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                                              山西煤机厂刮板机行星齿轮减速器结构设计与分析

                                              发布日期:2020-06-20 作者:山西科泰矿用装备有限公司 点击:1078

                                                针对目前大多煤矿的山西煤机厂刮板机采用的减速器结构传动性能差的情况,设计了一种基于SGZ800/800型山西煤机厂刮板机的行星齿轮减速器,采用水平布置方式、一级弧形锥齿传动与二级行星齿轮传动的结构,实现电机到山西煤机厂刮板机的传动功能。根据电机的功率与转速分别设计了行星齿轮传动的高速级与低速级部分,并根据工况与设计要求设计选型了行星架和连接部分。在保留了传统减速器节省空间的优点的同时,降低了设备的故障率,提高了传动性能。

                                                山西煤机厂刮板机作为一种挠性牵引机构组成的运输设备,担任煤矿生产工作面主要运输的任务,是实现高效与安全采煤的设备之一[1]。煤矿生产自动化的发展,对山西煤机厂刮板机也提出新要求,作为其传动部分的减速器,是设备正常运转的关键保障[2-3]。由于综采工作面工况复杂,井下空间小,湿度大、散热条件差,机器又处于重载、连续的工作状态,减速器的传动性能难以保障,甚至可能发生故障[4-5]。过去几年,该类型减速器经过长足的发展,存在一定的先进性,但是随着安全、环保等新的要求提出,产品还存着一定的局限性,所以本文设计了一种行星齿轮减速器作为山西煤机厂刮板机的传动部件。
                                                1 减速器总体方案设计

                                                本文基于 SGZ800/800 型山西煤机厂刮板机设计了一种新型的减速器。根据输入轴与输出轴位置的不同,减速器可分为垂直安装和水平安装,目前国内大多数煤矿山西煤机厂刮板机采用的都是水平安装型减速器,其主要由三级传动部分组成,第一级为弧形锥齿传动,第二级为圆柱斜齿轮传动,第三级为行星齿轮传动,其结构示意如图1所示[6-7]。这种减速器节约了山西煤机厂刮板机水平方向的安装空间,但是其中圆柱斜齿传动部分的传动效率低,传动性能差。所以本文决定采用一级弧形锥齿传动和二级行星齿轮传动的水平安装型减速器作为山西煤机厂刮板机的传动部分,该结构继承了原先节省空间的优点,并且提升了减速器的传动效率与性能。

                                                本文选用的行星齿轮传动技术,其原理是通过太阳轮输入,从外齿圈输出,行星架通过箱体机构固定。同传统的减速器结构相比,行星齿轮传动技术使得减速器在传递同样功率和转矩时,传动的效率更高,具有体积更小,重量更轻,使用寿命长的优点。
                                                SGZ800/800型号刮 板输送机的电机输出功率为800 kW,电机转速1 470 r/min,根据设计要求,减速器的总传输比约40,单向传输,剧烈振动,三班工作(每天24 h),工作10年的时间(以每年300天计算)。在传动比分配时,弧形锥齿传动比为2,行星齿轮传动部分为20,其中高速级为4,低速级为5。
                                                2 行星齿轮传动部分设计
                                                2.3 低速级行星齿轮参数计算
                                                3 其他结构设计

                                                3.1 行星架设计

                                                本文所设计的行星传动部分,太阳轮的直径相比行星轮要小一些,所以在设计行星架时,行星轮采用齿轴分离式,通过滚动轴承固定。太阳轮采用内齿圈连接的形式实现固定。

                                                考虑到山西煤机厂刮板机在运行过程中可能受到冲击的情况,本减速器采用高速级行星架浮动和低速级太阳轮浮动的形式。为了便于加工部件的装配和拆卸,输出轴与行星架分离并通过键连接,经过几种结构的对比分析,最终高低速级的行星架都决定采用双侧板整体结构,这种结构是由两块环形侧板支撑联接组成的空间框架。其中撑柱的数量与行星轮个数相等,尺寸由各齿轮分度圆直径及太阳轮与行星轮的中心距相关。在山西煤机厂刮板机高负载工作时,减速器会受到较大冲击,箱体温度升高,而双侧板整体结构的刚度好,受热膨胀的影响较小,不会发生工作失效的情况。

                                                3.2 齿式联轴器的设计
                                                在高速级行星架与低速级太阳轮的连接方式选择上,本文选用了目前市面上应用较多的齿式联轴器结构。作为一种可移式的刚性联轴器,齿式联轴器通过内外齿啮合来实现两个零部件之间扭矩与转速的传递,适用于两个同心轴之间传动。由于齿式联轴器体积小、结构紧凑、径向尺寸小,可传递扭矩的范围较大,并且可以对两轴之间产生的相对位移进行补偿,所以在各类机械行业都得到了广泛的应用,尤其适合用于低速重载工况条件下的轴系转动。
                                                4 结束语
                                                本文设计了一种基于 SGZ800/800 型山西煤机厂刮板机的行星齿轮减速器,改变原先第二级传动部分为斜齿圆柱齿轮传动的结构,采用二级行星齿轮传动的方式降低了减速器在运行过程中发生故障的概率,增加了系统的传动效率,提高了传动性能。

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