行星減速機在煤炭挖掘機械上的應(yīng)用
我國是世界產(chǎn)煤大國，為適應(yīng)煤炭需求的迅猛增加，很多煤炭挖掘機械的裝機功率都成倍增加，因此對機械傳動部分的要求愈來愈高，傳統(tǒng)的定軸輪系傳動結(jié)構(gòu)已不能適應(yīng)新的工作要求，煤炭挖掘機械采用行星齒輪傳動勢在必行。行星減速機的行星齒輪傳動具有功率分流的特點，其各中心輪可構(gòu)成共軸線性傳動，而且合理應(yīng)用了內(nèi)嚙合齒輪副，因此可以做到體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊和承載能力強等特點。另外，行星齒輪傳動結(jié)構(gòu)的對稱性，也使得作用于中心輪和轉(zhuǎn)臂軸承中的反作用力相互平衡，從而有利于提高傳動效率，效率值可達0.97～0.99；由于采用了多個結(jié)構(gòu)相同的行星輪，均勻分布在中心輪周圍，從而可使行星輪與轉(zhuǎn)臂的慣性力相互平衡，使參與嚙合的齒輪數(shù)增多，實現(xiàn)了行星傳動的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，增強了抵抗沖擊和振動的能力，工作可靠性更高；而且只要選擇合適的行星齒輪傳動類型及配齒方案，便可以用少數(shù)齒輪來獲得很大的傳動比。
下面以PWZW900挖掘煤炭用行星減速機為例進行分析。
PWZW900減速機采用三級減速（速比可達1000:1），各級減速采用外形逐級遞增的方式（輸入功率一定，速度降低轉(zhuǎn)矩會增大），這樣可限制輸入功率，滿足輸出扭矩要求的同時避免輸入功率過大造成浪費。圖1所示輸入行星機構(gòu)由太陽輪1、3個行星輪2、內(nèi)齒圈3和行星架4組成，其中行星架和太陽輪是浮動的（速度較高，太陽輪末端軸承采用間隙配合，為軸向定位）；中間級行星機構(gòu)由太陽輪5、3個行星輪6、內(nèi)齒圈7和行星架8組成，其中行星架和太陽輪是浮動的；輸出級行星機構(gòu)由太陽輪 9、4個行星輪10、內(nèi)齒圈11和輸出軸12組成，其中太陽輪浮動。動力馬達力矩通過減速機輸入軸傳遞到太陽輪1，由太陽輪1與多個行星輪2產(chǎn)生外嚙合（力矩分流），行星輪2與內(nèi)齒圈3內(nèi)嚙合，內(nèi)齒圈3固定，扭矩轉(zhuǎn)化到行星架4；行星架與第二級太陽輪5通過花鍵連接，依次傳遞到輸出軸12。輸出端蓋通過圓柱銷和止口定位，依靠螺釘緊固在設(shè)備的機殼上以承受扭矩。該行星機構(gòu)承載能力大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比大，適應(yīng)了挖掘機械的發(fā)展需要，同時也可使用在掘進機械和頂管機械等工程機械中。
對PWZW900挖掘煤炭用行星減速機的結(jié)構(gòu)性能分析如下：
（1）圖中輸出軸承分布在輸出軸的兩端，把軸承距離最大化，實現(xiàn)了徑向受力最大化。軸承系列為調(diào)心滾子軸承，滿足承載力的同時，也實現(xiàn)了加工和安裝誤差的補償。
PWZW 900的輸出軸承分布在軸的兩端，可實現(xiàn)徑向受力最大化
（2）輸出方式采用內(nèi)花鍵輸出（通常挖掘機械主刀盤是通過傳動軸過渡傳遞的），這種方式滿足了傳動軸減速機輸出的最大徑向受力，受力支點近似在輸出軸承上。
（3）多級減速；為提高工作時的效率，應(yīng)盡量避免機械摩擦，此減速機在各級中間太陽輪前增加了一個軸承，來防止行星架之間產(chǎn)生機械摩擦，同時降低了噪聲與溫升。
（4）各級行星輪內(nèi)軸承采用調(diào)心滾子軸承來替換傳統(tǒng)的圓柱滾子軸承，能夠更好的防止加工和安裝誤差對齒輪嚙合的影響。
（5）行星架采用分體籠式結(jié)構(gòu)，有效避免了受力不均的情況，分體結(jié)構(gòu)中與太陽輪連接部采用鍛件合金鋼，非主受力部件采用普通鑄鋼，可以降低鑄造成本又能保證質(zhì)量，分體間聯(lián)結(jié)采用螺釘與定位銷共存。
行星架采用分體式結(jié)構(gòu)，有效避免了受力不均的情況
（6）行星架與中間太陽輪采用花鍵聯(lián)結(jié)，保證足夠的力矩傳遞，與中間太陽輪聯(lián)結(jié)增強了銷軸的軸向定位，防止減速機高速運轉(zhuǎn)時離心力不均導(dǎo)致的行星架整體軸向串動。
行星架與太陽輪采用花鍵聯(lián)結(jié)，保證了足夠的力矩傳遞
（7）各法蘭部件為了減輕重量，在不影響受力的情況下增加了工藝孔，增大了內(nèi)腔空間體積，可以更加有效的潤滑各零部件。
圖5 法蘭部件在不影響受力的情況下增加了工藝孔，能更加有效地減輕質(zhì)量和潤滑各零部件
（8）減速機外形最大尺寸為900mm，最大轉(zhuǎn)矩達340000Nm，有效節(jié)約了安裝空間，減輕了機重。
（9）由于挖掘機械工作環(huán)境較為惡劣，針對密封需求，在輸出/輸入法蘭端面上增加“O”形密封圈，保證了安裝后減速機內(nèi)部的密封等級，輸出軸在轉(zhuǎn)速≤5m/s，使用溫度在-35～200℃，工作介質(zhì)為水、汽和油的情況下可采用軸用方形圈GSI來密封（耐壓范圍0～40MPa）,各零部件固定聯(lián)結(jié)時均增加了“O”形密封圈。
為使行星減速機的設(shè)計更合理，性能更好，在齒輪材料上采用了低碳合金鋼。外齒輪精度等級可達6級，齒面采用滲碳處理，保持心部韌性的同時提高了齒面硬度（表面HRC58-62，芯部HRC33-42），內(nèi)齒輪也進行了特殊的調(diào)質(zhì)處理。
在煤巷掘進機中，行星傳動主要用于被廣泛使用的外伸縮懸臂式工作機構(gòu)中，在該機構(gòu)中，減速裝置需與電動裝置一起裝入伸縮架中，這就要求傳動裝置體積小，結(jié)構(gòu)緊湊。同時，由于地下作業(yè)，工況較為惡劣，對減速機的密封、潤滑和冷卻都提出了新的挑戰(zhàn)，圖1設(shè)計的行星減速機在潤滑上采用了油脂與稀油共同潤滑的方式，可根據(jù)工況任意選擇（稀油潤滑建議在速度較高時使用）。
