起重机主起升机构变速减速器设计.pdf

图1变速减速器卷筒牙嵌离合器电动机拨动轴图2起重机主起升机构变速减速器设计冯秋英(宁夏银起集团有限公司,宁夏银川750011)摘要一般用途的桥式和门式起重机通常不要求主起升机构变速,但在一些安装用途的起重机和特殊条件下使用起重机的主起升机构,常要求配置可变速减速器,本文介绍两种变速减速器设计要点以及使用实例,可供参考。关键词起重机起升机构变速减速器作者简介:冯秋英(1970),女,工程师,现从事减速器设计工作。一般用途的桥式和门式起重机的主起升机构不要求变速,但在一些特殊条件下使用起重机的主起升机构常常要求变速,因为起重机的起重量和减速器的速比一般成正比关系,即在小起重量时选用高速以提高生产率,大起重量时选用低速来降低驱动功率,提高运行的平稳性和安全性。起升机构变速通常有电气变速和机械变速,电气变速一般采用交流或直流电动机无级变速,虽然通过电机变速是可靠的,但是其结构庞大、成本增加,通常不可取。机械变速常常选用可变速的减速器,这种减速器一种是采用手动操纵的牙嵌式离合器进行变速,另一种则采用行星差动机构来变速。下面我就对于这两种减速器适用条件和设计要点做以介绍。1手动操纵的牙嵌式离合器变速减速器起重机的主起升机构变速的机率并不频繁,变速比(i2/i1)也不大情况下,如图1所示,通常采用手动操纵的牙嵌式离合器变速减速器,当起重量发生变化时,在低速或空载状态下依靠人工操作牙嵌式离合器脱开齿轮1从而和齿轮2啮合,把不同转速传递给下一根轴,然后靠手柄锁紧。这种主起升机构一般用于安装或装配用起重机,特别是大型电站安装用起重机,只有在装配发电机转子时,为了安装定位准确可靠才要求起升速度很慢,此时需要减速器大速比输出,主起升机构承受着最大的负荷,而在平时吊运过程中,机构承受负荷较轻,可以采用小速比以达到较高的起升速度。牙嵌式离合器变速减速器设计应注意以下原则:(1)速比变化不宜太大,一般取慢速比i2与快速比i1之比为25。(2)为了便于制造,牙嵌式离合器牙形大多数为矩形,如图2所示,牙数为315个,通常选用奇数牙,此种形状牙形传递转矩大,但结合、脱开较困难,因此常采用较大的牙间间隙。冲击不大的情况下,材料选用40Cr,牙形表面需高频淬火并低温回火,热处理硬度达到HRC4858。设计与计算-29-宁夏机械2006年第4期图3图4行星减速器卷筒差速包电动机电动机(3)牙嵌式离合器采用中糸列矩形花键和轴联接,这种联接方式加工方便,通过磨削消除轴的热处理变形获得较高定心精度,定心稳定性好。(4)快慢速比的两对齿轮副轴向定位可靠,如图3所示,在二个大齿轮和轴之间增加滚动轴承使传动灵活,如果二个大齿轮直径小,可将滚动轴承改为滑动轴承,轴承也应轴向定位。2行星差动机构变速减速器对于变速较频繁且变速比(i2/i1)不大的主起升机构,减速器用人工操作牙嵌式离合器频繁变速有困难,在此情况下一般采用行星差动机构变速,其传动方案如图4所示。根据图4主起升的传动结构中,减速器中行星差动机构可实现速度合成与分解,可以输出三种速比,当两台电动机单独驱动可以得到两种较大速比,起升机构起升速度较慢；当两台电动机共同反向驱动可实现速度合成,起升机构起升速度较快。例如炼钢厂使用的铸造起重机主要承担钢水、铁水的吊运工作,平时需要在两台电动机共同驱动下高速提升,当一台电动机出现故障时,另一台电动机还可以继续工作,输出扭距不变,只是提升速度降低,从而保证钢水、铁水安全运送。从运动学的观点,如果使两台电动机的运动方向相同,还可以达到第四种速比,但这第四种速比在工作时功率消耗过大,通常不采用这种变速方式,这类行星差动传动的关键部位是差动部分,设计时要根据使用要求调整行星部分和外齿轮副的速比配合,达到理想的快慢速比。行星差动机构变速减速器设计应注意以下的原则:(1)速比变化受到行星差动机构和第一级齿轮对中心距的限制,一般在24倍之间变动,如果超过4倍,由于内齿轮的尺寸已定,即第一级传动的中心距已定,则必须加大太阳轮与行星轮之间的中心距,从而使整个行星差动机构减速器的外型尺寸过于庞大。(2)高速轴的转速可以比上一种情况的高,因为高速轴的或者太阳轮的直径较小,齿轮节圆线速度不高,而且轴的临界转速和轴承极限转速都可较高,所以适用于高速设计。(3)行星差动机构中行星架在传动中应保证受载后变形较小,即刚性较好,从而有利用行星轮上载荷沿齿宽方向均匀分布,减小振动和噪声。(4)当两台电动机功率,转速及速比相同时,功率的合成可视为直接相加,不计及不均匀系数,这对于节约能源是有意义的。当两台电动机转速和速比不同时,应根据各自的功率和速比计算输出扭矩。这两种可变速减速器一般适用于以上两种情况下起重机主起升机构,但在设计中还会遇到起升机构每个工作循环都要变速,而变速比又较大的情况,此时应用行星差动减速器和圆柱齿轮减速器组合来实现变速,这里就不再讨论。参考文献:1成大先.机械设计手