5.4.3箱體軸承載荷的分布規(guī)律
箱體軸承載荷的分布曲線如圖5-10肄埠、5-11谤草、5-12的所示蝇莲。
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總體說來煮纵,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倍以上消玄,比輸出軸的大3.8倍以上荔燎。由于各軸的載荷分配不均等現(xiàn)現(xiàn)象,也將使減速器產(chǎn)生振動方庭。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(huán)減速器動力特性的因素
影響三環(huán)減速器的載荷分布特性的參數(shù)主要有輸入軸扭矩厕吉、轉(zhuǎn)速、嚙合角械念、傳動比头朱、軸承剛度、齒板齒圈剛度以及偏心套或齒板的結(jié)構(gòu)參數(shù)等龄减。了解這些參數(shù)對三環(huán)減速器動力性能的影響项钮,對正確設(shè)計三環(huán)減速器具有重要意義。
5.5.1輸入?yún)?shù)的影響
輸入?yún)?shù)包括輸入扭矩希停、輸入轉(zhuǎn)速烁巫。這兩個參數(shù)對三環(huán)減速器的影響很大。現(xiàn)有的三環(huán)減速器用于高速重載時宠能,產(chǎn)生的振動和噪聲都非常大亚隙、輸入扭轉(zhuǎn)的影響可由式(5-4)分析。
當(dāng)n=1 即單軸輸入時
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由上式可知棵薛,當(dāng)減速器幾何參數(shù)一確定掰砌,e及r2均為已知參數(shù)。因此增大M彰巫,必須引起左邊的行星軸承載荷F(j)Lx塑赁,F(xiàn)(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時的嚙合圖童丢。由圖可看出糠味,負(fù)載增加,嚙合力幅值增大择车。采用雙軸輸入時可降低各載荷的幅值渊伐,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阀严。圖5-15是雙軸輸入時的嚙合力及行星軸承載荷多析。從兩圖比較得知仙商,無論是嚙合力,還是軸承載荷初祠,采用雙軸輸入后其變化均趨于平緩钞钙,幅值降低很多,三相嚙合力趨于均衡声离,而且負(fù)向嚙合力已消除芒炼。
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輸入扭矩對減速器的靜態(tài)載荷產(chǎn)生影響,而轉(zhuǎn)速是對動態(tài)載荷產(chǎn)生影響术徊。圖5-16是輸入轉(zhuǎn)速對減速器的載荷影響情況本刽。轉(zhuǎn)速越大,三相嚙合力越不均衡赠涮,當(dāng)轉(zhuǎn)速超過1500rpm后子寓,第三相齒板與外齒輪的嚙合力變成負(fù)值。負(fù)向嚙合力將阻礙輸出軸的轉(zhuǎn)動笋除,使內(nèi)嚙合副產(chǎn)生干涉斜友。第一片齒板的嚙合力最大,幅值隨轉(zhuǎn)速的增加而增加株憾。從行星軸承載荷看蝙寨,轉(zhuǎn)速小于1600rpm時載荷較均衡,大于1600rpm后嗤瞎,隨轉(zhuǎn)速加大墙歪,其幅值變大。
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5.5.2結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響
當(dāng)三環(huán)減速器各軸之間的中心距確定后糠歧,影響其動力性能的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有偏心距抄瀑、壓力角、齒數(shù)差(或傳動比)以及偏心套外圓半徑预第、內(nèi)齒板高速軸孔大新【(或行星軸承尺寸)等等。設(shè)計時害媚,不能孤立地考慮這些參數(shù)蹬寸,它們之間存在相互影響的關(guān)系。偏心距由壓力角财军、齒數(shù)差(或傳動比)決定广柴,即:
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由上式知,當(dāng)齒數(shù)差Z2-Z1越小或傳動比i越大時欧移,偏心距e越胁培帧;壓力角越大時,偏心距e越大跋炕,則選用的行星軸承尺寸大赖晶,齒板高速軸承孔徑也就大。圖5-17是傳動比辐烂、壓力角遏插、以減速器行星軸承載荷的影響。由圖可見棉圈,傳動比的變化對減速器的動力性能影響極大涩堤;傳動比越大,則偏心距越小分瘾。由式(5-30)分析得,行星軸承載荷必須大吁系。壓力角的變化德召,對行星軸承載荷影響小得多。
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圖5-18是偏心套外徑對嚙合圖的影響汽纤。當(dāng)不考慮偏心套外徑(r2=0)時上岗,嚙合力分布為正值≡唐海考慮偏心套外徑(r2=37.5mm)計算結(jié)果膀概,出現(xiàn)負(fù)向嚙合力。而且其幅值明顯增大础甜。輸入扭矩也不再是固定值度限。因此,對三環(huán)減速器進(jìn)行動力計算怨拍,必須考慮r2的影響浙梗。此外,行星軸承內(nèi)外圈接觸承載位置灰蒋,也影響三環(huán)減速器的動力性能务冠。
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(huán)減速器載荷特性的剛度萍捌,主要是行星軸承剛度丈揖、和內(nèi)齒圈的變形剛度。軸承剛度與軸承材料逗耕、間隙旁咙、油膜等很多因素有關(guān)。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愿瘫。當(dāng)輸入行星軸承剛度小一個數(shù)量級時年堆,負(fù)向嚙合力區(qū)域增大(見圖5-19a);隨剛度減小盏浇、各相嚙合力越不均恒(圖5-19b)变丧,輸入軸行星軸承剛度的影響比輸入軸行星軸承剛度更大芽狗,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痒蓬,都出現(xiàn)正常載荷的10倍以上的沖擊現(xiàn)象童擎,沖擊產(chǎn)生的位置隨剛度變化不同。內(nèi)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)攻晒。當(dāng)剛度越小時顾复,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)鲁捏。同此可推知芯砸,減小三環(huán)減速器振動的途徑之一就是提高行星軸承剛度,減小內(nèi)齒圈剛度给梅。這可以通過對行星軸承進(jìn)行預(yù)緊假丧,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拯羽,以達(dá)到減振降噪的目的幢耍。
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5.6三環(huán)減速器的軸間布置
三環(huán)減速器的特點之一就是適應(yīng)性強(qiáng),只要保證輸入與輸出的中心距要求谐创,就可以任意調(diào)整支承軸忿和,以滿足各種空間要求,但各軸間的相對位置不同寸芦,對其動力特性的影響各異渤惦。
5.6.1各軸水平布置時的載荷分布特性
各軸水平布置時,軸間的中心距變化研神,將引起各載荷大小幅值惩凉、規(guī)律均發(fā)生變化。圖5-22是輸入軸相對輸出軸位置變化時纫益,減速器的嚙合力及軸承載荷變化情況恒襟。由圖可知,當(dāng)輸入軸與支承軸中心距(L2=200mm)很小時揍忍,三齒板的嚙合力分配很不均衡弯疾,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所示逃糟。
當(dāng)|L1-L2|≤50mm時吼鱼,載荷產(chǎn)生沖擊為無窮大,L1≥400mm以后绰咽,隨著L1的增加菇肃,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后琐谤,隨L1增加各相之間的幅值差變大蟆技,趨于不均衡狀態(tài)(見圖5-22c)。因此SHQ50型及SHQ63型的三環(huán)減速器的振動比SHQ40型的大斗忌。
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支承軸的位置L2變化的載荷分布規(guī)律與輸入軸位置L1變化的載荷分布規(guī)律相似(見圖5-23所示)质礼,但當(dāng)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织阳。這是因為L2>L1=200mm以后眶蕉,減速器為中軸輸入。中軸輸入時唧躲,無論是嚙合力還是軸承載荷的分布特性都較好造挽。各相載荷分配也比較均衡。
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5.6.2各軸任意布置時的載荷分布特性
當(dāng)輸入軸與軸出軸的中心距確定后轿南,可通過調(diào)整支承軸的位置折扮,滿足特殊的空間位置要求,或者設(shè)計成載荷分布特性最優(yōu)耀即、幅值最小的減速器。圖5-24是中心距L1=400mm编苛、L2=200mm時藻着,支承軸相對于輸出軸轉(zhuǎn)動的角位移β2變化時嚙合力及行星軸承載荷的分布情況。由圖看出娜摇,各種載荷均在180°附近(SHQ偏置式減速器)取得極大值猩僧。在0°~90°和270°~360°范圍(Ⅰ、Ⅳ限內(nèi))沿信,三相齒板嚙合力分配很均衡纲析,嚙合沖擊很小。因此组漏。設(shè)計三環(huán)減速器時农浓,為減小載荷的幅值和各相之間載荷的差值、支承軸應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離180°觅赊,即不采用三軸心共線的水平位置的結(jié)構(gòu)右蕊。圖5-25為幾個特殊位置的嚙合力隨轉(zhuǎn)角變化的分布規(guī)律。
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