行星齿轮传动均载的研究.doc

行星齿轮传动均载的研究* 张　涛　张少名 (西安公路交通大学机械系　710061) 　　行星齿轮传动，由于其结构特点，就不可避免地存在载荷分配不均现象。国内外已对如何解决这个问题做了许多工作，文献［1］在对各种均载机构分析基础上，得出IMT油膜均载机构是目前较好的一种方法。鉴于我国机械加工精度较低，如果直接采用IMT技术，将达不到预期效果，为了使该技术能在我国投入实际使用。本文应用轴承理论中的联动概念，改进了IMT技术，得出厚油膜均载机构。 1　厚油膜均载机构均载机理及均载效果的理论分析　　行星传动油膜均载机构是通过油膜的弹性变形使得行星轮产生径向移动，以补偿浮动量，调整各行星轮之间的载荷大小使其趋向均匀分配。我们通过不均载系数来分析该机构的均载机理：　　设各行星轮所受平均载荷为W，由于误差引起某行星轮受载的增量为ΔWi，则该行星轮的承载系数为：　　 (1) 　　我们把行星轮所受外力分解在XY方向，由三角形比例关系得：　　 (2) 　　不均载系数为：　　Kc＝mɑx｛Kci｝ (3) 式中，λ愈小，均载效果愈好。　　Δy是各构件误差引起行星轮的径向位移，如图1所示，，Δyi是第i个构件误差引起行星轮的径向位移。　　　　由于Δyi1，ΔWyi1则有：　　　　表示各个弹簧的柔度，若用Ki表示其刚度则：　　 (4) 图1　误差与位移关系 　　对于行星轮整个传动系统来说，式(4)表示下面几个弹簧迭加：行星轮各轴承动压油膜的非线性弹簧，齿轮系统和行星轴的线性机械弹簧，把式(4)展开后为：　　 (5) 　　 (6) 　　为了获得较小的不均载系数，就应设法降低Ki。而行星齿轮及行星轴受强度和传动精度所限没有多大改善余地，我们只有设法降低油膜刚度，同时我们知道弹簧串联时其刚度系数降低。基于上述理论，我们提出了双环厚油膜均载机构，机构简图及力学如图(2、3)所示。 图2　双环厚油膜均载机构1.行星轮　2.外浮动环　3.内浮动环　4.拔盘　5.行星轴　6.挡板　7.行星架 图3　动力学模型 　　对于这种机构，式(6)变为：　　　　我们对单环和双环均载机构在同样条件下的不均载系数作了计算得：　　KC单=1.46　　KC双=1.25 2　油膜特性参数的正交试验　　由前面油膜均载机理的分析可以看出，油膜刚度是影响不均载系数的主要因素。而油膜刚度是由轴承尺寸、供油方式、转速及润滑油粘度等参数决定的。为了找出这些参数中的显著影响因素。我们在共转轴承试验台上，对各参数进行了正交试验，得出如下结论：　　(1)在给定的宽径比条件下(B／D＝0．68），影响油膜刚度的三个主要参数的显著性次序为：润滑油粘度、供油压力和相对间隙。　　(2)两端部供油比中间供油能得到较好的油膜性能。　　(3)双环轴承比单环轴承能形成较厚的油膜，即对误差有较大的补偿能力。 3　均载机构的优化设计　　上面我们通过正交试验对影响共转轴承油膜刚度的油膜特性参数进行了定性分析，从中找出了主要影响因素。为了获得参数的最优解，我们对参数进行了优化设计，结果如表1和图4所示。 4　厚油膜均载机构的试验验证　　根据上面的理论分析和优化计算结果，我们对NGW92—8标准行星减速器进行了改装，使其高速级的六个行星轮具有新的均载机构，把原浮动的行星架改为滑动支承。在行星传动综合试验台上进行了测试。如图5所示。实测不均载系数为1.31，而文献［2］对IMT机构测试结果为1.45，说明厚油膜均载机构是优于IMT均载机构。 表1　参数优化计算结果 载荷W(kg) 宽径比B／D 偏心率ε 间隙比ψ 温升Δt(℃) 粘度η(kgfs／mm2) 刚度Kyy(kgf／mm) 621 0.70 0.30 0.003 68 2.42 7.8×10-9 19 050.12 621 0.90 0.38 0.005 75 2.91 7.79×10-9 25 104.46 图4　目标函数优化值 图5　行星传动综合试验台1.JDO3250S-816／4三相多速异步电机　2.扭矩测量集流环　3.动力循环封闭齿轮箱　4.扭矩转速传感器　5.测试减速机　6.陪试减速机　7.液压加载器　8.加载器供油系统　9.润滑供给箱 参考文献 　1　仙波正(日)．齿车．日刊工业新闻社，1967(10)：4011　2　服部宽二(日)．游星齿车装置の设计．机械设计，1976，20(7)　3　张少名．行星轮油膜浮动均载的行星齿轮装置．齿轮传动年会论文，1983　4　董勋．润滑理论．上海交通大学出版社，1984，9　5　陈立周．机械优化设计．上海科学技术出版社，1982，12 　*　19997-12-18收到稿件。