談造紙機(jī)烘缸的組合齒輪箱結(jié)構(gòu)論文

　　摘要：本文設(shè)計(jì)了一種用于造紙機(jī)烘干部的烘缸組合齒輪箱，并對(duì)其工作原理進(jìn)行闡述。為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、提高傳動(dòng)效率，將烘缸齒輪箱拆分為N臺(tái)模塊化齒輪箱各自帶動(dòng)單個(gè)烘缸體轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)萬(wàn)向節(jié)聯(lián)軸器將各齒輪箱連接起來(lái)。模塊化齒輪箱又被拆分為角箱模塊、連接法蘭和減速機(jī)模塊，通過(guò)依次順序拼裝實(shí)現(xiàn)不同的裝配形式。該烘缸齒輪箱不僅結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)約空間、安裝簡(jiǎn)單方便、傳動(dòng)效率高，而且通用性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)制造。

　　關(guān)鍵詞：烘缸齒輪箱；組合；模塊化；減速箱模塊；連接法蘭；角箱模塊；花鍵聯(lián)接

　　引言

　　造紙機(jī)烘干部作為造紙機(jī)的主要干燥設(shè)備，一般由8只~24只烘缸組成。烘缸齒輪箱作為驅(qū)動(dòng)烘缸的關(guān)鍵傳動(dòng)設(shè)備，將動(dòng)力減速增扭或改變傳遞方向后，驅(qū)動(dòng)烘缸轉(zhuǎn)動(dòng)。目前造紙機(jī)烘干部一般由5臺(tái)齒輪箱組成且單臺(tái)烘缸齒輪箱需要帶動(dòng)2個(gè)~8個(gè)烘缸等速轉(zhuǎn)動(dòng)，因此需要根據(jù)每個(gè)烘缸體的位置和轉(zhuǎn)向要求設(shè)置減速齒輪副和過(guò)渡齒輪副，不僅整機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占用空間大、傳動(dòng)效率低，而且難以滿足大型化、高可靠性的市場(chǎng)趨勢(shì)。此外，由于箱體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般多采用飛濺潤(rùn)滑或外置強(qiáng)制潤(rùn)滑油道導(dǎo)致烘缸齒輪箱外部潤(rùn)滑油道過(guò)多，不僅存在漏油隱患，而且影響整機(jī)的外觀。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)驅(qū)動(dòng)造紙機(jī)烘缸齒輪箱的大型化、緊湊型產(chǎn)品短缺和現(xiàn)有齒輪箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳動(dòng)效率低的不足，設(shè)計(jì)出了一種新型驅(qū)動(dòng)造紙機(jī)烘缸的組合齒輪箱。該新型驅(qū)動(dòng)造紙機(jī)烘缸的組合齒輪箱主要特點(diǎn)在于：

　�、賹⒑娓�齒輪箱拆分為N臺(tái)模塊化齒輪箱，各自帶動(dòng)單個(gè)烘缸體轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)萬(wàn)向節(jié)聯(lián)軸器將各齒輪箱連接起來(lái)。動(dòng)力經(jīng)烘缸齒輪箱分流和減速增扭后驅(qū)動(dòng)烘缸體等速轉(zhuǎn)動(dòng)。

　�、趯⒛�塊化烘缸齒輪箱拆分為角箱模塊、連接法蘭和減速機(jī)模塊，通過(guò)依序拼裝實(shí)現(xiàn)9種不同的裝配形式（如圖1所示）。

　　③連接法蘭兩端面為連接盤(pán)均設(shè)有定位止口和8個(gè)均布連接孔，通過(guò)連接孔的不同組合實(shí)現(xiàn)角箱模塊與減速箱模塊角度限制。

　�、芙窍淠�塊傳動(dòng)軸與減速箱模塊傳動(dòng)軸通過(guò)花鍵聯(lián)接（如圖2所示），不僅結(jié)構(gòu)緊湊，縮短安裝距離，而且省去了彈性聯(lián)軸器，安裝更簡(jiǎn)單。

　�、蓦m然烘缸齒輪箱整機(jī)較小，但是創(chuàng)造性采用內(nèi)置強(qiáng)制潤(rùn)滑油道，不僅整機(jī)外形更簡(jiǎn)潔美觀，而且降低泄露風(fēng)險(xiǎn)。

　　1設(shè)計(jì)思路

　　造紙機(jī)烘干部一般由電機(jī)、烘缸齒輪箱、烘缸體等組成，電機(jī)輸出的動(dòng)力經(jīng)烘缸齒輪箱減速增扭或改變傳遞方向后，用于驅(qū)動(dòng)上下烘干輥轉(zhuǎn)動(dòng)。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)驅(qū)動(dòng)造紙機(jī)烘缸的齒輪箱大型化、緊湊型產(chǎn)品短缺和傳統(tǒng)齒輪箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳動(dòng)效率低的不足，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了新型驅(qū)動(dòng)烘缸的組合齒輪箱。將傳統(tǒng)的烘缸齒輪箱根據(jù)每個(gè)烘缸體和動(dòng)力源的位置需要拆分為9種模塊化齒輪箱，并通過(guò)萬(wàn)向聯(lián)軸器連接為整體。各模塊化齒輪箱又被拆分標(biāo)準(zhǔn)化的角箱模塊、連接法蘭和減速機(jī)模塊，通過(guò)依次順序拼裝實(shí)現(xiàn)9種不同的裝配形式。由于各模塊化齒輪箱安裝位置多變及裝配形式多樣，整機(jī)通過(guò)輸出軸空心定位孔和鉸座來(lái)支撐和定位；由于模塊化齒輪箱內(nèi)部傳動(dòng)結(jié)構(gòu)及外形尺寸的緊湊性，各模塊齒輪箱內(nèi)部傳動(dòng)軸通過(guò)花鍵聯(lián)接傳遞動(dòng)力，殼體通過(guò)連接法蘭定位和緊固。設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮安裝空間的可行性、裝配的可行性及可靠的使用強(qiáng)度。在確定齒輪箱主參數(shù)及總中心距后再逐一對(duì)齒輪強(qiáng)度、花鍵強(qiáng)度、整機(jī)外形進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。該模塊化烘缸齒輪箱的整體設(shè)計(jì)方案如圖2、圖3、圖4所示。

　　2齒輪箱結(jié)構(gòu)

　　附圖說(shuō)明：圖1是烘缸齒輪箱裝配形式示意圖。圖2是烘缸齒輪箱主視圖（以E型裝配形式示例）。圖3是圖2的A—A向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖2的B—B向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是連接法蘭結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是減速機(jī)模塊過(guò)渡軸結(jié)構(gòu)示意圖。塊；4—鉸座；5—減速齒輪副；6—輸出軸；7—過(guò)渡軸；8—減速錐齒輪副；9—輸入軸；10—錐齒輪副；11—角箱驅(qū)動(dòng)軸；12—連接軸；13—內(nèi)花鍵；14—連接孔；15—連接盤(pán)。圖1中，每個(gè)格子內(nèi)展示的是烘缸齒輪箱的一種裝配方式，同一格子內(nèi)的上部圖為組合方式的主視圖，下部圖為對(duì)應(yīng)的俯視圖；圖2中，烘缸齒輪箱被拆分角箱模塊3、連接法蘭2和減速機(jī)模塊1，通過(guò)依次順序拼裝實(shí)現(xiàn)9種不同的裝配形式。角箱模塊通過(guò)連接法蘭與減速機(jī)模塊組合時(shí)，角箱模塊3即可以位于減速機(jī)模塊1的左側(cè)，又可以位于減速機(jī)模塊1的右側(cè)，減速機(jī)模塊1既可以與一個(gè)角箱模塊3組合，又可以與兩個(gè)角箱模塊3組合，通過(guò)連接法蘭2兩側(cè)的連接孔對(duì)組合齒輪箱輸入軸9與輸出軸6的夾角予以限定。使用時(shí)，通過(guò)減速機(jī)模塊1上的輸出軸空心定位孔和鉸座4來(lái)固定。圖3，圖4中，角箱模塊內(nèi)部布置一對(duì)速比為1∶1的錐齒輪副10、輸入軸9和兩端伸出箱體的驅(qū)動(dòng)軸11，輸入軸9和驅(qū)動(dòng)軸11正交；減速箱模塊內(nèi)部設(shè)置一對(duì)錐齒輪副8和一對(duì)平行齒輪副5，輸入軸與輸出軸空間交錯(cuò)。圖5中，展示了減速機(jī)模塊1的3種不同結(jié)構(gòu)的過(guò)渡軸7。其中圖5（a）所示的驅(qū)動(dòng)軸的一端設(shè)有與角箱模塊3中驅(qū)動(dòng)軸11匹配的內(nèi)花鍵，另一端為含有鍵槽的連接軸12；圖5（b）所示的驅(qū)動(dòng)軸兩端均設(shè)有與角箱模塊21中驅(qū)動(dòng)軸13匹配的內(nèi)花鍵13；圖5（c）所示的驅(qū)動(dòng)軸兩端為含有鍵槽的連接軸12。

　　3布局分析及工作原理

　　烘缸齒輪箱由減速箱模塊1、連接法蘭2和角箱模塊3依次順序拼裝而成。在本文中，角箱模塊3箱體的外壁以及減速機(jī)模塊1的箱體外壁均設(shè)有與連接法蘭2上連接孔對(duì)應(yīng)的連接螺栓，角箱模塊3中的驅(qū)動(dòng)軸11與減速機(jī)模塊1中過(guò)渡軸7通過(guò)內(nèi)外花鍵對(duì)接后，它們的箱體通過(guò)連接法蘭2固為一體。減速機(jī)模塊的垂直斷面上設(shè)有上下排列相互平行的輸出軸6和減速齒輪軸，其水平斷面上設(shè)有與減速齒輪軸正交的過(guò)渡軸7和一對(duì)減速錐齒輪副8。過(guò)渡軸7兩端伸出箱體，可以根據(jù)齒輪箱裝配形式需要選擇不同結(jié)構(gòu)形式（如圖5所示）；輸出軸6為兩端貫穿箱體的空心軸，其內(nèi)壁設(shè)有鍵槽，輸出軸通過(guò)鍵槽中的鍵與烘缸對(duì)接；減速機(jī)模塊1的過(guò)渡軸兩端箱體外壁均設(shè)有與連接法蘭2上連接孔14對(duì)應(yīng)的連接螺栓，它們均與過(guò)渡軸7的軸心等距且均勻分布。角箱模塊21箱體中設(shè)有輸入軸9和兩端伸出箱體的驅(qū)動(dòng)軸11，輸入軸9和驅(qū)動(dòng)軸11正交，它們之間由一對(duì)錐齒輪10相互嚙合，錐齒輪付的傳動(dòng)比為1∶1。驅(qū)動(dòng)軸11一端通過(guò)鍵與聯(lián)軸器對(duì)接，另一端通過(guò)內(nèi)外花鍵與減速機(jī)模塊1中過(guò)渡軸7對(duì)接。角箱驅(qū)動(dòng)軸11兩端箱體的外壁上的連接螺栓與連接法蘭2上的連接孔14匹配。連接法蘭2兩側(cè)的連接盤(pán)上15均設(shè)有均布的連接孔14。由于連接盤(pán)兩側(cè)空間狹小，所以兩側(cè)連接孔交錯(cuò)布置以保證緊固螺栓的安裝空間。烘缸齒輪箱輸入軸9與輸出軸6的夾角是通過(guò)選擇兩連接盤(pán)上不同的連接孔分別與角箱模塊和減速箱模塊上的連接螺栓固接來(lái)限定的。動(dòng)力既可以通過(guò)角箱模塊的輸入軸傳遞給驅(qū)動(dòng)軸，然后由驅(qū)動(dòng)軸傳遞給減速機(jī)模塊和相鄰的角箱模塊，又可以從角箱模塊的驅(qū)動(dòng)軸輸入，然后傳遞給減速機(jī)模塊或者通過(guò)輸入軸傳遞至相鄰的角箱模塊。最終，動(dòng)力經(jīng)過(guò)減速箱模塊減速增扭后達(dá)到需要的工作轉(zhuǎn)速和扭矩驅(qū)動(dòng)烘缸等速轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　4冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)

　　造紙機(jī)烘干部一般需要8臺(tái)~24臺(tái)齒輪箱各自驅(qū)動(dòng)烘缸轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)由于烘缸體高溫超過(guò)70℃導(dǎo)致齒輪箱散熱困難，所以采用單臺(tái)稀油站集中供油強(qiáng)制噴油潤(rùn)滑冷卻的方式。烘缸齒輪箱整機(jī)較小且裝配形式多樣，潤(rùn)滑油道主要布置在箱體內(nèi)部，不僅整機(jī)外形更簡(jiǎn)潔美觀，而且降低泄露風(fēng)險(xiǎn)。在設(shè)計(jì)稀油站時(shí)，通過(guò)熱平衡計(jì)算選擇合適的冷卻裝置，通過(guò)計(jì)算潤(rùn)滑點(diǎn)所有油量確定潤(rùn)滑系統(tǒng)流量，同時(shí)配有溫度計(jì)、壓力表、流量開(kāi)關(guān)等電信號(hào)監(jiān)控儀表。

　　結(jié)語(yǔ)

　　實(shí)踐證明，該烘缸齒輪箱不僅結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)約空間、安裝簡(jiǎn)單方便、傳動(dòng)效率高，而且通用性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化設(shè)計(jì)制造，大大提高了生產(chǎn)效率和降低用戶維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。該產(chǎn)品綜合性能已接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，未來(lái)具有廣闊的發(fā)展前景。該產(chǎn)品已經(jīng)批量應(yīng)用于國(guó)內(nèi)的造紙廠商，目前使用狀況良好。

　　參考文獻(xiàn)

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