5.4.3箱體軸承載荷的分布規律
箱體軸承載荷的分布曲線如圖5-10、5-11、5-12的所示。



總體說來,箱體軸承載荷比行星載荷變化要平緩一些;輸入軸的箱體承載荷幅值比支承軸的大1倍以上,比輸出軸的大3.8倍以上。由于各軸的載荷分配不均等現現象,也將使減速器產生振動。各軸的箱體軸承載荷的最大值為
輸入軸 H(1)1max=28513.0064N φ=15
支承軸 H(1)2max=-32149.23N φ=15
輸出軸 H(1)0max=12587.355N φ=15
5.5影響三環減速器動力特性的因素
影響三環減速器的載荷分布特性的參數主要有輸入軸扭矩、轉速、嚙合角、傳動比、軸承剛度、齒板齒圈剛度以及偏心套或齒板的結構參數等。了解這些參數對三環減速器動力性能的影響,對正確設計三環減速器具有重要意義。
5.5.1輸入參數的影響
輸入參數包括輸入扭矩、輸入轉速。這兩個參數對三環減速器的影響很大。現有的三環減速器用于高速重載時,產生的振動和噪聲都非常大、輸入扭轉的影響可由式(5-4)分析。
當n=1 即單軸輸入時

由上式可知,當減速器幾何參數一確定,e及r2均為已知參數。因此增大M,必須引起左邊的行星軸承載荷F(j)Lx,F(j)1y增大使方程式(5-30)平衡。圖5-13是輸入扭矩分別為150N.m及200N.m時的嚙合圖。由圖可看出,負載增加,嚙合力幅值增大。采用雙軸輸入時可降低各載荷的幅值,使其均衡化。圖5-14是單軸輸入時的嚙合力及行星軸承載荷。圖5-15是雙軸輸入時的嚙合力及行星軸承載荷。從兩圖比較得知,無論是嚙合力,還是軸承載荷,采用雙軸輸入后其變化均趨于平緩,幅值降低很多,三相嚙合力趨于均衡,而且負向嚙合力已消除。



輸入扭矩對減速器的靜態載荷產生影響,而轉速是對動態載荷產生影響。圖5-16是輸入轉速對減速器的載荷影響情況。轉速越大,三相嚙合力越不均衡,當轉速超過1500rpm后,第三相齒板與外齒輪的嚙合力變成負值。負向嚙合力將阻礙輸出軸的轉動,使內嚙合副產生干涉。第一片齒板的嚙合力最大,幅值隨轉速的增加而增加。從行星軸承載荷看,轉速小于1600rpm時載荷較均衡,大于1600rpm后,隨轉速加大,其幅值變大。

5.5.2結構參數的影響
當三環減速器各軸之間的中心距確定后,影響其動力性能的主要結構參數有偏心距、壓力角、齒數差(或傳動比)以及偏心套外圓半徑、內齒板高速軸孔大小(或行星軸承尺寸)等等。設計時,不能孤立地考慮這些參數,它們之間存在相互影響的關系。偏心距由壓力角、齒數差(或傳動比)決定,即:

由上式知,當齒數差Z2-Z1越小或傳動比i越大時,偏心距e越小;壓力角越大時,偏心距e越大,則選用的行星軸承尺寸大,齒板高速軸承孔徑也就大。圖5-17是傳動比、壓力角、以減速器行星軸承載荷的影響。由圖可見,傳動比的變化對減速器的動力性能影響極大;傳動比越大,則偏心距越小。由式(5-30)分析得,行星軸承載荷必須大。壓力角的變化,對行星軸承載荷影響小得多。



圖5-18是偏心套外徑對嚙合圖的影響。當不考慮偏心套外徑(r2=0)時,嚙合力分布為正值。考慮偏心套外徑(r2=37.5mm)計算結果,出現負向嚙合力。而且其幅值明顯增大。輸入扭矩也不再是固定值。因此,對三環減速器進行動力計算,必須考慮r2的影響。此外,行星軸承內外圈接觸承載位置,也影響三環減速器的動力性能。
5.5.3剛度的影響
只考慮行星軸承變形及齒板變形時,影響三環減速器載荷特性的剛度,主要是行星軸承剛度、和內齒圈的變形剛度。軸承剛度與軸承材料、間隙、油膜等很多因素有關。圖5-19是輸入軸行星軸承剛度對嚙合力及行星軸承載荷的影響。當輸入行星軸承剛度小一個數量級時,負向嚙合力區域增大(見圖5-19a);隨剛度減小、各相嚙合力越不均恒(圖5-19b),輸入軸行星軸承剛度的影響比輸入軸行星軸承剛度更大,見圖5-20所示。嚙合力及各行星軸承載荷在軸承剛度較小的情況時,都出現正常載荷的10倍以上的沖擊現象,沖擊產生的位置隨剛度變化不同。內齒圈剛度對載荷的影響與行星軸承剛度相反(見圖5-21所錄)。當剛度越小時,三相齒板的嚙合力越均恒(見圖5-21a),而且行星軸承載荷幅值基本上不變(見圖5-21b)。同此可推知,減小三環減速器振動的途徑之一就是提高行星軸承剛度,減小內齒圈剛度。這可以通過對行星軸承進行預緊,和采用軟齒面或大柔度齒圈的辦法,以使嚙合力和行星軸承載荷均衡化,以達到減振降噪的目的。

5.6三環減速器的軸間布置
三環減速器的特點之一就是適應性強,只要保證輸入與輸出的中心距要求,就可以任意調整支承軸,以滿足各種空間要求,但各軸間的相對位置不同,對其動力特性的影響各異。
5.6.1各軸水平布置時的載荷分布特性
各軸水平布置時,軸間的中心距變化,將引起各載荷大小幅值、規律均發生變化。圖5-22是輸入軸相對輸出軸位置變化時,減速器的嚙合力及軸承載荷變化情況。由圖可知,當輸入軸與支承軸中心距(L2=200mm)很小時,三齒板的嚙合力分配很不均衡,隨著L1的增加嚙合力趨于均衡(見圖5-22a)。行星軸承載荷變化情況見圖5-22b所示。
當|L1-L2|≤50mm時,載荷產生沖擊為無窮大,L1≥400mm以后,隨著L1的增加,三相行星軸承載荷幅值變化很緩慢,接近于直線分布。但箱體軸承載荷的幅值在L1>350mm后,隨L1增加各相之間的幅值差變大,趨于不均衡狀態(見圖5-22c)。因此SHQ50型及SHQ63型的三環減速器的振動比SHQ40型的大。


支承軸的位置L2變化的載荷分布規律與輸入軸位置L1變化的載荷分布規律相似(見圖5-23所示),但當L2后各相載荷之間的幅值差比L1變化時要小很多,故各相之間的載荷分配比較均衡。這是因為L2>L1=200mm以后,減速器為中軸輸入。中軸輸入時,無論是嚙合力還是軸承載荷的分布特性都較好。各相載荷分配也比較均衡。

5.6.2各軸任意布置時的載荷分布特性
當輸入軸與軸出軸的中心距確定后,可通過調整支承軸的位置,滿足特殊的空間位置要求,或者設計成載荷分布特性最優、幅值最小的減速器。圖5-24是中心距L1=400mm、L2=200mm時,支承軸相對于輸出軸轉動的角位移β2變化時嚙合力及行星軸承載荷的分布情況。由圖看出,各種載荷均在180°附近(SHQ偏置式減速器)取得極大值。在0°~90°和270°~360°范圍(Ⅰ、Ⅳ限內),三相齒板嚙合力分配很均衡,嚙合沖擊很小。因此。設計三環減速器時,為減小載荷的幅值和各相之間載荷的差值、支承軸應盡可能遠離180°,即不采用三軸心共線的水平位置的結構。圖5-25為幾個特殊位置的嚙合力隨轉角變化的分布規律。

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