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減速機

基本簡介

減速器是原動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置,用來降低轉速和增大轉矩,以滿足工作需要,在某些場合也用來增速,稱為增速器。
選用減速器時應根據工作機的選用條件,技術參數,動力機的性能,經濟性等因素,比較不同類型、品種減速器的外廓尺寸,傳動效率,承載能力,質量,價格等,選擇最適合的減速器。
減速器是一種相對精密的機械,使用它的目的是降低轉速,增加轉矩。

結構特點

減速器主要由傳動零件(齒輪或蝸桿)、軸、軸承、箱體及其附件所組成。其基本結構有三大部分:

一、齒輪、軸及軸承組合

小齒輪與軸制成一體,稱齒輪軸,這種結構用于齒輪直徑與軸的直徑相關不大的情況下,如果軸的直徑為d,齒輪齒根圓的直徑為df,則當df-d≤6~7mn時,應采用這種結構。而當df-d>6~7mn時,采用齒輪與軸分開為兩個零件的結構,如低速軸與大齒輪。此時齒輪與軸的周向固定平鍵聯接,軸上零件利用軸肩、軸套和軸承蓋作軸向固定。兩軸均采用了深溝球軸承。這種組合,用于承受徑向載荷和不

大的軸向載荷的情況。當軸向載荷較大時,應采用角接觸球軸承、圓錐滾子軸承或深溝球軸承與推力軸承的組合結構。軸承是利用齒輪旋轉時濺起的稀油,進行潤滑。箱座中油池的潤滑油,被旋轉的齒輪濺起飛濺到箱蓋的內壁上,沿內壁流到分箱面坡口后,通過導油槽流入軸承。當浸油齒輪圓周速度υ≤2m/s時,應采用潤滑脂潤滑軸承,為避免可能濺起的稀油沖掉潤滑脂,可采用擋油環將其分開。為防止潤滑油流失和外界灰塵進入箱內,在軸承端蓋和外伸軸之間裝有密封元件。

二、箱體

箱體是減速器的重要組成部件。它是傳動零件的基座,應具有足夠的強度和剛度。

箱體通常用灰鑄鐵制造,對于重載或有沖擊載荷的減速器也可以采用鑄鋼箱體。單體生產的減速器,為了簡化工藝、降低成本,可采用鋼板焊接的箱體。

灰鑄鐵具有很好的鑄造性能和減振性能。為了便于軸系部件的安裝和拆卸,箱體制成沿軸心線水平剖分式。上箱蓋和下箱體用螺栓聯接成一體。軸承座的聯接螺栓應盡量靠近軸承座孔,而軸承座旁的凸臺,應具有足夠的承托面,以便放置聯接螺栓,并保證旋緊螺栓時需要的扳手空間。為保證箱體具有足夠的剛度,在軸承孔附近加支撐肋。為保證減速器安置在基礎上的穩定性并盡可能減少箱體底座平面的機械加工面積,箱體底座一般不采用完整的平面。

三、減速器附件

為了保證減速器的正常工作,除了對齒輪、軸、軸承組合和箱體的結構設計給予足夠的重視外,還應考慮到為減速器潤滑油池注油、排油、檢查油面高度、加工及拆裝檢修時箱蓋與箱座的精確定位、吊裝等輔助零件和部件的合理選擇和設計。

1、檢查孔為檢查傳動零件的嚙合情況,并向箱內注入潤滑油,應在箱體的適當位置設置檢查孔。檢查孔設在上箱蓋頂部能直接觀察到齒輪嚙合部位處。平時,檢查孔的蓋板用螺釘固定在箱蓋上。

2、通氣器減速器工作時,箱體內溫度升高,氣體膨脹,壓力增大,為使箱內熱脹空氣能自由排出,以保持箱內外壓力平衡,不致使潤滑油沿分箱面或軸伸密封件等其他縫隙滲漏,通常在箱體頂部裝設通氣器。

3、軸承蓋為固定軸系部件的軸向位置并承受軸向載荷,軸承座孔兩端用軸承蓋封閉。軸承蓋有凸緣式和嵌入式兩種。利用六角螺栓固定在箱體上,外伸軸處的軸承蓋是通孔,其中裝有密封裝置。凸緣式軸承蓋的優點是拆裝、調整軸承方便,但和嵌入式軸承蓋相比,零件數目較多,尺寸較大,外觀不平整。

4、定位銷為保證每次拆裝箱蓋時,仍保持軸承座孔制造加工時的精度,應在精加工軸承孔前,在箱蓋與箱座的聯接凸緣上配裝定位銷。安置在箱體縱向兩側聯接凸緣上,對稱箱體應呈對稱布置,以免錯裝。

5、油面指示器檢查減速器內油池油面的高度,經常保持油池內有適量的油,一般在箱體便于觀察、油面較穩定的部位,裝設油面指示器。

6、放油螺塞換油時,排放污油和清洗劑,應在箱座底部,油池的最低位置處開設放油孔,平時用螺塞將放油孔堵住,放油螺塞和箱體接合面間應加防漏用的墊圈。

7、啟箱螺釘為加強密封效果,通常在裝配時于箱體剖分面上涂以水玻璃或密封膠,因而在拆卸時往往因膠結緊密難于開蓋。為此常在箱蓋聯接凸緣的適當位置,加工出~2個螺孔,旋入啟箱用的圓柱端或平端的啟箱螺釘。旋動啟箱螺釘便可將上箱蓋頂起。小型減速器也可不設啟箱螺釘,啟蓋時用起子撬開箱蓋,啟箱螺釘的大小可同于凸緣聯接螺栓

設計程序

一、設計的原始資料和數據

1、原動機的類型、規格、轉速、功率(或轉矩)、啟動特性、短時過載能力、轉動慣量等。

2、工作機械的類型、規格、用途、轉速、功率(或轉矩)。工作制度:恒定載荷或變載荷,變載荷的載荷圖;啟、制動與短時過載轉矩,啟動頻率;沖擊和振動程度;旋轉方向等。

3、原動機 作機與減速器的聯接方式,軸伸是否有徑向力及軸向力。

4、安裝型式(減速器與原動機、工作機的相對位置、立式、臥式)。

5、傳動比及其允許誤差。

6、對尺寸及重量的要求。

7、對使用壽命、安全程度和可靠性的要求。

8、環境溫度、灰塵濃度、氣流速度和酸堿度等環境條件;潤滑與冷卻條件(是否有循環水、潤滑站)以及對振動、噪聲的限制。

9、對操作、控制的要求。

10、材料、毛坯、標準件來源和庫存情況。

11、制造廠的制造能力。

12、對批量、成本和價格的要求。

13、交貨期限。

上述前四條是必備條件,其他方面可按常規設計,例如設計壽命一般為!"年。用于重要場合時,可靠性應較高等。

二、選定減速器的類型和安裝型式

三、初定各項工藝方法及參數

選定性能水平,初定齒輪及主要機件的材料、熱處理工藝、精加工方法、潤滑方式及潤滑油品。

四、確定傳動級數

按總傳動比,確定傳動的級數和各級的傳動比。

五、初定幾何參數

初算齒輪傳動中心距(或節圓直徑)、模數及其他幾何參數。

六、整體方案設計

確定減速器的結構、軸的尺寸、跨距及軸承型號等。

七、校核

校核齒輪、軸、鍵等負載件的強度,計算軸承壽命。

八、潤滑冷卻計算

九、確定減速器的附件

十、確定齒輪滲碳深度

必要時還要進行齒形及齒向修形量等工藝數據的計算。

十一、繪制施工圖

在設計中應貫徹國家和行業的有關標準。

使用分類

1、減速器按用途可分為通用減速器和專用減速器兩大類,兩者的設計、制造和使用特點各不相同。20世紀70-80年代,世界上減速器技術有了很大的發展,且與新技術革命的發展緊密結合。 減速機按結構分類:齒輪結構減速器,蝸輪結構減速器,行星結構減速機器

2、一般的減速器有斜齒輪減速器(包括平行軸斜齒輪減速器、蝸輪減速器、錐齒輪減速器等等)、行星齒輪減速器、擺線針輪減速器、蝸輪蝸桿減速器、行星摩擦式機械無級變速機等等。

1)圓柱齒輪減速器

單級、二級、二級以上二級。布置形式:展開式、分流式、同軸式。

2)圓錐齒輪減速器

用于輸入軸和輸出軸位置成相交的場合。

3)蝸桿減速器

主要用于傳動比i>10的場合,傳動比較大時結構緊湊。其缺點是效率低。目前廣泛應用阿基米德蝸桿減速器。

4)齒輪—蝸桿減速器

若齒輪傳動在高速級,則結構緊湊;

若蝸桿傳動在高速級,則效率較高。

5)行星齒輪減速器

傳動效率高,傳動比范圍廣,傳動功率12W~50000KW,體積和重量小。

3、 常見減速器的種類

1) 蝸輪蝸桿減速器的主要特點是具有反向自鎖功能,可以有較大的減速比,輸入軸和輸出軸不在同一軸線上,也不在同一平面上。但是一般體積較大,傳動效率不高,精度不高。

2) 諧波減速器的諧波傳動是利用柔性元件可控的彈性變形來傳遞運動和動力的,體積不大、精度很高,但缺點是柔輪壽命有限、不耐沖擊,剛性與金屬件相比較差。輸入轉速不能太高。

3) 行星減速器其優點是結構比較緊湊,回程間隙小、精度較高,使用壽命很長,額定輸出扭矩可以做的很大。但價格略貴。 減速器: 簡言之,一般機器的功率在設計并制造出來后,其額定功率就不在改變,這時,速度越大,則扭矩(或扭力)越小;速度越小,則扭力越大。

主要載荷

與減速器聯接的工作機載荷狀態比較復雜,對減速器的影響很大,是減速器選用及計算的重要因素,減速器的載荷狀態即工作機(從動機)的載荷狀態,通常分為三類:

①—均勻載荷;

②—中等沖擊載荷;

③—強沖擊載荷。

型號選擇

盡量選用接近理想減速比:

減速比=伺服馬達轉速/減速機出力軸轉速

扭力計算:

對減速機的壽命而言,扭力計算非常重要,并且要注意加速度的最大轉矩值(TP),是否超

過減速機之最大負載扭力.

適用功率通常為市面上的伺服機種的適用功率,減速機的適用性很高,工作系數都能維持在1.2以上,但在選用上也可以以自己的需要來決定:

要點有二:

A.選用伺服電機的出力軸徑不能大于表格上最大使用軸徑.

B.若經扭力計算工作,轉速可以滿足平常運轉,但在伺服全額輸出時,有不足現象時,我們可以在電機側之驅動器,做限流控制,或在機械軸上做扭力保護,這是很必要的.

安裝方法

正確的安裝,使用和維護減速器,是保證機械設備正常運行的重要環節。 因此,在您安裝減速器時,請務必嚴格按照下面的安裝使用相關事項,認真地裝配和使用。

第一步是安裝前確認電機和減速器是否完好無損,并且嚴格檢查電機與減速器相連接的各部位尺寸是否匹配,這里是電機的定位凸臺、輸入軸與減速器凹槽等尺寸及配合公差。

第二步是旋下減速器法蘭外側防塵孔上的螺釘,調整夾緊環使其側孔與防塵孔對齊,插入內六角旋緊。之后,取走電機軸鍵。

第三步是將電機與減速器自然連接。連接時必須保證減速器輸出軸與電機輸入軸同心度一致,且二者外側法蘭平行。如同心度不一致,會導致電機軸折斷或減速機齒輪磨損。

檢查維護

不同的潤滑油禁止相互混合使用。油位螺塞、放油螺塞和通氣器的位置由安裝位置決定。它們的相關位置可參考減速機的安裝位置圖來確定。

一、油位的檢查

切斷電源,防止觸電!等待減速機冷卻!

移去油位螺塞檢查油是否充滿。

安裝油位螺塞。

二、油的檢查

切斷電源,防止觸電!等待減速機冷卻!

打開放油螺塞,取油樣。

檢查油的粘度指數

——如果油明顯渾濁,建議盡快更換。

對于帶油位螺塞的減速機

——檢查油位,是否合格

——安裝油位螺塞

三、油的更換

冷卻后油的粘度增大放油困難,減速機應在運行溫度下換油。

切斷電源,防止觸電!等待減速機冷卻下來無燃燒危險為止!

注意:換油時減速機仍應保持溫熱。

在放油螺塞下面放一個接油盤。

打開油位螺塞、通氣器和放油螺塞。

將油全部排除。

裝上放油螺塞。

注入同牌號的新油。

油量應與安裝位置一致。

在油位螺塞處檢查油位。

擰緊油位螺塞及通氣器

故障解決

減速器滲漏油原因分析及解決方案

原因分析

1、油箱內壓力升高

在封閉的減速機里,每一對齒輪相嚙合發生摩擦便要發出熱量,根據波義耳馬略特定律,隨著運轉時間的加長,使減速機箱內溫度逐漸升高,而減速機箱內體積不變,故箱內壓力隨之增加,箱體內潤滑油經飛濺,灑在減速機箱內壁。由于油的滲透性比較強,在箱內壓力下,哪一處密封不嚴,油便從哪里滲出。

2、減速機結構設計不合理引起漏油

如設計的減速機沒有通風罩,減速機無法實現均壓,造成箱內壓力越來越高,出現漏油現象。

3、加油量過多

減速機在運轉過程中,油池被攪動得很厲害,潤滑油在機內到處飛濺,如果加油量過多,使大量潤滑油積聚在軸封、結合面等處,導致泄漏。

4、檢修工藝不當

在設備檢修時,由于結合面上污物清除不徹底,或密封膠選用不當、密封件方向裝反、不及時更換密封件等也會引起漏油。

處理方案

采用高分子復合材料修復治理減速機滲漏油,高分子復合材料是以高分子聚合物、金屬或陶瓷超細粉末、纖維等為基料,在固化劑、固化促進劑的作用下復合而成的材料。各種材料在性能上互相取長補短,產生協同效應,使復合材料的綜合性能優于原組成材料。具備極強的粘接力、機械性能、和耐化學腐蝕等性能,因而廣泛應用于金屬設備的機械磨損、劃傷、凹坑、裂縫、滲漏、鑄造砂眼等的修復以及各種化學儲罐、反應罐、管道的化學防腐保護及修復。對于減速機靜密封點泄漏可采用美嘉華高分子復合材料和技術現場治理滲漏,不用拆卸,高分子復合材料在外部治理滲漏,省時省力,效果立竿見影,其產品具備的優越的粘著力、耐油性及350%的拉伸度,克服減速機振動造成的影響,很好地為企業解決了多年無法解決的問題。如果減速機運轉中靜密封點漏油,可用表面工程技術的油面緊急修補劑粘堵,從而達到消除漏油的目的。

發展趨勢

1、高水平、高性能。圓柱齒輪普遍采用滲碳淬火、磨齒,承載能力提高4倍以上,體積小、重量輕、噪聲低、效率高、可靠性高。

2、積木式組合設計。基本參數采用優先數,尺寸規格整齊,零件通用性和互換性強,系列容易擴充和花樣翻新,利于組織批量生產和降低成本。

3、型式多樣化,變型設計多。擺脫了傳統的單一的底座安裝方式,增添了空心軸懸掛式、浮動支承底座、電動機與減速器一體式聯接,多方位安裝面等不同型式,擴大使用范圍。

促使減速器水平提高的主要因素有: ①理論知識的日趨完善,更接近實際(如齒輪強度計算方法、修形技術、變形計算、優化設計方法、齒根圓滑過渡、新結構等)。 ②采用好的材料,普遍采用各種優質合金鋼鍛件,材料和熱處理質量控制水平提高。 ③結構設計更合理。 ④加工精度提高到ISO5-6級。 ⑤軸承質量和壽命提高。 ⑥潤滑油質量提高。

行業前景

前瞻產業研究院發布的《2015-2020年中國減速機行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》數據顯示,2011-2012年我國減速機制造行業經營指標整體呈現增長趨勢,2012年,行業的工業總產值為658.08億元,較上年增長8.06%;銷售收入為643.65億元,較上年增長7.23%;行業的資產總額和負債規模分別為523.78億元和268.05億元。在新統計口徑下,2012年行業規模(2000萬元)以上企業數量有439家,從業人員為74701人,利潤總額為47.04億元。

分析認為,減速機的下游應用行業主要包括起重運輸、水泥建材、重型礦山、冶金、電力和航空船用等國民經濟及國防工業的各個領域。由于下游市場給力,我國減速機行業發展前景看好,具體分析如下:

起重運輸設備行業對減速機的需求前景

分析認為,我國起重運輸設備制造行業面臨良好的發展機遇。2013年我國外部發展環境總體回暖,國內投資有望實現較快增長,這為起重運輸設備制造企業發展創造了良好的宏觀環境。起重運輸設備是減速機應用最為廣泛的行業,該行業的發展速度直接影響著減速機市場需求增長的快慢。預計“十二五”期間,我國起重運輸設備制造業將繼續保持快速增長的勢頭,受益于此,減速機需求也將得到有效拉動。

水泥機械行業對減速機的需求前景

《水泥工業“十二五”發展規劃》對“十二五”期間水泥行業的發展提出以下目標:到2015年,規模以上企業工業增加值年均增長10%以上,淘汰落后水泥產能,主要污染物實現達標排放,協同處置取得明顯進展,綜合利用廢棄物總量提高20%,42.5級及以上產品消費比例力爭達到50%以上,前10家企業生產集中度達到35%以上。

分析認為,水泥機械作為振興水泥工業的重要行業。隨著國家對基礎設施建設的政策支持力度以及對水泥行業宏觀調控力度的加大,水泥機械市場需求增長空間將更為廣闊,水泥機械行業將朝著更合理的方向發展。減速機是水泥機械中用到的第二大類通用機械設備,其市場景氣度必然伴隨著水泥機械行業的旺盛需求而繼續上行。

冶金機械行業對減速機的需求前景

分析認為,“十二五”期間,在國家宏觀調控的指導下,鋼鐵產業將嚴格控制產能總量,加快淘汰落后產能,嚴格控制新增產能。鋼鐵產業在經歷了長期粗放型擴張后,亟待加快結構調整和產業升級,而這種調整給冶金重型機械制造業特別是高技術含量的高端裝備制造業帶來了挑戰,也帶來了市場機遇。總體而言,機遇大于挑戰,“十二五”期間環保和大型高效鋼鐵冶煉設備將迎來新一輪高速增長。作為冶金設備的重要配套產品,減速機在冶金設備中的需求也將會得到有效拉動。

結合上面的分析,前瞻產業研究院預測,“十二五”期間我國減速機行業將繼續保持快速增長的勢頭。結合2003-2012年我國減速機行業的發展態勢及國內外宏觀經濟的走勢,預計“十二五”期間我國減速機行業將實現年均10%以上的速度增長,到2017年減速機行業收入規模將超過1000億元。

前景分析

起重運輸設備行業對減速機的需求前景

我國起重運輸設備制造行業面臨良好的發展機遇。城鎮化加速落實,使得城市基礎設施建設催生出龐大的機械設備需求,這為起重運輸設備制造企業發展創造了良好的宏觀環境。

起重運輸設備是減速機應用最為廣泛的行業,該行業的發展速度直接影響著減速機市場需求增長的快慢。我國起重運輸設備制造業將繼續保持快速增長的勢頭,受益于此,減速機需求也將得到有效拉動。

水泥機械行業對減速機的需求前景

水泥機械作為振興水泥工業的重要行業。隨著國家對基礎設施建設的政策支持力度以及對水泥行業宏觀調控力度的加大,水泥機械市場需求增長空間將更為廣闊,水泥機械行業將朝著更合理的方向發展。減速機是水泥機械中用到的第二大類通用機械設備,其市場景氣度必然伴隨著水泥機械行業的旺盛需求而繼續上行。

冶金機械行業對減速機的需求前景

這幾年,在國家宏觀調控的指導下,鋼鐵產業嚴格控制產能總量,加快淘汰落后產能,嚴格控制新增產能。鋼鐵產業在經歷了長期粗放型擴張后,亟待加快結構調整和產業升級,而這種調整給冶金重型機械制造業特別是高技術含量的高端裝備制造業帶來了挑戰,也帶來了市場機遇。

總體而言,機遇大于挑戰,“十二五”期間環保和大型高效鋼鐵冶煉設備將迎來新一輪高速增長。作為冶金設備的重要配套產品,減速機在冶金設備中的需求也將會得到有效拉動。

機器人行業對減速機的需求前景

機器人行業是當下最受矚目的行業,發展空間不用多說。精密減速器是中工業機器人最關鍵的功能部件,是機器人產業鏈至關重要的應用環節。

據國家權威部門預測,2015年至2018年,我國工業機器人對減速器的新增需求量依次將達到23.6萬套、29.6萬套、36.9萬套和46.2萬套。此外,對于國內市場保有的工業機器人按一般使用壽命8~10年計算,未來國內對于精密減速器的市場需求將超過100萬臺,年市場銷售額將突破100億元以上。

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