行星减速机回转驱动头在机械装置上的应用设计

毕宇

摘要 随着我国的发展趋势，船舶制造行业也是不断走向更高的领域。本文阐述了行星减速机回转驱动在船舶制造业中的应用及设计，对于在行星减速机回转驱动头在船舶业中的优势，笔者也是结合工程案例进行了分析探讨。

关键词：行星减速机；机械装置；应用设计

前言

行星减速机回转驱动头是一种由电动机带动行星减速机的驱动装置，是一种用途广泛的工业产品。该驱动装置的减速器体积小、重量轻，承载能力高，使用寿命长、运转平稳，噪声低。具有功率分流、多齿啮合独用的特性。最大输入功率可达104kW。适用于起重运输、工程机械、冶金、矿山、石油化工、建筑机械、轻工纺织、医疗器械、仪器仪表、汽车、船舶、兵器和航空航天等工业部门。

1.行星减速机

行星减速机级数即为行星齿轮的套数。由于一套行星齿轮无法满足较大的传动比，有时需要2套或者3套来满足用户较大的传动比的要求。由于增加了行星齿轮的数量，所以2级或3级减速机的长度会有所增加，效率会有所下降。回程间隙：将输出端固定，输入端顺时针和逆时针方向旋转，使输入端产生额定扭矩+-2%扭矩时，减速机输入端有一个微小的角位移，此角位移就是回程间隙。单位是"分"，就是一度的六十分之一.也有人称之为背隙。

行星减速机是一种传达机构，其结构由一个内齿环紧密结合於齿箱壳体上，环齿中心有一个自外部动力所驱动之太阳齿轮，介于两者之间有一组由三颗齿轮等分组合於托盘上之行星齿轮组，该组行星齿轮依靠著出力轴、内齿环及太阳齿支撑浮游於期间；当入力侧动力驱动太阳齿时，可带动行星齿轮自转，并依循著内齿环之轨迹沿著中心公转，行星之旋转带动连结於托盘之出力轴输出动力。利用齿轮的速度转换器，将电机（马达）的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。在用于传递动力与运动的减速机机构中，行星减速机属精密型减速机，减速比可精确到0.1转-0.5转/分钟。

2.行星减速机的应用及结构设计

目前行星减速机回转驱动头在船舶制造业应用还不是很广泛，使用最大的工程就是港珠澳香港人工岛的钢板桩主格整打回转升降装置上旋转装置。该装置所设计使用的是立式行星专用减速机回转驱动头的。该产品采用模块化设计，共有三部分组成：输入部分、减速部分和输出部分，结构如图1所示。输入部分选用 YEJ 电磁制动三相异步电机，具有刹车失電保护及刹车手动释放功能；减速部分采用两级摆线针轮行星减速机，主要传动啮合件使用合金钢和轴承钢制造，具有传动比大、传动效率高、寿命长、运转平稳可靠等特点；输出部分为 13 齿大模数渐开线齿轮，材料为42CrMo调制，轮齿采用数控铣削成形技术。立式行星减速机回转驱动头体积小、重量轻、拆卸方便、容易维修，还具有过载能力强、耐冲击、惯性力矩小适用于启动频繁和正反转的特点。电源： 380V、50Hz、3相；额定功率：3kW ；同步转速：1500rpm（ 4 级）防护等级：IP54 ；绝缘等级：F 级；输出转速：2.05rpm；输出扭矩：8500N·m。

钢板桩主格整打回转升降装置为大直径格型钢板桩（主格）组拼支撑、回转与升降装置为圆柱框架式钢质结构，设三层环形钢梁平台和顶部结构，通过9根立柱连接形成稳定框架结构。此装置外径为31.020 m；高度32.5 m。设三层环形钢梁平台和顶部结构，其中上平台由环形箱梁、环形小车和桁架结构组成，可由设在下平台的4台绞车进行升降操作，环形圈梁上设有环形小车，环形小车可由8台行星齿轮驱动机构驱动，绕回转中心顺逆时、逆时针旋转。此环形小车设计线速度约2m/min（沿着φ31020mm圆转动），输出轴相联齿轮尺寸（齿轮变位）：m=25，Z=13，a=25，齿宽=50，外径φ400mm；行星齿轮驱动机构输出扭矩：5230 Nm。回转驱动装置控制系统的8台环形小车驱动装置由单个控制箱控制，每套驱动装置分别设有空气开关，接触器、热继电器、指示灯等，控制采用无线遥控，并配现场控制按钮。如图2所示。

3.阻力的计算

参考文献：

[1]行星齿轮驱动机构的设计校核：

[2]计算依据——起重机设计规范GB3811

[3]起重机设计手册P109～110