UD行星錐盤（pán）減變速機應用單螺（luó）杆泵淺析

                                                                                                                                                            ——寧波市鎮海減變速機製造（zào）有限公司   詹龍海、黃吉平

前言：

      單螺（luó）杆泵由於其結構及工作特（tè）性，相應驅動（dòng）機構有一（yī）些基本要求：啟動力矩大，過載保護性強，流量調節（jiē）簡單，耐腐蝕性好，轉速n2≤800r/min等（děng）要求。目前，常用的驅動源為：多極（如六極、八極）電機直接驅動；電機+減速機組成的減速（sù）驅動；變頻器+電機+減速機組成的（de）變頻變減速驅動；電磁調速+電機+減速機組成的電磁變減速驅動；電（diàn）機+UD行星錐盤減變速機組成的機械變減速驅動。螺（luó）杆泵生產廠家針對不同的（de）工況和用戶要求而來進行各種驅動配置，取（qǔ）得了不同的經驗和收獲。其中UD行星錐盤減變速機應用於單螺杆泵,由於各種因素知者相對少，因此，作者根（gēn）據多年來應（yīng）用結果（guǒ）的（de）利弊對（duì）此驅動作（zuò）一淺析。

一：UD行星減變速機的機械特性及工作原理：

    UD行星錐盤減（jiǎn）變速機（國外稱Disco無級變速器（qì）），屬於行星（xīng）式牽引無級變速器類（lèi），下為該（gāi）產品的機械特性及工作原理（lǐ）：

1、機械特性：

   1）M—n2特性曲線：

     2）滑差（chà）率（lǜ）ε

ε：滑差率：表示變速器在運轉中實際輸出（chū）轉速（sù）與理（lǐ）論輸出轉速之間形成（chéng）一定的滑差。

ε=（1-n2/n02）×100%

n2：實際輸出轉速           n02：理（lǐ）論輸（shū）出轉速

UD行星錐盤減（jiǎn）變速機滑（huá）差（chà）率在正常工作中≤10%

     3）變速比Rb

Rb：表示變速器（qì）的變速能力（lì）

Rb=n2max/n2min

n2max：最 高輸出（chū）轉速         n2min：最 低輸出轉速

 UD行星錐盤減變（biàn）速（sù）機變速比在正常工作中Rb≤5

2、工作原理：

動力源由電機輸入帶動太陽輪,通過牽（qiān）引（yǐn）液（yè）(潤（rùn）滑油),帶動行星（xīng）輪運動,行星（xīng）輪在在自轉的（de）同時並作公轉運動,通過滑（huá）塊軸（zhóu）承帶動轉臂及輸出軸運轉,輸出動力。通過調（diào）速裝置，改變太陽（yáng）輪與行星輪的接觸半徑，實現無（wú）級變速。在正常工作（zuò）情況下，摩擦傳動之間隔著一層油膜，動力是按主動件→油膜→從動件（jiàn）的路線傳遞（所（suǒ）謂（wèi）的牽（qiān）引傳動）。

二、UD行星錐盤減變速（sù）機應用（yòng）單螺（luó）杆泵的特點：

1.    啟動轉矩大：單螺杆泵啟動時，往往短時間負載力矩很大，而UD行星錐盤（pán）減變速機驅動可以承受超負載工作，隻是表現在滑差率ε迅（xùn）速增大（dà），轉速明顯下降（jiàng），但待外（wài）部負（fù）載正常後，滑差率回複正常值ε≤10%，，泵轉速也同時趨於正常工作，既使（shǐ）啟動頻繁，也不嚴重影響的減（jiǎn）變速機的（de）壽命。同時也可根據機械特性曲線，利用恒功（gōng）率特性，在中（zhōng）速段（duàn）啟動，此時利用輸出大轉矩，克服單螺杆泵啟動的超負載工況。

2.    適應流量變化工況：單螺（luó）杆泵工作時（shí），由於工況變化或者由於泵零部件磨（mó）損導致流量減少，需要調節（jiē）泵轉的流量，此時，轉動變速器手（shǒu）輪，改變太（tài）陽輪與行星輪的接觸半徑，變化輸出轉速，可以得（dé）到理想的流量，調速機構為簡單的機械機構，不會受螺杆泵（bèng）惡劣的工（gōng）作環境（潮濕（shī），汙染等（děng））的影響，特（tè）別是操作人（rén）員容易掌握使用（yòng）。

3.    運動的特殊性保（bǎo）證產品的可靠性：UD行（háng）星錐（zhuī）盤減變速機驅動，根據其工作原理，並不是簡單的機械傳動，而是一（yī）種（zhǒng）特殊的牽引（油液）傳動（dòng），因此對油（yóu）液的（de）牽引係數（shù）μ有很大關聯，由廣州機械研究院有限公司研製（zhì）的Ub-3變速器（qì）專用油，牽引係數μ=0、09~0、074，所有變速器運動件，在充滿油（yóu）液環境下（xià）工作，而不是機械運動件的直接（jiē）接觸。其主要運動件受到了良好的潤滑保護。

4.    過載保護性能好：當螺杆泵堵轉（zhuǎn）時，由於電機輸出軸上的太陽（yáng）輪（lún）與（yǔ）中間滾動體行星輪（lún）沒（méi）有直接剛性聯接，而（ér）是通過牽引液的柔性（xìng）聯接,過載（zǎi）堵轉時，油液的（de）牽引力不（bú）足以驅動行星（xīng）輪公轉,而產生打（dǎ）滑, 短時（shí）間內（nèi）電機仍以恒定的轉速運轉，電（diàn）機不會受到（dào）電流的極大衝擊,從而電機能（néng）得到保,電機的壽命也較（jiào）長。

5.    改善泵組的設備利用率：UD行星（xīng）錐盤減變速機（jī）變速，變速比Rb一般為5，當轉速n2往（wǎng）下變化時，其輸出轉矩M也（yě）隨之（zhī）增大，當負載變大，適當調慢轉速，仍能使螺杆泵正（zhèng）常（cháng）工（gōng）作。或定子轉子磨損大時，容積效（xiào）率ηv低下時（shí），適當提高轉速n2，可保持流（liú）量的穩（wěn）定（dìng）,這（zhè）樣可提高泵組的（de）設備利用率（lǜ）。

6、 改善泵組的設備經濟性：UD行星錐盤減變速機與單螺杆泵的組合（hé）進行整體優化，減變速機設（shè）置推力軸承承（chéng）受（shòu）螺杆泵工作時產生（shēng）的軸向推力，泵省略軸（zhóu）承座；減（jiǎn）變速機的輸出結構采用肖（xiāo）孔方案與（yǔ）螺杆泵聯接，省略聯軸器結構，簡化裝配工藝，提高對中性。泵組結構優化後，不僅減少成本，而且（qiě）能提高泵組（zǔ）的工（gōng）作精度。

三：UD行（háng）星錐盤減變速機應用單螺杆（gǎn）泵的問題：

1、設（shè）計選型的（de）的問題

案例：山東（dōng）某工程采購一批UD行星錐盤減變速機驅動單螺杆泵

設計要求：輸送介質：工業生化汙泥     Q= 2 ~ 12  m3/h  

設計選型: UDY7.5-100

型號表述（shù）: UD行星變速器（qì）(基本型,無減速（sù）裝置),電機功率：P=7.5Kw, 四極，輸出轉速n= 100-500r/min 臥式聯軸器聯接結（jié）構（gòu）

問題：工程交付後,實際需要流量為2~3 m3/h,泵工（gōng）作點轉速100 r/min

使用2-3月（yuè）後,變速器發現噪音,仍（réng）使用後不久,變速器傳動失效。電（diàn）機轉，輸出部分不轉。用戶認（rèn）為產品問題，提出投訴。

分析：經檢測，由於變速（sù）器工作點為（wéi）極限低速，根據M—n2特性曲線，此（cǐ）時效率η為（wéi）最 小，滑差率ε最 大，磨損嚴重，壽命極短。

原因（yīn）：選型時，確（què）定參數（shù）不準，對變（biàn）速器性能不明。

對策：經與用戶協商，采用減小（xiǎo）功率，采用P=5.5Kw,六極電機，降低變速器輸出轉（zhuǎn）速，工作（zuò）點右移。經重新換（huàn）電機（jī），泵組工作運作數年正常。

 2、管理使（shǐ）用的（de）問題

案例：浙江某水處理公司，進（jìn）口水處理設備，運行2-3年後，發現壓（yā）濾（lǜ）機、加藥泵等一（yī）批泵組設（shè）備（bèi）接連不斷損壞。與進口商聯係未果（guǒ），嚴重影響水處理工程運作。用戶對國（guó）外產品（pǐn）質量嚴重懷疑。

分（fèn）析：經國內傳動專業廠家現場檢測，眾（zhòng）多的驅動源均采用行星（xīng）錐盤減變速機。事故原因對此類型產品不了解（jiě），蔬於（yú）管理，缺油或加（jiā）注高粘度油液，導致（zhì）傳動失效。

原因：結構不明，使用管理不當。

對策：迅速更換變速專用油，檢查工作（zuò）點，並按工況要求作轉速調整，流量趨於符合要求，產品經（jīng）全麵正常管理使（shǐ）用，多年來設備運作正常。

結束語：

UD行星（xīng）錐盤減變速機應用單螺杆泵，從多年來（lái）的（de）實際應用結果來分析，由於產品的特殊性能，能很好地（dì）讓泵組發揮其設（shè）備價值，但同時要求對產品（pǐn）的結構性能需要（yào）明確的了解（jiě），並加以正確的（de）管理，否則（zé）容易出現問題，造成產品的損壞。因此，對（duì）此項目的推廣應用，必須（xū）有前期（qī）的專業知識普及工作，否則，容易功虧一簣，適得其反。作者對UD行星錐盤減變速機作為單螺杆泵的驅動源的利弊作（zuò）一淺析（xī），供同仁參考。