高效率大功率少齿差增/减速动力传动装置

1.一种高效率大功率少齿差增/减速动力传动装置，其特征为：一个呈周向浮动状体的内齿圈（1），它的两端面各自固结一个幅板（3），幅板（3）的中心各自设置有空心轴套（4），空心轴套（4）的内圈安设的第一轴承（7）各自支承偏心轮（5）的两端心轴，空心轴套（4）外圈安设第二轴承（8），第二轴承（8）的外圈固结在静止件上，其中一个空心轴套（4）的端面与输出/入轴（10）相固结，另一个空心轴套（4）的端面则由偏心轮（5）的一端心轴自由通过；内齿圈（1）与一个以上的外齿轮（2）相啮合，每个外齿轮的心部各自支承在转臂轴承（6）上，当采用多个外齿轮（2）时，偏心轮（5）轴向设置的诸偏心轮的周向夹角相等，构成少齿差增/减速动力传动装置；当幅板（3）制成无孔结构构成无静止件外壳动力传动装置且无输出/入轴（10）时，内齿圈（1）构成径向输出的传动装置。
2.根据权利要求1所述的高效率大功率少齿差增/减速动力传动装置，其特征为：第一轴承（7）和第二轴承（8）可以在同一平面内，也可以不在同一平面内。
3.根据权利要求1所述的高效率大功率少齿差增/减速动力传动装置，其特征为：啮合副的齿形为渐开线、摆线或圆弧齿中的一种。

高效率大功率少齿差增/减速动力传动装置\n[0001] 发明领域：本发明涉及的是机械传动行业行星减/增速机范畴。\n[0002] 背景技术：少齿差行星减速机(plane centric gear units—国外惯用名称)它具有体积小、重量轻、噪音低、啮合线速度低、接触应力特别小等诸多优点，我国现况中，它与摆线针轮减速机共同占领了中小型功率大速比的主要市场，其结构型式虽多，但都有一个共同的缺点是传动效率不够理想(含摆线针轮型)，由本发明人开发的SCC系列少齿差行星减速机，及SCCII少齿差行星减速机系列，前者在1985年8月29日由扬州市科委通过鉴定，后者于1988年江苏科委通过鉴定，并运用了我们的实用新型专利ZL88211046.2滚动销轴套输出机构(详见鉴定证书复印件)，但其效率还是不够理想，特别是在大功率、特大功率的传动装置中效率是一件十分敏感的问题，如一台10000KW增、减速机，1％的效率意味\n100KW的能耗或收益；当今我国大量生产的1000～2000KW风电增速装置大都采用2级NGW\n2\n型具有外齿啮合轮系，它们加工精度高、齿形接触应力大(可达80～100kg/mm或更高)，\n2\n而相应的少齿差轮系的接触应力仅为8～10/mm左右或更低，其噪音一般在70dB以下但其传动效率问题未能进入千KW级行列，而相应的NGW轮系的噪音在80dB左右。\n[0003] 现有技术中的船用减速机特别是大型船只大都用外啮合减速机，它们经常用高低速柴油机或燃气轮机为原动力，减速机速比在4～8之间，而当采用高速柴油机或燃气轮为原动力时(n≈3000～6000r.p.m),则可大大降低船载原动机之重量，相应的减速机之速比可能增至30或更高，相对而言，如采用外啮合传动结构是很庞大的。\n[0004] 本发明内容：本发明是一种行星传动装置，特别是少齿差型增/减速传动装置(plane centric gear units)其特征为：一个呈周向浮动状体的内齿圈1，它的两端面各自固结一个幅板3，幅板3的中心各自设置有空心轴套4，空心轴套4的内圈安设的轴承7各自支承偏心轮5的两端心轴，空心轴套4外圈安设轴承8，轴承8的外圈固结在静止件上，其中一个空心轴套4的端面与输出入轴10相固结，另一个空心轴套4的端面则由偏心轮5的一端心轴自由通过。内齿圈1与一个及一个以上的外齿轮2相啮合，每个外齿轮的心部各自支承在转臂轴承6上，当采用多个外齿轮2时，偏心轮5轴向设置的诸偏心轮的周向夹角相等，构成的少齿差行星增/减速动力传动装置。当幅板3制成无孔的结构构成的无静止件外壳的动力传动装置，以及无输出/入轴10的内齿圈1为径向输出的传动装置,轴承7和轴承8可以在同一平面内，也可以不在同一平面内。啮合副的齿形为渐开线、摆线、圆弧齿。\n[0005] 本发明原理：少齿差啮合副由于其啮合线速度低，一般小型功率其线速度约在\n1m/sec左右，而相同功率之外啮合副的啮合线速度可达10～15m/sec，故少齿差啮合副中的齿面啮合耗功仅为1％左右；而外啮合副之啮合耗功可达3～5％左右，这是因为外啮合线速度远远高于少齿差啮合副，因为渐开线齿形啮合过程中当啮合点离开节圆直径上的点时它们之间的相对运动连滚带滑模式(详见Wear control Hand Book有关阐述)，对于少齿差啮合副而言，耗功之主要部位在轴承，特别是销轴式输出机构及其转臂轴承，以上述#\nSCC系列3机座为例(详见化学工业出版社机械设计中册p703～704页)：外齿轮之切向啮合力Ft＝304kg,销轴上的作用力之和F∑＝601kg,转臂轴承上之径向力FR＝893kg,高速轴之支反力R1＝293kg,由上得知轴承(含销轴)之支反力总和F∑≈1787kg相当于啮合力的6倍左右，由试验及计算得知，轴承上每1个Ft之支反力消耗总功率1.5～2％,而本发明因为内齿圈1及外齿轮2的啮合力大小相等方向相反在同一条直线上及其支反力作用在轴承7上，故轴承8为零载轴承，而如果只有一端幅板3，则轴承8必须双排该处其支反力可达2倍Fn以上，故效率很低而且由于是悬臂式啮合齿面之接触力不均匀，很难适应大功率及多外齿结构。本发明转臂轴承反力加支反力之总和只有1.5Ft，故完全有理由获得比NGW型及其他外啮合副更高的传动效率之啮合副，加上少齿差本身具有的其他类型啮合副无法比拟的优点，故本发明可以进入大型特大型万千瓦级传动功率高效之传动范畴，诸如：\n巨型海上舰船及风电行业之主传动系统提供高新技术装备。近期本发明人在相邻(相关)申请项目中以及社会有关部门都希望诞生高效优性能特大功率增减速传动装置。我们开发SCC系列少齿差减速机迄今整整28年，本发明第一发明人从事传动机械设计已经历57年。\n[0006] 本发明优点：\n[0007] 1、本发明之转臂轴承反力及高速轴端之支反力之和由传统销轴式输出机构的6倍啮合力降低至1.5倍啮合力，即∑FR≤1.5Ft，啮合耗功只有1％左右，总传动效率可达\n97％以上，单机速比可达100以上，故本发明可以进入大功率特大功率、大速比及高效增减速机之行(首)。\n[0008] 2、噪音在相同加工精度下比外啮合副低8～10dB。\n[0009] 3、接触应力只有外啮合的1/10左右，完全可以排除齿面接触应力过高而产生的\n2 5\n损坏，根据wear control Hand Book Table 4阐明，当接触应力为2070N/mm寿命为10 周\n2 7\n期，而当接触应力将为1000N/mm时，寿命则为10 周期，可见接触应力降低1倍，寿命可提高100倍，故本发明齿面寿命比外啮合提高1000倍。\n[0010] 4、结构简单，由于齿的弯曲应力为主应力，故承载能力强、体积小、成本低，总重可降低2～3倍。\n[0011] 具体实施方式：下面结合附图详细表述实施本发明之最佳方案。\n[0012] 图1是双外齿轮啮合副\n[0013] 图2是三外齿轮啮合副\n[0014] 图3是单外齿轮啮合副\n[0015] 1、内齿圈\n[0016] 2、外齿轮\n[0017] 3、端面幅板\n[0018] 4、空心轴套\n[0019] 5、偏心轮\n[0020] 6、转臂轴承\n[0021] 7、轴承\n[0022] 8、轴承\n[0023] 9、平衡锤\n[0024] 10、输入/出轴\n[0025] 本发明之最佳方案是双外齿轮啮合副，它无需增设平衡锤，这样有利于动、静平衡和降低振幅和噪音，由于接触应力特别小，在一般情况下只需采用调质钢后加工即可满足要求，这样可降低成本提高精度更可以避免齿面淬火和变形，但当特大型功率可以采用3外齿啮合副及硬面齿轮。实施本发明之机床含通用机床、滚齿机、插齿机等。