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克維斯傳動:減速器在港口機械中的運用
作者:無錫市克維斯傳動機械有限公司    發布于:2013-04-15 08:42:56    文字:【】【】【
摘要:克維斯傳動:減速器在港口機械中的運用

  1問題的提出

  傳動裝置是大多數機械設備必不可少的重要部件,其性能直接決定著整臺設備的性能和質量,隨著機械工業技術的不斷發展,對傳動裝置的要求越來越高,對于從事機械設計的工程設計人員而言,這就意味著兩方面的要求:其一,掌握和應用先進,合理的傳動形式;其二,掌握和應用先進的設計思想,設計手段和方法。漸開線齒輪行星傳動是近三十年來迅速發展和應用起來的新型的齒輪傳動形式之一,在各種機械傳動中得到了廣泛的應用。

  行星齒輪傳動與其他形式的齒輪傳動相比有如下幾個優點:①結構緊湊,體積小,重量輕,傳動功率大,承載能力高;②傳動效率高,工作可靠,在結構布局合理的情況下,其傳動效率可達到97%~99%;③傳動比大,并可實現運動的合成和分解,有級變速和無級變速。

  2滾動軸承預緊原理。

  滾動軸承的預緊是指采取一定的措施,使安裝好的軸承中的滾動體和內,外圈之間產生一定量的預變形,以保持內,外圈處于壓緊狀態。軸承的預緊有兩種:徑向預緊和軸向預緊。軸承預緊的目的是:增加支承的剛性;消除軸承的游隙,提高軸旋轉精度;減小振動和噪聲;對高速軸承,防止由于慣性力矩引起的滾動體相對內,外圈的滑動。對支承的剛性的要求,是多數軸承需要預緊的主要原因。預緊原理如下:對角接觸球軸承,軸向變形與軸向負荷之間的關系如下。

  δa=KaFa2/3(1)

  式中:δaDDD軸承內,外圈軸向相對位移量,即軸承的軸向變位,mm;FaDDD作用于軸承上的軸向負荷,N;KaDDD軸承的彈性變形常數。對角接觸球軸承,因其實際接觸角是隨軸向負荷而變化,所以Ka不是常數。

  根據式(1),可做出每個軸承的負荷D變位曲線。

  可看出,當單個軸承沒有預緊時,在Fa的作用下,軸承的軸向變位為δa1.而軸承事先有預緊負荷Fa0時,則在同樣Fa大小作用下,軸承的軸向變位為δa2,顯然δa2<δa1.因此預緊可以增加角接觸球軸承的剛度。

  在圓錐滾子軸承中,軸向變位與軸向負荷之間的關系為:δa=KaF0.9a(2)

  由公式(2)看出,單個圓錐滾子軸承的軸向變位與軸向負荷近似為線性關系。因此單個圓錐滾子軸承不能用預緊的方法增加其剛度。但是成對安裝的圓錐滾子軸承可以提高支承剛度。兩個角接觸軸承或圓錐滾子軸承,在內向排列或外向排列成對安裝時,采用預緊的方法,可以提高整個支承系統的剛度。

  3NGW型行星減速器工作性能試驗。

  我們選擇NGW11型標準行星減速器為實驗臺架,來檢驗轉臂軸承在不同預緊負荷下對其工作性能的影響。

  NGW11行星減速器基本參數為:額定功率P=2.5KW;輸入轉速n=750~1500r/min;中心輪齒數Z=19;行星輪齒數Z= 29;內齒輪齒數Z=77;行星輪個數n=3;傳動比i=5.0526.轉臂采用一對7210C角接觸球軸承支承,正安裝,軸承參數。

  轉臂軸承采用定位預緊。為檢驗轉臂軸承在不同預緊負荷下對減速器工作性能的影響,在實驗中通過調整墊片4的厚度來改變軸承的預緊負荷。

  《ZQ70-86成對安裝角接觸球軸承預緊負荷配對技術條件》標準將軸承預緊負荷分為輕,中,重三種,并給出了推薦值。

  7210C系列輕,中,重預緊負荷分別取軸承額定動負荷的0.015,0.030,0.060倍。

  NGW型行星減速器的速度,載荷與機械特性隨工作機械不同而改變,其典型的情況有:恒轉速,恒功率和恒轉矩三種。

  為分析不同的預緊負荷在各種工況下對減速器工作性能的影響,通過實驗臺架,按上述三種典型機械特性分別進行試驗。測量減速器在不同工況時的傳動效率,振動,噪聲及溫度變化。并根據實驗數據,繪制出了三種工況下,三種預緊負荷時,減速器效率,振幅,溫度曲線。

  4減速器在港口起重機中等設備中的應用。

  "世界上凡是有集裝箱作業的港口,就應有中國生產的集裝箱起重機械作業。"NGW型行星齒輪減速器是其中應用最廣泛的一種,因其具有結構緊湊,體積小,重量輕,傳動比范圍大,傳動效率高等優點,且與擺線針輪減速器相比,成本低廉,因而廣泛地應用在冶金,化工,礦山,起重運輸等機械設備上。我們在對NGW型行星齒輪減速器的裝配過程及產品應用測試中發現,提高轉臂軸系剛度和旋轉精度,對保證減速器的正常工作是至關重要的。而在不改變結構和加工精度的條件下,通過轉臂軸承預緊達到上述目的是最簡單有效的措施。

  5結語。

  ①當載荷大或轉速低時,不同預緊負荷對效率的影響不大,只有在輕載或高速時,才有影響。在標準推薦的預緊負荷范圍內,效率的變化小于2%,可以忽略。

  ②無論載荷大小或轉速高低,隨預緊負荷加大,減速器振幅都減小。所以,加大預緊負荷,對提高支承剛度,減小振動和噪聲是非常有效的(由于實驗條件限制,沒有進行噪聲檢測)。

  ③重預緊負荷下,軸承溫升要大些。但在標準推薦的預緊負荷范圍內,溫差的變化根據幅度不大。如超出推薦值使用,要慎重。由實驗結果得知,軸承的預緊負荷越大,則剛度有所提高,但一定轉速下,軸承的溫升也增高。因此,選擇預緊負荷應遵循下列原則:載荷大,剛度要求高,轉速低,允許溫升大(如散熱條件好)時,應選擇較大的預緊負荷,反之,應選較小的預緊負荷。對高速,重載荷連續運轉的軸承,慎重加大預緊負荷。對轉速范圍較大的軸承系統,為確保低轉速時軸承剛度以及高速時不出現過大預緊載荷,可以采用可變預緊載荷的預緊方式。

  由于軸承系統結構形式多樣,軸承系統構件剛度,工作溫度,定位零件尺寸和結構等都影響預緊負荷。對重要的設備,最佳的預緊負荷要根據載荷,轉速及潤滑方式,并結合應用經驗,通過反復試驗方可確定。根據測得的轉速,溫升,載荷等數據確定最佳的預緊負荷,增加軸承的支撐剛度,提高減速器的工作性能。

  ④NGW型行星減速器起重機,可以節能30%左右,消除黑煙污染,降低噪聲分貝。是新型的綠色環保型起重機,必將帶來可觀的社會效益和經濟效益。

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