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電動滾筒減速裝置的改進設計
電動滾筒減速裝置的改進設計
自1961年第一臺油冷式電動滾筒研制成功至今，國內已形成大規模的電動滾筒生產行業。電動滾筒作為一種將電動機和減速器共同置于滾筒體內部的驅動裝置，在我國國民經濟中起到了越來越重要的作用，目前已經廣泛應用于采礦、冶金、煤炭、交通、能源、糧食、煙草、化工、建材、郵電、航空、農林、印刷、商業等各個生產建設領域。
電動滾筒有著如此廣泛的應用，是由于它具有許多優點。電動滾筒主要用作固定式和移動式帶式輸送機的驅動裝置，因電動機和減速機構內置于滾筒內，與傳統的電動機、聯軸器、減速機置于滾筒外的開式驅動裝置相比，具有結構緊湊、運轉平穩、噪音低、安裝方便等優點，適合在粉塵及潮濕泥濘等各種環境下工作。隨著電動滾筒的廣泛應用，又形成一種將電動機外置、減速機構內置的結構形式，妥善地解決了大功率小尺寸電動滾筒電動機的散熱問題，并使維護和維修更加方便。
隨著各行各業對電動滾筒的需求日益增長，電動滾筒的設計、制造技術不斷提高，原材料不斷改進，高新技術也不斷涌現。其中，傳動裝置的優劣直接決定了電動滾筒的性能。由于電動滾筒使用范圍的不斷擴大，各行各業對電動滾筒性能也提出了更高的要求，如有的要求功率很大、卻又希望筒長很短，有的要求帶速極低(達到0.05m／s以下)，有的要求噪音很低，有的要求隨著工況條件的改變、帶速也能相應改變，有的要求單向轉動；有的要求斷電時立即制動等等。
為了滿足上述要求，國內市場上廣泛應用的電動滾筒主要有以下幾種類型：按冷卻方式不同分為油浸式、油冷式及風冷式電動滾筒；按減速器傳動結構分為定軸齒輪傳動式、行星齒輪傳動式、擺線針輪傳動式及諧波齒輪傳動式電動滾筒等。如此多的傳動機構在很大程度卜滿足了廣大用戶的要求，但仍有一些問題需要解決，如：定軸齒輪傳動的齒輪支承復雜、傳動機構的軸向和周向尺寸限制問題、結構的對稱、工藝性及傳動效率問題等[1]。
推桿式活齒減速器又稱變速軸承，目前作為獨立的減速機構應用十分廣泛，轉動平穩、效率高、承載能力大，正反轉靈活，結構緊湊，體積小。若將這種變速軸承應用于油冷式電動滾筒，會很大程度地提高電動滾筒的傳動效率，并改善其使用性能。因此，筆者將變軸承移置到油冷式電動滾筒內，形成一種全新的活齒減速油冷式電動滾筒[2]。
1結構簡介
1.1 YD系列油冷式電動滾筒簡介
YD系列電動滾筒的內部結構主要有電動機和減速裝置這兩大部分(如圖l所示)，此外還有用來支撐輸送帶并驅動其運動的滾簡體，用來支撐電動滾筒整體的前后軸、支座，以及聯接滾筒體與前后軸的端蓋，壓蓋、軸承、密封圈等零部件。
1.齠輪軸；2.內齒圈；3.齒輪；4.齠輪；5.電機；6.滾筒體；7.右端蓋；8.左端蓋
圖1 YD系列電動滾筒簡圖
該類型電動滾筒是供各種固定式帶式輸送機配套使用的內驅裝置，與驅動裝置相比，具有結構緊凄，占空間面積小，使用維護方便，操作安全可靠，密封性好等特點。適用于粉塵濃度大、潮濕泥濘的工作場所，可滿足各種逆止、包膠等要求。它能代替電機—減速器形式的外驅動裝置構成膠帶輸送機，用于輸送煤炭、礦石、砂子、水泥，面粉等散裝物料，也可以輸送麻包、設備等成件物品，容易實現集中控制[1]。
1.2 定軸齒輪減速裝置的結構分析
在電動滾筒內部，減速裝置采用定軸齒輪傳動，常采用兩級漸開線圓柱齒輪減速。左、右法蘭軸分別與電動機的左右端蓋相連，構成一剛性軸組件，減速裝置在右法蘭軸一側。右法蘭軸為非對稱性回轉零件，其與電機連接端有一開口，便于齒輪通過(如圖2所示)。開口處設有2個同心且平行于法蘭軸軸線的軸承座孔，用來安裝齠輪軸。因此，結構復雜、工藝性差，特別是兩軸承座孔軸線與法蘭軸軸線之間的距離公差，以及兩軸線之間的平行度公差難以保證，廢品率極高。內齒圈用螺栓緊間在右端蓋上，左、右端蓋固定在滾筒體上，這樣四者構成一個組件，作為電動滾筒的運動輸出部分(如圖1所示)。傳動原理為：電機軸上裝有齠輪。齠輪與裝在齠輪軸上的齒輪嚙合，并帶動韶輪軸轉動。齠輪軸與裝在端蓋上的內齒圈嚙合，端蓋又與滾筒體相連，從而帶動滾筒體轉動[3,4]。
圖2 右法蘭軸結構簡圖
1.3變速軸承簡介
變速軸承是上世紀80年代在國內興起的一種新劃傳動形式。它集滾動軸承的支撐作用與減速裝置的變速功能于一體，使傳動鏈顯著縮短。變速軸承的結構如圖3所示，由異型軸承、內齒圈、傳動圈、傳動桿，圓柱滾子、雙偏心套及標準滾動軸承等零件組成，異型軸承又巾外圈、中圍及內圈組成，并且可以相對轉動。內齒圈用鉚釘固定在外圈上，傳動圈用鉚釘固定在中圈上，雙偏心套與內圈配合連接。傳動桿置于傳動圍的導槽內[5.6]。
1.雙偏心套；2.內齒圈；3.傳動圈；4.標準軸承；5.活齒
圖3 變速軸承簡圖
變速軸承的工作原理：電動機轉子軸驅動雙偏心套轉動，通過標準軸承推動傳動桿在中圈的徑向槽內往復滑動。當傳動桿一端沿內齒圈齒廓曲線滑動時，同時驅動中圈作減速運動。
變速軸承的輸入軸與輸出軸在同一軸線上，結構緊湊，便于整體布置。同時變速軸承整體裝卸十分方便，且傳動效率達90％以上，單機傳動比為6~60，采用多級則傳動比可更大。由于有半數滾柱參與承載，嚙合點多，運轉件為滾動形式，且為軸承鋼制造，具有傳動平穩、噪聲低、使用壽命長、抗過載及抗沖擊能力強和使用安全的特點。
變速軸承的傳動比與其安裝形式有關。當內齒圈齒數為z時，若內圈輸入外圈固定，中圈輸出，其傳動比i=z+1；當內圈輸入中圈固定，外圈輸出時，傳動比i=-z。在電動滾筒中常采用內圈輸人中圈固定，外圈輸出的安裝方式，因為對電動滾筒來說采用這種形式布置非常方便，并且結構簡單[3]。
2活齒減速裝置的改進設計
2.1 傳動裝置的結構設計
活齒減速器即變速軸承的輸入、輸出端在同一軸線上，這樣各零件可以設計成對稱性回轉零件。結合電動滾筒的結構特點，采用內圈輸入、中圈固定、外圈輸出這種結構形式的變速軸承，這就需要將變速軸承置于電動機與右法蘭軸之間?？紤]到電動機的結構，在電動機與變速軸承之間還需增設一個連接法蘭，才能將變速軸承與電動機連接在一起。這樣再加上左法蘭軸，實際上是將5個構成組合在一起，構成了一條剛性軸。連接法蘭固定在電機的右端蓋上，連接法蘭、變速軸承與右法蘭軸三者采用帶定位銷的螺栓連接，并串聯鋼絲防松。
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