专利名称：共用齿轮变速机的制作方法
技术领域：
本实用新型是属于塔式起重机起升机构用的变速机。
目前国内中小型塔式起重机起升机构，大多采用三速电机和减速器，由于减速器的传动比i＝常数，一般三速电机的远极比为4／6／24，即最大的速比为24／4＝6，这样就达不到部颁标准JJ1－85《塔式起重机型式基本参数》的速度要求，比如25吨塔机要求的最低稳定速度Vmin≤5m／min，最大速度Vmax≥50m／min，即速比＝10。为此，有些塔机厂家便采用涡流调速器或液力推杆制动器，利用轻微制动状态(也称“点刹”)使Vmin达到5m／min，这种作法速度不稳定，也不能长期工作。此外也有些厂家采用改变倍率(从2倍率至4倍率)的办法，使Vmin达到5m／min或Vmax达到50m／min，但不能同时满足Vmin和Vmax，操作也不方便。众所周知，现有塔机起升机构，除速度不满足标准要求外，还存在动态不能换挡，使用多速电机比单速电机易出故障和价格昂贵的不足。本实用新型采用单速电机加 共 用齿 轮变 速机 的新颖起升机构，就能满足JJ1－85标准要求的速度，同时还能降低造价，实现动态换挡。
本实用新型的设计目的，是在于克服已有塔机起升机构的不足，设计优化组合共用齿轮的新型传动变速机构，通过离合器“接通”与“断开”实现三挡传动路线，以获得三种不同的传动比和速度，并满足Vmax／Vmin≥10，且Vmin≤5m／min，同时适合用单速电机带动和动态换挡，使之成为结构紧凑简单，操作稳定可靠和制造成本低的共用齿轮变速机。
为实现以上目的，本实用新型对变速机的传动结构与布置进行优化组合，使用共用齿轮多挡传动结构和用电磁摩擦离合器实现双联齿轮的固联与脱开的特殊结构，设计出由三根轴、三个离合器和四对齿轮组成三挡传动路线、传动比和转速的 共 用 齿轮 变速机。下面用实施例，并结合附图，对本实用新型进行详细说明
图1是共用齿轮变速机的结构总图。
如
图1所示，共 用齿 轮变 速机，它是由单速电机(1)经过弹性柱销联轴器(2)联接变速机(3)的主动轴(9)，通过变速机(3)内的传动结构传至输出轴(13)，并通过齿轮联轴器(19)联接钢丝绳卷筒(20)，以及制动器(11)与转动轴(10)右外端固联等组成。其中，变速机(3)，如
图1所示，是由三根轴(9、10、13)、三个离合器(4、6、15)和四对齿轮(5、7、8、12、14、16、17、18)组成三挡传动路线、传动比和转速的优化组合共用齿轮传动机构，该传动机构的齿轮(8、16和17、18)是分别与主动轴(9)、传动轴(10)和输出轴(13)通过键固联，齿轮(12、14)是双联齿轮用轴承空套在轴(10)上，带外伸套轴齿轮(5)用轴承空套在轴(9)上，齿轮(7)用轴承空套在齿轮(5)的外伸套轴上。低挡离合器(6)装在齿轮(5、7)之间，并使左端与齿轮(5)右端面固联，右端连接板与齿轮(7)活动联接，中挡离合器(4)固联在轴(9)左端上并与空套齿轮(5)左端面联接，高挡离合器(15)固联在轴(10)中间并与双联齿轮(12、14)的左端面联接。这三个离合器的布置结构是在于接通任何一个离合器，可以获得一挡传动路线、传动比和转速，并用电路控制相互自锁，使其在工作的任何时间只能接通一个离合器工作。
变速机(3)的三挡传动路线和传动比。如
图1所示，高速传动路线接通高挡离合器(15)，则电机(1)→轴(9)→ →轴(10)→ (Z17)/(Z18) →轴(13)→卷筒(20)，传动比iH＝ (Z12)/(Z8) × (Z18)/(Z17) (设计为8.3)；中速传动路线接通中挡离合器(4)，则电机(1)→轴(9)→ (Z5)/(Z16) →轴(10)→ (Z17)/(Z18) →轴(13)→卷筒(20)，传动比iM＝ (Z16)/(Z5) × (Z18)/(Z17) (设计为14.3)；低速传动路线接通低挡离合器(6)，则电机(1)→轴(9)→ (Z8)/(Z12) → (Z14)/(Z7) → (Z5)/(Z16) →轴(10)→ (Z17)/(Z18) →轴(13)→卷筒(20)，传动比iL＝ (Z12)/(Z8) × (Z7)/(Z14) × (Z16)/(Z5) × (Z18)/(Z17) (设计为86.5)。
从高中低传动比(iH、iM、iL)计算公式中所用的齿轮，可以得到变速机(3)的共用齿轮传动结构的共用齿轮数，齿轮(17、18)共用三次，齿轮(8与12、5与16)共用两次，齿轮(14与7)只用一次。
变速机(3)满足JJ1－85标准要求的速度、传动比的计算及其分配。设电机(1)的每分钟转速为nm，变速机(3)输出的三挡转速设为n1(低速)、n2(中速)和n3(高速)，则n1＝nm／iL；n2＝nm／iM；n3＝nm／iH。
设卷筒的计算直径为Dca.(mm)，则卷筒的线速度Ui＝ niπDca／1000(m／min)，n＝1～3。
起升速度Vi＝ (Ui)/2 ＝ niπDca／2000(m／min)，
根据JT1－85的速度要求，设计的起升速度应满足πDcan1／2000＝5m／min，因为iL／iH≥10，所以n3／n1≥10，故V3／V1≥10，则V3≥50m／min。
由起升速度可计算出变速机(3)输出轴(13)的转速(也是卷筒(20)的转速)当V1≤5m／min时，则n1≤ (2000V1)/(πDca) (rpm)；V2＝30m／min(取为吊载速度的较佳值)，则n2＝ (2000V2)/(πDca) (rpm)；V3≥50m／min，则n3≥ (2000V3)/(πDca) (rpm)。
可按下式计算出三挡传动比iL＝ (nm)/(n1) ；iM＝ (nm)/(n2) ；iH＝ (nm)/(n3) 。
变速机(3)共用齿轮传动结构的各对齿轮传动比(i8－12、i14－7、i5－16和i17－18)，可用下列方程组计算 (计算时应使Z8与Z12、Z14与Z7、Z5与Z16的中心距相等)。按照传动比分配原则(递增)， (Z18)/(Z17) 取常用值，解方程组可得各对齿轮的传动比。
变速机(3)离合器布置的特殊结构。如
图1所示，变速机(3)内的共用齿轮传动结构中有一个用低挡离合器(6)联接齿轮(5)与齿轮(7)离、合的双联齿轮固联与脱开的特殊结构。该结构在低挡传动路线，接通离合器(6)与齿轮(7)固联，使齿轮(5、7)变成双联齿轮，在中挡传动路线，断开离合器(6)与齿轮(7)活动联接，使齿轮(5、7)各成单独齿轮。因为在低挡传动路线，离合器(6)连接板与齿轮(7)是固联，则齿轮(5)与齿轮(7)变成双联齿轮，在中挡传动路线，离合器(4)与齿轮(5)固联，其齿轮(5)的速度为nm，而齿轮(7)的转速＝nm× (Z8)/(Z12) × (Z14)/(Z7) ，故齿轮(5)与齿轮(7)不能成双联齿轮，应为单独齿轮。这种特殊结构也可以将离合器(6)放在齿轮(12、14)之间完成。但它的结构性能和工作条件较差，故不宜选用。
总之，按照本实施例设计制造的 共 用 齿轮 变速机。就具有优化组合和共用齿轮的新颖传动结构，该结构仅用三根轴、三个离合器和四对齿轮，用单速电机带动就能实现三挡传动路线，以获得高、中、低三种传动比和速度，满足Vmax／Vmin≥10，Vmin≤5m／min，并能在动态负载中安全换挡。此外，本实用新型还具有结构紧凑简单，操作稳定可靠，制造成本低和适用广泛的特点。
本实用新型的共 用 齿 轮 变 速 机。除用于25吨塔机起升机构外，其结构形式与设计方法也适合用于其他顿位的塔机，此外还可以用于带式输送机作传动装置，以及建筑安装的井架及扒杆吊重提升机中的传动装置，也可以与滑动齿轮配合调速可作金属切削机床主运动的变速箱装置。
权利要求1.一种共用齿轮变速机，它是由单速电机(1)经过弹性柱销联轴器(2)联接变速机(3)的主动轴(9)，通过变速机(3)内的传动结构传至输出轴(13)，并通过齿轮联轴器(19)联接钢丝绳卷筒(20)，以及制动器(11)与传动轴(10)右外端固联等组成。其特征在于变速机(3)是由三根轴(9、10、13)、三个离合器(4、6、15)和四对齿轮(5、7、8、12、14、16、17、18)组成三挡传动路线、传动比和转速的优化组合共用齿轮传动机构，该转动机构的齿轮(8、16和17、18)是分别与主动轴(9)、传动轴(10)和输出轴(13)通过键固联，齿轮(12、14)是双联齿轮用轴承空套在轴(10)上，带外伸套轴齿轮(5)用轴承空套在主动轴(9)上，齿轮(7)用轴承空套在齿轮(5)外伸套轴上，以及低挡离合器(6)装在齿轮(5、7)之间，并使左端与齿轮(5)右端面固联，右端连接板与齿轮(7)活动联接，中挡离合器(4)固联在轴(9)左端上并与空套齿轮(5)左端面联接，高挡离合器(15)固联在轴(10)中间并与双联齿轮(12、14)左端面联接。
2.如权利要求1所述的共用齿轮变速机，其特征在于变速机(3)内有一个用低挡离合器(6)联接齿轮(5)与齿轮(7)离、合的双联齿轮固联与脱开的特殊结构。该结构在低挡传动路线，接通离合器(6)与齿轮(7)固联，使齿轮(5、7)变成双联齿轮，在中挡传动路线，断开离合器(6)与齿轮(7)活动联接，则齿轮(5、7)各成单独齿轮。
3.如权利要求1所述的共用齿轮变速机，其特征在于变速机(3)是用离合器(4、6、15)分别接通三挡传动路线、传动比和转速接通高挡离合器(15)电机(1)→轴(9)→ (Z18)/(Z12) →轴(10)→(Z17)/(Z18) →轴(13)→卷筒(20)，传动比iH＝ (Z12)/(Z8) × (Z18)/(Z17)转 速n3＝nm／iH；接通中挡离合器(4)电机(1)→轴(9)→ (Z5)/(Z16) →轴(10)→(Z17)/(Z18) →轴(13)→卷筒(20)，传动比iM＝ (Z16)/(Z5) × (Z18)/(Z17)转 速n2＝nm／iM；接通低挡离合器(6)电机(1)→轴(9)→ (Z8)/(Z12) → (Z14)/(Z7) → (Z5)/(Z16)→轴(10)→ (Z17)/(Z18) →轴(13)→卷筒(20)，传动比iL＝ (Z12)/(Z8) × (Z7)/(Z14) × (Z16)/(Z5) × (Z18)/(Z17) ，转 速n1＝nm／iL。
专利摘要一种塔机起升机构用的共用齿轮变速机，它的变速机是由三根轴、三个离合器和四对齿轮组成三挡传动路线、传动比和转速的共用齿轮传动机构，可直接由离合器换挡输出5、30、50米/分三挡起升速度(倍率为2)。并适合动态负载换挡和相互自锁。这种共用齿轮变速机的结构形式和计算方式，也适合作其他带式输送机、建筑安装井架和扒杆吊重提升机的传动装置。本实用新型具有结构紧凑简单，操作稳定可靠和制造成本低的优点。
文档编号F16H3/02GK2096671SQ9120861
公开日1992年2月19日 申请日期1991年5月16日 优先权日1991年5月16日
发明者顾学仁, 袁礼平, 唐明清, 袁理仲, 朱晓梅 申请人:重庆建筑工程学院