行星齒輪減速器在電梯曳引機(jī)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

孫英娜

摘要：隨著社會(huì)現(xiàn)代化的發(fā)展，電梯已經(jīng)成為人們生活中必不可少的一部門，所以優(yōu)化電梯設(shè)計(jì)已經(jīng)成為一種必然的趨勢(shì)。本文通過對(duì)傳統(tǒng)的電梯工作原理的不足之處進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，并且對(duì)行星齒輪減速器在電梯曳引機(jī)的應(yīng)用做相關(guān)的探討。

關(guān)鍵詞：行星齒輪；電梯曳引機(jī)；應(yīng)用設(shè)計(jì)

隨著社會(huì)現(xiàn)代化的發(fā)展，電梯已經(jīng)成為人們生活中必不可少的一種運(yùn)輸工具，是現(xiàn)代城市文明的一個(gè)重要的組成部分。在辦公或者家庭建筑中，電梯作為搭載貨物或者是載人的運(yùn)輸工具，屬于一種升降設(shè)備。而在當(dāng)今世界高層建筑中對(duì)于電梯的設(shè)計(jì)要求也是極高的，不僅需要其占地面積比較小，同時(shí)要求電梯在保證安全的前提下，能夠平穩(wěn)安全地運(yùn)輸貨物或者是人。因此，我們可以發(fā)現(xiàn)，節(jié)能環(huán)保而又高效的電梯正在逐漸成為主流。電梯屬于機(jī)電一體化的設(shè)備，通過相關(guān)的曳引電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器進(jìn)行基本的工作。

一、行星齒輪的工作原理

行星齒輪與其他的傳統(tǒng)齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)相比較，具有運(yùn)轉(zhuǎn)能力比較大，承載質(zhì)量和體積大，同時(shí)又體積小，所占空間比較大的特點(diǎn)。同時(shí)，其傳輸?shù)钠椒€(wěn)性以及效率都是其他齒輪無法相比的，屬于高速大功率的傳輸裝置。

行星齒輪的構(gòu)成相對(duì)比較復(fù)雜，主要是由殼體和行星齒輪、以及曲柄、轉(zhuǎn)臂等組成。在設(shè)備的組成中，中心的部件叫做太陽(yáng)輪，行星齒輪在運(yùn)作的時(shí)候主要依靠這一中心部件進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行自轉(zhuǎn)。在實(shí)驗(yàn)中得出了參數(shù)原理，當(dāng)行星齒輪節(jié)圓上的點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)，其余各點(diǎn)均做不規(guī)則的曲線運(yùn)動(dòng)。所以為了保障齒輪的高效高速運(yùn)轉(zhuǎn)，必須使行星齒輪齒數(shù)在合理的數(shù)值范圍內(nèi)。同時(shí)，轉(zhuǎn)臂的長(zhǎng)度、曲柄的長(zhǎng)度、行星齒輪節(jié)圓半徑相等。只有滿足這些基本的條件才能保障齒輪能夠按照所希望的軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)并且做功。

二、行星齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)

（一）行星齒輪的傳動(dòng)效率高

在上述的分析中，我們提到了行星齒輪具有綠色環(huán)保且體積小的特點(diǎn)。在行星齒輪的傳動(dòng)過程中，是由均勻地分布在中心輪的周圍的許多個(gè)小的行星齒輪進(jìn)行共同的分工協(xié)作，共同分擔(dān)載荷。這樣就把比較大的承載力分散開來，而每個(gè)比較小的齒輪所承載的負(fù)荷就會(huì)比較小。

同時(shí)，行星齒輪的傳動(dòng)工作中充分使用了內(nèi)嚙合承載能力大和內(nèi)齒圈本身的可容體積，進(jìn)一步縮小其外廓尺寸，這樣就完成了體積小、效率高、綠色環(huán)保而又節(jié)能的目標(biāo)。我們可以發(fā)現(xiàn)，行星齒輪傳動(dòng)充分利用了功率分流和動(dòng)軸線的運(yùn)行的工作原理。這樣的工作原理在相同的負(fù)荷和承載條件下，以及相同的外廓尺寸，行星齒輪的傳動(dòng)效率要更高。同時(shí)，由于內(nèi)嚙合齒輪的充分使用，以及各個(gè)小齒輪一同形成的共軸線式的傳動(dòng)，使得整個(gè)安裝過程合理簡(jiǎn)便，對(duì)于無機(jī)房的電梯以及小機(jī)房的電梯是十分適用的。

行星齒輪的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中是由數(shù)個(gè)對(duì)稱的小齒輪組成，因此行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性，這些對(duì)稱的小齒輪能夠使得中心輪和轉(zhuǎn)臂軸承中的反作用力能相互平衡，從而有利于達(dá)到提高傳動(dòng)效率的作用。所以與傳統(tǒng)的蝸輪蝸桿傳動(dòng)方式相比較，在合理使用的情況下，行星齒輪更加綠色環(huán)保節(jié)能，能夠?yàn)槠髽I(yè)或者業(yè)主節(jié)省許多電能，這一點(diǎn)可以通過安裝電能回饋裝置來實(shí)現(xiàn)。這一點(diǎn)不論是對(duì)企業(yè)還是個(gè)人，節(jié)能降耗，減少不必要的開銷，節(jié)約能源具=具有重要的價(jià)值和意義，對(duì)于整個(gè)社會(huì)的生產(chǎn)和發(fā)展也具有不可忽視的意義。此外，行星齒輪的傳動(dòng)的工作過程中，也具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)且抗>中擊的性能高的特點(diǎn)。數(shù)個(gè)相互對(duì)稱的小齒輪均勻地圍繞中心齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)，嚙合的齒數(shù)的相互配合，這些因素都增加了星齒輪傳動(dòng)運(yùn)行平穩(wěn)性。

（二）行星齒輪的不足

行星齒輪仍有需要改進(jìn)的地方，比如由于其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以加工比較繁瑣，制造過程比較復(fù)雜，因而造價(jià)也是比較高的。因此，作為電梯曳引機(jī)的使用，盡管行星齒輪具有諸多的優(yōu)點(diǎn)，但是從其本身的加工精密的復(fù)雜程度而言，成本相對(duì)比較高，這也成為有的電梯曳引機(jī)并沒有使用行星齒輪的重要原因。

三、行星齒輪設(shè)計(jì)優(yōu)化

在影響行星齒輪減速器在電梯曳引機(jī)的應(yīng)用設(shè)計(jì)中的因素有很多，對(duì)其的平穩(wěn)性影響也是比較大的，比如制造工藝的精密程度以及裝配技術(shù)、齒輪的光滑程度等等，這些都需要極高的造價(jià)成本。所以這就使得提高效率是以使用精密度為代價(jià)的。但是，如果在設(shè)計(jì)的時(shí)候能夠?qū)X輪的嚙合程度進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)規(guī)劃，則回產(chǎn)生比較好的效果。

齒數(shù)和模數(shù)是曳引機(jī)行星齒輪減速器的優(yōu)化變量。齒數(shù)屬于一個(gè)離散量，同樣，模數(shù)也是離散量，因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)應(yīng)該符合模數(shù)的相關(guān)要求。所以，行星齒輪減速器在電梯曳引機(jī)的應(yīng)用設(shè)計(jì)中的優(yōu)化過程中存在了一個(gè)離散性變量處理的計(jì)算。由上分析，我們可以使用可行性枚舉法作為行星齒輪減速器曳引機(jī)的一個(gè)優(yōu)化的使用方法。

首先，我們可以充分利用小齒輪不產(chǎn)生根切的這一特點(diǎn)，進(jìn)而確定齒數(shù)的最小值。在基本的數(shù)值中，對(duì)于小齒輪的齒輪傳動(dòng)通常是不會(huì)超過200的限制，這個(gè)數(shù)值可以作為確定齒數(shù)變化范圍最大值的參考數(shù)值。對(duì)于模數(shù)，在GB1357—1987《漸開線圓柱齒輪模數(shù)》給出了明確的模數(shù)系列，其變化范圍也是確定的。行星齒輪減速器曳引機(jī)屬于二級(jí)降速，所以在對(duì)中心齒輪和其模數(shù)限制數(shù)值的范圍進(jìn)行相關(guān)的分析的時(shí)候，可以參考常規(guī)的二級(jí)減速的處理方式。在對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和分析的時(shí)候，需要找出一個(gè)可以滿足函數(shù)條件的數(shù)值，并且這個(gè)數(shù)值需要是最小的數(shù)值組合。而這個(gè)約束數(shù)值包括的條件范圍又是比較復(fù)雜的，包括齒輪的配合度，運(yùn)動(dòng)性能等等的因素，所以經(jīng)過層層篩選，最后所選擇的那組最優(yōu)解則是相對(duì)應(yīng)的齒數(shù)和模數(shù)的合理數(shù)值組合，也就是優(yōu)化變量。

四、結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)傳統(tǒng)的蝸輪蝸桿傳動(dòng)的不足，詳細(xì)分析了行星齒輪減速器在電梯曳引機(jī)的應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)及不足，并提出了參數(shù)的設(shè)計(jì)優(yōu)化方案。隨著現(xiàn)代化的進(jìn)步，行星齒輪減速器在電梯曳引機(jī)的應(yīng)用將會(huì)成為一種普遍性。endprint