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克维斯传动:减速器在港口机械中的运用
作者:无锡市克维斯传动机械有限公司    发布于:2013-04-15 08:42:56    文字:【】【】【
摘要:克维斯传动:减速器在港口机械中的运用

  1问题的提出

  传动装置是大多数机械设备必不可少的重要部件,其性能直接决定着整台设备的性能和质量,随着机械工业技术的不断发展,对传动装置的要求越来越高,对于从事机械设计的工程设计人员而言,这就意味着两方面的要求:其一,掌握和应用先进,合理的传动形式;其二,掌握和应用先进的设计思想,设计手段和方法。渐开线齿轮行星传动是近三十年来迅速发展和应用起来的新型的齿轮传动形式之一,在各种机械传动中得到了广泛的应用。

  行星齿轮传动与其他形式的齿轮传动相比有如下几个优点:①结构紧凑,体积小,重量轻,传动功率大,承载能力高;②传动效率高,工作可靠,在结构布局合理的情况下,其传动效率可达到97%~99%;③传动比大,并可实现运动的合成和分解,有级变速和无级变速。

  2滚动轴承预紧原理。

  滚动轴承的预紧是指采取一定的措施,使安装好的轴承中的滚动体和内,外圈之间产生一定量的预变形,以保持内,外圈处于压紧状态。轴承的预紧有两种:径向预紧和轴向预紧。轴承预紧的目的是:增加支承的刚性;消除轴承的游隙,提高轴旋转精度;减小振动和噪声;对高速轴承,防止由于惯性力矩引起的滚动体相对内,外圈的滑动。对支承的刚性的要求,是多数轴承需要预紧的主要原因。预紧原理如下:对角接触球轴承,轴向变形与轴向负荷之间的关系如下。

  δa=KaFa2/3(1)

  式中:δaDDD轴承内,外圈轴向相对位移量,即轴承的轴向变位,mm;FaDDD作用于轴承上的轴向负荷,N;KaDDD轴承的弹性变形常数。对角接触球轴承,因其实际接触角是随轴向负荷而变化,所以Ka不是常数。

  根据式(1),可做出每个轴承的负荷D变位曲线。

  可看出,当单个轴承没有预紧时,在Fa的作用下,轴承的轴向变位为δa1.而轴承事先有预紧负荷Fa0时,则在同样Fa大小作用下,轴承的轴向变位为δa2,显然δa2<δa1.因此预紧可以增加角接触球轴承的刚度。

  在圆锥滚子轴承中,轴向变位与轴向负荷之间的关系为:δa=KaF0.9a(2)

  由公式(2)看出,单个圆锥滚子轴承的轴向变位与轴向负荷近似为线性关系。因此单个圆锥滚子轴承不能用预紧的方法增加其刚度。但是成对安装的圆锥滚子轴承可以提高支承刚度。两个角接触轴承或圆锥滚子轴承,在内向排列或外向排列成对安装时,采用预紧的方法,可以提高整个支承系统的刚度。

  3NGW型行星减速器工作性能试验。

  我们选择NGW11型标准行星减速器为实验台架,来检验转臂轴承在不同预紧负荷下对其工作性能的影响。

  NGW11行星减速器基本参数为:额定功率P=2.5KW;输入转速n=750~1500r/min;中心轮齿数Z=19;行星轮齿数Z= 29;内齿轮齿数Z=77;行星轮个数n=3;传动比i=5.0526.转臂采用一对7210C角接触球轴承支承,正安装,轴承参数。

  转臂轴承采用定位预紧。为检验转臂轴承在不同预紧负荷下对减速器工作性能的影响,在实验中通过调整垫片4的厚度来改变轴承的预紧负荷。

  《ZQ70-86成对安装角接触球轴承预紧负荷配对技术条件》标准将轴承预紧负荷分为轻,中,重三种,并给出了推荐值。

  7210C系列轻,中,重预紧负荷分别取轴承额定动负荷的0.015,0.030,0.060倍。

  NGW型行星减速器的速度,载荷与机械特性随工作机械不同而改变,其典型的情况有:恒转速,恒功率和恒转矩三种。

  为分析不同的预紧负荷在各种工况下对减速器工作性能的影响,通过实验台架,按上述三种典型机械特性分别进行试验。测量减速器在不同工况时的传动效率,振动,噪声及温度变化。并根据实验数据,绘制出了三种工况下,三种预紧负荷时,减速器效率,振幅,温度曲线。

  4减速器在港口起重机中等设备中的应用。

  "世界上凡是有集装箱作业的港口,就应有中国生产的集装箱起重机械作业。"NGW型行星齿轮减速器是其中应用最广泛的一种,因其具有结构紧凑,体积小,重量轻,传动比范围大,传动效率高等优点,且与摆线针轮减速器相比,成本低廉,因而广泛地应用在冶金,化工,矿山,起重运输等机械设备上。我们在对NGW型行星齿轮减速器的装配过程及产品应用测试中发现,提高转臂轴系刚度和旋转精度,对保证减速器的正常工作是至关重要的。而在不改变结构和加工精度的条件下,通过转臂轴承预紧达到上述目的是最简单有效的措施。

  5结语。

  ①当载荷大或转速低时,不同预紧负荷对效率的影响不大,只有在轻载或高速时,才有影响。在标准推荐的预紧负荷范围内,效率的变化小于2%,可以忽略。

  ②无论载荷大小或转速高低,随预紧负荷加大,减速器振幅都减小。所以,加大预紧负荷,对提高支承刚度,减小振动和噪声是非常有效的(由于实验条件限制,没有进行噪声检测)。

  ③重预紧负荷下,轴承温升要大些。但在标准推荐的预紧负荷范围内,温差的变化根据幅度不大。如超出推荐值使用,要慎重。由实验结果得知,轴承的预紧负荷越大,则刚度有所提高,但一定转速下,轴承的温升也增高。因此,选择预紧负荷应遵循下列原则:载荷大,刚度要求高,转速低,允许温升大(如散热条件好)时,应选择较大的预紧负荷,反之,应选较小的预紧负荷。对高速,重载荷连续运转的轴承,慎重加大预紧负荷。对转速范围较大的轴承系统,为确保低转速时轴承刚度以及高速时不出现过大预紧载荷,可以采用可变预紧载荷的预紧方式。

  由于轴承系统结构形式多样,轴承系统构件刚度,工作温度,定位零件尺寸和结构等都影响预紧负荷。对重要的设备,最佳的预紧负荷要根据载荷,转速及润滑方式,并结合应用经验,通过反复试验方可确定。根据测得的转速,温升,载荷等数据确定最佳的预紧负荷,增加轴承的支撑刚度,提高减速器的工作性能。

  ④NGW型行星减速器起重机,可以节能30%左右,消除黑烟污染,降低噪声分贝。是新型的绿色环保型起重机,必将带来可观的社会效益和经济效益。

脚注信息
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