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行星减速机在煤炭挖掘机械上的应用
标签:行星减速机;煤炭挖掘机械;减速机   时间: 2013-5-30   点击: 1269

我国是世界产煤大国,为适应煤炭需求的迅猛增加,很多煤炭挖掘机械的装机功率都成倍增加,因此对机械传动部分的要求愈来愈高,传统的定轴轮系传动结构已不能适应新的工作要求,煤炭挖掘机械采用行星齿轮传动势在必行。行星减速机的行星齿轮传动具有功率分流的特点,其各中心轮可构成共轴线性传动,而且合理应用了内啮合齿轮副,因此可以做到体积小、质量轻、结构紧凑合承载能力强等特点。另外,行星齿轮传动结构的对称性,也使得作用于中心轮和转臂轴承中的反作用力相互平衡,从而有利于提高传动效率,效率值可达0.97~0.99;由于采用了多个结构相同的行星轮,均匀分布在中心轮周围,从而可使行星轮与转臂的惯性力相互平衡,使参与啮合的齿轮数增多,实现了行星传动的运转平稳,增强了抵抗冲击和振动的能力,工作可靠性更高;而且只要选择合适的行星齿轮传动类型及配齿方案,便可以用少数齿轮来获得很大的传动比。   

PWZW900减速机采用三级减速(速比可达1000:1),各级减速采用外形逐级递增的方式(输入功率一定,速度降低转矩会增大),这样可限制输入功率,满足输出扭矩要求的同时避免输入功率过大造成浪费。图1所示输入行星机构由太阳轮1、3个行星轮2、内齿圈3和行星架4组成,其中行星架和太阳轮是浮动的(速度较高,太阳轮末端轴承采用间隙配合,为轴向定位);中间级行星机构由太阳轮5、3个行星轮6、内齿圈7和行星架8组成,其中行星架和太阳轮是浮动的;输出级行星机构由太阳轮9、4个行星轮10、内齿圈11和输出轴12组成,其中太阳轮浮动。动力马达力矩通过减速机输入轴传递到太阳轮1,由太阳轮1与多个行星轮2产生外啮合(力矩分流),行星轮2与内齿圈3内啮合,内齿圈3固定,扭矩转化到行星架4;行星架与第二级太阳轮5通过花键连接,依次传递到输出轴12。输出端盖通过圆柱销和止口定位,依靠螺钉紧固在设备的机壳上以承受扭矩。该行星机构承载能力大,结构紧凑,传动比大,适应了挖掘机械的发展需要,同时也可使用在掘进机械和顶管机械等工程机械中。   

对PWZW900挖掘煤炭用行星减速机的结构性能分析如下:

(1)输出轴承分布在输出轴的两端,把轴承距离最大化,实现了径向受力最大化。轴承系列为调心滚子轴承,满足承载力的同时,也实现了加工和安装误差的补偿.   

(2)输出方式采用内花键输出(通常挖掘机械主刀盘是通过传动轴过渡传递的),这种方式满足了传动轴减速机输出的最大径向受力,受力支点近似在输出轴承上。   

(3)多级减速;为提高工作时的效率,应尽量避免机械摩擦,此减速机在各级中间太阳轮前增加了一个轴承,来防止行星架之间产生机械摩擦,同时降低了噪声与温升.   

(5)行星架采用分体笼式结构,有效避免了受力不均的情况,分体结构中与太阳轮连接部采用锻件合金钢,非主受力部件采用普通铸钢,可以降低铸造成本又能保证质量,分体间联结采用螺钉与定位销共存   

(6)行星架与中间太阳轮采用花键联结,保证足够的力矩传递,与中间太阳轮联结增强了销轴的轴向定位,防止减速机高速运转时离心力不均导致的行星架整体轴向串动。   

(7)各法兰部件为了减轻重量,在不影响受力的情况下增加了工艺孔,增大了内腔空间体积,可以更加有效的润滑各零部件。   

(8)减速机外形最大尺寸为900mm,最大转矩达340000Nm,有效节约了安装空间,减轻了机重。   

(9)由于挖掘机械工作环境较为恶劣,针对密封需求,在输出/输入法兰端面上增加“O”形密封圈,保证了安装后减速机内部的密封等级,输出轴在转速≤5m/s,使用温度在-35~200℃,工作介质为水、汽和油的情况下可采用轴用方形圈GSI来密封(耐压范围0~40MPa),各零部件固定联结时均增加了“O”形密封圈。   

为使行星减速机的设计更合理,性能更好,在齿轮材料上采用了低碳合金钢。外齿轮精度等级可达6级,齿面采用渗碳处理,保持心部韧性的同时提高了齿面硬度(表面HRC58-62,芯部HRC33-42),内齿轮也进行了特殊的调质处理。  

 在煤巷掘进机中,行星传动主要用于被广泛使用的外伸缩悬臂式工作机构中,在该机构中,减速装置需与电动装置一起装入伸缩架中,这就要求传动装置体积小,结构紧凑。同时,由于地下作业,工况较为恶劣,对减速机的密封、润滑和冷却都提出了新的挑战,设计的行星减速机在润滑上采用了油脂与稀油共同润滑的方式,可根据工况任意选择(稀油润滑建议在速度较高时使用)。


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