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UD行星锥盘减变速机应用单螺杆泵浅析

2020-11-28 14:14:15

UD行星锥盘减变速机应用单螺杆泵浅析

                             

                                                                                                                                                            ——管家婆四不像中一肖图   詹龙海、黄吉平


前言:


      单螺杆泵由于其结构及工作特性,相应驱动机构有一些基本要求:启动力矩大,过载保护性强,流量调节简单,耐腐蚀性好,转速n2≤800r/min等要求。目前,常用的驱动源为:多极(如六极、八极)电机直接驱动;电机+减速机组成的减速驱动;变频器+电机+减速机组成的变频变减速驱动;电磁调速+电机+减速机组成的电磁变减速驱动;电机+UD行星锥盘减变速机组成的机械变减速驱动。螺杆泵生产厂家针对不同的工况和用户要求而来进行各种驱动配置,取得了不同的经验和收获。其中UD行星锥盘减变速机应用于单螺杆泵,由于各种因素知者相对少,因此,作者根据多年来应用结果的利弊对此驱动作一浅析。


一:UD行星减变速机的机械特性及工作原理:


    UD行星锥盘减变速机(国外称Disco无级变速器),属于行星式牵引无级变速器类,下为该产品的机械特性及工作原理:


1、机械特性:


   1)M—n2特性曲线:


                     

                      UD行星锥盘减变速机应用单螺杆泵浅析


     2)滑差率ε


ε:滑差率:表示变速器在运转中实际输出转速与理论输出转速之间形成一定的滑差。


ε=(1-n2/n02)×100%


n2:实际输出转速           n02:理论输出转速


UD行星锥盘减变速机滑差率在正常工作中≤10%


 


     3)变速比Rb


Rb:表示变速器的变速能力


Rb=n2max/n2min


n2max:最 高输出转速         n2min:最 低输出转速


 UD行星锥盘减变速机变速比在正常工作中Rb≤5


2、工作原理:


动力源由电机输入带动太阳轮,通过牵引液(润滑油),带动行星轮运动,行星轮在在自转的同时并作公转运动,通过滑块轴承带动转臂及输出轴运转,输出动力。通过调速装置,改变太阳轮与行星轮的接触半径,实现无级变速。在正常工作情况下,摩擦传动之间隔着一层油膜,动力是按主动件→油膜→从动件的路线传递(所谓的牵引传动)。

UD行星锥盘减变速机应用单螺杆泵浅析

UD行星锥盘减变速机应用单螺杆泵浅析

 

二、UD行星锥盘减变速机应用单螺杆泵的特点:


1.    启动转矩大:单螺杆泵启动时,往往短时间负载力矩很大,而UD行星锥盘减变速机驱动可以承受超负载工作,只是表现在滑差率ε迅速增大,转速明显下降,但待外部负载正常后,滑差率回复正常值ε≤10%,,泵转速也同时趋于正常工作,既使启动频繁,也不严重影响的减变速机的寿命。同时也可根据机械特性曲线,利用恒功率特性,在中速段启动,此时利用输出大转矩,克服单螺杆泵启动的超负载工况。


2.    适应流量变化工况:单螺杆泵工作时,由于工况变化或者由于泵零部件磨损导致流量减少,需要调节泵转的流量,此时,转动变速器手轮,改变太阳轮与行星轮的接触半径,变化输出转速,可以得到理想的流量,调速机构为简单的机械机构,不会受螺杆泵恶劣的工作环境(潮湿,污染等)的影响,特别是操作人员容易掌握使用。


3.    运动的特殊性保证产品的可靠性:UD行星锥盘减变速机驱动,根据其工作原理,并不是简单的机械传动,而是一种特殊的牵引(油液)传动,因此对油液的牵引系数μ有很大关联,由广州机械研究院有限公司研制的Ub-3变速器专用油,牵引系数μ=0、09~0、074,所有变速器运动件,在充满油液环境下工作,而不是机械运动件的直接接触。其主要运动件受到了良好的润滑保护。


4.    过载保护性能好:当螺杆泵堵转时,由于电机输出轴上的太阳轮与中间滚动体行星轮没有直接刚性联接,而是通过牵引液的柔性联接,过载堵转时,油液的牵引力不足以驱动行星轮公转,而产生打滑, 短时间内电机仍以恒定的转速运转,电机不会受到电流的极大冲击,从而电机能得到保,电机的寿命也较长。


5.    改善泵组的设备利用率:UD行星锥盘减变速机变速,变速比Rb一般为5,当转速n2往下变化时,其输出转矩M也随之增大,当负载变大,适当调慢转速,仍能使螺杆泵正常工作。或定子转子磨损大时,容积效率ηv低下时,适当提高转速n2,可保持流量的稳定,这样可提高泵组的设备利用率。


6、 改善泵组的设备经济性:UD行星锥盘减变速机与单螺杆泵的组合进行整体优化,减变速机设置推力轴承承受螺杆泵工作时产生的轴向推力,泵省略轴承座;减变速机的输出结构采用肖孔方案与螺杆泵联接,省略联轴器结构,简化装配工艺,提高对中性。泵组结构优化后,不仅减少成本,而且能提高泵组的工作精度。


三:UD行星锥盘减变速机应用单螺杆泵的问题:


1、设计选型的的问题


案例:山东某工程采购一批UD行星锥盘减变速机驱动单螺杆泵


设计要求:输送介质:工业生化污泥     Q= 2 ~ 12  m3/h  


设计选型: UDY7.5-100


型号表述: UD行星变速器(基本型,无减速装置),电机功率:P=7.5Kw, 四极,输出转速n= 100-500r/min 卧式联轴器联接结构


问题:工程交付后,实际需要流量为2~3 m3/h,泵工作点转速100 r/min


使用2-3月后,变速器发现噪音,仍使用后不久,变速器传动失效。电机转,输出部分不转。用户认为产品问题,提出投诉。


分析:经检测,由于变速器工作点为极限低速,根据M—n2特性曲线,此时效率η为最 小,滑差率ε最 大,磨损严重,寿命极短。


原因:选型时,确定参数不准,对变速器性能不明。


对策:经与用户协商,采用减小功率,采用P=5.5Kw,六极电机,降低变速器输出转速,工作点右移。经重新换电机,泵组工作运作数年正常。


 2、管理使用的问题


案例:浙江某水处理公司,进口水处理设备,运行2-3年后,发现压滤机、加药泵等一批泵组设备接连不断损坏。与进口商联系未果,严重影响水处理工程运作。用户对国外产品质量严重怀疑。


分析:经国内传动专业厂家现场检测,众多的驱动源均采用行星锥盘减变速机。事故原因对此类型产品不了解,蔬于管理,缺油或加注高粘度油液,导致传动失效。


原因:结构不明,使用管理不当。


对策:迅速更换变速专用油,检查工作点,并按工况要求作转速调整,流量趋于符合要求,产品经全面正常管理使用,多年来设备运作正常。



结束语:


UD行星锥盘减变速机应用单螺杆泵,从多年来的实际应用结果来分析,由于产品的特殊性能,能很好地让泵组发挥其设备价值,但同时要求对产品的结构性能需要明确的了解,并加以正确的管理,否则容易出现问题,造成产品的损坏。因此,对此项目的推广应用,必须有前期的专业知识普及工作,否则,容易功亏一篑,适得其反。作者对UD行星锥盘减变速机作为单螺杆泵的驱动源的利弊作一浅析,供同仁参考。

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