[發明專利]夾層水冷箱體鋅基合金軸承支承之行星減速箱

在審

• 申請號: 201410396953.4
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN104154221A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 吳聲震
• 申請（專利權）人: 吳小杰
• 主分類號: F16H57/04
• 分類號: F16H57/04;F16H57/023;F16H57/031
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

【技術領域】

本發明涉及行星技術領域的改進，一種夾層水冷箱體鋅基合金軸承支承之行星減速箱。

【背景技術】

通用行星傳動2K-H負號機構包括NAD(單級)、NBD(二級)及NCD(三級)。

研究發現，現有行星傳動技術有兩個不足：

(一)輸出軸采用滾動軸承支承，成本較滑動軸承高很多，尤其是大功率、大扭矩機型：其依據見于《漸開線齒輪行星傳動的設計與制造》第十二章水泥球磨機減速器計算實例：

“由于(行星減速器)輸出軸的軸承不承受徑向工作負荷(僅承受輸出行星架裝置的自重)，因而軸承尺寸僅由結構要求確定。”計算例選用的是單列特輕球軸承9707/780。

經查，兩軸承共計重量624kg、價格44450元。如改為鑄造鋅基合金滑動軸承，重量約可減輕500kg、節省4萬元之多。

鑄造鋅基合金滑動軸承的優點在于：

(1)表面粗糙度可達1.6，摩擦因數小；(2)比銅輕40％，成本比錫青銅低40％以上；(3)使用壽命為錫青銅2～3倍，具有自潤滑性能及減震功能，適用于中低速重載場合。

(二)齒輪箱自身不具有散熱功能，因而熱功率低：

熱功率的大小關系到承載力，因而很重要，尤其是大功率、大扭矩機型。其理論依據見于成大先《機械設計手冊》3.14-432頁：“漸開線行星齒輪傳動具有結構緊湊、體積和質量小等等優點廣泛應用于冶金、礦山、起重等等部門。...漸開線行星齒輪傳動的缺點是由于體積小，導致散熱不良，因而要求有良好的潤滑，甚至需要采取冷卻促施。”

現有技術NAD、NBD及NCD行星減速器并未采用散熱措施，僅依靠自然散熱導致熱功率低，使得用戶不得不加大一、二個機型號進行選型，許多機械理論專著就是這麼規定的，其結果必然增加了費用，功率越大、費用增加越多：如額定機型是NBD900型(熱功率176kW、重量5.6t.、價16.5萬元)，現加大一個機型號選用NBD1000(熱功率230kW、重量8.1t.、價23萬元)，結果：重量增2.5t、價格增6.5萬元。

熱功率是閉式減速器在潤滑油平衡溫度條件下所能連續傳遞的最大功率。熱功率應等于或近于實際工作傳遞的功率。(《齒輪傳動設計手冊》972頁)

熱功率是指在自然冷卻條件下潤滑油溫不超過許用溫度時的輸入功率。熱功率是設計潤滑系統的重要參數，是選用減速器的重要依據。(《漸開線齒輪行星傳動的設計與制造》230頁)

油溫過高是減速機故障的一個很重要原因，這是因為：油溫高粘度下降，局部油膜破壞，潤滑失效導致齒輪膠合、點蝕及異常磨損；油碳化，形成渣滓；油溫高導致齒輪異常磨損，異常磨損使油溫升高，形成惡性循環。減速齒輪箱潤滑油許用油溫約為70℃，其依據有二：

(1)德國PPSC1290-MY型風電齒輪箱：潤滑油油池最高溫度為70℃；

(2)風電增速齒輪箱期望的最高油溫70℃(《風電增速齒輪箱的熱功率計算箱》風力發電2003.3)

【發明內容】

本發明目的：解決現有技術(一)輸出軸采用滾動軸承支承，成本較滑動軸承高很多，尤其是大功率、大扭矩機型；(二)齒輪箱自身不具有散熱功能，因而熱功率低的缺陷。

提供一種夾層水冷箱體鋅基合金軸承支承之行星減速箱。技術實施方案理論依據：

(一)航空發動機主軸承采用滑動軸承，減速箱為什麼不能？

“普通滑動軸承結構簡單、制造方便、承載能力大。”(王文斌《機械設計手冊》卷3.21-4頁)

“在正常狀態下，滑動軸承磨損率是很低的。”(卜炎《實用軸承技術手冊》492頁)

“鑄造鋅基合金適用于中、低速(≤7-10m/s)、重載(25-30MPa)、許用接觸應力σ＝550MPa條件下工作的軸承。”(成大先《機械設計手冊》軸承6頁)

本發明技術方案的關鍵在于：保證鋅基合金滑動軸承支承面有足量的清潔油品，因為：“不干凈、有外耒顆粒是滑動軸承失效的重要原因。”(《機械設計手冊》卷4.27-227頁)

(二)根據以下關于冷卻散熱裝置能使熱功率不低于機械功率的論述提出的：

《齒輪傳動設計手冊》973頁：熱功率的大小與散熱冷卻措施有關，如果采用循環油潤滑、冷卻器和外油箱足夠大，熱功率可以不低于機械功率；