CN107975571A - 一种三端点柱状行星齿轮大功率节能调速*** - Google Patents

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徐魁
韩斌
赵艳磊
常新平
金平
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Abstract

本发明公开了一种三端点柱状行星齿轮大功率节能调速***，包括驱动端***(1)、三端点柱状行星齿轮***(2)以及输出端***(3)；驱动端***模块(1)通过三端点柱状行星齿轮***模块(2)与输出端***模块(3)相连接。本发明采用上述结构后，通过调节辅输入端***的工作状态，调节差动外齿轮上的扭矩，调节负载***的能量输出；上述结构提供一种位于传动***的无转差损耗的无极调速机构；实现升速调速的目的，还要能够在特殊情况下，实现***的降速调速，过负荷运行能力；能实现负载快速制动功能；能实现驱动电机故障状态下的备用功能。

Description

一种三端点柱状行星齿轮大功率节能调速***
技术领域
本发明涉及一种节能调速***，特别是一种三端点柱状行星齿轮大功率节能调速***。
背景技术
现有节能调速***主要有变频调速、液偶调速、永磁调速以及行星齿轮调速。其中变频调速为电子调速，对环境要求较高，并且在大功率(MW级)传动***中造价较高，液偶调速为液力调速，和永磁调速以及行星齿轮调速类似，均属于传动***调速，液力调速和永磁调速为无级调速***，但是存在转差损耗，行星齿轮调速为有级调速，调速范围限制。
此外，通过现有调速机构的分析，亟待解决以下技术问题：
1.提供一种位于传动***的无转差损耗的无极调速机构；
2.相对现有调速机构，该机构不仅要实现增速调速的目的，还要能够在特殊情况
下，实现***的降速调速，过负荷运行能力；
3.相对现有调速机构，该机构要能实现负载快速制动功能；
4.相对现有调速机构，该机构要能实现驱动电机故障状态下的备用功能；
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种三端点柱状行星齿轮大功率节能调速***。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种一种三端点柱状行星齿轮大功率节能调速***，包括驱动端***(1)、三端点柱状行星齿轮***(2)以及输出端***(3)；驱动端***模块(1)通过三端点柱状行星齿轮***模块(2)与输出端***模块(3) 相连接。
本发明的一种方案，三端点柱型行星齿轮***模块包括主动轴(21)、输入太阳轮(22)、行星齿轮轴组一(23)、行星齿轮轴组二(24)、输出太阳轮(25)、被动轴(26)、行星架(27)、差动外齿轮(28)、辅输入端齿轮(29)以及辅输入轴(210)；行星齿轮轴组一(23)和行星齿轮轴组二(24)通过行星架(27)连接差动外齿轮(28)，差动外齿轮(28)与辅输入端齿轮(29)啮合，辅输入端齿轮(29)与辅输入轴(210) 相连；
主动轴(21)与输入太阳轮(22)直接连接，输入太阳轮(22)与行星齿轮轴组一(23)啮合，行星齿轮轴组一(23)与行星齿轮轴组二(24)啮合，行星齿轮轴组二(24)与输出太阳轮(25)啮合，输出太阳轮(25)与被动轴(26)直接连接；行星齿轮轴组一(23)与行星齿轮轴组二(24)均为三个一组，对称布置的固定于行星架(27)上，行星架(27)与差动外齿轮(28)连接，差动外齿轮(28)与辅输入端齿轮(29)啮合；
所述三端点柱状行星齿轮***模块布置方式为水平布置，主动轴(21)和被动轴(26)同轴，旋转方向相反，主动轴(21)和辅输入轴(210)平行布置。
本发明中，所述主动轴(21)一端加工鼓形齿花键(21d)与输入太阳轮花键(22a)配合，主动轴(21)由安装在行星架内部两个滚动轴承(21a)支撑，滚动轴承(21a) 由在主动轴(21)一侧的压板(21b)轴向定位；两个滚轴轴承(21a)之间设有定距环(21c)。
本发明中，所述输入太阳轮(22)设置为浮动结构，太阳轮加工内孔，内孔为盲孔，并设有输入太阳轮花键(22a)与主动轴的鼓形齿花键(21d)配合联接，进行传递扭矩，通过自身角度的调节将载荷均匀分布在一组行星齿轮轴组一(23)上，输入太阳轮(22)定位由一组行星齿轮轴组一(23)圆周方向均布将其限定于中心；输入太阳轮(22)与主动轴(21)采用鼓形齿花键联接，鼓形齿花键同时起到调节输入太阳轮(22)浮动的作用。
本发明中，所述行星齿轮轴组一(23)两端均安装滚动轴承(23a)，滚动轴承(23a)镶套在行星架(27)上，轴向两端由端盖四(23b)固定，实现传递扭矩；
所述行星齿轮轴组二(24)两端安装滚动轴承(24a)，滚动轴承(24a)安装在行星架(27)上，轴向两端由端盖五(24b)固定，实现传递扭矩；
所述被动轴(26)由安装在行星架(27)内部的轴承(26a)支撑，轴承(26a) 由端盖六(26c)轴向定位，两轴承之间设有定距环(26b)。
本发明中，所述行星架为(27)设置为分体式，两边分别和行星齿轮轴组一(23) 和行星齿轮轴组二(24)连接在一起，差动外齿轮(28)作为单个零件镶套在行星架上或直接在行星架(27)上滚齿，行星架两端由滚动轴承(27a)支撑于箱体(20)上，滚动轴承(27a)和端盖二(26e)之间设有定距环(27b)调整轴向间隙，轴向由端盖二(26e)固定；当行星架旋转方向与输出端旋转方向相反时，输出端增速，反之为减速。
本发明中，所述辅输入端齿轮轴(210)两端由滚动轴承(210a)支撑，安装在箱体(20)上，滚动轴承(210a)和端盖三(210c)之间设有定距环(210b)调整轴向间隙，轴向由端盖三(210c)固定。
本发明的另一种方案，三端点柱状行星齿轮***模块(2)包括主动轴(21)、输入太阳轮(22)、差动行星齿轮组一(23)、差动行星齿轮组二(24)、输出太阳轮(25)、被动轴(26)、行星架(27)以及差动外锥齿轮(31)相连接，差动行星齿轮组一(23)、差动行星齿轮组二(24)分别由若干个差动齿轮轴构成，并通过行星架连接差动外锥齿轮(31)与辅输入锥齿轮(32)相连。
本发明另一种方案中，所述行星架为(27)设置为分体式，两边分别靠行星齿轮轴组一(23)和行星齿轮轴组二(24)连接在一起，差动外锥齿轮(31)作为单个零件镶套在行星架上。
本发明另一种方案中，所述辅输入端齿轮轴(33)两端由滚动轴承一(33c)和滚动轴承二(33d)支撑，滚动轴承一(33c)和滚动轴承二(33d)之间通过定距套(33b) 安装在箱体(20)上，轴向由端盖(33a)固定。
本发明采用上述两种方案任意之一的结构后，通过调节辅输入端***的工作状态，调节差动外齿轮上的扭矩，调节负载***的能量输出；上述结构提供一种位于传动***的无转差损耗的无极调速机构；实现升速调速的目的，还要能够在特殊情况下，实现***的降速调速，过负荷运行能力；能实现负载快速制动功能；能实现驱动电机故障状态下的备用功能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/ 或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1为实施例1中的三端点柱状行星齿轮大功率节能调速***示意图；
图2为实施例1中的三端点柱状行星齿轮***示意图；
图3和图4为实施例1中的行星齿轮***示意图；
图5和图6为实施例2中的差动外锥齿轮与辅输入端锥齿轮的连接示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中所述的“左、右”的含义指的是阅读者正对附图时，阅读者的左边即为左，阅读者的右边即为右。
实施例1
如图1～图4所示，一种三端点柱状行星齿轮大功率节能调速***，包括驱动端***模块1、三端点柱状行星齿轮***模块2以及输出端***模块3；如图2所示，三端点柱状行星齿轮***模块2包括主动轴21、输入太阳轮22、差动行星齿轮组23、24、输出太阳轮25、被动轴26、差动外齿轮28以及行星架27；差动行星齿轮组23、24 通过行星架27连接差动外齿轮28，差动外齿轮28与辅输入端齿轮29相接；输入太阳轮22通过主动轴21与驱动端***模块1相连接；被动太阳轮25通过被动轴26与输出端***模块3相连接；
主动轴21与输入太阳轮22直接连接，输入太阳轮22与行星齿轮轴组一23啮合，行星齿轮轴组一23与行星齿轮轴组二24啮合，行星齿轮轴组二24与输出太阳轮25 啮合，输出太阳轮25与被动轴26直接连接；行星齿轮轴组一23与行星齿轮轴组二24 均为三个一组，对称布置的固定于行星架27上，行星架27与差动外齿轮28连接，差动外齿轮28与辅输入端齿轮29相连；
所述三端点柱状行星齿轮***模块布置方式为水平布置，主动轴21和被动轴26，旋转方向相反，主动轴21和输入轴210平行布置。
所述主动轴21一端加工鼓形齿花键21d与输入太阳轮花键22a配合，主动轴21由安装在行星架内部两个型号相同的滚动轴承21a支撑，滚动轴承21a由压板21b轴向定位；两个滚轴轴承21a之间设有定距环21c。
所述输入太阳轮22设置为浮动结构，太阳轮加工内孔，孔为盲孔，并加工花键22a与主动轴的鼓形齿花键21d配合联接，进行传递扭矩，其作用是通过自身角度的调节将载荷均匀分布在三个行星齿轮轴组一23上，输入太阳轮22定位由三根行星齿轮轴组一23圆周方向均布将其限定于中心；输入太阳轮22与主动轴21采用鼓形齿花键联接，鼓形齿花键也起到调节输入太阳轮22浮动的作用。
所述行星齿轮轴组一23两端均安装滚动轴承23a，滚动轴承23a镶套在行星架27上，实现传递扭矩；所述行星齿轮轴组二24两端安装滚动轴承24a，滚动轴承24a安装在行星架27上，实现传递扭矩；
所述被动轴26由安装在行星架27内部的轴承26a支撑，轴承26a由轴承压板26c 轴向定位，两轴承之间设定定距环26b。
所述行星架为27设置为分体式，两边分别靠行星齿轮轴组一23和行星齿轮轴组二24 连接在一起，差动外齿轮28作为单个零件镶套在行星架上或直接在行星架28上滚齿，行星架两端由滚动轴承27a支撑于箱体20上，轴向两端由端盖26e固定；当行星架旋转方向与输出端旋转方向相反时，输出端增速，反之为减速。
所述辅输入轴210两端由滚动轴承210a支撑，安装在箱体20上，轴向由端盖210c固定。
本实施例三端点柱状行星齿轮大功率节能调速***的工作原理如下：
首先，假设驱动***模块主输入端1a侧的驱动电机转速为n1，输出端***模块3侧转速为n2，辅输入端210侧转速为n3，行星架转速为n4，则n1/n2＝k1，n3/n4＝k2
一、主输入端n1>0，辅输入端***模块1b转速n3＝0：
此时，行星架转速为0，输出转速n2＝k1*n1，驱动端***主输入端模块1的扭矩传递给输出端***模块3；
二、主输入端n1>0，辅输入端***模块1b转速n3＞0：
此时，辅输入端转速n3通过差动外齿轮28和辅输入端齿轮29变速后，行星架转速为n4＝k2*n3，输出端转速n2＝k1*n1+k2*n3。
三、主输入端n1>0，辅输入端***模块1b转速n3<0：
此时，辅输入端反方向旋转，转速-n3通过差动外齿轮28和辅输入端齿轮29变速后，行星架转速为n4＝k2*(-n3)，输出端转速n2＝k1*n1+k2*(-n3)，实现减速；
四、主输入端n1＝0，辅输入端***模块1b转速n3>0：
(辅电机小功率驱动)此时，辅输入端转速n3通过差动外齿轮28和辅输入端齿轮29变速后，行星架转速为n4＝k2*n3，输出转速n2＝n4＝k2*n3；
(软启动)当启动辅电机转速为n3，输出转速n2，随后启动主电机转速n1，使负载转速n2逐步增大，实现软启动；
五、主输入端n1＝0，辅输入端***模块1b转速n3<0：(反馈制动)
此时，辅输入端反方向旋转，转速-n3通过差动外齿轮28和辅输入端29变速后，行星架转速为n4＝k2*(-n3)，输出转速n2＝n4＝k2*(-n3)。
实施例2
本实施例中，如图5和图6所示，三端点柱状行星齿轮***模块2包括主动轴1、输入太阳轮22、差动行星齿轮组23、24、输出太阳轮25、被动轴26、行星架27以及差动外锥齿轮31相连接，差动行星齿轮组23、24由若干个差动齿轮轴23、24构成，并通过行星架连接差动外锥齿轮31与辅输入锥齿轮32相连。
所述行星架为27设置为分体式，两边分别靠行星齿轮轴组一23和行星齿轮轴组二24 连接在一起，差动外锥齿轮31作为单个零件镶套在行星架上。
所述辅输入轴33两端由滚动轴承33c、33d支撑，两滚动轴承33c、33d之间设有定距套33b安装在箱体20上，轴向由端盖33a固定。
本实施例三端点柱状行星齿轮大功率节能调速***的工作原理与实施例1类似，不同的是辅输入锥齿轮和行星架连接差动外锥齿轮及安装形式。

Claims (10)

1.一种三端点柱状行星齿轮大功率节能调速***，其特征在于：包括驱动端***(1)、三端点柱状行星齿轮***(2)以及输出端***(3)；驱动端***模块(1)通过三端点柱状行星齿轮***模块(2)与输出端***模块(3)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种三端点柱状行星齿轮大功率节能调速***，其特征在于：三端点柱型行星齿轮***模块包括主动轴(21)、输入太阳轮(22)、行星齿轮轴组一(23)、行星齿轮轴组二(24)、输出太阳轮(25)、被动轴(26)、行星架(27)、差动外齿轮(28)、辅输入端齿轮(29)以及辅输入轴(210)；行星齿轮轴组一(23)和行星齿轮轴组二(24)通过行星架(27)连接差动外齿轮(28)，差动外齿轮(28)与辅输入端齿轮(29)啮合，辅输入端齿轮(29)与辅输入轴(210)相连；
主动轴(21)与输入太阳轮(22)直接连接，输入太阳轮(22)与行星齿轮轴组一(23)啮合，行星齿轮轴组一(23)与行星齿轮轴组二(24)啮合，行星齿轮轴组二(24)与输出太阳轮(25)啮合，输出太阳轮(25)与被动轴(26)直接连接；行星齿轮轴组一(23)与行星齿轮轴组二(24)均为三个一组，对称布置的固定于行星架(27)上，行星架(27)与差动外齿轮(28)连接，差动外齿轮(28)与辅输入端齿轮(29)啮合；
所述三端点柱状行星齿轮***模块布置方式为水平布置，主动轴(21)和被动轴(26)同轴，旋转方向相反，主动轴(21)和辅输入轴(210)平行布置。
3.根据权利要求2要求的一种三端点柱状行星齿轮大功率节能调速***，其特征在于：所述主动轴(21)一端加工鼓形齿花键(21d)与输入太阳轮花键(22a)配合，主动轴(21)由安装在行星架内部两个滚动轴承(21a)支撑，滚动轴承(21a)由在主动轴(21)一侧的压板(21b)轴向定位；两个滚轴轴承(21a)之间设有定距环(21c)。
4.根据权利要求3要求的一种三端点柱状行星齿轮大功率节能调速***，其特征在于：所述输入太阳轮(22)设置为浮动结构，太阳轮加工内孔，内孔为盲孔，并设有输入太阳轮花键(22a)与主动轴的鼓形齿花键(21d)配合联接，进行传递扭矩，通过自身角度的调节将载荷均匀分布在一组行星齿轮轴组一(23)上，输入太阳轮(22)定位由一组行星齿轮轴组一(23)圆周方向均布将其限定于中心；输入太阳轮(22)与主动轴(21)采用鼓形齿花键联接，鼓形齿花键同时起到调节输入太阳轮(22)浮动的作用。
5.根据权利要求2要求的一种三端点柱状行星齿轮大功率节能调速***，其特征在于：所述行星齿轮轴组一(23)两端均安装滚动轴承(23a)，滚动轴承(23a)镶套在行星架(27)上，轴向两端由端盖四(23b)固定，实现传递扭矩；
所述行星齿轮轴组二(24)两端安装滚动轴承(24a)，滚动轴承(24a)安装在行星架(27)上，轴向两端由端盖五(24b)固定，实现传递扭矩；
所述被动轴(26)由安装在行星架(27)内部的轴承(26a)支撑，轴承(26a)由端盖六(26c)轴向定位，两轴承之间设有定距环(26b)。
6.根据权利要求2要求的一种三端点柱状行星齿轮大功率节能调速***，其特征在于：所述行星架为(27)设置为分体式，两边分别和行星齿轮轴组一(23)和行星齿轮轴组二(24)连接在一起，差动外齿轮(28)作为单个零件镶套在行星架上或直接在行星架(27)上滚齿，行星架两端由滚动轴承(27a)支撑于箱体(20)上，滚动轴承(27a)和端盖二(26e)之间设有定距环(27b)调整轴向间隙，轴向由端盖二(26e)固定；当行星架旋转方向与输出端旋转方向相反时，输出端增速，反之为减速。
7.根据权利要求2要求的一种三端点柱状行星齿轮大功率节能调速***，其特征在于：所述辅输入端齿轮轴(210)两端由滚动轴承(210a)支撑，安装在箱体(20)上，滚动轴承(210a)和端盖三(210c)之间设有定距环(210b)调整轴向间隙，轴向由端盖三(210c)固定。
8.根据权利要求1要求的一种三端点柱状行星齿轮大功率节能调速***，其特征在于：三端点柱状行星齿轮***模块(2)包括主动轴(21)、输入太阳轮(22)、差动行星齿轮组一(23)、差动行星齿轮组二(24)、输出太阳轮(25)、被动轴(26)、行星架(27)以及差动外锥齿轮(31)相连接，差动行星齿轮组一(23)、差动行星齿轮组二(24)分别由若干个差动齿轮轴构成，并通过行星架连接差动外锥齿轮(31)与辅输入锥齿轮(32)相连。
9.根据权利要求8要求的一种三端点柱状行星齿轮大功率节能调速***，其特征在于：所述行星架为(27)设置为分体式，两边分别靠行星齿轮轴组一(23)和行星齿轮轴组二(24)连接在一起，差动外锥齿轮(31)作为单个零件镶套在行星架上。
10.根据权利要求9要求的一种三端点柱状行星齿轮大功率节能调速***，其特征在于：所述辅输入端齿轮轴(33)两端由滚动轴承一(33c)和滚动轴承二(33d)支撑，滚动轴承一(33c)和滚动轴承二(33d)之间通过定距套(33b)安装在箱体(20)上，轴向由端盖(33a)固定。
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