平行雙軸反相同步驅動裝置

中交一航局第二工程有限公司 渠開可

1.結構和工作原理

圖1為驅動裝置結構原理圖。由圖1可知，驅動裝置分為兩個對稱部分，分別由普通三相異步電動機提供動力，包括帶傳動機構、錐齒輪傳動等機構。驅動裝置的左右兩個對稱部分通過滑動聯軸器5連接，實現了左右兩套機構的功率、轉速、扭矩的互補，從而達到兩組驅動軸的同步運轉。主皮帶輪1由普通三相異步電動機驅動，帶動從皮帶輪2運轉，從皮帶輪2通過傳動軸與錐齒輪3連接并為錐齒輪3提供動力，錐齒輪3與錐齒輪4嚙合并通過錐齒輪4將動力輸出。

2.驅動裝置轉速推導

圖1 驅動裝置結構原理圖

圖2 帶傳動和齒輪傳動機構轉速

圖3 驅動裝置各部位受力分析圖

帶傳動是一種近似定比傳動的傳動機構，皮帶作為彈性材料不可避免的會出現彈性滑動，這種彈性滑動的比率為滑動率ε。由圖2可知，皮帶輪1和皮帶輪2的直徑分別為d1、d2轉速分別為n1、n2。

滑動率ε為：

則帶輪2的轉速為：

齒輪傳動機構通過錐齒輪嚙合傳動，屬于定比傳動類型，由圖2可知，齒輪2、齒輪3的轉速分別為n3、n4。

式中z3、z4分別代表齒輪3、齒輪4的齒數，負號代表運動方向發生改變。

如圖1所示，皮帶輪2和齒輪3通過傳動軸聯結n2=n3。

驅動裝置通過聯軸器相連，因此左右兩驅動軸的轉速相等n′O=n o。

3.驅動裝置的扭矩

圖3為驅動裝置及各機構受力簡圖。皮帶輪1、皮帶輪2、齒輪3、齒輪4的扭矩T1、T2、T3、T4分別為：

對稱裝置(對稱部件編號統一加“＇”表示)的皮帶輪1'、皮帶輪2'、齒輪3'、齒輪4'的扭矩T′1、T′2、T′3、T′4分別為：

兩臺電動機的輸入功率分別為PD、P′D轉速分別為vi、v′i。則帶輪1和皮帶輪1′的圓周力分別為：

皮帶輪2和皮帶輪1通過皮帶傳動，圓周力相等：

皮帶輪2和齒輪3通過軸傳動因此輸出扭矩相等：

又因皮帶輪2和皮帶輪2'通過聯軸器聯接：

公式(3-4)分別與(3-1)、(3-2)聯立得：

將（3-7）帶入（3-6）：

齒輪3和齒輪3'輸出扭矩：

公式（3-8）（3-9）聯立：

整理得：

齒輪3和齒輪4通過齒輪傳動圓周力相等：

公式(3-11)帶入(3-12)：

驅動裝置的輸出扭矩為：

式中TO、T′O分別左右兩組對稱裝置的輸出扭矩。

公式(3-13)帶入(3-14)

當兩臺電動機輸入功率相同時PD=P′D

4.驅動裝置的輸出功率

則兩組驅動軸的輸出功率為

總輸出功率

當左右兩套對稱裝置工況相同時

5.驅動裝置的功能和優越性

該驅動裝置能夠可靠的實現兩組輸出軸的反相同步運轉，左右兩套裝置的輸出功率可以根據負荷情況進行相互補償和平衡。當驅動裝置一側承受的負荷和阻力扭矩超過系統左右兩側的負荷和扭矩平衡值時，另一側電動機提供的富余動能和扭矩會通過聯軸器傳遞到過載一側從而使裝置擁有較好的超載能力，當然對于負荷和扭矩非飽和一側也能夠將負荷及時傳出減少了能量的浪費，同時也避免的高速輕負荷狀態下對系統的沖擊。

驅動裝置的一級傳動減速機構采用的帶傳動這樣可以更好的吸噪減振，減少沖擊，過載保護。驅動裝置的二級傳動減速機構采用的錐齒輪傳功，這可以保證兩套輸出軸的反向同步運行。錐齒輪的使用可以使動力的傳導方向擴展到驅動齒輪的垂直面域內，從而實現兩套輸出軸的在兩個平行面內任意角度反向同步運行，可以實現配套機械結構設計的靈活性和良好的擴展性。根據傳動情況適當選項錐齒輪的形式對系統的穩定性和壽命具有決定性作用。對于重載有沖擊的場合優先選擇斜齒錐齒輪或弧齒錐齒輪，尤其是齒錐齒輪可以有效的減少沖擊和噪聲，能夠傳遞大扭矩。

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