博一建材讯：小功率中频移动电站中，通常采用柴油发动机驱动中频交流发电机，若采用的柴油发动机转速较低，应在柴油发动机与发电机之间配置增速传动齿轮箱。若增速传动齿轮箱被设计成输入轴共轴线方式，则用柴油发动机增速传动箱和发电机形成的柴油发电机组具有公轴线的形式，使发电机组外形美观，结构简明，减震结构容易配置，是一种合理的传动方式。本文介绍一种输入轴与输出轴公轴线传动箱的改进方案。
1 输入轴与输出轴共轴线传动箱常见结构
输入轴与输出轴公轴线传动箱的常见结构为行星齿轮传动结构，这种经典结构在相关的教科书或设计手册有详细说明，分析这些传动形式可以发现传动箱的结构较为复杂。
如果将两极圆柱齿轮展开式传动箱的结构适当调整，则可实现公轴式传动形式所示。
该结构传动箱结构简明，箱体横向尺寸较小，但轴向尺寸和重量较大，且中间过渡轴较长，刚度差，使沿齿宽载荷分布不均匀。该传动箱的输入轴与输出轴的共用支点在箱体的内腔中，使箱体制造增加了一定工作量。
2 输入轴输出轴共轴线传动箱改进设计
传动箱的结构可以看出它的缺点在于输入轴与输出轴的共用支点占据了传动箱的轴向尺寸，该支点必须安装二条轴的支撑轴承，如果不配置该支点，将输入轴与输出轴在该支点内的轴承调整布置位置则有可能简化传动箱结构。调整后的设计方案，输入轴改为空芯轴，输入轴一端轴承仍布置在齿轮箱箱壁内，另一端的轴承布置在输出轴上布置三只轴承。输出轴仍为失芯轴，支撑该轴输出端的轴承布置在箱体壁内，另一个轴承被布置在输入轴的空腔内，其轴向位置与输入轴该处的轴承在同一位置上，即位于箱体壁内。机构所示。
1.输入轴2.输入轴承3.输入轴承4.输入轴传动齿轮5.输出轴传动齿轮6.输出轴7.输出轴承8.输出轴承输出轴共轴线结构布置的齿轮及过渡轴。该传动箱轴向尺寸小，相应地，中间过渡轴的长度也缩短，因过渡轴较长引起的刚度差的问题得到缓解。同时齿轮箱重量将减轻。
分析改进型圆柱齿轮传动箱输入轴与输出轴配置状态力学关系，可以发现与普通传动箱结构相比较，仅是输入轴有一只支撑轴承布置在输出轴的中间部位，这一个支撑点带来的问题是增加了输出轴的径向力，在普通结构的传动箱中，输出轴上承受的径向力仅仅是与本煮联接的齿轮在加载过程中产生的径向力，而改进型传动箱中，输出轴除承受上述径向力外，还要承受输入轴齿轮在负载状态时产生的径向力分力，输入轴承受的径向力由输入轴的两端轴承共同承担，输出轴中部承受来自输入轴轴承支点的径向力大约为输入轴齿轮产生的径向勒的50，输出轴中部承受合成的径向Fr为Fr=（11/（2i））Fro式中：Fro为普通传动箱结构时输出轴承受的径向力值；Fr为改进型传动箱结构时，输出轴承受的径向力合成值；i为传动比（输入轴的角速度与输出轴的角速度之比，在增速传动箱中i<1，在减速传动箱中i>1）。
由此可见，在增速传动箱中，输出轴承受的径向力的增量较大，而在减速传动箱中，输出轴承受的径向力的增量并不大。如果在设计传动箱时，考虑上述因素，适当增大输出轴直径，则在径向合力值的作用下该轴也不会产生过量的弹性变形。
分析输入轴与输出轴在负载状态时的轴向力（斜齿轮传动时存在），则与普通传动箱结构时的轴向力基本无区别，在该两级齿轮传动的传动箱中，可以使中间过渡轴上的两个齿轮产生的轴向力按方向相反均指向齿轮箱内部，此状态时，输入轴的轴向力通过轴承作用到齿轮箱箱壁上，输入轴支撑在输出轴上的轴承并无轴向作用力（指稳态理想情况）。如果使中间过渡轴上联接的两个齿轮产生的轴向力按相互抵消，但力的方向分别指向与齿轮临近的轴承端，则此状态时，输入轴与输出轴各自的齿轮产生的轴向力将方向相反均指向齿轮箱中部，此时，输入轴支撑在输出轴上的轴承将承受轴向力，即两条轴之间存在轴向力，由于低速煮轴向力大于高速轴的轴向力，使不平衡的力传递到高速轴与齿轮箱箱蹄联接的轴承上。进一步量化分析，可以看出无论采用何种方案，作用到轴承上的轴向力小于或等于普通结构同功率同转速的传动箱的相应轴承的轴向力。轴承的寿命是传动箱的薄弱环节，改进后的传动箱结构轴承的受力状态与普通传动箱相比并未加剧，故改进型的传动箱可靠性不会降低。
由于改型后的传动箱轴向尺寸缩短，过渡轴，输入轴与输出轴的轴向跨度均缩短，轴的刚度均得到提高，传递载荷在齿轮齿宽方向上的分布更为均匀，运转的平稳性有所改善。
可以看出，改进型圆柱齿轮传动输入轴输出轴共轴线结构的传动箱在减小体积重量的情况下，传递功率及效率并不降低，而且因传动轴刚性提高，齿轮传动平稳性将有一定改善。
监测界面，完全由LabVIEW开发。此项目是对某钢厂结晶器进行监测，需要对油缸的位移，阀芯的位移等几个信号进行采集，在实验室模拟过程中，此系统可以非常准确的工作。采集的信号和经过傅立叶分析的结果所示，在项目过程中非常明显的体会到了用LabVIEW优势。由此系统得到的数据非常可信，可实现报警等功能。开发的系统已准备应用于现场。
3 应用实例用改进型圆柱齿轮传动输入轴输出轴共轴线传动箱与柴油发动机BF3L913和中频发电机按下述联接方式构成了机组，与传动箱输入轴同轴的法兰企口与柴油机飞轮壳联接，与发电机输入轴的法兰企口与传动箱输出轴端的法兰企口联接，三者形成一个壳体联接的整体，柴油机减枕结构不变，发电机下部增两只与柴油机减震器同型号的减震器。试验证明柴油发电机组运行可靠。传动箱参数如下：传递额定功率30kW；输入轴额定转速2300r/min；输出轴额定转速4800r/min；输入轴轴端结构渐开线花键；输出轴轴端结构渐开线花键；传动箱承受短时功率过载倍数3倍；两级齿轮传动，从输入轴至输出轴齿轮的齿数依次是：39，27，39，27；齿轮参数：法向模数mn=3，齿形角α=20°，螺旋角β=11°28′42″，精度等级6FHGB10095-88，齿宽25；传动箱箱体轴向长度为192；冷却方式为飞溅冷却，无外循环油箱。传动箱输出轴采用渐开线内花键形式是因为传动箱与发电机之间配置了扭矩轴，一方面提高柴油发电机组的维修性能，另一方面也压缩了机组的轴向长度。
4 结束语
传动箱是机械传动中不可缺少的组成部分，传动箱设计的合理性直接关系到整个传动系统的可靠性和效率问题。本文通过对改进型圆柱齿轮传动输入轴输出轴共轴线结构的分析，和实例应用的介绍，说明了该结构的合理性和优越性。希望能提供一个新的传动箱设计思路。博一网是深圳市博一建材有限公司运营的一个集建材网站建设、建材SEO优化、建材SEM营销和线上线下互动营销与传播的一个家居建材+互联网+家装的应用场景，详情敬请登陆http://m.bo-yi.com/
打赏
