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电动滚筒减速装置的改进设计
电动滚筒减速装置的改进设计
自1961年第一台油冷式电动滚筒研制成功至今，国内已形成大规模的电动滚筒生产行业。电动滚筒作为一种将电动机和减速器共同置于滚筒体内部的驱动装置，在我国国民经济中起到了越来越重要的作用，目前已经广泛应用于采矿、冶金、煤炭、交通、能源、粮食、烟草、化工、建材、邮电、航空、农林、印刷、商业等各个生产建设领域。
电动滚筒有着如此广泛的应用，是由于它具有许多优点。电动滚筒主要用作固定式和移动式带式输送机的驱动装置，因电动机和减速机构内置于滚筒内，与传统的电动机、联轴器、减速机置于滚筒外的开式驱动装置相比，具有结构紧凑、运转平稳、噪音低、安装方便等优点，适合在粉尘及潮湿泥泞等各种环境下工作。随着电动滚筒的广泛应用，又形成一种将电动机外置、减速机构内置的结构形式，妥善地解决了大功率小尺寸电动滚筒电动机的散热问题，并使维护和维修更加方便。
随着各行各业对电动滚筒的需求日益增长，电动滚筒的设计、制造技术不断提高，原材料不断改进，高新技术也不断涌现。其中，传动装置的优劣直接决定了电动滚筒的性能。由于电动滚筒使用范围的不断扩大，各行各业对电动滚筒性能也提出了更高的要求，如有的要求功率很大、却又希望筒长很短，有的要求带速极低(达到0.05m／s以下)，有的要求噪音很低，有的要求随着工况条件的改变、带速也能相应改变，有的要求单向转动；有的要求断电时立即制动等等。
为了满足上述要求，国内市场上广泛应用的电动滚筒主要有以下几种类型：按冷却方式不同分为油浸式、油冷式及风冷式电动滚筒；按减速器传动结构分为定轴齿轮传动式、行星齿轮传动式、摆线针轮传动式及谐波齿轮传动式电动滚筒等。如此多的传动机构在很大程度卜满足了广大用户的要求，但仍有一些问题需要解决，如：定轴齿轮传动的齿轮支承复杂、传动机构的轴向和周向尺寸限制问题、结构的对称、工艺性及传动效率问题等[1]。
推杆式活齿减速器又称变速轴承，目前作为独立的减速机构应用十分广泛，转动平稳、效率高、承载能力大，正反转灵活，结构紧凑，体积小。若将这种变速轴承应用于油冷式电动滚筒，会很大程度地提高电动滚筒的传动效率，并改善其使用性能。因此，笔者将变轴承移置到油冷式电动滚筒内，形成一种全新的活齿减速油冷式电动滚筒[2]。
1结构简介
1.1 YD系列油冷式电动滚筒简介
YD系列电动滚筒的内部结构主要有电动机和减速装置这两大部分(如图l所示)，此外还有用来支撑输送带并驱动其运动的滚简体，用来支撑电动滚筒整体的前后轴、支座，以及联接滚筒体与前后轴的端盖，压盖、轴承、密封圈等零部件。
1.龆轮轴；2.内齿圈；3.齿轮；4.龆轮；5.电机；6.滚筒体；7.右端盖；8.左端盖
图1 YD系列电动滚筒简图
该类型电动滚筒是供各种固定式带式输送机配套使用的内驱装置，与驱动装置相比，具有结构紧凄，占空间面积小，使用维护方便，操作安全可靠，密封性好等特点。适用于粉尘浓度大、潮湿泥泞的工作场所，可满足各种逆止、包胶等要求。它能代替电机—减速器形式的外驱动装置构成胶带输送机，用于输送煤炭、矿石、砂子、水泥，面粉等散装物料，也可以输送麻包、设备等成件物品，容易实现集中控制[1]。
1.2 定轴齿轮减速装置的结构分析
在电动滚筒内部，减速装置采用定轴齿轮传动，常采用两级渐开线圆柱齿轮减速。左、右法兰轴分别与电动机的左右端盖相连，构成一刚性轴组件，减速装置在右法兰轴一侧。右法兰轴为非对称性回转零件，其与电机连接端有一开口，便于齿轮通过(如图2所示)。开口处设有2个同心且平行于法兰轴轴线的轴承座孔，用来安装龆轮轴。因此，结构复杂、工艺性差，特别是两轴承座孔轴线与法兰轴轴线之间的距离公差，以及两轴线之间的平行度公差难以保证，废品率极高。内齿圈用螺栓紧间在右端盖上，左、右端盖固定在滚筒体上，这样四者构成一个组件，作为电动滚筒的运动输出部分(如图1所示)。传动原理为：电机轴上装有龆轮。龆轮与装在龆轮轴上的齿轮啮合，并带动韶轮轴转动。龆轮轴与装在端盖上的内齿圈啮合，端盖又与滚筒体相连，从而带动滚筒体转动[3,4]。
图2 右法兰轴结构简图
1.3变速轴承简介
变速轴承是上世纪80年代在国内兴起的一种新划传动形式。它集滚动轴承的支撑作用与减速装置的变速功能于一体，使传动链显著缩短。变速轴承的结构如图3所示，由异型轴承、内齿圈、传动圈、传动杆，圆柱滚子、双偏心套及标准滚动轴承等零件组成，异型轴承又巾外圈、中围及内圈组成，并且可以相对转动。内齿圈用铆钉固定在外圈上，传动圈用铆钉固定在中圈上，双偏心套与内圈配合连接。传动杆置于传动围的导槽内[5.6]。
1.双偏心套；2.内齿圈；3.传动圈；4.标准轴承；5.活齿
图3 变速轴承简图
变速轴承的工作原理：电动机转子轴驱动双偏心套转动，通过标准轴承推动传动杆在中圈的径向槽内往复滑动。当传动杆一端沿内齿圈齿廓曲线滑动时，同时驱动中圈作减速运动。
变速轴承的输入轴与输出轴在同一轴线上，结构紧凑，便于整体布置。同时变速轴承整体装卸十分方便，且传动效率达90％以上，单机传动比为6~60，采用多级则传动比可更大。由于有半数滚柱参与承载，啮合点多，运转件为滚动形式，且为轴承钢制造，具有传动平稳、噪声低、使用寿命长、抗过载及抗冲击能力强和使用安全的特点。
变速轴承的传动比与其安装形式有关。当内齿圈齿数为z时，若内圈输入外圈固定，中圈输出，其传动比i=z+1；当内圈输入中圈固定，外圈输出时，传动比i=-z。在电动滚筒中常采用内圈输人中圈固定，外圈输出的安装方式，因为对电动滚筒来说采用这种形式布置非常方便，并且结构简单[3]。
2活齿减速装置的改进设计
2.1 传动装置的结构设计
活齿减速器即变速轴承的输入、输出端在同一轴线上，这样各零件可以设计成对称性回转零件。结合电动滚筒的结构特点，采用内圈输入、中圈固定、外圈输出这种结构形式的变速轴承，这就需要将变速轴承置于电动机与右法兰轴之间。考虑到电动机的结构，在电动机与变速轴承之间还需增设一个连接法兰，才能将变速轴承与电动机连接在一起。这样再加上左法兰轴，实际上是将5个构成组合在一起，构成了一条刚性轴。连接法兰固定在电机的右端盖上，连接法兰、变速轴承与右法兰轴三者采用带定位销的螺栓连接，并串联钢丝防松。
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