起升机构行星减速器的结构分析

2020-10-16孙彩华

机械管理开发 2020年10期

关键词：系杆传动比减速器

孙彩华

（太原重型机械（集团）有限公司技术中心，山西太原 030024）

引言

减速器是机械传动的一个重要零部件，尤其行星减速器以其特有的性能备受工程设计人员和用户的青睐。行星减速器的设计性能直接影响起重机的使用性能，特别在吊运发动机定转子、液态金属及干熄焦场合，对起升机构行星减速器提出更高要求。

1 行星减速器的工作原理

起升机构的行星减速器至少有两台输入电机，输出可以是一个或多个。两台电机可以同时工作，也可以独立工作。当两台电机同时工作时，起升速度为V，当一台电机工作时，起升速度为V/2，整个起升机构可以获得两组稳定的运行速度，使起升机构的使用性能得到大幅提升。行星减速器中的行星机构（见图1）包括太阳轮、行星轮、系杆、内外齿圈，行星轮和太阳轮外啮合，行星轮和齿圈外啮合，行星轮固定在行星架上，行星轮既自转又绕行星架公转。起升机构主要采用差动轮系，有两个自由度，可独立输入两个主动运动。

为了输出有确定的运动，通常驱动1 到系杆的传动比i1和驱动2 到系杆的传动比i2相等，驱动1的转动角速度ω1和驱动2 的转动角速度ω2相等。

图1 行星机构

工况1：驱动1 转动，驱动2 静止（见图2），即驱动1 的转动角速度ω1，驱动2 的转动角速度ω2=0，驱动1 到系杆的传动比i1，这时系杆的转动角速度ωx1=ω1/i1，驱动1 的转动方向和系杆的转动方向一致，齿圈静止。驱动1 可以正转，也可以反转。

图2 工况1

工况2：驱动2 转动，驱动1 静止（见图3），即驱动2 的转动角速度ω2，驱动1 的转动角速度ω1=0，驱动2 到系杆的传动比i2，这时系杆的转动角速度ωx2=ω2/i2，驱动2 的转动方向和系杆、齿圈的转动方向一致，静止。驱动2 同样可以正转，也可以反转。

图3 工况2

工况3：驱动1 转动，驱动2 转动（见下页图4），即驱动1 的转动角速度ω1，驱动2 的转动角速度ω2。驱动1 到系杆的传动比i1，这时系杆转动的相对角速度ωx1=ω1/i1，驱动1 的转动方向和系杆的转动方向一致；驱动2 到系杆的传动比i2，这时系杆转动的相对角速度ωx2=ω2/i2，驱动2 的转动方向和系杆的转动方向相反。

通常ω1=ω2，i1=i2，ωx1=ωx2此时系杆转动的绝对角速度ωx=ωx1+ωx2=2ωx1，行星机构进行运动的合成。

图4 工况3

2 起升机构常用行星减速器结构

行星减速器是起升机构实现快速和慢速两种稳定运行的基础。常用结构如下：

2.1 两个驱动间无中间轮传动

该结构形式紧凑，通常有两根驱动轴和一根负载轴：一根驱动轴可以用一个或两个电机同时驱动；一根负载轴，可以一端带负载或两端带负载。两根驱动轴可以同时运转，也可以只其中任何一根运转，见图5。

图5 驱动轴间无中间轮传动行星减速器结构

如果一个驱动轴运行，另一个驱动轴静止，则此时系杆输出转速为n。如果两个驱动轴同时反向运转，通过行星机构，则此时系杆输出转速为2n。如果两个驱动轴同时同向运转，经过行星机构，则此时系杆输出转速为0，此时重物可以悬停在空中。

2.2 两个驱动间两级中间轮传动

该结构形式通常有两根驱动轴、两根负载轴。两根负载轴在两根驱动轴的两侧，两个驱动轴间有两级中间轮传动，见图6。

这种结构的系杆输出齿轮既要兼顾一侧负载端齿轮，又要兼顾另一侧中间轮轴的齿轮，往往该齿轮直径比较大，线速度比较高，从而导致相啮合的齿轮的线速度都比较高，同时几个较大齿轮的浸油深度过大，将引起减速器搅油损失增加，连续运转下发热严重，对润滑油的品质要求高，在使用中还需增加一套散热装置做体外循环，不但成本增加，而且减速器可靠性也相应降低，对环境温度高的场合适应性差。