Планетарный редуктор

Полезная модель относится к устройствам, обеспечивающим нормальную эксплуатацию машин и агрегатов, в частности к редукторам прокатных станов. Основная задача, решаемая моделью, - снижение производственных затрат за счет продления работоспособности редуктора. Предлагаемый планетарный редуктор содержит установленные в корпусе два неподвижных зубчатых колеса с внутренним зацеплением, сателлиты, размещенные в водилах и вращающиеся внутри этих колес и вокруг шестерен, закрепленных на быстроходном валу и водиле, а также подшипники качения, и отличается тем, что корпус редуктора цилиндрический, вокруг быстроходного вала вращаются два сателлита, лежащих в общей осевой плоскости и находящихся в зацеплении с первым неподвижным колесом, и они установлены в первом водиле, содержащем шестерню, находящуюся в зацеплении с тремя сателлитами, лежащими на равных расстояниях друг от друга и вращающимися внутри второго неподвижного колеса, при этом первое водило опирается через подшипник на торцевой участок быстроходного вала и входит в подшипник торцевого отверстия второго водила, жестко связанного с тихоходным валом; оси трех сателлитов, вращающихся внутри второго неподвижного зубчат ого колеса, могут быть установлены в двухрядных роликовых подшипниках, передаточное число редуктора - быть равным 30...32, а тихоходный вал может вращаться со скоростью 44...47 об/мин.

Полезная модель относится к устройствам, обеспечивающим нормальную эксплуатацию машин и агрегатов, и может быть использовано в приводах прокатных станов, например, - сортовых.

Для понижения угловых скоростей и, соответственно, повышения крутящих моментов, передаваемых от двигателей, широко используются различные редукторы (чаще всего зубчатые): двух - и многоступенчатые, червячные, соосные, планетарные и др. Планетарные передачи описаны, например, в БСЭ, 3-е изд., М., 1975, т.19, с.б 19-620. Основное достоинство планетарных редукторов - высокие передаточные отношения при относительно малых габаритах устройства.

Известен планетарный привод, содержащий два одноименных центральных колеса, одно из которых заторможено, снабженный установленными на водиле двигателями двойного вращения, в каждом из которых ротор и статор связаны с соответствующими сателлитами, взаимодействующими с разными центральными колесами (см. а.с. СССР 970013, кл. F16H 3/72, опубл. в БИ 42, 1982 г.). Недостатком устройства является сложность его конструкции, что повышает производственные затраты.

Наиболее близким аналогом к заявленному устройству является планетарный редуктор (зубчатая передача), схема которого приведена А.Ф.Крайнева «Словарь-справочник по механизмам», М., «Машиностроение», 1987, с.289-290, рис.«эк».

Этот редуктор содержит установленные в корпусе два неподвижных зубчатых колеса с внутренним зацеплением, сателлиты, размещенные в водилах и вращающиеся внутри этих колес, а также подшипники качения и характеризуются тем, что сателлиты вращаются вокруг шестерен, закрепленных на быстроходном валу и водиле. Однако у известного планетарного редуктора неопределенны основные его параметры (например, передаточное отношение), а также количества его сателлитов и тип подшипников, что при реализации этого устройства может привезти к относительно малой его работоспособности, приводящей к неизбежному повышению производственных затрат.

Технической задачей настоящей полезной модели является снижение производственных затрат за счет продления работоспособности редуктора.

Для решения этой задачи предлагаемый планетарный редуктор содержит установление в корпусе два неподвижных зубчатых колеса с внутренним зацеплением, сателлиты, размещенные в водилах и вращающиеся внутри этих колес и вокруг шестерен, закрепленных на быстроходном валу и водиле, а также подшипники качения; корпус редуктора - цилиндрический, вокруг быстроходного вала вращаются два сателлита, лежащих в общей осевой плоскости и находящихся в зацеплении с первым неподвижным колесом, и они установлены в первом водиле, содержащем шестерню, находящуюся в зацеплении с тремя сателлитами, лежащими на равных расстояниях друг от друга и вращающимися внутри второго неподвижного колеса, при этом первое водило опирается через подшипник на торцевой участок быстроходного вала и входит в подшипник торцевого отверстия второго водила, жестко связанного с тихоходным валом; оси трех сателлитов, вращающихся внутри второго неподвижного зубчатого колеса, могут быть установлены в двухрядных роликовых подшипниках, передаточное число редуктора - быть равным 30...32, а тихоходный вал может вращаться со скоростью 44...47 об/мин.

Сущность заявляемого технического решения заключается в разработке планетарного редуктора относительно несложной конструкции, обладающего

достаточной продолжительностью эксплуатации и предназначенного для привода сортового прокатного стана.

На фиг.1 показан разрез предлагаемого редуктора по его овевой диаметральной плоскости.

Корпус редуктора состоит из полого цилиндра 1 с торцевыми крышками 2 и 3. В центре крышки 2 выполнено отверстие, в котором установлена втулка 4 для вала 5 электродвигателя 6. На втулке выполнена шестерня 7, вокруг которой вращаются два зубчатых сателлита 8 с шарикоподшипниками 9, установленные на осях 10, соединяемых шпильками 11 с первым водилом 12. Оба сателлита вращаются в первом зубчатом колесе 13 с внутренним зацеплением, закрепленном в цилиндре 1 корпуса редуктора. В крышке 2 установлен шарикоподшипник 14 для торцевого участка водила 12.

На оси 15 этого водила выполнена шестерня 16, вокруг которой вращаются три зубчатых сателлита 17, в торце водила 12, обращенного к двигателю 6, установлен шарикоподшипник 18, в отверстие которого входит торец 19 вала электродвигателя. Сателлиты 17 установлены на двухрядных роликоподшипниках 20, в отверстия которых входят оси 21, крепящиеся шпильками 22 ко второму водилу 23, и сателлиты вращаются во втором колесе 24 с внутренним зубчатым зацеплением, закрепленном в цилиндре 1 корпуса редуктора.

В торцевом отверстии водила 23 установлен шарикоподшипник 24, в отверстие которого входит торцевой участок 25 оси 15 первого водила. Ось 26 второго водила является тихоходным валом редуктора; она установлена в шарикоподшипнике 27, размещенном в осевом отверстии крышки 3 редуктора. Тихоходный вал 26 с помощью шпонки 28 соединяется с валом соответствующей рабочей клети стана.

При работе редуктора первое снижение числа оборотов вала электродвигателя осуществляется сателлитами первого водила, а окончательное установление требуемого числа оборотов тихоходного вала осуществляется сателлитами второго водила, причем направления вращения этого вала и двигателя совпадают.

Основные габариты редуктора: наружный диаметр цилиндра корпуса, установленного на плите-основании 29- D, длина цилиндра - Е, длина корпуса редуктора - L, диаметр тихоходного вала - d.

Опытную проверку заявляемой полезной модели осуществляли на сортопрокатном стане 170 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат». С этой целью испытывались конструктивные варианты планетарного редуктора с двумя и тремя сателлитами обоих водил, а также со всеми шарикоподшипниками и с роликовыми одно - и двухрядными подшипниками, установленными во втором неподвижном зубчатом колесе. Результаты опытов оценивали по работоспособности редуктора и по величине производственных затрат.

Наилучшие результаты (максимальная длительность работы при минимальных затратах) получены с использованием предлагаемого редуктора. Другие варианты его исполнения ухудшали достигнутые показатели.

Так, установка трех сателлитов в первом водиле увеличила затраты на изготовление редуктора при одновременном увеличении износа шестерни 7 (т.е. сокращении срока работы устройства). Уменьшение количества сателлитов второго водила до двух повысило нагрузку на подшипники и оси сателлитов, что приводило к их преждевременной замене. Использование для этих сателлитов шарикоподшипников и роликовых однорядных ускоряло износ подшипников.

Устройство, выбранное в качестве ближайшего аналога (см. выше), в опытах не проверялось ввиду неопределенности его параметров. Таким образом, опытная проверка подтвердила приемлемость найденного технического решения для достижения поставленной цели и его преимущество перед известным объектом.

Технико-экономические исследования показали, что использование настоящей полезной модели в приводе стана 170 ОАО «ММК» повышает работоспособность редуктора (по сравнению с ранее использовавшимся цилиндрическим трехступенчатым) почти в 2 раза при одновременном сокращении производственных затрат (по стану) на 10...12%.

Пример конкретного выполнения

Планетарный редуктор привода сортового стана 170 имеет вид, показанный на фиг.1.

Параметры редуктора D=270 мм, Е=152 мм, L=212 мм, d=48 мм. Сателлиты второго водила установлены в роликовых двухрядных подшипниках типа 3182000 (ГОСТ 7634).

Передаточное число редуктора i=30,8; мощность электродвигателя - 17 кВт; количество оборотов тихоходного вала - 46 об/мин.

1. Планетарный редуктор, содержащий установленные в корпусе два неподвижных зубчатых колеса с внутренним зацеплением, сателлиты, размещенные в водилах и вращающиеся внутри этих колес и вокруг шестерен, закрепленных на быстроходном валу и водиле, а также подшипники качения, отличающийся тем, что корпус редуктора - цилиндрический, вокруг быстроходного вала вращаются два сателлита, лежащих в общей осевой плоскости и находящихся в зацеплении с первым неподвижным колесом, и они установлены в первом водиле, содержащем шестерню, находящуюся в зацеплении с тремя сателлитами, лежащими на равных расстояниях друг от друга и вращающимися внутри второго неподвижного колеса, при этом первое водило опирается через подшипник на торцевой участок быстроходного вала и входит в подшипник торцевого отверстия второго водила, жестко связанного с тихоходным валом.

2. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что оси трех сателлитов, вращающихся внутри второго неподвижного зубчатого колеса, установлены в двухрядных роликовых подшипниках.

3. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что его передаточное число равно 3032, а тихоходный вал вращается со скоростью 4447 об/мин.