CN108167402A - 一种大功率节能型行星齿轮调速驱动*** - Google Patents

一种大功率节能型行星齿轮调速驱动*** Download PDF

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徐魁
韩斌
赵艳磊
常新平
金平
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    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
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Abstract

本发明公开了一种大功率节能型行星齿轮调速驱动***，包括驱动端***(1)、行星齿轮调速***(2)以及输出端***(3)；驱动端***(1)通过行星齿轮调速***(2)与输出端***(3)相连接。本发明采用上述结构后，通过对辅输入端***(1b)的工作状态的调节，使差动外齿轮(71)上的扭矩变化，实现对输出端***(3)的能量输出的控制。本发明结构提供一种无转差损耗的无极调速驱动***，实现降速和升速的调速目的，实现欠负荷和过负荷运行能力；同时，还能实现***的快速制动功能，实现主驱动电机故障状态下的辅助驱动功能。

Description

一种大功率节能型行星齿轮调速驱动***
技术领域
本发明涉及一种节能型调速驱动***，特别是一种大功率节能型行星齿轮调速驱动***。
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，提供一种大功率节能型行星齿轮调速驱动***。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种大功率节能型行星齿轮调速驱动***，包括驱动端***(1)、行星齿轮调速***(2)以及输出端***(3)；驱动端***(1)通过行星齿轮调速***(2)与输出端***(3)相连接。所述行星齿轮调速***包括主动轴(11)、输入太阳轮(22)、行星齿轮轴组(31)、输出太阳轮(41)、被动轴(53)、行星架(61)、差动外齿轮(71)、辅输入端齿轮(81)以及辅输入端齿轮轴(83)；行星齿轮轴组(31)通过行星架(61)连接差动外齿轮(71)，差动外齿轮(71)与辅输入端齿轮(81)啮合，辅输入端齿轮(81)与辅输入端齿轮轴(83)相连。主动轴(11)与输入太阳轮(22)直接连接，输入太阳轮(22)与行星齿轮轴组(31)啮合，行星齿轮轴另一端和输出太阳轮(41)啮合，输出太阳轮(41)与被动轴(53)直接连接；行星齿轮轴组(31)为两个以上的齿轮一组(一般选择为三个)，对称布置的固定于行星架(61)上，行星架(61)与差动外齿轮(71)连接，差动外齿轮(71)与辅输入端齿轮(81)啮合；所述行星齿轮调速驱动***布置方式为水平布置，主动轴(11)和被动轴(53)同轴，旋转方向相反，主动轴(11)和辅输入端齿轮轴(83)平行布置。
本发明中，所述主动轴(11)一端加工鼓形齿花键(13)与输入太阳轮花键(21)配合，主动轴(11)由安装在行星架内部两个滚动轴承(12)支撑。
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(21)与主动轴的鼓形齿花键(13)配合联接，进行传递扭矩，输入太阳轮(22)通过自身角度的调节将载荷均匀分布在行星齿轮轴组(31)上，输入太阳轮(22)定位由行星齿轮轴组(31)圆周方向均布将其限定于中心；输入太阳轮(22)与主动轴(11)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(31)两端均安装滚动轴承(62)，滚动轴承(62)镶套在行星架(27)上。
本发明中，所述输出太阳轮(41)设置为浮动结构，太阳轮加工内孔，内孔为盲孔，输出太阳轮(41)设有输出太阳轮花键(42)与被动轴(53)上设置的鼓形齿花键(51)配合联接，进行传递扭矩，所述被动轴(53)由安装在行星架(61)内部的轴承(52)支撑。
本发明中，所述行星架为(61)设置为分体式，两边分别和行星齿轮轴组(31)两端连接在一起，差动外齿轮(71)作为单个零件镶套在行星架上或直接在行星架(61)上滚齿，行星架两端由滚动轴承(62)支撑于箱体(20)上，当行星架旋转方向与输出端旋转方向相同时，输出端增速，行星架旋转方向与输出端旋转方向相反时为减速。
本发明中，所述辅输入端齿轮轴(83)两端由滚动轴承(82)支撑，辅输入端齿轮轴(83)安装在箱体(20)上。
本发明采用上述结构后，通过对辅输入端***(1b)的工作状态的调节，使差动外齿轮(71)上的扭矩变化，实现对输出端***(3)的能量输出的控制；上述结构提供一种无转差损耗的无极调速驱动***；实现降速和升速的调速目的，实现欠负荷和过负荷运行能力；同时还能实现***的快速制动功能；能实现主驱动电机故障状态下的辅助驱动功能。
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中的一种大功率节能型行星齿轮调速驱动***示意图；
图2为实施例1中的行星齿轮调速***示意图；
图3和图4为实施例1中的行星齿轮调速***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，一种大功率节能型行星齿轮调速驱动***，包括驱动端***1、行星齿轮调速***2以及输出端***3；如图2所示，行星齿轮调速***2包括主动轴11、输入太阳轮22、差动行星齿轮组31、输出太阳轮41、被动轴53、差动外齿轮71以及行星架61；差动行星齿轮组23通过行星架61连接差动外齿轮71，差动外齿轮71与辅输入端齿轮81相接；输入太阳轮22通过主动轴11与驱动端***1相连接；被动太阳轮41通过被动轴53与输出端***3相连接；
主动轴11与输入太阳轮22直接连接，行星齿轮轴组31一端与输入太阳轮22啮合，行星齿轮轴组31另一端与与输出太阳轮41啮合，输出太阳轮41与被动轴53直接连接；行星齿轮轴组31均为三个一组，对称布置的固定于行星架61上，行星架61与差动外齿轮71连接，差动外齿轮71与辅输入端齿轮83相连；
所述一种大功率节能型行星齿轮调速驱动***布置方式为水平布置，主动轴11和被动轴53旋转方向相反，主动轴11和输入轴83平行布置。
所述主动轴11一端加工鼓形齿花键13与输入太阳轮花键21配合，主动轴11由安装在行星架内部两个型号相同的滚动轴承12支撑。
所述输出太阳轮41设置为浮动结构，太阳轮加工内孔，内孔为盲孔，输出太阳轮41设有输出太阳轮花键42与被动轴53的鼓形齿花键51配合联接，进行传递扭矩，所述被动轴53由安装在行星架61内部的轴承52支撑。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31上，输入太阳轮22定位由三根行星齿轮轴组31圆周方向均布将其限定于中心；输入太阳轮22与主动轴11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31两端均安装滚动轴承32，滚动轴承32镶套在行星架61上，实现传递扭矩；
所述被动轴53由安装在行星架61内部的轴承52支撑。
所述行星架为61设置为分体式，两边分别由行星齿轮轴组31两端连接在一起，差动外齿轮71作为单个零件镶套在行星架上或直接在行星架71上滚齿，行星架两端由滚动轴承62支撑于箱体20上；当行星架旋转方向与输出端旋转方向相同时，输出端增速，反之为减速。
所述辅输入端齿轮轴83两端由滚动轴承82支撑，安装在箱体20上。
本实施例一种大功率节能型行星齿轮调速驱动***的工作原理如下：
首先，假设驱动***主输入端1a侧的驱动电机转速为n1，输出端***3侧转速为n2，辅输入端83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***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1的扭矩传递给输出端***模块3；
二、主输入端n1>0，辅输入端***1b转速n3＞0：
此时，辅输入端转速n3通过差动外齿轮71和辅输入端齿轮81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***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71和辅输入端齿轮81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***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71和辅输入端齿轮81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***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71和辅输入端81变速后，行星架转速为n4＝k2*(-n3)，输出转速n2＝n4＝k2*(-n3)。

Claims (7)

1.一种大功率节能型行星齿轮调速驱动***，其特征在于：包括驱动端***(1)、行星齿轮调速***(2)以及输出端***(3)；驱动端***(1)通过行星齿轮***调速***(2)与输出端***(3)相连接；
所述行星齿轮调速***(2)包括主动轴(11)、输入太阳轮(22)、行星齿轮轴组(31)、输出太阳轮(41)、被动轴(53)、行星架(61)、差动外齿轮(71)、辅输入端齿轮(81)以及辅输入端齿轮轴(83)；行星齿轮轴组(31)通过行星架(61)连接差动外齿轮(71)，差动外齿轮(71)与辅输入端齿轮(81)啮合，辅输入端齿轮(81)与辅输入端齿轮轴(83)相连；
主动轴(11)与输入太阳轮(22)直接连接，输入太阳轮(22)与行星齿轮轴组(31)一端啮合，行星齿轮轴组(31)另一端与输出太阳轮(41)啮合，输出太阳轮(41)与被动轴(53)直接连接；行星齿轮轴组(31)为两个以上相同的齿轮为一组，对称的布置于固定于行星架(61)上，行星架(61)与差动外齿轮(71)连接，差动外齿轮(71)与辅输入端齿轮(81)啮合；
所述行星齿轮调速***(2)布置方式为水平布置，主动轴(11)和被动轴(53)同轴，旋转方向相反，主动轴(11)和辅输入端齿轮轴(83)平行布置。
2.根据权利要求1所述的一种大功率节能型行星齿轮调速驱动***，其特征在于：所述主动轴(11)一端加工鼓形齿花键(13)与输入太阳轮花键(21)配合，主动轴(11)由安装在行星架内部两个滚动轴承(12)支撑。
3.根据权利要求2所述的一种大功率节能型行星齿轮调速驱动***，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(21)与主动轴的鼓形齿花键(13)配合联接，进行传递扭矩，输入太阳轮(22)将载荷均匀分布在一组行星齿轮轴组(31)上，输入太阳轮(22)定位由一组行星齿轮轴组(31)圆周方向均布将其限定于中心；输入太阳轮(22)与主动轴(11)采用鼓形齿花键联接，鼓形齿花键用于调节输入太阳轮(22)浮动。
4.根据权利要求1所述一种大功率节能型行星齿轮调速驱动***，其特征在于：所述行星齿轮轴组(31)两端均安装滚动轴承(32)，滚动轴承(32)镶套在行星架(61)上。
5.根据权利要求1所述一种大功率节能型行星齿轮调速驱动***，其特征在于：所述输出太阳轮(41)设置为浮动结构，太阳轮加工内孔，内孔为盲孔，输出太阳轮(41)设有输出太阳轮花键(42)与被动轴(53)上设置的鼓形齿花键(51)配合联接，进行传递扭矩，所述被动轴(53)由安装在行星架(61)内部的轴承(52)支撑。
6.根据权利要求1所述的一种大功率节能型行星齿轮调速驱动***，其特征在于：所述行星架为(61)设置为分体式，两边分别和行星齿轮轴组(31)两端连接在一起，差动外齿轮(71)单独镶套在行星架上或直接在行星架(61)上滚齿，行星架两端由一滚动轴承(62)支撑于箱体(20)上，当行星架旋转方向与输出端旋转方向相同时，输出端增速，当行星架旋转方向与输出端旋转方向相反时为减速。
7.根据权利要求1所述的一种大功率节能型行星齿轮调速驱动***，其特征在于：所述辅输入端齿轮轴(83)两端由滚动轴承(82)支撑，辅输入端齿轮轴(83)安装在箱体(20)上。
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