一种起重机专用减速卷筒

本发明属于机械传动领域，涉及一种起重机械中的减速传动卷筒，特别是一种可实现较大传动比的齿轮减速器。

背景技术：

1、起重机械是一种使用广泛的特种吊装设备，起重机的广泛使用在提高生产效率的同时大大降低了工人的劳动强度，而且一些大型的起重设备为一些大型成套产品的整体吊装提供了可能。但起重机通常设计的非常笨重，起重机减速器仍然沿用几十年前的平行轴式齿轮减速器，其结构非常笨重，不仅占用空间，而且由于减速器较大的自重增加了对起重机本体的承载负担。

技术实现思路

1、为解决现有减速器存在的难题，本发明公开了一种起重机专用减速器卷筒，分别采用一套行星减速齿轮系，一套换向行星轮系及一套闭环差速锥齿轮系，通过行星减速齿轮系和换向行星轮系实现传动差速，利用闭环差速锥齿轮实现差速减速传动。利用减速器外壳实现传动输出，从而可使减速器嵌入卷筒内部，不仅降低了整套减速装置的自重，而且提高了起重机对于有限空间的利用率，在降低减速器自重的同时，也为起重机结构及机构优化提供了更多可能。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、本发明公开了一种起重机专用减速器卷筒，包括卷筒体，驱动电机，减速齿轮机构，减速齿轮机构包括前端行星减速齿轮组和后端换向齿轮组，行星齿轮组和换向齿轮组分别同闭环差速锥齿轮系相连，电机输入端通过联轴器同轴1连接，轴1的前后两端分别通过平键或花键同齿轮2和齿轮3相连，齿轮2为公转行星轮系的太阳轮，齿轮2、齿轮4和齿圈5共同组成了公转减速行星轮系，其中齿圈5与电机连接法兰端盖固接为不动体，行星轮4的公转带动锥齿轮8转动；齿轮3为换向行星轮系的输入部分，齿轮3，齿轮6和齿圈7共同共同组成了换向行星轮系，齿轮3的转速通过齿轮6实现换向，齿轮6和齿圈7的配合实现齿圈7相对于齿轮3的减速与换向，齿圈7同锥齿轮9固接；经过公转行星轮系和换向行星轮系的作用实现了锥齿轮8和锥齿轮9转向相反且转速不同，如此便实现了锥齿轮系的差速，并导致锥齿轮10需通过公转补偿上述差速，公转转速即为减速器外壳11，端盖12的输出转速，将卷筒外壳13同减速器外壳固接从而实现卷筒转动输出。

4、为保证减速器准确平稳的实现减速传动，所述闭环差速锥齿轮系所有齿轮必须保证具有相同的模数，且锥齿轮8和锥齿轮9的齿数和模数相同。各齿轮的齿数分别定义如下：齿轮2齿数为、齿轮3齿数为、齿圈5的齿数为、齿圈7的齿数为、锥齿轮8的齿数为、锥齿轮9的齿数为、锥齿轮10的齿数为。

5、采用本发明的减速器专用减速卷筒进行减速传动的具体实施步骤为：

6、(1)启动驱动电机，为输入轴提供驱动力，输入轴的转速即为驱动电机的转速，记为;

7、(2)输入轴的转动带动齿轮2和齿轮3以相同的速度转动，齿轮2和齿轮3的转速均为;

8、(3)齿轮2作为行星减速齿轮系的太阳轮，且由于齿圈5固定，则行星轮4的公转速度,则锥齿轮8的转速为;

9、(4)由于齿轮3的转速同输入轴的转速相同，且齿轮6的轴固定于减速器端盖12之上，而减速器端盖可随着减速器一起进行转动，即假设减速器输出端的转速为,则对于换向行星齿轮系而言，由于齿轮3的转动和齿轮6的公转，将使齿圈7以的速度相对于齿轮3反向转动，齿圈7的转速将通过两种情况分别进行讨论：

10、情况1：若减速器输出端的转动方向与输入端转动方向相反，即齿轮3以的转速正向旋转，行星齿轮6以的转速反向旋转，则此时齿圈7的转速为{n}_{7}=\frac {{z}_{3}[{n}_{1}+{n}_{0}(1+{z}_{7}/{z}_{3})]} {{z}_{7}},转动方向为反向；

11、情况2：若减速器输出端的转动方向与输入端转动方向相同，即齿轮3以的转速正向旋转，行星齿轮6以的转速正向旋转，则此时齿圈7的转速为{n}_{7}=\frac {{z}_{3}[{n}_{1}-{n}_{0}(1+{z}_{7}/{z}_{3})]} {{z}_{7}},转动方向为反向；

12、(5)由于齿圈7同锥齿轮9固接，则锥齿轮9的转速,由于闭环差速锥齿轮系中的锥齿轮8的转速同锥齿轮9的转速形成差速，则使锥齿轮10的公转转速大小为，锥齿轮10的转向同减速器输出端转向相同；

13、(6)根据上述说明可知，本发明所述的混合差动齿轮减速器可实现如下两种情况的传动比：

14、情况1：若减速器输出端外壳11的转向同输入轴1的转向相反，则减速器传动比为;

15、情况2：若减速器输出端外壳11的转向同输入轴1的转向相反，则减速器传动比为。

技术特征：

1.一种起重机专用减速卷筒包括公转行星轮系、换向行星轮系和闭环差速锥齿轮系三大部分组成。

2.如权利要求1所述的公转行星轮系由齿轮2、齿轮4和齿圈5共同组成，齿圈5固定于法兰端盖14，行星齿轮4通过行星架同锥齿轮4固接，行星轮4的公转即为锥齿轮8的自转。

3.如权利要求1所述的换向行星轮系由齿轮3、齿轮6、齿圈7和减速器端盖12共同组成，齿轮6固接于端盖13上，齿圈7同锥齿轮9固接，端盖12同减速器外壳固接，即端盖12会使齿轮6产生一定程度的公转，在换向行星轮系的作用下，将使锥齿轮9产生同锥齿轮8相反的转动速度。

4.如权利要求1所述的闭环差速锥齿轮系由锥齿轮8、锥齿轮9和若干锥齿轮10共同组成，由于权利要求3所述锥齿轮8同锥齿轮9间存在差速，则两锥齿轮间的差速将通过锥齿轮10的公转实现，从而可使减速器具有较大的传动比。

5.一种起重机专用减速卷筒其特征在于能够通过二级差速传动实现大传动比传动，其中第一级差速由齿轮6公转同齿轮3自传产生，并导致齿轮7的转速变化，第二级差速由权利要求4所述的锥齿轮差速实现。

6.一种起重机专用减速卷筒可通过差速实现较大传动比，其特征在于若减速器输出端外壳11的转向同输入轴1的转向相反，则减速器传动比。

7.一种起重机专用减速卷筒可通过差速实现较大的传动比，其特征在于若减速器输出端外壳11的转向同输入轴1的转向相同，则减速器传动比为。

技术总结
本发明公开了一种起重机专用减速卷筒，包括卷筒体，驱动电机，减速齿轮机构，减速器齿轮机构包括前段行星齿轮组和后端换向齿轮组，行星齿轮组和换向齿轮组分别同一闭环差速锥齿轮系中的水平轴锥齿轮结合，经过公转行星轮系和换向行星轮系的作用实现了锥齿轮转向相反且转速不同，如此便实现了锥齿轮系的差速。上述传动方式为一种新颖的差速传动减速技术，减速器可直接安装于卷筒内部，不仅可节约安装空间，且由于差速传动较大的传动比，可降低减速器的质量并节约成本，为起重机的减量化设计提供了更多的可能。

技术研发人员：戚其松,王静,赵忠祥,王子春
受保护的技术使用者：太原科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11