油冷式電動滾筒減速裝置的改進(jìn)設(shè)計
     1．2定軸齒輪減速裝置的結(jié)構(gòu)分析
    在電動滾筒內(nèi)部，減速裝置采用定軸齒輪傳動，常采用兩級漸開線圓柱齒輪減速。左、右法蘭軸分別與電動機(jī)的左右端蓋相連，構(gòu)成一剛性軸組件，減速裝置在右法蘭軸側(cè)。右法蘭軸為非對稱性回轉(zhuǎn)零件，與電機(jī)連接端有一開口，便于齒輪通過。開口處設(shè)有2個同心且平行于法蘭軸軸線的軸承座孔，用來安裝齠輪軸。因此，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝性差，特別是兩軸承座孔軸線與法蘭軸軸線之間的距離公差，以及兩軸線之間的平行度公差難以保證，廢品率極高。內(nèi)齒圈用螺栓緊固在右端蓋上，左、右端蓋固定在滾筒體上，這樣四者構(gòu)成一個組件，作為電動滾筒的運動輸出部分。傳動原理為：電機(jī)軸上裝有齠輪，齠輪與裝在齠輪軸上的齒輪嚙合，并帶動齠輪軸轉(zhuǎn)動。齠輪軸與裝在端蓋上的內(nèi)齒圈嚙合，端蓋又與滾筒體相連，從而帶動滾筒體轉(zhuǎn)動。
    1．3變速軸承簡介
    變速軸承是20世紀(jì)80年代在國內(nèi)興起的一種新型傳動形式。它集滾動軸承的支撐作用與減速裝置的變速功能于一體，使傳動鏈顯著縮短。變速軸承的結(jié)構(gòu)如圖1所示，由異型軸承、內(nèi)齒圈、傳動圄、
傳動桿、圓柱滾子、雙偏心套及標(biāo)準(zhǔn)滾動軸承等零件組成，異型軸承又由外圈、中圈及內(nèi)圈組成，并且可以相對轉(zhuǎn)動。內(nèi)齒圈用鉚釘固定在外圈上，傳動圈用鉚釘固定在中圈上，雙偏心套與內(nèi)圈配合連接。傳動桿置于傳動圈的導(dǎo)槽內(nèi)。
    變速軸承的工作原理：電動機(jī)轉(zhuǎn)子軸驅(qū)動雙偏心套轉(zhuǎn)動，通過標(biāo)準(zhǔn)軸承推動傳動桿在中圈的徑向槽內(nèi)往復(fù)滑動。當(dāng)傳動桿一端沿內(nèi)齒圈齒廓曲線滑動時，同時驅(qū)動中圈作減速運動。變速軸承的輸入軸與輸出軸在同一軸線上，結(jié)構(gòu)緊湊，便于整體布置。同時變速軸承整體裝卸十分方便，且傳動效率達(dá)90％以上，單機(jī)傳動比為6—60，采用多級則傳動比可更大。由于有半數(shù)滾柱參與承載，嚙合點多，運轉(zhuǎn)件為滾動形式，且為軸承鋼制造，具有傳動平穩(wěn)、噪聲低、使用壽命長、抗過載及抗沖擊能力強(qiáng)和使用安全的特點。
                                        
                                               圖1變速軸承簡圖
                      1．雙偏心套2．內(nèi)齒圈3．傳動圈4．標(biāo)準(zhǔn)軸承5．活齒
     變速軸承的傳動比與其安裝形式有關(guān)。當(dāng)內(nèi)齒圈齒數(shù)為z時，若內(nèi)圈輸入外圈固定，中圈輸出，其傳動比i=z+1；當(dāng)內(nèi)圈輸入中圈固定，外圈輸出時，傳動比i=－z。在電動滾筒中常采用內(nèi)圈輸入
中圈固定，外圈輸出的安裝方式，因為對電動滾筒來說采用這種形式布置非常方便，并且結(jié)構(gòu)簡單。
    2活齒減速裝置的改進(jìn)設(shè)計
    2.1 傳動裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計
    活齒減速器即變速軸承的輸入、輸出端在同一軸線上，這樣各零件可以設(shè)計成對稱性回轉(zhuǎn)零件。結(jié)合電動滾筒的結(jié)構(gòu)特點，采用內(nèi)圈輸入、中圈固定、外圈輸出這種結(jié)構(gòu)形式的變速軸承，這就需要將變速軸承置于電動機(jī)與右法蘭軸之間。考慮到電動機(jī)的結(jié)構(gòu)，在電動機(jī)與變速軸承之間還需增設(shè)一個聯(lián)接法蘭，才能將變速軸承與電動機(jī)聯(lián)接在一起。
    這樣，再加上左法蘭軸，實際上是將5個構(gòu)成組合在一起，構(gòu)成了一條剛性軸。聯(lián)接法蘭固定在電機(jī)的右端蓋上，聯(lián)接法蘭、變速軸承與右法蘭軸三者采用帶定位銷的螺栓聯(lián)接，并串聯(lián)鋼絲防松。改進(jìn)后的傳動裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。
                                   
      圖2活齒減速裝置結(jié)構(gòu)簡圖
     1．滾筒體2．電機(jī)3．聯(lián)接法蘭4．變速軸承5．輸出法蘭6．右端蓋7．支撐軸8．右法蘭軸
    為提高電機(jī)輸出軸的剛性，可在軸線上加一支撐軸。支撐軸一端插在變速軸承雙偏心套內(nèi)與電機(jī)軸連接，另一端通過軸承支撐在右法蘭軸的左端。這樣，電機(jī)輸出軸由懸臂支承變成了簡支支承。
變速軸承的位置確定以后，與滾筒體和右端蓋的輸出連接就比較簡單。因為都是回轉(zhuǎn)零件，且變速軸承外圈的外圓上帶有兩鍵槽，只需再加一零件，采用平鍵聯(lián)接即可將變速軸承的輸出部分與電動滾筒的輸出部分連為一體了。這就是輸出法蘭，其內(nèi)孔通過平鍵與變速軸承配合，一端面通過螺栓與右端蓋連接。這樣，輸出法蘭、右端蓋與滾筒體就緊密地連接成一個組件，變速軸承的輸出動力通過輸出法蘭傳遞給了滾筒體。
    改進(jìn)后的活齒減速傳動裝置結(jié)構(gòu)合理、緊湊、工藝性好，初步試驗結(jié)果表明運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音低、承載能力大。
    2.2主要零部件的設(shè)計計算示。
   (1)變速軸承型號選用
   設(shè)計電動滾筒的主要參數(shù)：功率P=1.7 kW，帶速v=2.5 m/s，筒體轉(zhuǎn)速，n2=120r/min，因此選用電機(jī)型號為YGY100L1-4，功率為2.2 kW，轉(zhuǎn)速n1=1440r/min。由傳動比的計算公式求得減速器的傳動比i=nl/n2=12 。
查JB/T6635-1993國家機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一推桿式變速傳動軸承，選擇減速器的型號為TB210，尺寸規(guī)格從略。
    (2)右法蘭軸的設(shè)計計算
    ①受力分析
   取由左、右法蘭軸、電動機(jī)殼、聯(lián)接法蘭以及減速器所組成的剛性軸為研究對象如圖3所示，并按簡支梁進(jìn)行受力分析如下：
                                          
                                            圖3 滾筒受力分析示意圖
G0左、右法蘭軸、電機(jī)、聯(lián)接法蘭及減速器的總質(zhì)量，作用點按L/2處考慮
L 左、右支座中心距
G 滾筒體、左、右端蓋及輸出法蘭的總質(zhì)量，并按總質(zhì)量的4%計算冷卻油質(zhì)量
F 滾筒上平均輸送帶張力，取F=1.575Fu
Fu 驅(qū)動力
Ray、Rby 垂直方向的支座反力
Rax、Rbx 水平方向的支座反力
對于本例，各參數(shù)為G0=840N、L=850mm、G=640N、Fu=1000P/v。
垂直方向的支反力
                              

計算得，Ray=Rby=740N
水平方向的支反力
                              
計算得 Rax=Rbx=535.5N
②軸頸轉(zhuǎn)矩計算
右法蘭軸軸頸所承受的彎矩和轉(zhuǎn)矩如圖4所示。
                                  
                                 圖4軸頸承受力矩示意圖
                         
③軸頸截面直徑d的計算
按脈動循環(huán)應(yīng)力采用彎扭組合強(qiáng)度計算得
                 
     圓整后選取軸頸的截面直徑為60mm。通過上述設(shè)計計算，為電動滾筒的進(jìn)一步結(jié)構(gòu)設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。
    3　結(jié)語
    本文通過設(shè)計計算與分析，確定了活齒減速油冷式電動滾筒的結(jié)構(gòu)形式以及零部件結(jié)構(gòu)尺寸?？梢钥闯?，由于變速軸承同軸輸入輸出，且結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小，因此滿足了電動滾筒的整體結(jié)構(gòu)形式要求。另外，電動滾筒是一種將電動機(jī)和減速器同時置于滾筒體內(nèi)部的驅(qū)動裝置，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，由于電動機(jī)已達(dá)到了其極限尺寸，只能從盡可能減小減速裝置的體積方面尋求答案，因此可以說變速軸承的自身結(jié)構(gòu)正是電動滾筒所需要的。
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