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[摘 要]本文总结了重钢烧结厂三齿环减速器使用情况，详述该减速器的工作原理与应用基础，并对使用效果进行横向对比，指出该设备在烧结生产中的良好作用，有较大的推广和应用价值。
[关键词]三齿环 烧结廠 应用
中图分类号：TH132.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0045-01
1 概况：2010年在重钢搬迁之际，重钢烧结厂进行烧结机技改工作，目标是新增三台360m2烧结机，来缓解现有烧结产能无法满足炼铁需求的供给矛盾。但是由于诸多因素的限制，设计中无法采用蜗轮、蜗杆式的柔性传动方式。经过我厂技术人员进行传动系统和设备相关参数的多方比较和考察后，决定选用中冶太富力公司专利技术“多啮全悬柔传动装置”，该装置中采用的一次减速器就是三齿环减速器，这也是全国冶金企业中第一次创造性的在大型烧结传动系统使用三齿环减速器。如图1：
三环减速机是一种以渐开线少齿差行星齿轮传动原理工作的新型传动装置，它能满足现代机械设备对传动机构的新需求。这一传动装置既不同于平行轴-定轴的圆柱齿轮减速器，也不同于同轴-动轴的行星齿轮减速器，它属于平行轴-行星齿轮传动。该传动采用了三环式传动原理，传动比大，传动路线短、效率高，与一般少齿差行星传动相比，由于其偏心轴外置于内齿圈，使转臂轴承的大小不受内齿轮直径的限制，因此，它克服了一般行星传动在高速工作条件下转臂轴承寿命较短的缺点。[1]
2 工作原理及结构特征
2.1 工作原理：
三环减速机的结构如图2所示。三环减速器把悬臂传动轴改为平行轴简支梁传动轴，设定齿圈做行星运动，外齿圈设在四连杆系统的连杆上，用偏心套输人轴作两个摇杆，把偏心套分别套在二根简支梁上，连杆每一个质点均做同一平面圆运动，其圆运动半径即为偏心套的偏心量，实现了所需行星运动条件。一齿差行星减速器太阳轮输出轴也用简支梁支撑，构成平行轴三环减速器。
两根互相平行的高速轴上装有三对偏心方向相差12O°的偏心轴套，三块带有外齿的传动环板分别安装在两根高速轴的对应偏心轴套上，轴套外圆和环板两端的孔装有轴承，构成彼此相位差120°的三项并列平行曲柄连杆机构，环板在机构中作为连杆；偏心轴套在机构中作为曲柄，低速轴上的外齿轮同时与三块环板上的齿轮相啮合，各轴均通过轴承支撑在箱体上，动力高速轴输入，低速轴输出，各轴相互平行。高速轴带动三块环板并保持环板的几何中心绕低速轴中心按偏心距a做小圆周平动，从而使外齿轮（主动）和输出外齿轮（从动）做少齿差行星传动，实现大传动比减速，三块环板啮合时的动态相位差始终保持120°不变。这样，有利于静平衡和克服曲柄死点位置对运转的影响。动力既可以通过一根高速轴输入，也可在保证输入转速相同的条件下两根轴同时输入。[2]
三环减速机传动比的计算公式为：i=-
式中：Z1—外齿轮齿数；
Z2—内齿轮齿数；
“-”—表示输入与输出方向相反。[3]
2.2 结构特征：
我厂使用的三齿环减速器有如下几个特点：第一、因整个装置总速比大，改用三环减速器代替蜗杆蜗轮减速器后，可以在较小的空间内实现大传动比，并将其套装直联于二次减速器上减小了减速器外形尺寸和重量；第二、在一、二次减速器之间采用锁紧盘（国标产品）连接、完全柔性支承，安装便利有效，使承载处于有利状态；且锁紧盘在减速器箱体外有利于快速更换三齿环减速器；第三、传动装置外轮廓尺寸较小，给设备检修和更换留出了较宽敞的操作与维护空间。
2.3 主要技术参数：
交流变频调速电机：型号：YTSP 200L2-6；功率：22×2kW；转速：317～950 r/min；尾部自带编码器：ZKT13；
三齿环减速器：中心距：450mm 减速比：405
3 装置优缺点及综合分析
三齿环减速器能实现平行轴减速传动，其传动比大，效率高；同时又具有体积小、结构简单、制造方便等优点，是一种新颖实用的传动形式，能在许多场合替代多级圆柱齿轮传动和蜗杆传动，经济效率明显，有较大的发展前景。该传动具有功率分流、内齿啮合和多齿接触的特点，因而有较高的承载能力、较大的过载性能和较高的传动效率。与其他类型的传动装置相比，具有结构紧凑、重量轻、承载能力大、过载能力强、使用寿命长以及生产成本低等优点，目前已在冶金、水泥、船舶、环保及建筑等行业广泛应用，被列为国家重点推广应用的重大项目之一。
但在早期的设计使用中，该设备（单轴输入偏置式传动）存在振动、冲击、轴承早期磨损、发热等严重问题，大大影响了该机构性能的发挥。由于增加了四连杆机构，其结构远比普通少齿差减速器复杂，加工要求也比较高，往往齿轮设计加工精度不足，出现严重的振动与噪声。高速轴曲柄上的转矩波动还会造成偏心套的微动磨损，在运转过程中引起行星轴承发热、烧伤，偏心套与轴之间配合间隙增大，从而影响到整个减速器的性能，并直接影响到环减速器的推广应用。[4]
三齿环减速器在工作过程中，高速轴曲柄上的转矩波动带来了减速器功率流的不稳定，当转速较高时，还容易引起振动及轴承载荷冲击，因此三环减速器的工作平稳性比较差，不太适用于高转速以及对平稳性要求较高的场合，还由于传动轴上存在不平衡的力偶矩，因而主要用于重载、低速的情况。
就目前看来，随着我国加工制造技术的进一步完善和设计水平的逐步提高，影响三齿环减速器使用性能的诸多问题都不同程度的得以解决，例如：为了消除支承轴偏心套上的微动磨损，将输入轴及支承轴上的偏心轴颈同轴本身加工成一体的做法就是体现出我国加工精度飞速提高的证明。同时由于三齿环减速器的工作机理限制，无法用于高转速场所，但是对于冶金行业的低速重载的特点却应用广泛。重钢烧结厂240m2烧结机传动系统使用的三齿环减速器自投产起我厂技术人员就对其进行了在线监控，使用周期1年后，打开观察孔检查齿轮啮合、磨损正常，轴承无异常磨损，截稿为止3年时间内未发现异常振动、温升和噪声，使用情况良好，本次使用是一次比较成功的尝试。
4 结语
三齿环减速器是一种结构紧凑、重量轻、承载能力大、过载能力强、使用寿命长以及生产成本较低的减速器。使用该减速器是冶金企业降低企业成本、提高效率、增加设备可靠性的有效手段之一，同时也可以比较灵活的满足设备改造要求。此项技术的进一步推广，将为烧结厂带来更理想的设备使用周期和更大的经济效益。同时也为新烧结机的合理设计和投建提供了有力的技术参照和支持，值得其它设备同行借鉴和使用。
参考文献
[1] 李娟，三环减速器的振动与噪声，运行与维修
[2] 于天龙，三环减速机的设计开发，重工与起重技术
[3] 成大先，机械设计手册，北京：化工工业出版社
[4] 崔建昆，三环减速器的工作原理与功率流分析，机械设计与制造
作者简介
重庆钢铁股份公司烧结厂设备科，马丕桥，电话：13508385437，邮箱：mapiqiao@163.com
[关键词]三齿环 烧结廠 应用
中图分类号：TH132.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0045-01
1 概况：2010年在重钢搬迁之际，重钢烧结厂进行烧结机技改工作，目标是新增三台360m2烧结机，来缓解现有烧结产能无法满足炼铁需求的供给矛盾。但是由于诸多因素的限制，设计中无法采用蜗轮、蜗杆式的柔性传动方式。经过我厂技术人员进行传动系统和设备相关参数的多方比较和考察后，决定选用中冶太富力公司专利技术“多啮全悬柔传动装置”，该装置中采用的一次减速器就是三齿环减速器，这也是全国冶金企业中第一次创造性的在大型烧结传动系统使用三齿环减速器。如图1：
三环减速机是一种以渐开线少齿差行星齿轮传动原理工作的新型传动装置，它能满足现代机械设备对传动机构的新需求。这一传动装置既不同于平行轴-定轴的圆柱齿轮减速器，也不同于同轴-动轴的行星齿轮减速器，它属于平行轴-行星齿轮传动。该传动采用了三环式传动原理，传动比大，传动路线短、效率高，与一般少齿差行星传动相比，由于其偏心轴外置于内齿圈，使转臂轴承的大小不受内齿轮直径的限制，因此，它克服了一般行星传动在高速工作条件下转臂轴承寿命较短的缺点。[1]
2 工作原理及结构特征
2.1 工作原理：
三环减速机的结构如图2所示。三环减速器把悬臂传动轴改为平行轴简支梁传动轴，设定齿圈做行星运动，外齿圈设在四连杆系统的连杆上，用偏心套输人轴作两个摇杆，把偏心套分别套在二根简支梁上，连杆每一个质点均做同一平面圆运动，其圆运动半径即为偏心套的偏心量，实现了所需行星运动条件。一齿差行星减速器太阳轮输出轴也用简支梁支撑，构成平行轴三环减速器。
两根互相平行的高速轴上装有三对偏心方向相差12O°的偏心轴套，三块带有外齿的传动环板分别安装在两根高速轴的对应偏心轴套上，轴套外圆和环板两端的孔装有轴承，构成彼此相位差120°的三项并列平行曲柄连杆机构，环板在机构中作为连杆；偏心轴套在机构中作为曲柄，低速轴上的外齿轮同时与三块环板上的齿轮相啮合，各轴均通过轴承支撑在箱体上，动力高速轴输入，低速轴输出，各轴相互平行。高速轴带动三块环板并保持环板的几何中心绕低速轴中心按偏心距a做小圆周平动，从而使外齿轮（主动）和输出外齿轮（从动）做少齿差行星传动，实现大传动比减速，三块环板啮合时的动态相位差始终保持120°不变。这样，有利于静平衡和克服曲柄死点位置对运转的影响。动力既可以通过一根高速轴输入，也可在保证输入转速相同的条件下两根轴同时输入。[2]
三环减速机传动比的计算公式为：i=-
式中：Z1—外齿轮齿数；
Z2—内齿轮齿数；
“-”—表示输入与输出方向相反。[3]
2.2 结构特征：
我厂使用的三齿环减速器有如下几个特点：第一、因整个装置总速比大，改用三环减速器代替蜗杆蜗轮减速器后，可以在较小的空间内实现大传动比，并将其套装直联于二次减速器上减小了减速器外形尺寸和重量；第二、在一、二次减速器之间采用锁紧盘（国标产品）连接、完全柔性支承，安装便利有效，使承载处于有利状态；且锁紧盘在减速器箱体外有利于快速更换三齿环减速器；第三、传动装置外轮廓尺寸较小，给设备检修和更换留出了较宽敞的操作与维护空间。
2.3 主要技术参数：
交流变频调速电机：型号：YTSP 200L2-6；功率：22×2kW；转速：317～950 r/min；尾部自带编码器：ZKT13；
三齿环减速器：中心距：450mm 减速比：405
3 装置优缺点及综合分析
三齿环减速器能实现平行轴减速传动，其传动比大，效率高；同时又具有体积小、结构简单、制造方便等优点，是一种新颖实用的传动形式，能在许多场合替代多级圆柱齿轮传动和蜗杆传动，经济效率明显，有较大的发展前景。该传动具有功率分流、内齿啮合和多齿接触的特点，因而有较高的承载能力、较大的过载性能和较高的传动效率。与其他类型的传动装置相比，具有结构紧凑、重量轻、承载能力大、过载能力强、使用寿命长以及生产成本低等优点，目前已在冶金、水泥、船舶、环保及建筑等行业广泛应用，被列为国家重点推广应用的重大项目之一。
但在早期的设计使用中，该设备（单轴输入偏置式传动）存在振动、冲击、轴承早期磨损、发热等严重问题，大大影响了该机构性能的发挥。由于增加了四连杆机构，其结构远比普通少齿差减速器复杂，加工要求也比较高，往往齿轮设计加工精度不足，出现严重的振动与噪声。高速轴曲柄上的转矩波动还会造成偏心套的微动磨损，在运转过程中引起行星轴承发热、烧伤，偏心套与轴之间配合间隙增大，从而影响到整个减速器的性能，并直接影响到环减速器的推广应用。[4]
三齿环减速器在工作过程中，高速轴曲柄上的转矩波动带来了减速器功率流的不稳定，当转速较高时，还容易引起振动及轴承载荷冲击，因此三环减速器的工作平稳性比较差，不太适用于高转速以及对平稳性要求较高的场合，还由于传动轴上存在不平衡的力偶矩，因而主要用于重载、低速的情况。
就目前看来，随着我国加工制造技术的进一步完善和设计水平的逐步提高，影响三齿环减速器使用性能的诸多问题都不同程度的得以解决，例如：为了消除支承轴偏心套上的微动磨损，将输入轴及支承轴上的偏心轴颈同轴本身加工成一体的做法就是体现出我国加工精度飞速提高的证明。同时由于三齿环减速器的工作机理限制，无法用于高转速场所，但是对于冶金行业的低速重载的特点却应用广泛。重钢烧结厂240m2烧结机传动系统使用的三齿环减速器自投产起我厂技术人员就对其进行了在线监控，使用周期1年后，打开观察孔检查齿轮啮合、磨损正常，轴承无异常磨损，截稿为止3年时间内未发现异常振动、温升和噪声，使用情况良好，本次使用是一次比较成功的尝试。
4 结语
三齿环减速器是一种结构紧凑、重量轻、承载能力大、过载能力强、使用寿命长以及生产成本较低的减速器。使用该减速器是冶金企业降低企业成本、提高效率、增加设备可靠性的有效手段之一，同时也可以比较灵活的满足设备改造要求。此项技术的进一步推广，将为烧结厂带来更理想的设备使用周期和更大的经济效益。同时也为新烧结机的合理设计和投建提供了有力的技术参照和支持，值得其它设备同行借鉴和使用。
参考文献
[1] 李娟，三环减速器的振动与噪声，运行与维修
[2] 于天龙，三环减速机的设计开发，重工与起重技术
[3] 成大先，机械设计手册，北京：化工工业出版社
[4] 崔建昆，三环减速器的工作原理与功率流分析，机械设计与制造
作者简介
重庆钢铁股份公司烧结厂设备科，马丕桥，电话：13508385437，邮箱：mapiqiao@163.com