雙密封液壓制動行星減速機的創(chuàng)新設(shè)計

李 明，劉寶慶，蔡有杰，白賀輝 ，王德東，胡偉明

（1.齊齊哈爾大學機電工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161006 2.齊齊哈爾大學機電工程學院機械12級，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

1 液壓制動行星減速機的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國機械裝備制造業(yè)科技水平不斷向前發(fā)展、各工業(yè)技術(shù)部門對傳動設(shè)備要求越來越高、常規(guī)普通減速機已不能滿足工業(yè)設(shè)計部門技術(shù)需求。液壓制動二級行星齒輪減速機以其重量輕、體積小、傳動比范圍大、效率高、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低、適應性強等特點得到了普遍的認可。它廣泛應用于冶金、礦山、起重運輸、電力、能源、建筑建材、輕工、交通等工業(yè)部門。

減速機帶制動的功能是目前國內(nèi)外減速機領(lǐng)域的進一步發(fā)展的需求,它主要由多級行星減速機和各式彈簧制動器組成。以二級行星減速機為例，它適用于大傳動比及正反向的傳動要求,在設(shè)計過程中，為減小體積,各級齒輪盡量減少齒數(shù),把行星齒輪做成等高變位和等角變位設(shè)計,以滿足小空間安裝的要求。靠液壓壓力或彈簧力使制動片組進行制動，制動力矩的大小由液壓系統(tǒng)壓力或動靜摩擦片的數(shù)量及彈簧的總體壓力進行調(diào)節(jié),在一定范圍內(nèi)通過改變摩擦片和彈簧的數(shù)量就能改變制動力矩。解除制動力矩可釋放液壓力靠彈簧彈力恢復。根據(jù)制動力矩大小一般輸入的液壓油壓不高,十分便于操作。這種方式的液壓制動行星減速機制動力較大、制動效果較好,在我國應用較多，特別是能和機械手主臂回轉(zhuǎn)結(jié)合,使減速機結(jié)構(gòu)緊湊、在較大的傳動比情況下又能即時制動，可以應用到各式自動設(shè)備中。

但是就目前應用的液壓制動行星減速機來看，還有許多不完善的設(shè)計。特別是液壓制動部分的液壓油腔內(nèi)密封不好，在載荷較大或溫升較高的情況下容易使制動液壓油泄漏到行星減速組件部分，和潤滑油混合。這樣使液壓系統(tǒng)制動效率下降，同時也易使?jié)櫥褪В斐刹槐匾膿p失，甚至出現(xiàn)事故。本文介紹一種新型液壓制動減速機能很好地解決這一問題。

2 新型液壓制動二級減速機的總體結(jié)構(gòu)

總體結(jié)構(gòu)如圖1整機總成示意圖,主要包括液壓馬達組件、液壓制動閥組件、停車常閉離合制動器組件、二級行星齒輪減速機和輸出軸部分。

液壓馬達組件包括馬達輸出軸及馬達殼體，其特征是液壓馬達組件置于整機前部輸入殼體外部；制動閥組件包括安裝在輸入殼體外部及內(nèi)部的安全制動碟簧、單向制動活塞、進油閥、出油閥；停車常閉離合制動器組件包括摩擦片組及密封環(huán)，摩擦片組設(shè)于單向制動活塞下部和輸入花健套的外花健部位，特別是設(shè)計了兩道密封環(huán)如圖1的20前密封圈和19后密封圈，分別設(shè)于輸入花健套外部尾端軸承兩側(cè)、第一處設(shè)于輸入殼體尾端軸承前側(cè)、第二處設(shè)于尾端軸承壓蓋內(nèi)，通過兩級密封使制動液壓油和減速潤滑油完全分離；二級行星齒輪減速器設(shè)于輸出軸上端，包括第一級行星齒輪架和第一級內(nèi)齒圈、第二級行星齒輪架和第二級內(nèi)齒圈、輸出軸部分包括輸出殼體及輸出軸。

圖1液壓制動二級行星齒輪減速機總成

3 典型工作過程

減速機的動力來源于液壓馬達。具體連接如圖1所示通過液壓馬達輸出軸插入減速機輸入殼體內(nèi)部構(gòu)件花鍵連接軸前端，花鍵連接軸尾端內(nèi)花健連接輸入級太陽輪前端外花鍵，輸入級太陽輪尾端輪齒進而嚙合輸入級行星架配置的行星輪，輸入級行星輪與輸入級內(nèi)齒圈嚙合運轉(zhuǎn)完成一級減速，內(nèi)齒圈鑲嵌在輸入殼體與中間連接法蘭之間，其主要靠螺栓、定位銷連接。傳動方式為；液壓馬達輸出軸－花鍵連接軸－輸入級太陽輪－輸入級行星架運轉(zhuǎn)于(輸入級行星輪固定于輸入級行星架內(nèi)呈三星狀態(tài))－輸入級內(nèi)齒圈內(nèi)部。輸入級行星架內(nèi)花鍵連接輸出級太陽輪前端外花鍵、形成輸出級太陽輪嚙合輸出級行星輪、促使輸出級行星架在輸出級內(nèi)齒圈內(nèi)運轉(zhuǎn)完成二級減速。

液壓制動部分在輸入殼體內(nèi)部完成，液壓油的流向由換向閥控制,簡單方便,傳動和制動易于操作。其液壓制動原理為：制動進油閥打開輸入液壓油、此時出油閥關(guān)閉。高壓油推動碟形彈簧產(chǎn)生彈性壓力而推動活塞、而摩擦片未被壓制前處于和花鍵連接軸同時回轉(zhuǎn)狀態(tài)、由于摩擦片內(nèi)花鍵串接花鍵連接軸外花鍵、當活塞壓制摩擦片到靜止狀態(tài)時、促使花鍵連接軸停止運轉(zhuǎn)、從而達到剎車制動效果。當制動出油閥打開時、壓力解除、碟形彈簧恢復原來位置、活塞不在壓制摩擦片、而花鍵連接軸恢復正常狀態(tài)、液壓馬達開始運轉(zhuǎn)，使減速機正常工作。

4 結(jié)束語

該減速機在應用比較廣泛的二級行星減速機基礎(chǔ)上，增加了液壓系統(tǒng)制動組件,具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大、傳動穩(wěn)定的優(yōu)點，制動部分由先進的碟形式彈簧制動器和液壓系統(tǒng)組成、且制動組件置于減速機的輸入端,能夠用較小的力矩產(chǎn)生較大的制動力矩效果。通過改變彈簧或動、靜摩擦片的數(shù)目,可以容易地產(chǎn)生不同的制動力矩,滿足多種應用情況的需要。特別是在制動組件尾端，改變了液壓密封結(jié)構(gòu)，完全保證了液壓制動系統(tǒng)的密封要求，使制動液壓油和減速潤滑油完全分離，提高了減速機的工作效率。

[1]程乃士.減速器和變速器設(shè)計與選用手冊[J].北京:機械工業(yè)出版社，2007.

[2]機床設(shè)計編寫組.機床設(shè)計手冊[J].北京:機械工業(yè)出版社，2004.

[3]胡麗華.汽車齒輪與花鍵測繪[M].北京:人民交通出版社，1987.

[4]曹開明.帶制動器的二級行星減速機[M].北京:礦冶1997.