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　　在机械式顶管设备中，使用最多的就是行星减速器。它可以把电动机的高转速、低转矩变成低转速、大转矩，然后直接驱动掘进机的主轴或螺旋输送机的螺杆等。行星减速器具有以下几个优点。

　　1.体积小、质量轻、噪声低。这是在顶管掘进机等机械传动中使用行星减速器的主要原因之一。因为顶管掘进机的空间有限，只能使用体积较小的减速器。另外，在狭小的空间中，为了使拆装比较方便，也只能采用质量比较轻的行星减速器。还有，在狭小的空间里，往往还有操作人员在里边工作，如果减速器的噪声过大，就会影响互通信息和机械的正常进行。

　　2.传递功率大，传动比高。行星减速器的传动功率最大可达100kW,最高传动比每级可达1:1700以下。

　　3.功率损失小、效率高。行星减速器的传动效率可达0.94～0.97之间。与液压传动相比，其效率要高出20%～30%。

　　行星减速器按齿轮啮合方式可分为五大类：NGW型、NW型、WW型、NN型、ZUWGW型。顶管掘进机等用得最多的为NGW型。

　　NGW型轮系属于有内(N)啮合、公用(G)行星轮和外啮合(W)的太阳轮组成。它的结构原理请参见图2-1-1。

　　中间是一只太阳轮，太阳轮的齿数较少；最外面是一只内齿圈，内齿圈的齿数最多；在太阳轮和内齿圈之间按三等分布置的有三个行星轮。行星轮不一定是三个，有时设有一个，有时设有2～4个不等。太阳轮在减速器中作为输入轴，行星轮则通过行星架与输出轴联结，齿圈仅作为壳体的一部分。具体结构可参照图2-1-2。

　　右边较细的一根轴是输入轴，它与中间的太阳轮制成一体，由两只球轴承固定。在太阳轮的左边是输出轴，输出轴与行星架之间用平键联结。行星轮被固定在行星架的销轴上。为了防止输入输出轴在轴向产生位移带来不利影响，在输入轴的太阳轮左端和输出轴的右端之间有一个限位装置。该限位装置可以是聚四氯乙烯之类的垫圈，也可以是淬火后的球面顶针。

　　行星架的结构请参见图2-1-4。图2-1-4中行星架与输出轴之间也是用渐开线花键联结，而不是采用平键联结的。采用渐开线花键联结更便于拆装。

　　它的传动原理是：当太阳轮与电动机的出轴联接在一起时，太阳轮与电动机出轴一起转动，与此同时，行星轮被太阳轮驱动着向与太阳轮旋转方向相反的方向且环绕着太阳轮转动。由于行星轮围绕着太阳轮转动的同时，也绕着内齿圈转动，而内齿圈的齿数要比太阳轮多许多，所以，与行星架联结输出轴的转速也就比输入轴低许多。在这一轮系中，行星轮在围绕太阳轮进行公转的同时，也进行自转。行星轮的齿数多少只对结构有影响，而对减速比无影响。减速比的大小只取决于内齿的齿数与太阳轮的齿数之比：

　　我们在弄懂了一级行星减速器的原理以后，对于多级行星减速器的原理就不难懂了。如果是两级行星减速器，这时，它第一级行星架就不是与输出轴联结，而是与第二级的太阳轮联结。

　　然后这个太阳轮又与第二级行星轮和内齿圈组成第二级行星减速机构。如此一级一级衔接，就有、四级……多级行星减速器。

　　行星减速器的缺点是结构形式比较复杂，对制造的要求高，因而成本也就比较高。另外，由于它体积小，散热条件也不太好，长时间满负荷运转时温升较高。

　　钢球离合器也称钢球离心离合器或钢珠离合器。它是一种不需要附加能源的节能型安全离合器。它的基本构造形式有三种，图2-2-1所示的仅是其中的一种，称为波纹盘式钢球离合器。它主要由钢球1、壳体2和波纹盘3等三大主要零件组成的。其中，壳体2和主动轴即动力输入轴与电动机的轴相联结。波纹盘3则与离合器的从动轴即输出轴制成一个整体，它与行星减速器的输入轴相联结。

　　离合器的壳体2内在没有加入钢球之前，壳体2和波纹盘3可以各自独立旋转，互不干扰。但是，如果在壳体内加入了一定质量的钢球以后，情况就会发生变化。这是因为装入壳体内的钢球在壳体高速旋转中，受到离心力的作用而向壳体的周边聚集。这种离心力使得钢球与壳体内壁之间的摩擦力迅速增大，使钢球呈而结状态。同时，这些钢球使插入其中的波纹盘也和它们贴合在一起。这样一来，就把钢球和壳体及波纹盘三者之间紧密地结合在一起了。于是，由电动机输出轴输出的动力就可以传递到行星减速器的输入轴上去了。

　　由于壳体旋转的速度很高，钢球所受到的离心力就足够大，壳体、钢球和波纹盘三者就结合成一个整体了，但是，如果与波纹盘制成一整体的离合器的输出轴受到了超过离合器所能传递的力时，离合器内的钢球就在波纹盘或壳体内打滑，从而起到保护作用。故这种钢球离合器是一种安全离合器。

　　这种钢球离合器所传递转矩的大小与以下几个因素有密切关系。首先，是与电动机的转速有关。转速越高，同等条件下，传递的转矩也越大，而且转矩与转速的平方成正比。其次，与壳体内径有关。壳体内径越大，它所传递的转矩也越大，传递的转矩与壳体内径成正比。再次，与钢球的充填数量有关，这种离合器的钢球直径在2.5mm左右。钢球充填量大，传递的转矩就大；反之，则相反。第四，与摩擦系数有关。一般情况下，钢球与壳体之间的摩擦系数可在0.185～0.220之间取值。但是，有时为了改善钢球离合器的性能，如使钢球不易结块和容易分散以及使它不易生锈，需在钢球内添加少许石墨和二硫化钼等固体润滑材料，这时，摩擦系数就会下降。

　　在装配之前，每一只钢球离合器必须根据它使用时的条件做各种试验。首先是动平衡试验。在与使用条件相同的转速下旋转时，离合器不应有明显的跳动。其次，是做过载打滑试验。在使用条件相同的情况下，达到额定转矩以上5%以内时，离合器必须打滑，如果提早打滑，则需增加钢球的数量，反之则可减少钢球的数量或者添加固体润滑材料。另外，在打滑1.5min时间以内停下，壳体应不至于过分烫。注意不要用手摸

　　第二种钢球离合器的结构如图2-2-2所示。它主要由壳体1、桨叶4和钢球5组成。为了减少转动过程中的冲击，壳体1和输出轴之间用螺栓2和橡胶垫圈3联结起来的。钢球的直径在4mm～10mm之间，它们被充填在桨叶之间的空腔内。为了减少钢球的磨损，在钢球之间也可以适当加入一些二硫化钼和石墨之类的固体润滑剂。

　　它的工作原理如下：在起动时，主动轴随电动机的转动而将桨叶带动作高速旋转，这时，钢球被抛到筒壁上。随着主动轴的高速转动，钢球由于离心力作用而被压成一个结实的整体，桨叶与简壁之间的径向间隙被填实，从而带动从动轴即输出轴一起转动。当输出轴过载时，因钢球的摩擦力不足，主动轴与从动轴之间打滑，从动轴因此不转动。

　　钢球离心离合器传递转矩的大小与加入钢球的数量有关。但是，钢球数量过多时，就会缩短起动时间，从而降低了结合的平稳性，使离合器产生由偏心引起的振动。所以，钢球一般以充填至85%～90%为宜。

　　主动轴与壳体用螺钉联结在一起，壳体外表面有散热肋，壳体内有叶片，它可以用来改善与钢球的接触条件，提高传递转矩的能力。从动轴5和6与叶片联成一体。螺塞7是用来加入钢球、固体润滑剂等。多余的钢球也可以从螺塞7放出，在壳体与主动轴之间，设有密封装置8,既可防止钢球被甩出，也可防止异物进入亮体。它的工作原理与波纹盘式钢球离合器是一样的。

　　1.钢球离合器在使用过程中不需要额外的附加能源，它利用了壳体或桨叶在高速旋转中所产生的离心力使钢球、壳体及桨叶联成一个整体而有效地工作，因此，钢球离合器是一种节能型离合器。

　　6.利用钢球离合器的可打滑性能，就能实现在多台电动机共同驱动系统中使一台一台电的机单独启动，而且安全、可掌。

　　7.钢球离合器的维护也非常简单。如果钢球磨损严重，只需用新钢球替代原有钢球即可。如果钢球受潮容易结块，只需把它们取出来烘干即可，一般来讲，钢球离合器使用的寿命是比较长的。

　　当然，钢球离合器也有缺点，最主要的缺点是它所传递的转矩不可能很精确。因此，它只能在对所传递的转矩要求不很严格的条件下使用。

　　1.输出的转矩过小。这可能是由于以下几个因素造成的，首先，可能是壳体中的钢球已严重磨损，甚至成了粉末。其次，有可能是钢球的数量大少。第三，也有可能是固体润滑剂加入太多或光体内浸了油等原因造成的，当然，也有可能是上述几个原因共同作用的结果。排除的方法也很简单，只需“对症下药”即可。

　　2.输出的转矩过大，不容易打滑。这多数是由于钢球生锈，或钢球过多造成的。可以加些固体润滑剂来解决，

　　3.振动过大，可能是钢球锈蚀、结块或钢球在壳体中分布不均匀。也可能是钢球数量过多，结合时间过快，使钢球不容易均匀分布所造成的。一般在正反多次启动后能排除这一故障。如果上述方法不能排除故障，则应更换钢球或减少钢球数量。上述障碍大多在长时间不使用阳一且使用时容易发生。

　　液力偶合器也称液力联轴器，属液力传动的范畴。被力偶合器是利用液体来传递功率的一种动力式液力传动装置。在顶管掘进机中，它主要是用来联结两传动轴作为柔性联轴器和离合器，另外，它也可以在多台电动机共同驱动系统中用于单台电动机先后启动。在采用液力偶合器的传动系统中，输入转短等于输出转矩，但输入转速并不等于输出转速，而是存在着转速差。

　　1.可以用来隔离扭报。因为它是通过液体来传递转矩的，因此，当主动轴的转矩有周期性波动(如柴油机扭振)时，不会通过液力偶合器而传到从动轴上，

　　2.具有过载保护功能。液力调合器是柔性传动，在额定工况下工作，主动轴和从动轴之间有看不太大的滑差。如果当从动轴的转矩突然增大时，这种滑差也自行增大，甚死于使从动轴制动。若此时选用限矩型液力偶合器，可使驱动电动机继续运转而不至于停转，具有过载保护能力。

　　3.均匀多机并车的负荷分配。由于液力偶合器工作中存在着滑差，电动机转速稍有变化时对转矩的影响不太敏感，因而多台并车的机组中采用液力偶合器时，允许各台电动机转速稍有差别，它可用来均匀这些电动机之间的负荷分配。

　　4.空载启动，离合方便。液力偶合器在流道充油时即行接合而传递转矩，把油排空即自行脱离。因此，利用充排油即可实现离合作用，易于遥控。同时，还可以使电动机空载启动，然后逐渐使流道中充油而达到逐步可控地启动大惯量的负载。这对于负载大，启动性能差的大功率异步电动机有很大的意义。

　　2.大于100kW以上的大功率液力偶合器除了本体以外，还要有一套冷却供油系统和若干辅助设备，需消耗部分辅助功率。

　　液力偶合器的工作原理如图2-3-1所示。它犹如一台离心式水泵和一台涡轮的组合体。电动机1带动离心泵2把水池4中的水抽到管道3中，然后冲到水轮机5的涡轮上使涡轮转动，从而带动输出轴6使工作机工作。

　　在上述系统中，由于离心泵和涡轮的效率很低，加上管道损失约3%～5%左右，总系统的效率更低，并且这个系统既笨重又庞大。为了提高其效率和减小其体积，这里取消了管路，并且把泵轮和涡轮尽量靠近而组成一个整体，其简图如图2-3-1中中间小图所示的那样。这时，液体在泵轮和涡轮之间循环流动来传递能量，于是就形成了效率高达96%～98%的液力偶合器的基本结构。

　　在我国，液力偶合器的生产已形成限矩型(YOX)和调速型(YDT)两大主系列。下面就液力偶合器的种类作些介绍。

　　表2-3-1中已列出了主要液力偶合器的分类。下面我们就选一些比较典型的形式加以介绍，使大家进一步了解各类液力偶合器的工作原理、适用范围和优缺点。

　　图2-3-2所示的是一种静压泄液式液力偶合器的原理图。它主要由泵轮1和涡轮2以及侧辅腔3等三大部分组成。设于涡轮与外壳之间有一个较大空间的侧辅腔内储存的液体以二分之一泵轮和涡轮的角速度之和旋转，靠其旋转所造成的离心静压力与工作腔的压力相平衡。当超载使涡轮的转速降低。