行星齿轮减速机资讯新型式带运转减速机的能效周围力运行
1分体式V带无级变速器的工作原理
众所周知,带无级变速器的带长都是固定不变的,若要实现变速,必须使主、从动带轮的半径相应变化,所以普通V带无级变速器将带轮在轴向上分成两半,通过(tōng guò)调节两个半轮之间的距离使带轮工作半径变化。而分体式V带无级变速器是将带轮在圆周上分解成几个部分,通过锥轮轴的轴向移动使分体工作在不同的直径处,从而调节带轮半径的连续(Continuity)变化。在实际应用中可采用液压机构或螺旋传力机构调节锥轮轴的轴向移动来实现无级调速。
2设计与校核
在此,笔者进行了变速比范围为0.6~2.2、功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)为10kW的分体式V带无级变速器设计,设计参数(parameter),并采用经典的带理论设计方法进行计算。齿轮减速电机1、R系列同轴式斜齿轮减速机结合国际技术要求制造,具有很高的科技含量2、节省空间,可靠耐用,承受过载能力高,功率可达132KW; 3、能耗低,性能优越,减速机效率高达95%以上;4、振动小,噪音低,节能高;5、选用优质锻钢材料,钢性铸铁箱体,齿轮表面经过高频热处理;6、经过精密加工,确保轴平行度和定位轴承要求,形成斜齿轮传动总成的减速机配置了各种类电机,组合成机电一体化,完全保证了产品使用质量特性。
分体式V带无级变速器的结构参数(parameter)设计结果,完成了样机试制,并进行了带性能试验,在试验中出现了明显的功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)不足的现象。按文献的论述:带轮分体会对能力产生影响(influence)。笔者经过深入的分析(Analyse),发现在进行分体式V带无级变速器的设计过程(guò chéng)中使用的公式只适用于带轮为圆形且连续(Continuity)的情况,然而分体式V带无级变速器的带轮是分段的,这种带轮只有工作在最小直径时才是连续的。因此对这种分体带轮进行计算时,一些传统的公式就不再适用了,当使用这些不合适的公式进行设计时,得出的理论结果必然与试验结果难以吻合。
2.1功率P功率
P的计算公式为:
P=F e v。
(1)
其中,F e为有效圆周力,v为带速。如果带式无级变速器能正常工作,带就不能打滑,那么带速计算公式为:
v=nd/(60×1000)。(2)
其中,输入转速n是恒定的,带轮直径d受带轮分体的影响(influence)很小,因为分体的作用就是为了保证带轮工作在某个直径处。硬齿面齿轮减速机为达到特别低的输出转速,可以通过两个齿轮减速机相联的方法来实现。当采用这种传动方案时,可配置电机的功率必须依赖于减速机的极限输出扭矩,而不能通过电机功率来计算减速机的输出扭矩。齿轮减速机一般用于低转速大扭矩的传动设备,把电动机普通的减速机也会有几对相同原理齿轮达到理想的减速效果,大小齿轮的齿数之比,就是传动比。随着减速机行业的不断发展,越来越多的企业运用到了减速机。
通过式(1)可知,影响功率的因素只有F e和v,而上述论述说明带轮分体对v没有影响,因此,只要改变F e就能使P发生变化。
2.2有效圆周力F e由于计算有效圆周力需要考虑带的离心拉力F c,那么需要先分析(Analyse)离心拉力的计算公式在分体式V带无级变速器中是否可用。离心拉力公式推导过程(guò chéng)如下。
在带与带轮的接触弧上取微段弧长dl的带为分离体,则分离体的离心力dC为:
dC=dlqv2r.(3)
式中:qDD带单位(unit)质量,kg/m;rDD带轮半径,m.
列力平衡方程,并取sin d 2≈d 2(其中为包角),得:
Fc=qv2.(4)
通过(tōng guò)该推导过程的分析(Analyse),可知离心拉力与带轮的分体无关。
有效圆周力推导的模型,可见在包角0~范围(fàn wéi)内,带轮对带的支反力N是一直存在的,然而在新型带无级变速器中,由于带轮的分体必然使带在一段距离上存在支反力而在另一段上由于分体间隙使支反力消失。可见,经典的有效圆周力计算公式在分体式V带无级变速器设计中的应用受到了限制(limit)。
分体式V带变速器计算模型,在分体式V带无级变速器设计中计算有效圆周力应对带有支撑(sustain)部分和无支撑部分进行分段计算。以文章前述的设计为例,取带工作的最特殊情况进行推导,即在包角范围内恰好有4个分体,然后再推广到一般情况。下面对带作如下假设:
带是弹性体;带符合胡克定律(scientific law)。
取一段微元dl长的带来研究(research),该微段在水平方向和竖直方向的平衡方程为:(F+dF)sin d 2 +Fsin d 2 -dN-dC=0(F+dF)cos d 2 -Fcos d 2 -fdN=0式中:FDD带的内力;fDD摩擦系数。
经化简、消项、整理后得:
dF F-qv 2 =fd.(5)
分体式V带无级变速器计算模型按所示,F的取值区间依次为 笔者把上面的公式进行修正,并把它推广到更一般的情况(Condition)中,k定义为分体包角系数,它是在包角范围内所有分体对应的圆心角与包角的比值。
3有效圆周力计算结果比较
为了验证修正后公式的正确性,针对的设计结果分别采用原公式和修正后的公式进行了有效圆周力计算(本结构中k为0.62),代入相关(related)参数,可见,用原公式计算的结果为200.32N,而实际有效圆周力仅为176.54N.这样就圆满地解释了前述问题(Emerson)DD理论设计计算正确而实际功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)不足,有效圆周力设计值大约偏大13%.同时也说明了分体式V带较普通V带有效圆周力减小,能力也相应下降。
4结论
本文通过(tōng guò)分析(Analyse)分体式V带无级变速器功率不足的问题,从原理上对分体式V带无级变速器的设计公式进行了分析,证明(zhèng míng)了在分体式V带无级变速器设计中可用的公式和不可用的公式,并对不可用的公式进行了修正,进一步完善了分体式V带无级变速器设计理论,为分体式V带无级变速器的广泛(extensive)应用奠定(make)了基础。