一种双调节行星轮支承刚度的行星轮系及方法

技术领域

本发明属于齿轮传动系统技术领域，具体涉及一种具有封闭液压腔压力双调节方式的行星轮支承刚度控制模块的行星轮系。

背景技术

行星齿轮传动系统在工业设备中有着广泛的应用。在实际应用中，由于制造误差和装配误差的存在，使得齿轮在相互啮合的过程中会存在振动激励源，从而降低齿轮的寿命和提高设备噪声。另外，由于传动系统一般都会在一个较宽的转速范围内运动，导致系统的激励频率也会在一定范围内存在，从而可能会导致系统出现共振现象。

为了降低由于制造和装配误差以及转速的变化带来的振动，目前采取了多种方法。包括太阳轮采用浮动结构以及降低行星轮支撑轴的支撑刚度等方法。但根据研究，为了使得行星轮系在不同的输入转速工况下均能保持稳定运动，通过调节在不同工况下行星轮的支撑刚度是一个有效的方法。

发明内容

本发明的双调节行星轮支承刚度的行星轮系及方法主要解决如下至少一个技术问题：

1)降低行星齿轮传动系统的振动和噪声，提高传动系统的寿命；

2)通过调节液压腔内部的压力，实现行星轮的支撑刚度的调节，使得行星轮系能够在不同工况下均能保持系统稳定运动。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种双调节行星轮支承刚度的行星轮系，包括输入轴、太阳轮、行星轮、齿圈、行星架、输出轴，所述太阳轮安装于输入轴上，所述行星架的一端与输入轴相连，另一端与输出轴相连，所述行星轮啮合安装于太阳轮和齿圈之间，且所述行星轮通过支承刚度调节机构安装于行星架上，所述支承刚度调节机构包括液压腔模块、压力调节柱塞模块、压力调节转盘，所述液压腔模块安装于行星架上，其中轴线与输出轴平行，所述行星架的侧面设置通孔，所述压力调节柱塞模块穿过所述通孔伸入至液压腔模块内，所述压力调节转盘螺纹配合安装于行星架的通孔上，其内端与压力调节柱塞模块抵接，所述压力调节柱塞模块内设置有沿其轴向贯通的油液孔。

进一步的，所述液压腔模块包括液压腔本体、上盖，所述上盖通过密封环密封安装于所述液压腔本体上，形成环形的密封液压腔。

进一步的，所述液压腔的上端面和下端面均设置有向内凹陷的弧形区域。

进一步的，所述行星架侧面的通孔为阶梯型通孔，即所述通孔由外至内包括孔径依次减小的三个子通孔，所述液压腔的侧面设置有柱塞孔，所述通孔中最内层的子通孔与所述柱塞孔对接。

进一步的，所述压力调节柱塞模块包括柱塞嘴和柱塞杆，所述柱塞嘴和柱塞杆螺纹连接，所述柱塞杆包括油液出口端和连接限位端，所述油液出口端沿行星架的通孔中最内层的子通孔和液压腔的柱塞孔伸入至液压腔中，所述连接限位端滑动限位安装于通孔中间层的子通孔中，其端部与压力调节转盘的底端相抵接。

进一步的，所述油液出口端的柱塞杆内设置有复位弹簧和单向球，所述单向球的一端与复位弹簧相抵接，另一端与柱塞嘴的端部相抵接。

进一步的，所述压力调节转盘的中部设置有让位孔，所述柱塞嘴穿设于让位孔中，所述压力调节转盘的外侧面为阶梯型，即包括直径由外至内依次减小的三个圆形台阶，其中，直径最小的台阶与柱塞杆的连接限位端相抵接，中间的台阶螺纹配合安装于最外层的子通孔中，最外侧的台阶上设置有若干个沿周向延伸的腰型孔，所述腰型孔与锁紧螺母配合将所述压力调节转盘安装于行星架上。

一种双调节行星轮支承刚度的行星轮系的调节方法，包括两种压力调节模式：

第一种方式是将外部液压设备连接至压力调节柱塞模块，利用外部液压站对液压腔模块进行补压或泄压；

第二种方式是通过旋转压力调节转盘控制压力调节柱塞模块进入液压腔的体积，进行压力调节。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)设计了液压腔压力可调式的行星轮支撑刚度调节模块，通过改变液压腔的压力值，实现行星轮支撑刚度的调节；

(2)设计了两种集成结构的压力调节模式，第一种方式是通过外部液压设备对压力调节柱塞模块对液压腔直接进行压力调节，这种方式调节精度高；第二种方式是采用手工操控旋转压力调节转盘，从而控制压力调节柱塞模块进入液压腔的体积，实现压力调节，这种方式用于无外部液压设备时调节，操控方便快捷；

(3)设计了独特的具有弧形结构的液压腔模块，通过改变其内部液压压力，在不产生高应力导致结构破坏的情况下，确保液压腔的结构在径向上的变形大于轴向变形，从而实现支撑刚度的调节。

附图说明

图1为行星轮系的总成图；

图2为行星轮系的分解图；

图3为行星架总成的分解图；

图4为行星架总成的装配图；

图5为行星架总成的剖面图；

图6为图5中视图A的放大图；

图7为液压腔模块的总成图；

图8为液压腔模块的分解图；

图9为液压腔模块的剖面图；

图10为压力调节柱塞模块的总成图；

图11为压力调节柱塞模块的剖面图；

图12为压力调节转盘的装配结构图。

图中标记：1-输入轴；2-太阳轮；3-行星轮；4-行星轮支撑轴；5-齿圈；6-输出轴；7-输出轴回转轴承；8-行星架总成；9-行星架；10-锁紧螺母；11-压力调节转盘；12-压力调节柱塞模块；13-液压腔模块；14-紧固螺钉；15-柱塞嘴；16-柱塞杆；17-单向球；18-复位弹簧；19-上盖；20-外密封环；21-液压腔本体；22-内密封环；23-配合密封面；24-弧形区域；25-螺纹安装孔；26-限位面；27-螺纹配合密封面；28-钢珠-锥面贴合密封面；29-弧形腰型孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本实施例提供一种具有封闭液压腔压力双调节方式的行星轮支承刚度控制模块的行星轮系，通过调节在不同工况下行星轮的支撑刚度，使得行星轮系在不同的输入转速工况下均能保持稳定运动。

如图1-2所示，本实施例一种双调节行星轮支承刚度的行星轮系包括输入轴1、太阳轮2、行星轮3、齿圈5、行星架总成8、输出轴6。太阳轮2安装于输入轴1上，行星架总成8的一端与输入轴1相连，另一端与输出轴6相连，输出轴6上安装有输出轴回转轴承7。行星轮3安装于行星轮支撑轴4上，且行星轮3啮合安装于太阳轮2和齿圈5之间，且行星轮3通过支承刚度调节机构安装于行星架上。

如图3-5所示，支承刚度调节机构包括液压腔模块13、压力调节柱塞模块12、压力调节转盘11。液压腔模块13安装于行星架总成8的行星架9上，其中轴线与输出轴6平行。行星架9的侧面设置通孔，压力调节柱塞模块12穿过所述通孔伸入至液压腔模块13内，压力调节转盘11螺纹配合安装于行星架9的通孔上，其内端与压力调节柱塞模块12抵接。压力调节柱塞模块12内设置有沿其轴向贯通的油液孔。

液压腔模块13、压力调节柱塞模块12、压力调节转盘11的安装结构如图6所示。其中：

所述液压腔模块13的结构如图7-9所示，包括液压腔本体21和上盖19，液压腔本体21和上盖19通过紧固螺钉14和螺纹安装孔25固定安装在一起，从而实现内部腔体的密封。上盖19通过外密封环20和内密封环22密封安装于液压腔本体21上，形成环形的密封液压腔。如图9所示，液压腔的上端面和下端面均设置有向内凹陷的弧形区域24。

如图6所示，行星架9侧面的通孔为阶梯型通孔，即该通孔由外至内包括孔径依次减小的三个子通孔，液压腔模块13的液压腔的侧面设置有柱塞孔，用于与压力调节柱塞模块12中柱塞杆16外表面的配合安装，上述通孔中最内层孔径最小的子通孔与该柱塞孔对接。

所述压力调节柱塞模块12的结构如图10-11所示，包括柱塞嘴15和柱塞杆16。柱塞杆16套设于柱塞嘴15外，二者螺纹连接，形成螺纹配合密封面27。柱塞杆16包括下端的油液出口端和上端的连接限位端，连接限位端的直径大于油液出口端的直径，其上端的限位面26与柱塞嘴15抵接。油液出口端沿行星架9的通孔中最内层的子通孔和液压腔的柱塞孔伸入至液压腔中，油液出口端与液压腔的柱塞孔之间形成配合密封面23，该部位的配合较为精密，如果加工精密度不能达到密封压力要求时，需要在此部位采用密封环的方式进行密封。连接限位端滑动限位安装于通孔中间层的子通孔中，使得柱塞杆16的大头端可以在行星架9的孔内进行滑移，从而控制压力调节柱塞模块12的位移运动。连接限位端的上端与压力调节转盘11的底端相抵接。如图6和11所示，油液出口端的柱塞杆16内设置有复位弹簧18和单向球17，柱塞嘴15的底端设置有钢珠-锥面贴合密封面28(斜面)，单向球17的一端与复位弹簧18相抵接，另一端与柱塞嘴15端部的钢珠-锥面贴合密封面28相抵接。复位弹簧18安装在单向球17和柱塞杆16的一个内端面上，该结构构成一个单向球阀。当通过外部液压压力进行调控时，外部液压通过柱塞嘴15和柱塞杆16的内孔，加压打开球阀，使得高压液压进入液压腔，从而控制液压腔的内部压力。

所述压力调节转盘11的结构如图6和12所示，其中部设置有让位孔，用于使柱塞嘴15穿过。压力调节转盘11的外侧面为阶梯型，即包括直径由外至内依次减小的三个圆形台阶，其中，直径最小的台阶与柱塞杆16的连接限位端相抵接，中间的台阶螺纹配合安装于行星架9通孔最外层的子通孔中。当旋转压力调节转盘11时，可以控制压力调节柱塞模块12的运动，也就是控制压力调节柱塞12进入液压腔模块13的体积，从而控制其内部压力，并最终实现支撑刚度的调节。最外侧的台阶上在让位孔的外围设置有若干个沿周向延伸的弧形腰型孔29，弧形腰型孔29与锁紧螺母10配合将压力调节转盘11安装于行星架9上在行星架9上。具体的，每个行星轮的安装位置处有一组螺纹孔，用来与锁紧螺钉10的配合安装，从而固定压力调节转盘11与行星架9之间的相对位置。另外，压力调节转盘11上有六组弧形腰型孔29，从而实现在采用下述“柱塞位移-体积变化控制方式”调节压力时，只需要松开紧固螺钉10，既可以对压力调节转盘1在一定范围内进行微动旋转，从而实现压力的调节。当调节完成时，重新锁定紧固螺钉10即可，详细结构如图12所示。

上述双调节行星轮支承刚度的行星轮系的调节方法包括两种压力调节模式：第一种方式是将外部液压设备连接至压力调节柱塞模块，利用外部液压站对液压腔模块进行补压或泄压；第二种方式是通过旋转压力调节转盘控制压力调节柱塞模块进入液压腔的体积，进行压力调节。具体的：

(1)柱塞位移-体积变化控制方式

当需要增加液压腔压力时，松开锁紧螺钉10，并顺时针旋转压力调节转盘11，驱动压力调节柱塞模块12向内部进行径向微动位移，增加其在液压腔内的体积，增加其内部压力值。当达到设定压力值时，停止旋转压力调节转盘11，并锁紧螺钉10，使得压力调节转盘11固定在行星架9上。

当需要降低液压腔压力式，松开锁紧螺钉10，并逆时针旋转压力调节转盘11，压力调节柱塞模块12会在内部压力的推动下向外侧作径向微动位移，减少其在液压腔内的体积，从而降低内部压力。当达到设定压力值时，停止旋转压力调节转盘11，并锁紧螺钉10，使得压力调节转盘11固定在行星架9上。

(2)外部液压站控制式

通过在柱塞嘴15上连上外部专用液压接头，利用外部液压站对液压腔内部进行补压或泄压。当需要增压时，压力调节柱塞模块12中的球阀在外部高压流体的作用下打开，使得外部流体进入液压腔，从而提高内部压力。当需要减压时，通过液压接头顶针驱动单向球17打开，使得内部高压流体会部分回流至外部油箱，从而实现降压。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。