CN109854722A - 一种双螺杆挤出机主驱动齿轮箱 - Google Patents

Abstract

本发明的一种双螺杆挤出机主驱动齿轮箱，该挤出机包括电连接的齿轮箱和电机，所述齿轮箱采用人字齿齿轮副先分流再合流的传动形式，所述齿轮箱包括第一输出轴、第二输出轴、串联轴承、输入轴、拉杆、第二轴系、第三轴系、第四轴系、第五轴系、第六轴系、第一涨紧套调整机构、第二涨紧套调整机构；本发明能够实现在给定较小的中心矩情况下，输入一定转速时，同时同向输出具有较高回转精度的两个同样大小的转速与扭矩，且传递功率较同样规格的齿轮箱大一倍。

Description

一种双螺杆挤出机主驱动齿轮箱

技术领域

本发明涉及齿轮箱制造领域，更具体地说，涉及一种双螺杆挤出机主驱动齿轮箱。

背景技术

目前，双螺杆挤出机传动系统的设计、研制过程中，主要矛盾集中在齿轮箱的两输出轴中心矩受到两螺杆中心矩的限制，必须精确固定。为合理利用箱内有限空间，保证齿轮强度要求，解决分配齿轮设计中载荷大、空间小的矛盾，还需对分配齿轮等进行优化组合。因此，必须统筹考虑，进行有针对性的设计，并在此基础上验证、分析，提出一整套具有一定的研究和实用价值的方案，使设计更加合理，传动载荷更大，传动效率更高。目前，同向双螺杆挤出机传动系统由减速部分、扭矩分配部分组成，这两部分的功能虽有不同，但它们紧密联系，相互制约。双螺杆齿轮箱的传动结构布局目前大致可分为两种传动形式：两箱传动型和单箱传动型。

总之，挤出机两螺杆的中心矩较小，轴向载荷大，且要求有很高的回转精度。而在齿轮箱中支撑两输出轴的径向轴承，尤其是推力轴承及相关传动齿轮的空间很有限，而推力轴承的承载能力直接决定着系统的生产能力。因此，对齿轮箱的结构设计及加工工艺有着较高的要求。目前，国内相关生产线大部分是20世纪90年代进口的齿轮箱，均采用了平行轴单斜齿分合流传动形式，应用局限，效率低下。

发明内容

有鉴于此，为解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种双螺杆挤出机主驱动齿轮箱，能够实现在给定较小的中心矩情况下，输入一定转速时，同时同向输出具有较高回转精度的两个同样大小的转速与扭矩，且传递功率较同样规格的齿轮箱大一倍。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种双螺杆挤出机主驱动齿轮箱，该挤出机包括电连接的齿轮箱和电机，所述齿轮箱采用人字齿齿轮副先分流再合流的传动形式，所述齿轮箱包括第一输出轴、第二输出轴、串联轴承、输入轴、拉杆、第二轴系、第三轴系、第四轴系、第五轴系、第六轴系、第一涨紧套调整机构、第二涨紧套调整机构；

所述输入轴与拉杆上下设置，拉杆与第二轴系连接，所述输入轴通过第一涨紧套调整机构连接所述第二轴系的输入端，所述第三轴系、第四轴系分别位于第二轴系的上下两侧且与第二轴系的输出端连接，所述串联轴承的一端与第二轴系的输出端平行连接，串联轴承的另一端与第二输出轴连接，串联轴承的另一端还分别连接有上下平行设置的第五轴系、第六轴系，所述第五轴系、第六轴系均与第一输出轴连接，所述第一输出轴、第二输出轴平行设置且同向旋转；

所述齿轮箱中，第一路载荷流是功率由输入轴通过齿轮啮合传递给第二轴系，再通过第一涨紧套调整机构传递给第二输出轴；第二路载荷流是功率由输入轴通过齿轮啮合传递给第二轴系，再通过齿轮啮合分流传递给第三轴系和第四轴系，然后分别通过两个第二涨紧套调整机构传递给第五轴系和第六轴系，再通过齿轮啮合合流传递给第一输出轴；第一路载荷流、第二路载荷流完成了第一输出轴和第二输出轴载荷相等、方向相同、转速同步，第一输出轴、第二输出轴通过第一涨紧套调整机构和第二涨紧套调整机构调整相位。

进一步的，所述齿轮箱的额定轴功率为600 kW、传动效率不小于95%。

进一步的，所述输入轴的转速为700-900 r/min，所述第一输出轴、第二输出轴的转速均为250-350 r/min。

进一步的，所述串联轴承属于非常规轴承，串联轴承靠滚子中间轴套的变形量来调整轴系轴向力分布。

进一步的，所述串联轴承采用4级轴承。

进一步的，所述第一涨紧套调整机构、第二涨紧套调整机构用于调整人字齿齿轮副在第一输出轴、第二输出轴上的周向位置。

进一步的，所述第二输出轴为刚性轴。

进一步的，所述电机设置在齿轮箱的上方。

本发明的有益效果是：

本发明的一种双螺杆挤出机主驱动齿轮箱，能够实现在给定较小的中心矩情况下，输入一定转速时，同时同向输出具有较高回转精度的两个同样大小的转速与扭矩，且传递功率较同样规格的齿轮箱大一倍；

本发明中，使用人字齿齿轮副先分流再合流传动形式，采用了人字齿齿轮副可以自行消除齿轮啮合轴向力，这有利于提高轴承的使用寿命，从而实现在相同中心矩基础上传递功率扩大一倍的情况，解决了基础空间不变，生产扩容的问题；充分利用了机组空间，将单斜齿齿轮副改为人字齿齿轮副起到了减少轴向力、提高轴承寿命、扩大传递功率的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为图2的部分结构示意图；

图4为串联轴承的结构与受力走向图；

图中标记：1、第一输出轴，2、第二输出轴，3、串联轴承，4、电机，5、输入轴，6、拉杆，7、第二轴系，8、第三轴系，9、第四轴系，10、第五轴系，11、第六轴系，12、第一涨紧套调整机构，13、第二涨紧套调整机构。

具体实施方式

下面给出具体实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整、详细地说明。本实施例是以本发明技术方案为前提的最佳实施例，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种双螺杆挤出机主驱动齿轮箱，该挤出机包括电连接的齿轮箱和电机4，所述齿轮箱采用人字齿齿轮副先分流再合流的传动形式，所述齿轮箱包括第一输出轴1、第二输出轴2、串联轴承3、输入轴5、拉杆6、第二轴系7、第三轴系8、第四轴系9、第五轴系10、第六轴系11、第一涨紧套调整机构12、第二涨紧套调整机构13；

所述输入轴5与拉杆6上下设置，拉杆6与第二轴系7连接，所述输入轴5通过第一涨紧套调整机构12连接所述第二轴系7的输入端，所述第三轴系8、第四轴系9分别位于第二轴系7的上下两侧且与第二轴系7的输出端连接，所述串联轴承3的一端与第二轴系7的输出端平行连接，串联轴承3的另一端与第二输出轴2连接，串联轴承3的另一端还分别连接有上下平行设置的第五轴系10、第六轴系11，所述第五轴系10、第六轴系11均与第一输出轴1连接，所述第一输出轴1、第二输出轴2平行设置且同向旋转；

所述齿轮箱中，第一路载荷流是功率由输入轴5通过齿轮啮合传递给第二轴系7，再通过第一涨紧套调整机构12传递给第二输出轴2；第二路载荷流是功率由输入轴5通过齿轮啮合传递给第二轴系7，再通过齿轮啮合分流传递给第三轴系8和第四轴系9，然后分别通过两个第二涨紧套调整机构13传递给第五轴系10和第六轴系11，再通过齿轮啮合合流传递给第一输出轴1；第一路载荷流、第二路载荷流完成了第一输出轴1和第二输出轴2载荷相等、方向相同、转速同步，第一输出轴1、第二输出轴2通过第一涨紧套调整机构12和第二涨紧套调整机构13调整相位。

进一步的，所述齿轮箱的额定轴功率为600 kW、传动效率不小于95%。进一步的，所述齿轮箱的瞬间最大功率为900 kW、正常工作时轴承温度不超过70℃、声功级不大于85dB（A）；齿轮箱采用自循环强制润滑。所述齿轮箱的连接要求为：第一输出轴1和第二输出轴2圆周相位按模板要求定位，齿轮箱地脚孔按原要求布置；在转向和布置上：从挤出机向齿轮箱看，电机4在齿轮箱的偏左侧，齿轮箱的第一输出轴1、第二输出轴2均顺时针旋转。

进一步的，所述齿轮箱的齿轮强度设计原则为：按照GB/T3480-1997的规定，最小安全系数的取值是根据使用现场对失效概率的要求而定的。失效概率越低，在实际运行中的可靠性越高，达到设计寿命的可能性越大，同时，制造和应用的成本也越高。工程中通常按最小接触强度安全系数为1.25（失效概率≤1/1000）最小弯曲强度安全系数为1.50（失效概率≤1/10000）来取值，使得运行可靠性和使用成本兼顾。经优化设计后计算结果均能满足要求。

进一步的，第一输出轴1、第二输出轴2分别选用了推力调心滚子轴承及串联轴承来承担螺杆挤压产生的巨大轴向力。

进一步的，所述输入轴5的转速为700-900 r/min，所述第一输出轴1、第二输出轴2的转速均为250-350 r/min。本实施例中，所述输入轴5的转速为850 r/min，所述第一输出轴1、第二输出轴2的转速均为304.123 r/min。

进一步的，所述串联轴承3属于非常规轴承，一般需要定制。串联轴承3靠滚子中间轴套的变形量来调整轴系轴向力分布。每个轴套的变形量不同。因此，装配时，轴承滚子间的轴套是绝对不能调换位置的。进一步的，所述串联轴承3采用4级轴承。进一步的，如图4所示为串联轴承3的结构与受力走向图，图中所示：箭头方向是载荷流向，箭头粗细为载荷大小，需要严格准确计算GR1及GR2的变形来分配载荷大小及流向，本实施例中，采购FAG的单级轴承零部件，然后设计计算加工的GR1、GR2和GR3均为4级，组装完成并投入使用，效果良好，准确度高，降低了成本，提高了效率，可用作大规模辅助生产。

进一步的，所述第一涨紧套调整机构12、第二涨紧套调整机构13用于调整人字齿齿轮副在第一输出轴1、第二输出轴2上的周向位置，进行微调整，从而满足载荷分流后再合流的均载要求及第一输出轴1和第二输出轴2的相位要求。由于第一输出轴1、第二输出轴2有相位要求，需有专用的夹具来适配。这决定了齿轮箱的第一输出轴1、第二输出轴2，即两输出花键轴也要有相位要求并且要与专用夹具保持一致。进口齿轮箱选用了通过调整齿轮副在轴上的周向位置来实现这一相位要求，这对齿轮的孔径与其所在的轴颈的公差要求较为严格，且需要用专门的液压装配工具来组装。这无疑给后期的保养与维护带来极大的不便。本发明的技术方案选用了涨紧套调整机构来给进了这一结构，使调整与维护都更加便捷。

进一步的，所述第二输出轴2为刚性轴。现有技术中是将第二输出轴2的细长轴做成柔性轴，通过此轴的扭转变形，来实现均载问题，当然要严格准确计算，目前国内的加工技术、材料及热处理工艺很难做出来，这也是原来国产齿轮箱使用2~5个月就严重损坏的根本原因，另外，两输出轴的相位要求，齿轮箱是经过严格控制齿轮与轴的过盈配合通过液压装置调节的，不易实现，而本发明中采用涨紧套调整机构12和第二涨紧套调整机构13调整相位要求，齿轮与轴之间就可以采用可靠的键连接。

进一步的，所述电机4设置在齿轮箱的上方。

综上所述，该齿轮箱通过对齿轮副的强度设计，及对轴承寿命的校核计算，改进了原有进口齿轮箱的结构形式，在一定程度上超过了进口齿轮箱的使用要求。完全可以满足生产扩容的需要。达到了齿轮箱制设计造的国际先进水平。

本发明能够实现在给定较小的中心矩情况下，输入一定转速时，同时同向输出具有较高回转精度的两个同样大小的转速与扭矩，且传递功率较同样规格的齿轮箱大一倍；本发明中，使用人字齿齿轮副先分流再合流传动形式，采用了人字齿齿轮副可以自行消除齿轮啮合轴向力，这有利于提高轴承的使用寿命，从而实现在相同中心矩基础上传递功率扩大一倍的情况，解决了基础空间不变，生产扩容的问题；充分利用了机组空间，将单斜齿齿轮副改为人字齿齿轮副起到了减少轴向力、提高轴承寿命、扩大传递功率的有益效果。

以上显示和描述了本发明的主要特征、基本原理以及本发明的优点。本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种双螺杆挤出机主驱动齿轮箱，该挤出机包括电连接的齿轮箱和电机（4），其特征在于：所述齿轮箱采用人字齿齿轮副先分流再合流的传动形式，所述齿轮箱包括第一输出轴（1）、第二输出轴（2）、串联轴承（3）、输入轴（5）、拉杆（6）、第二轴系（7）、第三轴系（8）、第四轴系（9）、第五轴系（10）、第六轴系（11）、第一涨紧套调整机构（12）、第二涨紧套调整机构（13）；

所述输入轴（5）与拉杆（6）上下设置，拉杆（6）与第二轴系（7）连接，所述输入轴（5）通过第一涨紧套调整机构（12）连接所述第二轴系（7）的输入端，所述第三轴系（8）、第四轴系（9）分别位于第二轴系（7）的上下两侧且与第二轴系（7）的输出端连接，所述串联轴承（3）的一端与第二轴系（7）的输出端平行连接，串联轴承（3）的另一端与第二输出轴（2）连接，串联轴承（3）的另一端还分别连接有上下平行设置的第五轴系（10）、第六轴系（11），所述第五轴系（10）、第六轴系（11）均与第一输出轴（1）连接，所述第一输出轴（1）、第二输出轴（2）平行设置且同向旋转；

所述齿轮箱中，第一路载荷流是功率由输入轴（5）通过齿轮啮合传递给第二轴系（7），再通过第一涨紧套调整机构（12）传递给第二输出轴（2）；第二路载荷流是功率由输入轴（5）通过齿轮啮合传递给第二轴系（7），再通过齿轮啮合分流传递给第三轴系（8）和第四轴系（9），然后分别通过两个第二涨紧套调整机构（13）传递给第五轴系（10）和第六轴系（11），再通过齿轮啮合合流传递给第一输出轴（1）；第一路载荷流、第二路载荷流完成了第一输出轴（1）和第二输出轴（2）载荷相等、方向相同、转速同步，第一输出轴（1）、第二输出轴（2）通过第一涨紧套调整机构（12）和第二涨紧套调整机构（13）调整相位。

2.根据权利要求1所述的一种双螺杆挤出机主驱动齿轮箱，其特征在于：所述齿轮箱的额定轴功率为600 kW、传动效率不小于95%。

3.根据权利要求1所述的一种双螺杆挤出机主驱动齿轮箱，其特征在于：所述输入轴（5）的转速为700-900 r/min，所述第一输出轴（1）、第二输出轴（2）的转速均为250-350 r/min。

4.根据权利要求1所述的一种双螺杆挤出机主驱动齿轮箱，其特征在于：所述串联轴承（3）属于非常规轴承，串联轴承（3）靠滚子中间轴套的变形量来调整轴系轴向力分布。

5.根据权利要求4所述的一种双螺杆挤出机主驱动齿轮箱，其特征在于：所述串联轴承（3）采用4级轴承。

6.根据权利要求1所述的一种双螺杆挤出机主驱动齿轮箱，其特征在于：所述第一涨紧套调整机构（12）、第二涨紧套调整机构（13）用于调整人字齿齿轮副在第一输出轴（1）、第二输出轴（2）上的周向位置。

7.根据权利要求1所述的一种双螺杆挤出机主驱动齿轮箱，其特征在于：所述第二输出轴（2）为刚性轴。

8.根据权利要求1所述的一种双螺杆挤出机主驱动齿轮箱，其特征在于：所述电机（4）设置在齿轮箱的上方。