器使用壽命，減少車輛維修費用。
[0043]【技術方案】為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是:
[0044]固定架外圓裝有耐磨圈，輪轂內有齒形密封座，齒形密封座內有齒形密封，齒形密封與第四耐磨圈之間形成密封面。
[0045]進一步，齒形密封之前設有一只防塵密封，防塵密封置于防塵密封座內，防塵密封與第四耐磨圈形成密封面，防塵密封座連接在輪轂端面；
[0046]進一步，固定架內孔與設在第二太陽輪軸頸上的第三耐磨圈之間有第三密封；
[0047]進一步，第二內齒圈與第一軸承間有第一密封，第一密封裝在輪轂內孔，第一密封與連接在固定架外圓上的第二耐磨圈之間形成密封面；
[0048]進一步，第二內齒圈與第二軸承之間有裝在密封座內的第二密封，第二密封與設在連接盤11外圓的第一耐磨圈之間形成密封面；
[0049]進一步，第一行星輪用第一密封軸承支承在第一星輪軸上；
[0050]進一步，行星架兩側用第三、第四密封軸承I分別支承在大端蓋與小端蓋內孔；
[0051 ]更進一步，第二行星輪用第二密封軸承支承在第二行星輪軸上；
[0052]第一、第二及第三耐磨圈的表面硬度Re 2 55、表面粗糙度Ra = 0.2?0.8μπι。
[0053]第一軸承與第二軸承的兩側設置第一密封與第二密封的功能是，行星部件用齒輪油潤滑，第一、二軸承用脂潤滑，混入齒輪油中的鐵粉不會進入軸承內。
[0054]脂潤滑軸承的理論依據:
[0055]①埃斯曼《滾動軸承設設計與應用手冊》221頁:“當結構緊湊時，最好使用裝有兩面密封的向心球軸承。裝有兩面密封圈的向心球軸承已裝入足夠軸承整個使用期限的潤滑脂。”
[0056]②卜炎《實用軸承技術手冊》95頁:“在那些結構緊湊、軸向尺寸要求小、密封要求嚴格、維護補油困難，不便采用附加密封裝置的地方，可以優先選用密封軸承。”
[0057]③劉澤九《滾動軸承應用手冊》593頁:“密封軸承既可以有一個良好密封潤滑環境，同時也省去復雜的潤滑系統。所以在結構緊湊、密封要求嚴格部位，均建議使用密封軸承。”
[0058]【有益效果】比照現有技術，本發明具有下述有益技術效果:
[0059](I)齒形密封耐壓、耐低溫及許用線速度均優于骨架油封與浮動油封；
[0060](2)齒形密封磨損自動補償的，使減速器內很長時間內不漏油處于良好潤滑狀態；
[0061](3)軸承用脂潤滑，而行星部件用齒輪油潤滑，因而軸承潤滑脂不被污染，使軸承長時間可靠運轉，噪聲低，大大提高了減速器的使用壽命長。
[0062]【【附圖說明】】圖1.本發明實施例結構示意圖
[0063]【【具體實施方式】】下面結合附圖對本發明詳加描述:
[0064]參照圖1.一種兩級行星輪邊減速器，包括電機1、輪轂3及第一、二級行星部件，所述第一級行星部件包括輸入軸33軸伸上的第一太陽輪31、行星架32、第一行星輪25、第一星輪軸27、緊固在大端蓋12內的第一內齒圈24，所述第二行星部件包括與第一行星架32連接的第二太陽輪14、緊固在車架上的固定架2、第二行星輪17、第二星輪軸16、緊固在輪轂3內的第二內齒圈7，第二星輪軸16兩端分別緊固在固定架2與連接盤13上，固定架2與連接盤13用第一、第二軸承4、10分別支承在輪轂3內孔的兩側，輪轂3端面連接大端蓋12，大端蓋12端面連接小端蓋28，小端蓋28端面連接圓蓋板30，圓蓋板30上有呼吸器，其特征在于:所述固定架2外圓裝有耐磨圈，所述輪轂3內有齒形密封座21，齒形密封座21內有齒形密封20，所述齒形密封20與第四耐磨圈之間形成密封面，防止泥漿等進入行星傳動齒輪。
[0065]齒形密封全稱是齒形滑環式組合密封，由薄唇齒形滑環與O型圈組成。齒形密封的滑環齒尖與旋轉面的接觸近于線接觸，可大大減少高速旋轉產生的摩擦熱。滑環薄唇剛性小，O型圈使滑環薄唇束緊于滑動面，但接觸面有一層很薄油膜(0.00Imm?0.0025mm)，因而只起潤滑作用，而不至被刮出成滴(泄漏)，0型圈的彈力使線接觸密封面磨損得以自動補償。齒形密封的使用條件為:工作壓力O?40Mpa、工作溫度-55?250°C、v=10m/S，工作介質:油、水等等，使用壽命為普通骨架油封十幾至二十幾倍。
[0066]所述兩級行星輪邊減速器的特征在于:齒形密封20之前設有一只防塵密封23，所述防塵密封23置于防塵密封座22內，所述防塵密封23與第四耐磨圈形成密封面，所述防塵密封座22連接在輪轂3端面，防塵密封用來保護齒形密封粘上泥漿等污物。
[0067]所述兩級行星輪邊減速器的特征在于:第四耐磨圈的表面硬度Re2 55、表面粗糙度Ra = 0.2?0.8μηι，使密封更可靠。
[0068]所述兩級行星輪邊減速器的特征在于:固定架2內孔與設在第二太陽輪14軸頸上的第三耐磨圈18之間有一只第三密封19，防止漏油。
[0069]所述兩級行星輪邊減速器的特征在于:所述第二內齒圈7與第一軸承4間有第一密封5，所述第一密封5裝在輪轂3內孔，第一密封5與連接在固定架2外圓上的第二耐磨圈6之間形成密封面，防止混入鐵粉的齒輪油污染第一軸承4。
[0070]所述兩級行星輪邊減速器的特征在于:所述第二內齒圈7與第二軸承10之間有裝在密封座內的第二密封8，所述第二密封8與設在連接盤11外圓的第一耐磨圈9之間形成密封面。
[0071]所述兩級行星輪邊減速器的特征在于:所述第一行星輪25用第一密封軸承26支承在第一星輪軸27上，防止混入鐵粉的齒輪油污染軸承。
[0072]所述兩級行星輪邊減速器的特征在于:行星架32兩側用第三、第四密封軸承11、29分別支承在大端蓋12與小端蓋28內孔。
[0073]所述兩級行星輪邊減速器的特征在于:所述第二行星輪17用第二密封軸承15支承在第二星輪軸16上，防止混入鐵粉的齒輪油污染軸承。
[0074]所述密封軸承為接觸式徑向密封軸承，如RK、或RS、或HMS(A)、或MHS(A)型。
[0075]所述兩級行星輪邊減速器的特征在于:所述第一、第二及第三耐磨圈9、6及18的表面硬度Re >55,表面粗糙度Ra = 0.2?0.8μπι。
[0076]上述實施例是對本發明的說明，不是對本發明的限定，任何對本發明簡單變換后的方案均屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種兩級行星輪邊減速器，包括電機(I)、輪轂(3)及第一、二級行星部件，所述第一級行星部件包括輸入軸(33)軸伸上的第一太陽輪(31)、行星架(32)、第一行星輪(25)、第一星輪軸(27)、緊固在大端蓋(12)內孔的第一內齒圈(24)，所述第二行星部件包括與第一行星架(32)連接的第二太陽輪(14)、緊固在車架上的固定架(2)、第二行星輪(17)、第二星輪軸(16)、緊固在輪轂(3)內的第二內齒圈(7)，第二星輪軸(16)兩端分別緊固在固定架(2)與連接盤(13)上，固定架(2)與連接盤(13)用第一、第二軸承(4、10)分別支承在輪轂(3)內孔的兩側，輪轂(3)端面連接大端蓋(12)，大端蓋(12)端面連接小端蓋(28)，小端蓋(28)端面連接圓蓋板(30)，圓蓋板(30)上有呼吸器，其特征在于: 所述固定行星架(2)外圓裝有耐磨圈，所述輪轂(3)內孔有齒形密封座(21)，齒形密封座(21)內有齒形密封(20)，所述齒形密封(20)與第四耐磨圈之間形成密封面。2.根據權利要求1所述的兩級行星輪邊減速器，其特征在于:齒形密封(20)之前設有一只防塵密封(23)，所述防塵密封(23)置于防塵密封座(22)內，所述防塵密封(23)與第四耐磨圈形成密封面，所述防塵密封座(22)連接在輪轂(3)端面。3.根據權利要求1或2所述的兩級行星輪邊減速器，其特征在于:第四耐磨圈的表面硬度Re 2 55、表面粗糙度Ra = 0.2?0.8μπι。4.根據權利要求3所述的兩級行星輪邊減速器，其特征在于:固定架(2)內孔與設在第二太陽輪(14)軸頸上的第三耐磨圈(18)之間有一只第三密封(19)。5.根據權利要求4所述的兩級行星輪邊減速器，其特征在于:所述第二內齒圈(7)與第一軸承(4)間有第一密封(5)，所述第一密封(5)裝在輪轂(3)內孔，第一密封(5)與連接在固定架(2)外圓上的第二耐磨圈(6)之間形成密封面。6.根據權利要求5所述的兩級行星輪邊減速器，其特征在于:所述第二內齒圈(7)與第二軸承(1)之間有裝在密封座內的第二密封(8)，所述第二密封(8)與設在連接盤(11)外圓的第一耐磨圈(9)之間形成密封面。7.根據權利要求6所述的兩級行星輪邊減速器，其特征在于:所述第一行星輪(25)用第一密封軸承(26)支承在第一星輪軸(27)上。8.根據權利要求7所述的兩級行星輪邊減速器，其特征在于:行星架(32)兩側用第三、第四密封軸承(11、29)分別支承在大端蓋(12)與小端蓋(28)內孔。9.根據權利要求8所述的兩級行星輪邊減速器，其特征在于:所述第二行星輪(17)用第二密封軸承(15)支承在第二星輪軸(16)上。10.根據權利要求4或5或6所述的兩級行星輪邊減速器，其特征在于:所述第一、第二及第三耐磨圈(9、6及18)的表面硬度Re >55,表面粗糙度Ra = 0.2?0.8μπι。
【文檔編號】F16H57/04GK105864410SQ201610344424
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月12日
【發明人】吳聲震
【申請人】吳小杰