主頁 > 技術(shù)文章 > 淺談行星齒輪減速器在電梯曳引機(jī)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)2024-10-14

淺談行星齒輪減速器在電梯曳引機(jī)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

摘要：行星齒輪傳動(dòng)的電梯曳引機(jī)具有體積小、傳動(dòng)效率高、節(jié)能環(huán)保、壽命長和維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，一直受到曳引機(jī)行業(yè)推崇。本文介紹了行星齒輪傳動(dòng)曳引機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)、市場價(jià)值和幾種結(jié)構(gòu)形式的原理以及設(shè)計(jì)制造中的技術(shù)要點(diǎn)。
　　曳引式電梯最早于20世紀(jì)初在美國出現(xiàn)。這種電梯的鋼絲繩懸掛在曳引輪上，一端與轎廂連接，另一端與對(duì)重連接。曳引輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鋼絲繩移動(dòng)，從而使轎廂和對(duì)重做升、降的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
　　行星齒輪傳動(dòng)的曳引機(jī)很早就出現(xiàn)在提升設(shè)備中，目前還只有少數(shù)幾家生產(chǎn)廠擁有這項(xiàng)技術(shù)。面對(duì)新型曳引機(jī)的迅猛發(fā)展，無齒曳引機(jī)的大量涌現(xiàn)，具有同樣優(yōu)勢的行星齒輪曳引機(jī)仍然有其發(fā)展的機(jī)遇。針對(duì)采用傳統(tǒng)的蝸桿輪式曳引機(jī)存在的不足，介紹采用行星齒輪進(jìn)行電梯曳引機(jī)減速器的一種優(yōu)化設(shè)計(jì)。曳引式電梯由于鋼絲繩不用纏繞，鋼絲繩的長度和股數(shù)不受限制，電梯載重量和提升高度有很大提高，因此曳引式電梯一直發(fā)展沿用至今。
1、行星電梯曳引機(jī)的優(yōu)勢和市場定位：
　　行星齒輪傳動(dòng)的電梯曳引機(jī)具有體積小、傳動(dòng)效率高、節(jié)能環(huán)保、壽命長和維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，一直受到曳引機(jī)行業(yè)推崇。行星齒輪曳引機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)效率可達(dá)98％，相對(duì)同樣提升力的蝸輪副式曳引機(jī)節(jié)能30％～40％，體積僅僅是它的一半；其設(shè)計(jì)壽命超過2萬小時(shí)，正常運(yùn)行l(wèi)5年以上，免維護(hù)，可以做到全密封無滲漏、無污染；變速比范圍大，可與多種電機(jī)匹配，可用于低速、中速和高速各種電梯；起動(dòng)電流小，只是額定電流的1.4倍，可大大降低供電系統(tǒng)容量。
　　與蝸輪副曳引機(jī)相比，運(yùn)行平穩(wěn)性和噪聲控制是行星齒輪曳引機(jī)的弱項(xiàng)，但實(shí)踐證明，只要設(shè)計(jì)恰當(dāng)，制造精密，行星齒輪曳引機(jī)完全能達(dá)到和超過蝸輪副曳引機(jī)要求的振動(dòng)和噪聲指標(biāo)。我們生產(chǎn)的行星齒輪曳引機(jī)檢測扭振有效值 1.5mm ／s，空載噪聲≤62dB(A)(1500r／min時(shí))。各種指標(biāo)均達(dá)國外同類產(chǎn)品的水平。
　　近年來快速興起的兄齒曳引機(jī)結(jié)構(gòu)更簡單，體積更小而效率更高，具有明顯的優(yōu)勢。但無齒曳引機(jī)在低速電動(dòng)機(jī)的制造和低速變頻控制方面都存在很大難度，盡管這些困難正在逐一被克服，而這一切仍要接受時(shí)間的考驗(yàn)。
　　行星齒輪曳引機(jī)可以匹配各種電機(jī)和普通變頻器，變速范圍寬，制動(dòng)力矩小，即使在中低速電梯中也能受到廣泛的應(yīng)用。因此，行星齒輪曳引機(jī)首先是蝸桿式曳引機(jī)的替代品，其次在中低速新裝電梯中可望成為主選產(chǎn)品，在舊電梯改造中，行星曳引機(jī)其安裝方便和免維護(hù)特點(diǎn)，也會(huì)得到廣泛應(yīng)用。
2、行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)：
　　2.1 蝸輪蝸桿傳動(dòng)的缺點(diǎn)
　　采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)方式雖然傳動(dòng)比較大并且傳動(dòng)較平穩(wěn)，但其具有以下難以克服的缺點(diǎn)，導(dǎo)致其不能適應(yīng)電梯曳引機(jī)減速器的發(fā)展需要。
　　2.1.1 傳動(dòng)效率低，能源浪費(fèi)大。其總效率低于75％，即使采用耐磨材料，由于齒面滑動(dòng)速度高，使傳動(dòng)效率仍然難以從根本上得到提高；
　　2.1.2 體積大，重量較大，使現(xiàn)場安裝較困難；
　　2.1.3 蝸輪至少要二維對(duì)中，甚至要求三維對(duì)中，現(xiàn)場維修比較困難，同時(shí)保證和恢復(fù)裝配的精度困難。
大約4～5年就要調(diào)整蝸桿齒隙，這需要高級(jí)技師進(jìn)行操作，使其維修性不好。
　　2.1.4 每年需要清洗加油，而且油封的使用壽命不長，在使用一段時(shí)間后經(jīng)常出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。
　　2.2 行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)
　　鑒于蝸輪蝸桿傳動(dòng)的上述缺點(diǎn)，研究應(yīng)用行星齒輪傳動(dòng)用于電梯曳引機(jī)減速器的設(shè)計(jì)上，取得了較好的效果。
設(shè)計(jì)電梯曳引機(jī)時(shí)，曳引機(jī)輸出軸端的平穩(wěn)性直接影響了電梯的整體性能和乘坐的舒適性。同時(shí)行星齒輪曳引機(jī)的設(shè)計(jì)要求體積小、結(jié)構(gòu)緊湊并且傳遞轉(zhuǎn)矩大。設(shè)計(jì)采用的行星齒輪傳動(dòng)方式是普通漸開線斜齒輪行星齒輪傳動(dòng)，這可以令齒輪嚙合更加平穩(wěn)。與直齒輪相比，斜齒輪副的總接觸面積增大，可以承受更大的荷載。同時(shí)采用高精密加工將側(cè)隙控制在較小的數(shù)值內(nèi)，從而使齒輪在嚙合時(shí)兒乎只是沿著嚙合線作滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，沒有產(chǎn)生齒輪碰擊，避免了輪齒磨損以及由此引起的震動(dòng)，提高了靜音效果。由于斜齒輪的原因，齒輪副作用于齒輪上沿軸線方向的軸向力較大，所以齒輪箱使用圓錐滾子軸承承受軸向力，這需要有較高的傳動(dòng)潤滑要求作保證
太陽輪a的軸為齒輪箱的輸入軸，與電機(jī)連接；行星架h是第1級(jí)減速裝置的輸出軸，也是第2級(jí)減速裝置的輸入軸；行星架H軸為齒輪箱的輸出軸與曳引輪連接，內(nèi)齒圈b的轉(zhuǎn)速等于行星架H的轉(zhuǎn)速。在行星輪系中該輸出軸同時(shí)是第1級(jí)齒輪系的內(nèi)齒圈和第2級(jí)齒輪系的行星架，對(duì)外與曳引機(jī)直接連接；該輸出軸直徑較大，
　　扭轉(zhuǎn)剛度高，即可承載大轉(zhuǎn)矩，同時(shí)降低了曳引機(jī)的共振頻率；另一方面，這種第1級(jí)齒輪系的內(nèi)齒圈和第2級(jí)齒輪系的行星架，對(duì)外與曳引輪直接連接，及第2級(jí)內(nèi)齒輪直接加工在減速器箱體上的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使減速器的結(jié)構(gòu)更緊湊，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有效地壓縮了整個(gè)減速器的體積。
　　2.3 行星齒輪設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：
　　2.3.1 結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小。對(duì)于行星齒輪傳動(dòng)方式中，數(shù)個(gè)行星輪均勻地分布在中心輪的周圍來共同分擔(dān)負(fù)載，使得每個(gè)齒輪所承受的負(fù)荷較小，所以可以采用較小的模數(shù)。此外，在結(jié)構(gòu)上充分利用了內(nèi)嚙合承載能力大和內(nèi)齒圈本身的可容體積，使外廓尺寸縮小。緊湊的結(jié)構(gòu)使得其更適合小機(jī)房、無機(jī)房電梯的發(fā)展趨勢。
　　2.3.2 傳動(dòng)效率高。同樣是由于數(shù)個(gè)行星輪勻稱分布的特點(diǎn)，使得作用于中心輪和轉(zhuǎn)臂軸承中的反作用力能互相平衡，有利于傳動(dòng)效率的提高。在結(jié)構(gòu)布置合理的情況下，其傳動(dòng)效率可高達(dá)97％以上。與蝸輪蝸桿相比，節(jié)電達(dá)40％以上。
　　2.3.3 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、抗振動(dòng)和沖擊的能力較強(qiáng)。由于數(shù)個(gè)相同的行星輪在中心輪周圍的均勻分布，使得行星輪與轉(zhuǎn)臂的慣性力互相平衡。嚙合齒數(shù)的增多也使得傳動(dòng)運(yùn)行平穩(wěn)，抗沖擊和振動(dòng)能力較強(qiáng)，工作穩(wěn)定可靠。
　　2.4 齒輪的修形
　　為了保證傳動(dòng)的平穩(wěn)性，減少振動(dòng)和噪聲，必須對(duì)齒輪進(jìn)行齒形和齒向修形設(shè)計(jì)。
　　曳引機(jī)是正反向交替運(yùn)行的動(dòng)力設(shè)備，速度和載負(fù)變化都很大。實(shí)驗(yàn)證明，齒輪修形后，噪聲大幅降低。
　　行星曳引機(jī)均應(yīng)選用硬齒面齒輪，采用磨齒工藝來控制各項(xiàng)精度及齒形、齒向的修形量。
　　2.5 齒輪變位設(shè)計(jì)
　　齒輪變位設(shè)計(jì)不但可使各級(jí)齒輪載荷能力趨于平衡，還可調(diào)配齒數(shù)比達(dá)到均化誤差的作用。通常情況下，曳引機(jī)在運(yùn)行一段時(shí)間后振動(dòng)和噪聲會(huì)變得最小。
3、結(jié)束語：
針對(duì)行星齒輪減速器在電梯曳引機(jī)中應(yīng)用的設(shè)計(jì)方法，并進(jìn)行了相關(guān)參數(shù)的設(shè)計(jì)優(yōu)化。行星曳引機(jī)雖然在電梯設(shè)計(jì)和制造方面有一定難度，只要我們認(rèn)真思考，努力攻關(guān)，一定會(huì)把它做好、做精，讓這種節(jié)能、環(huán)保、耐用的品種在曳引機(jī)市場上占有一定的位置。

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