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 повышения надежности и долговечности редуктора. Предлагаемый планетарный редуктор содержит одно неподвижное зубчатое колесо с внутренним зацеплением, выполненное в цилиндре корпуса редуктора, а второе колесо выполнено отдельно и установлено между корпусом редуктора и крышкой быстроходного вала, сателлиты, размещенные в двух водилах на двухрядных роликовых подшипниках качения и вращающиеся внутри этих колес и вокруг шестерен, выполненные на быстроходном валу и водиле; отличающийся тем, что корпус редуктора цилиндрический, вокруг быстроходного вала вращаются три сателлита, находящиеся 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 вращающихся внутри второго неподвижного колеса, при этом первое водило опирается через подшипник на торцевой участок крышки быстроходного вала и входит в подшипник торцевого отверстия второго водила, жестко связанного с тихоходным валом; оси трех сателлитов, вращающихся внутри второго неподвижного зубчатого колеса, установлены в двухрядных роликовых подшипниках, передаточное число редуктора может быть равным 30÷40,478, а тихоходный вал может вращаться со скоростью 21,5÷30 об/мин и максимальный момент на тихоходном валу составляет не более 4000Нм.

Полезная модель относится к устройствам, обеспечивающим нормальную эксплуатацию машин и агрегатов, и может быть использована в приводах прокатных станов металлургического оборудования.

Для понижения угловых скоростей и, соответственно, повышения крутящих моментов, передаваемых от приводов (электродвивигателей, генераторов, мотор-редукторов и других устройств), 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.619-620. 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. «зк».

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 характеризуется 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 количество его сателлитов и тип подшипников, что при реализации этого устройства может привести к относительно малой его работоспособности, приводящей к неизбежному повышению производственных затрат.

Технической задачей настоящей полезной модели является снижение производственных затрат за счет повышения надежности и долговечности редуктора.

Для решения этой задачи предлагаемый планетарный редуктор содержит одно неподвижное зубчатое колесо с внутренним зацеплением, выполненное в цилиндре корпуса редуктора, а второе колесо выполнено отдельно и устанавливается между корпусом редуктора и крышкой быстроходного вала, сателлиты, размещенные в двух водилах на двухрядных роликовых подшипниках качения и вращающиеся внутри этих колес и вокруг шестерен, выполненные на быстроходном валу и водиле; отличающийся тем, что корпус редуктора цилиндрический, вокруг быстроходного вала вращаются три сателлита, находящиеся 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 вращающихся внутри второго неподвижного колеса, при этом первое водило опирается через подшипник на торцевой участок крышки быстроходного вала и входит в подшипник торцевого отверстия второго водила, жестко связанного с тихоходным валом; оси трех сателлитов, вращающихся внутри второго неподвижного зубчатого колеса, установлены в двухрядных роликовых подшипниках, передаточное число редуктора может быть равным 30÷40,478, а тихоходный вал может вращаться со скоростью 21,5÷30 об/мин.

Сущность заявляемого технического решения заключается в разработке планетарного редуктора относительно несложной конструкции, обладающего достаточной продолжительностью эксплуатации и предназначенного для привода рольганга транспортно-отделочной линии (ТОЛ) МНЛЗ (машина непрерывного литья заготовки), ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

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

Корпус редуктора состоит из полого цилиндра 1, зубчатого колеса 2 и торцевых крышек 3 и 4. В центре крышки 3 выполнено отверстие, в котором установлена втулка 5 для привода 6 (например, вал электродвигателя). На внутренней поверхности втулки 5 выполнена шестерня 7, которая вращает втулку-щестерню 8, фиксирующуюся от осевого перемещения двумя упорами 9, вокруг которой вращаются три зубчатых сателлита 10 с двухрядными роликоподшипниками 11, установленных на осях 12, зафиксированных шплинтами 13 с первым водилом 14. Сателлиты вращаются в первом зубчатом колесе 2 с внутренним зацеплением, установленным между цилиндром 1 и крышкой 3 корпуса редуктора. В крышке 3 установлен шарикоподшипник 15 для торцевого участка водила 14.

На оси 16 первого водила 14 выполнена шестерня 17, вокруг которой вращаются три зубчатых сателлита 18, установленные на двухрядных роликоподшипниках 19, в отверстия которых входят оси 20, зафиксированные со вторым водилом 21 шплинтами 22, и сателлиты вращаются во втором колесе 23 с внутренним зубчатым зацеплением, выполненным в цилиндре 1 корпуса редуктора.

В цилиндрической опоре подшипника 24, выполненной в цилиндре 1 корпуса редуктора, установлен шарикоподшипник 25 для торцевого участка второго водила 21, так же, в торцевом отверстии этого водила установлен шарикоподшипник 26, в отверстие которого входит торцевой участок 27 оси 16 первого водила. Ось 28 второго водила является тихоходным валом редуктора, она установлена в шарикоподшипнике 29, размещенном в осевом отверстии

крышки 4 редуктора, и которая с помощью шпонки 30 соединяется с валом приемного рольганга.

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 - D, длина цилиндра - Е, длина корпуса редуктора - L, диаметр тихоходного вала - d.

Опытную проверку заявляемой полезной модели осуществляли на приводе рольганга ТОЛ МНЛЗ (машина непрерывного литья заготовок) ОАО «ММК». 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. 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.

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 рольганга ТОЛ МНЛЗ ОАО «ММК» повышает работоспособность редуктора (по сравнению с ранее использовавшимся цилиндрическим трехступенчатым) почти в 1,8 раза при одновременном сокращении производственных затрат на 11...14%.

Пример конкретного выполнения

Планетарный редуктор привода рольганга транспортно-отделочной линии МНЛЗ ОАО «ММК» имеет вид, показанный на фиг.1.

Параметры редуктора D=420 мм, Е=192 мм, L=425 мм, d=100 мм. Сателлиты второго водила установлены в роликовых двухрядных подшипниках.

Передаточное число редуктора i=40,478; вращающий момент на тихоходном валу - 4000 Нм; количество оборотов тихоходного вала - 21,5 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 три сателлита, лежащие на равных расстояниях друг от друга в общей осевой плоскости и находящиеся 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 крышки быстроходного вала и входит в подшипник торцевого отверстия второго водила, жестко связанного с тихоходным валом.

2. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что зубчатое колесо первого водила выполнено отдельно и крепится между цилиндрическими частями корпуса и крышки редуктора с помощью шпилек, а второе неподвижное зубчатое колесо для второго водила выполнено в цилиндре корпуса редуктора.

3. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что оси трех сателлитов, вращающихся внутри первого и второго неподвижных зубчатых колес, установлены в двухрядных роликовых подшипниках.

4. Редуктор по п.1, отличающийся тем, что его передаточное число может быть равно 30÷40,478, а тихоходный вал может вращаться со скоростью 21,5÷30 об/мин и максимальный момент на тихоходном валу составляет не более 4000 Нм.