起吊设备用回转行星齿轮减速器的研制

李元元，王保松，冒维鹏

（煤炭科学研究总院上海分院，上海　200030）

　　摘　要：回转行星齿轮减速器用在物料起吊设备上，采用行星架、太阳轮浮动结构设计和先进的热处理工艺以及偏心安装方式。整机安装维护方便、运行平稳、使用寿命长，具有良好的推广价值。

　　关键词：行星传动；常闭干式制动器；偏心安装

　　0　前言

　　回转减速器是一种低速大扭矩传动设备，广泛应用于煤矿、冶金、建材、港口运输、造船等行业，具有传动比大、结构紧凑、安装维护方便等特点。

　　本文所介绍的回转减速器用在物料起吊设备上，用来带动回转支承（大齿圈）旋转，整台起吊设备处于短时工作状态，运行时无较大冲击载荷。但由于受外部附加载荷的作用，在整套设备停止工作时，回转减速器应能提供较大的制动力矩，且制动器动作要灵敏。

　　1　结构特征

　　回转减速器由常闭干式制动器、两级行星传动机构、输出齿轮等组成，采用立式安装方式，总传动比为31.36，啮合参数见表1。

　　回转减速器的结构分3个基本构件：太阳轮、内齿圈、行星架，太阳轮和行星架均为浮动构件，即双浮动结构。采用该结构后可以更好地补偿因制造、装配误差而造成的行星轮之间载荷分配和沿齿宽载荷分布的不均匀性。第2级太阳轮结构上无支撑，上端通过渐开线花键与一级行星架相连接，同时二级行星架通过下端的渐开线内花键与输出轴外花键联接，这样运动和扭矩通过输入轴、两级行星机构传给输出轴。

　　制动器布置在整个减速器传递力矩较小的输入端，是十分合理的。该制动器为常闭制动器，由内外摩擦片组、活塞缸、碟形弹簧以及箱体组成。回转减速器太阳轮（即输入轴）中部的外花键与制动器摩擦片的内花键联接，而与内摩擦片间隔排列的外摩擦片则通过外花键和箱体联接，不工作时碟簧压紧活塞缸，将摩擦片组压住，使输入轴与制动器箱体成为一体，从而将输入轴制动。只有在注入压力油后，推动活塞缸向上移动，压缩碟簧而使摩擦片组松开，输入轴可以自由地旋转。

　　回转减速器处于短时工作状态，而且输出转速很低，可采用浸油润滑，传动齿轮浸在润滑油中，整机的润滑油注油口布置在制动器箱体底部，使润滑油不能进入制动器内部；排油口设在整个行星机构的下端；在输出轴轴承下面背靠背装有2个骨架油封，防止润滑油与输出轴端的润滑脂混合起来；在输出轴端盖采用迷宫密封和V形密封环来阻止外部粉尘进入箱体并将多余的润滑脂压出箱体。

　　2　材料、热处理工艺

　　回转减速器用在低速重载的工况中，为了提高齿轮的接触和弯曲强度，太阳轮、行星轮采用20Cr2Ni4A合金钢，设计要求齿面渗碳淬火硬度HRC58～62，齿芯硬度HRC34～38，有效硬化层深度0.6～0.9mm，齿形强化喷丸精度6级。内齿圈则采用42CrMo，调质硬度HB280～320；齿面氮化有效硬度层深度0.3～0.5mm，齿面硬度≥HV600。

　　20Cr2Ni4A合金钢是一种高强度、高韧性并有良好淬透性的优质合金钢。由于合金元素含量高，锻造变形阻力大、工艺性较差，锻件在正火后即能得到马氏体组织，硬度较高，因此正火后需进行高温回火处理。齿轮渗碳后往往还需要切削加工，这时硬度较高，需进行渗碳后的回火，使其软化，其工艺流程见图1。

　　3　安装方式

　　齿侧间隙过大是造成传动不平稳、噪声大的主要因素之一，在安装回转减速器时应考虑到齿侧间隙的调整，如图2所示，回转减速器沿准296、准292两个安装止口装入安装架内，并通过螺栓将减速器和安装架连接起来。设计时准296、准292两个安装止口，螺孔分度圆中心线与整个减速器的中心线偏心2mm，这样若减速器输出齿轮与回转大齿圈间的齿侧间隙过大，则可将回转减速器沿中心线依次旋转一定角度，直到达到标准的齿侧间隙。这样的结构设计便于齿侧间隙的调整，安装简便，有利于提高整机的使用寿命。

　　4　结语

　　该回转减速器采用太阳轮、行星架双浮动结构，更好地补偿行星轮之间载荷分配和沿齿宽载荷分布的不均匀性；使用常闭干式制动器对减速器进行制动，动作灵敏、制动力矩大；采用浸油润滑，结构简单、使用方便；安装上采用偏心安装，便于齿侧间隙的调整；传动齿轮的材质采用镍铬合金钢制造，渗碳淬火、磨齿后强化喷丸，具有较高的齿面弯曲和接触强度及可靠性。自2007年投入使用以来该回转减速器运行平稳、噪音小、温升低，无冲击载荷，运行正常，获得上海宝山钢铁股份有限公司的肯定，具有较好的推广价值。

　　参考文献：

　　[1]ISO6336-5:2003渐开线圆柱直齿轮与斜齿轮承载能力计算方法：第5部分：材料的强度和质量，[S].

　　[2]行星齿轮传动手册[K].北京：冶金工业出版社，1986.

　　[3]齿轮传动设计手册[K].北京：化学工业出版社，2005.
 

来源：《煤矿机械》2009年8月