UD行星錐盤減變速機(jī)應(yīng)用單螺桿泵淺析

                                                                                                                                                            ——寧波市鎮(zhèn)海減變速機(jī)制造有限公司   詹龍海、黃吉平

前言：

      單螺桿泵由于其結(jié)構(gòu)及工作特性，相應(yīng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有一些基本要求：?jiǎn)?dòng)力矩大，過載保護(hù)性強(qiáng)，流量調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單，耐腐蝕性好，轉(zhuǎn)速n2≤800r/min等要求。目前，常用的驅(qū)動(dòng)源為：多極（如六極、八極）電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)；電機(jī)+減速機(jī)組成的減速驅(qū)動(dòng)；變頻器+電機(jī)+減速機(jī)組成的變頻變減速驅(qū)動(dòng)；電磁調(diào)速+電機(jī)+減速機(jī)組成的電磁變減速驅(qū)動(dòng)；電機(jī)+UD行星錐盤減變速機(jī)組成的機(jī)械變減速驅(qū)動(dòng)。螺桿泵生產(chǎn)廠家針對(duì)不同的工況和用戶要求而來(lái)進(jìn)行各種驅(qū)動(dòng)配置，取得了不同的經(jīng)驗(yàn)和收獲。其中UD行星錐盤減變速機(jī)應(yīng)用于單螺桿泵,由于各種因素知者相對(duì)少，因此，作者根據(jù)多年來(lái)應(yīng)用結(jié)果的利弊對(duì)此驅(qū)動(dòng)作一淺析。

一：UD行星減變速機(jī)的機(jī)械特性及工作原理：

    UD行星錐盤減變速機(jī)（國(guó)外稱Disco無(wú)級(jí)變速器），屬于行星式牽引無(wú)級(jí)變速器類，下為該產(chǎn)品的機(jī)械特性及工作原理：

1、機(jī)械特性：

   1）M—n2特性曲線：

     2）滑差率ε

ε：滑差率：表示變速器在運(yùn)轉(zhuǎn)中實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速與理論輸出轉(zhuǎn)速之間形成一定的滑差。

ε=（1-n2/n02）×100%

n2：實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速           n02：理論輸出轉(zhuǎn)速

UD行星錐盤減變速機(jī)滑差率在正常工作中≤10%

     3）變速比Rb

Rb：表示變速器的變速能力

Rb=n2max/n2min

n2max：最 高輸出轉(zhuǎn)速         n2min：最 低輸出轉(zhuǎn)速

 UD行星錐盤減變速機(jī)變速比在正常工作中Rb≤5

2、工作原理：

動(dòng)力源由電機(jī)輸入帶動(dòng)太陽(yáng)輪,通過牽引液(潤(rùn)滑油),帶動(dòng)行星輪運(yùn)動(dòng),行星輪在在自轉(zhuǎn)的同時(shí)并作公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),通過滑塊軸承帶動(dòng)轉(zhuǎn)臂及輸出軸運(yùn)轉(zhuǎn),輸出動(dòng)力。通過調(diào)速裝置，改變太陽(yáng)輪與行星輪的接觸半徑，實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。在正常工作情況下，摩擦傳動(dòng)之間隔著一層油膜，動(dòng)力是按主動(dòng)件→油膜→從動(dòng)件的路線傳遞（所謂的牽引傳動(dòng)）。

二、UD行星錐盤減變速機(jī)應(yīng)用單螺桿泵的特點(diǎn)：

1.    啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大：?jiǎn)温輻U泵啟動(dòng)時(shí)，往往短時(shí)間負(fù)載力矩很大，而UD行星錐盤減變速機(jī)驅(qū)動(dòng)可以承受超負(fù)載工作，只是表現(xiàn)在滑差率ε迅速增大，轉(zhuǎn)速明顯下降，但待外部負(fù)載正常后，滑差率回復(fù)正常值ε≤10%，，泵轉(zhuǎn)速也同時(shí)趨于正常工作，既使啟動(dòng)頻繁，也不嚴(yán)重影響的減變速機(jī)的壽命。同時(shí)也可根據(jù)機(jī)械特性曲線，利用恒功率特性，在中速段啟動(dòng)，此時(shí)利用輸出大轉(zhuǎn)矩，克服單螺桿泵啟動(dòng)的超負(fù)載工況。

2.    適應(yīng)流量變化工況：?jiǎn)温輻U泵工作時(shí)，由于工況變化或者由于泵零部件磨損導(dǎo)致流量減少，需要調(diào)節(jié)泵轉(zhuǎn)的流量，此時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)變速器手輪，改變太陽(yáng)輪與行星輪的接觸半徑，變化輸出轉(zhuǎn)速，可以得到理想的流量，調(diào)速機(jī)構(gòu)為簡(jiǎn)單的機(jī)械機(jī)構(gòu)，不會(huì)受螺桿泵惡劣的工作環(huán)境（潮濕，污染等）的影響，特別是操作人員容易掌握使用。

3.    運(yùn)動(dòng)的特殊性保證產(chǎn)品的可靠性：UD行星錐盤減變速機(jī)驅(qū)動(dòng)，根據(jù)其工作原理，并不是簡(jiǎn)單的機(jī)械傳動(dòng)，而是一種特殊的牽引（油液）傳動(dòng)，因此對(duì)油液的牽引系數(shù)μ有很大關(guān)聯(lián)，由廣州機(jī)械研究院有限公司研制的Ub-3變速器專用油，牽引系數(shù)μ=0、09~0、074，所有變速器運(yùn)動(dòng)件，在充滿油液環(huán)境下工作，而不是機(jī)械運(yùn)動(dòng)件的直接接觸。其主要運(yùn)動(dòng)件受到了良好的潤(rùn)滑保護(hù)。

4.    過載保護(hù)性能好：當(dāng)螺桿泵堵轉(zhuǎn)時(shí)，由于電機(jī)輸出軸上的太陽(yáng)輪與中間滾動(dòng)體行星輪沒有直接剛性聯(lián)接，而是通過牽引液的柔性聯(lián)接,過載堵轉(zhuǎn)時(shí)，油液的牽引力不足以驅(qū)動(dòng)行星輪公轉(zhuǎn),而產(chǎn)生打滑, 短時(shí)間內(nèi)電機(jī)仍以恒定的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)不會(huì)受到電流的極大沖擊,從而電機(jī)能得到保,電機(jī)的壽命也較長(zhǎng)。

5.    改善泵組的設(shè)備利用率：UD行星錐盤減變速機(jī)變速，變速比Rb一般為5，當(dāng)轉(zhuǎn)速n2往下變化時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)矩M也隨之增大，當(dāng)負(fù)載變大，適當(dāng)調(diào)慢轉(zhuǎn)速，仍能使螺桿泵正常工作?；蚨ㄗ愚D(zhuǎn)子磨損大時(shí)，容積效率ηv低下時(shí)，適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速n2，可保持流量的穩(wěn)定,這樣可提高泵組的設(shè)備利用率。

6、 改善泵組的設(shè)備經(jīng)濟(jì)性：UD行星錐盤減變速機(jī)與單螺桿泵的組合進(jìn)行整體優(yōu)化，減變速機(jī)設(shè)置推力軸承承受螺桿泵工作時(shí)產(chǎn)生的軸向推力，泵省略軸承座；減變速機(jī)的輸出結(jié)構(gòu)采用肖孔方案與螺桿泵聯(lián)接，省略聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化裝配工藝，提高對(duì)中性。泵組結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，不僅減少成本，而且能提高泵組的工作精度。

三：UD行星錐盤減變速機(jī)應(yīng)用單螺桿泵的問題：

1、設(shè)計(jì)選型的的問題

案例：山東某工程采購(gòu)一批UD行星錐盤減變速機(jī)驅(qū)動(dòng)單螺桿泵

設(shè)計(jì)要求：輸送介質(zhì)：工業(yè)生化污泥     Q= 2 ~ 12  m3/h  

設(shè)計(jì)選型: UDY7.5-100

型號(hào)表述: UD行星變速器(基本型,無(wú)減速裝置),電機(jī)功率：P=7.5Kw, 四極，輸出轉(zhuǎn)速n= 100-500r/min 臥式聯(lián)軸器聯(lián)接結(jié)構(gòu)

問題：工程交付后,實(shí)際需要流量為2~3 m3/h,泵工作點(diǎn)轉(zhuǎn)速100 r/min

使用2-3月后,變速器發(fā)現(xiàn)噪音,仍使用后不久,變速器傳動(dòng)失效。電機(jī)轉(zhuǎn)，輸出部分不轉(zhuǎn)。用戶認(rèn)為產(chǎn)品問題，提出投訴。

分析：經(jīng)檢測(cè)，由于變速器工作點(diǎn)為極限低速，根據(jù)M—n2特性曲線，此時(shí)效率η為最 小，滑差率ε最 大，磨損嚴(yán)重，壽命極短。

原因：選型時(shí)，確定參數(shù)不準(zhǔn)，對(duì)變速器性能不明。

對(duì)策：經(jīng)與用戶協(xié)商，采用減小功率，采用P=5.5Kw,六極電機(jī)，降低變速器輸出轉(zhuǎn)速，工作點(diǎn)右移。經(jīng)重新?lián)Q電機(jī)，泵組工作運(yùn)作數(shù)年正常。

 2、管理使用的問題

案例：浙江某水處理公司，進(jìn)口水處理設(shè)備，運(yùn)行2-3年后，發(fā)現(xiàn)壓濾機(jī)、加藥泵等一批泵組設(shè)備接連不斷損壞。與進(jìn)口商聯(lián)系未果，嚴(yán)重影響水處理工程運(yùn)作。用戶對(duì)國(guó)外產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)重懷疑。

分析：經(jīng)國(guó)內(nèi)傳動(dòng)專業(yè)廠家現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，眾多的驅(qū)動(dòng)源均采用行星錐盤減變速機(jī)。事故原因?qū)Υ祟愋彤a(chǎn)品不了解，蔬于管理，缺油或加注高粘度油液，導(dǎo)致傳動(dòng)失效。

原因：結(jié)構(gòu)不明，使用管理不當(dāng)。

對(duì)策：迅速更換變速專用油，檢查工作點(diǎn)，并按工況要求作轉(zhuǎn)速調(diào)整，流量趨于符合要求，產(chǎn)品經(jīng)全面正常管理使用，多年來(lái)設(shè)備運(yùn)作正常。

結(jié)束語(yǔ)：

UD行星錐盤減變速機(jī)應(yīng)用單螺桿泵，從多年來(lái)的實(shí)際應(yīng)用結(jié)果來(lái)分析，由于產(chǎn)品的特殊性能，能很好地讓泵組發(fā)揮其設(shè)備價(jià)值，但同時(shí)要求對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能需要明確的了解，并加以正確的管理，否則容易出現(xiàn)問題，造成產(chǎn)品的損壞。因此，對(duì)此項(xiàng)目的推廣應(yīng)用，必須有前期的專業(yè)知識(shí)普及工作，否則，容易功虧一簣，適得其反。作者對(duì)UD行星錐盤減變速機(jī)作為單螺桿泵的驅(qū)動(dòng)源的利弊作一淺析，供同仁參考。