传动比分析
变速传动轴承由两个推杆传动机构和一个异型轴承组成,影响其传动比的是其中的传动机构。传动机构主要有三大部件:内齿圈,传动圈,偏心轮。偏心轮的齿数为Z3,因为偏心轮是单激波器,故Z3= 1。内齿圈的齿数为Z1,传动圈上的活齿数为Z2。通过改变Z1与Z2的齿数,可获得不同的输出转向和传动比。根据运动学中的相对运动不变性原理,采用"反转法"来分析当改变Z1与Z2的齿数时,传动机构的传动比和输出轴的转向。设内齿圈的角速度为ω1,传动圈的角速度为ω2,偏心轮的角速度为ω3。假想给整个活齿传动施加一个与偏心轮大小相等、方向相反的附加角速度-ω3,则内齿圈相对于偏心轮的角速度为ω1-ω3,传动圈相对于偏心轮的角速度为ω2-ω3,二者之比为:(ω2-ω3)/(ω2-ω3)。
传动轴承的应用
传动轴承在港口大型起重设备中应用最为广泛。例如,上海振华港机公司生产的岸边集装箱起重机的滑轮多数都采用422XX系列的圆柱滚子轴承。货物的起吊都是通过钢丝绳受力进行动作的。钢丝绳必须通过滑轮进行力的变向与分配,而轴承正是承载滑轮运行的主要部件。起升机构的滑轮轴承主要是承受径向、重负荷,用于高转速。422XX系列的轴承为内圈单挡边圆柱滚子轴承,其挡边结合滚子的特殊设计和表面处理,能产生良好的润滑效果和减少摩擦,其中一个带挡边的套圈是与滚子和保持架组件连在一起的,可与另一个套圈分离,可以在一个方向作轴向定位,因此也便于安装和拆卸。此类轴承可以允许因热膨胀造成轴与轴承座之间有一定的轴向位移。由于轴向位移是在轴承内发生,而不是产生在内圈与轴或外圈与轴承座之间,因此当轴承在转动时,摩擦并无明显增加,可有效降低轴承的运行温度,适合像起升机构类似的高速动作。值得注意的是,在一些较早生产的港口起重设备的配置中,其滑轮并无端盖的设置,这就使污染物、湿气等极易进入轴承内部,影响轴承的使用寿命。所有遇到这种情况时,可以选择带有密封圈或防尘盖的轴承。
港口大型起重设备的小车机构是非常重要的一个运行机构,其相关轴承的应用也十分关键。用于小车机构的轴承主要是布置在小车的车轮装配中。例如,上海振华港机公司生产的龙门式起重机小车车轮装配一般都采用223XX系列的调心滚子轴承。由于此类调心滚子轴承是内圈有双列滚道,外圈滚道设计为球面滚道,滚子为鼓形的轴承,外圈滚道面中心与轴承中心一致,因此具有自动调心性能,且能承受轴与轴承座之间的角度误差。即使由于在轴与轴承座之间有安装误差或轴有挠曲,使内外圈产生倾斜的场合下亦能轴承的保养
轴承损坏的原因很多:超出原先预计的负载、非有效的密封、过紧的配合所导致的过小轴承间隙等。大体来说,有三分之一的轴承损坏源于疲劳损坏,三分之一是由于润滑不良,三分之一是由于污染物进入轴承或安装处理不当。疲劳是负载表面下剪应力周期性出现所形成的结果。经过一段时间后,这些剪应力便引发微小的裂纹,然后渐渐地延伸至表面。当滚动件经过这些裂纹后,便有裂块脱落,形成所谓的剥皮现象。随着应力的增加及裂块的增多,导致剥皮面积的蔓延。这种破坏形式的过程通常会持续很长一段时间,其明显可见的阶段是在噪音及振动增加的时候。因此,在轴承完全破坏前,它提供使用者足够的时间发现它并进行更换。对于港口大型起重设备,如岸边集装箱起重机、龙门式起重机,其主起升机构、小车机构的轴承更换周期一般为25000h,门座式起重机大车机构、变幅机构的轴承更换周期一般在6300~10000h。其具体更换时间取决于轴承实际的使用情况与保养状态。
轴心的歪斜会导致机器各部位出现故障,特别对于港口大型起重设备,其各机构的基本原理都是由电动机输入给减速箱增大扭矩再输出给各传动件。所以在运行机构各部件的排装中,中心线的调整尤为重要,正确的对心工作是预防保养工作中非常重要的一环。基本的不对心型式有两种,一种为平行式,一种为角度式。然而实际的情况通常是这两种型式的组合。歪斜的轴心会产生一弯矩。此弯矩会在驱动单元与被驱动单元内的轴承产生反作用力。由于不对心所增加的约20%负荷将降低轴承寿命的50%。另外一种后果即是油封的磨耗,随而导致污染物进入轴承或漏油,带来轴承的损坏危机。因此,正确的对心工作可改善轴承与油封的使用寿命。对于高能耗的港口大型起重设备而言,可减少振动、噪音及能源的消耗。中心线的调整常运用千分表等工具。对于港口大型起重设备的电机、减速箱等传动件的排装,一般将端面跳动量控制在0.1mm以内,径向跳动量控制在0.05mm以内。