油冷式電動滾筒減速裝置的改進設計

                                        油冷式電動滾筒減速裝置的改進設計
     1．2定軸齒輪減速裝置的結構分析
    在電動滾筒內部，減速裝置采用定軸齒輪傳動，常采用兩級漸開線圓柱齒輪減速。左、右法蘭軸分別與電動機的左右端蓋相連，構成一剛性軸組件，減速裝置在右法蘭軸側。右法蘭軸為非對稱性回轉零件，與電機連接端有一開口，便于齒輪通過。開口處設有2個同心且平行于法蘭軸軸線的軸承座孔，用來安裝齠輪軸。因此，結構復雜、工藝性差，特別是兩軸承座孔軸線與法蘭軸軸線之間的距離公差，以及兩軸線之間的平行度公差難以保證，廢品率極高。內齒圈用螺栓緊固在右端蓋上，左、右端蓋固定在滾筒體上，這樣四者構成一個組件，作為電動滾筒的運動輸出部分。傳動原理為：電機軸上裝有齠輪，齠輪與裝在齠輪軸上的齒輪嚙合，并帶動齠輪軸轉動。齠輪軸與裝在端蓋上的內齒圈嚙合，端蓋又與滾筒體相連，從而帶動滾筒體轉動。
    1．3變速軸承簡介
    變速軸承是20世紀80年代在國內興起的一種新型傳動形式。它集滾動軸承的支撐作用與減速裝置的變速功能于一體，使傳動鏈顯著縮短。變速軸承的結構如圖1所示，由異型軸承、內齒圈、傳動圄、
傳動桿、圓柱滾子、雙偏心套及標準滾動軸承等零件組成，異型軸承又由外圈、中圈及內圈組成，并且可以相對轉動。內齒圈用鉚釘固定在外圈上，傳動圈用鉚釘固定在中圈上，雙偏心套與內圈配合連接。傳動桿置于傳動圈的導槽內。
    變速軸承的工作原理：電動機轉子軸驅動雙偏心套轉動，通過標準軸承推動傳動桿在中圈的徑向槽內往復滑動。當傳動桿一端沿內齒圈齒廓曲線滑動時，同時驅動中圈作減速運動。變速軸承的輸入軸與輸出軸在同一軸線上，結構緊湊，便于整體布置。同時變速軸承整體裝卸十分方便，且傳動效率達90％以上，單機傳動比為6—60，采用多級則傳動比可更大。由于有半數滾柱參與承載，嚙合點多，運轉件為滾動形式，且為軸承鋼制造，具有傳動平穩、噪聲低、使用壽命長、抗過載及抗沖擊能力強和使用安全的特點。
                                        
                                               圖1變速軸承簡圖
                      1．雙偏心套2．內齒圈3．傳動圈4．標準軸承5．活齒
     變速軸承的傳動比與其安裝形式有關。當內齒圈齒數為z時，若內圈輸入外圈固定，中圈輸出，其傳動比i=z+1；當內圈輸入中圈固定，外圈輸出時，傳動比i=－z。在電動滾筒中常采用內圈輸入
中圈固定，外圈輸出的安裝方式，因為對電動滾筒來說采用這種形式布置非常方便，并且結構簡單。
    2活齒減速裝置的改進設計
    2.1 傳動裝置的結構設計
    活齒減速器即變速軸承的輸入、輸出端在同一軸線上，這樣各零件可以設計成對稱性回轉零件。結合電動滾筒的結構特點，采用內圈輸入、中圈固定、外圈輸出這種結構形式的變速軸承，這就需要將變速軸承置于電動機與右法蘭軸之間?？紤]到電動機的結構，在電動機與變速軸承之間還需增設一個聯接法蘭，才能將變速軸承與電動機聯接在一起。
    這樣，再加上左法蘭軸，實際上是將5個構成組合在一起，構成了一條剛性軸。聯接法蘭固定在電機的右端蓋上，聯接法蘭、變速軸承與右法蘭軸三者采用帶定位銷的螺栓聯接，并串聯鋼絲防松。改進后的傳動裝置結構如圖2所示。
                                   
      圖2活齒減速裝置結構簡圖
     1．滾筒體2．電機3．聯接法蘭4．變速軸承5．輸出法蘭6．右端蓋7．支撐軸8．右法蘭軸
    為提高電機輸出軸的剛性，可在軸線上加一支撐軸。支撐軸一端插在變速軸承雙偏心套內與電機軸連接，另一端通過軸承支撐在右法蘭軸的左端。這樣，電機輸出軸由懸臂支承變成了簡支支承。
變速軸承的位置確定以后，與滾筒體和右端蓋的輸出連接就比較簡單。因為都是回轉零件，且變速軸承外圈的外圓上帶有兩鍵槽，只需再加一零件，采用平鍵聯接即可將變速軸承的輸出部分與電動滾筒的輸出部分連為一體了。這就是輸出法蘭，其內孔通過平鍵與變速軸承配合，一端面通過螺栓與右端蓋連接。這樣，輸出法蘭、右端蓋與滾筒體就緊密地連接成一個組件，變速軸承的輸出動力通過輸出法蘭傳遞給了滾筒體。
    改進后的活齒減速傳動裝置結構合理、緊湊、工藝性好，初步試驗結果表明運轉平穩、噪音低、承載能力大。
    2.2主要零部件的設計計算示。
   (1)變速軸承型號選用
   設計電動滾筒的主要參數：功率P=1.7 kW，帶速v=2.5 m/s，筒體轉速，n2=120r/min，因此選用電機型號為YGY100L1-4，功率為2.2 kW，轉速n1=1440r/min。由傳動比的計算公式求得減速器的傳動比i=nl/n2=12 。
查JB/T6635-1993國家機械行業標準一推桿式變速傳動軸承，選擇減速器的型號為TB210，尺寸規格從略。
    (2)右法蘭軸的設計計算
    ①受力分析
   取由左、右法蘭軸、電動機殼、聯接法蘭以及減速器所組成的剛性軸為研究對象如圖3所示，并按簡支梁進行受力分析如下：
                                          
                                            圖3 滾筒受力分析示意圖
G0左、右法蘭軸、電機、聯接法蘭及減速器的總質量，作用點按L/2處考慮
L 左、右支座中心距
G 滾筒體、左、右端蓋及輸出法蘭的總質量，并按總質量的4%計算冷卻油質量
F 滾筒上平均輸送帶張力，取F=1.575Fu
Fu 驅動力
Ray、Rby 垂直方向的支座反力
Rax、Rbx 水平方向的支座反力
對于本例，各參數為G0=840N、L=850mm、G=640N、Fu=1000P/v。
垂直方向的支反力
                              

計算得，Ray=Rby=740N
水平方向的支反力
                              
計算得 Rax=Rbx=535.5N
②軸頸轉矩計算
右法蘭軸軸頸所承受的彎矩和轉矩如圖4所示。
                                  
                                 圖4軸頸承受力矩示意圖
                         
③軸頸截面直徑d的計算
按脈動循環應力采用彎扭組合強度計算得
                 
     圓整后選取軸頸的截面直徑為60mm。通過上述設計計算，為電動滾筒的進一步結構設計奠定了基礎。
    3　結語
    本文通過設計計算與分析，確定了活齒減速油冷式電動滾筒的結構形式以及零部件結構尺寸?？梢钥闯?，由于變速軸承同軸輸入輸出，且結構緊湊、體積較小，因此滿足了電動滾筒的整體結構形式要求。另外，電動滾筒是一種將電動機和減速器同時置于滾筒體內部的驅動裝置，在現有技術條件下，由于電動機已達到了其極限尺寸，只能從盡可能減小減速裝置的體積方面尋求答案，因此可以說變速軸承的自身結構正是電動滾筒所需要的。
    參考文獻
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