行星齿轮减速机齿轮製造在减速机中的运用
我国是挤泥机的生產(Produce)大国,每年挤泥机的產量居世界首位。但是,长期以来我国挤泥机的质量和发达国家相比,一直存在著较大的差距。从可靠性方麵看,主要是係统(system)零部件的寿命较短,故障较多,维护修理较为频繁。发达国家某公司(Company)生產的真空挤泥机,许用挤压力达4MPa,其齿轮(Gear)的寿命极长,终身不需维修,终身不必更换配件。而国產的真空挤泥机(少数几家采用硬齿麵的除外),一般在正常使用两年以后,几乎都会发生程度不等的点蚀,剥落,磨损(零部件失效的一种基本类型),塑性变形,断齿,胶合等齿轮损伤。的无故障工作时间较短,生產时常要停机检修,有时甚至要更换整台。既增加了產品(Product)成本,又降低了產品的质量。中国入世在即,如何提高国產挤泥机的技术性能,缩小和发达国家的差距,已经是刻不容缓了。
为了提高砖瓦行业装备水平,国家建材局早在1991年就发布了真空挤泥机的国家建材行业標准(標准代號JC3432- 91)。该標准中明確规定,真空挤泥机的应符合ZBJ19004中技术要求的规定。也就是说,的齿轮必须是锻钢,並经热处理后齿麵硬度达到HB350以上,也就是采用硬齿麵。由於锻钢没有铸造齿轮的各种材料(Material)缺陷,经热处理后具有很高的表麵硬度,耐磨性,韧性和抗抗衝击性能,使齿轮的接触强度(strength)和弯曲强度都提高了很多。我国现有挤泥机的多数是配用ZQ型標准,齿轮是铸造材料,齿麵(指大齿轮)硬度约为HB220.这种软齿麵的齿轮强度低,承载能力小,不可靠,很不適合砖瓦行业使用。机械行业早在1988年就把它列为淘汰產品,由ZLY等係列硬齿麵齿轮所取代。软齿麵和硬齿麵齿轮参数的对比见表1.从表1可以看出,在传递相同扭矩的情况(Condition)下,软齿麵装置的质量是硬齿麵的5倍。由於挤泥机的结构限製(尤其是紧凑型真空挤泥机)和经济性的原因,的结构不可能过分庞大。而砖瓦生產(Produce)中常常是重载起动和超负荷运转,很多挤泥机配套的ZQ型標准本来就不適应,加之选型又偏小(有的90kW以上动力的挤泥机只配ZQ65型),这就是挤泥机的係统寿命短,可靠性差的根本原因。
既然软齿麵的性能很差,为什么又能在砖瓦机械中久盛不衰这是因为ZQ型標准已经用了几十年,大家感到习惯了。另外,价格低廉也是一个重要原因。而按照一般的硬齿麵齿轮的製造工艺,硬齿麵齿轮的成本確实太高。由於挤泥机是低速传递动力的机械,挤泥机对振动和噪音的要求也不高(<85分贝),对齿轮的工作平稳性和齿侧间隙的要求也不很严格,只是因为挤泥机的工作负荷重,其接触精度应该高一些。因此,从实际出发,采用一种经济实用的硬齿麵齿轮,是完全可行的。现將这种硬齿麵齿轮介绍如下。
1硬齿麵齿轮的结构。
小齿轮,其结构和一般齿轮相同。硬齿麵齿轮减速机为达到特別低的输出转速,可以通过两个齿轮减速机相联的方法来实现。当采用这种传动方案时,可配置电机的功率必须依赖於减速机的极限输出扭矩,而不能通过电机功率来计算减速机的输出扭矩。
大齿轮(Gear)为组合式结构(见图2),由铸造的齿轮轮轂(图3)
和锻造的齿圈(图4)热压配合成(解释:由几个部分合並成一个整体)一体。因为锻造整体为合金钢材料的大齿轮费用(expense)很高,进行热处理(chǔ lǐ)时,也会因结构庞大而价格昂贵。采用组合式结构,虽然齿圈仍为合金钢材料(如42CrMo,20CrMnTi等),但其厚度仅为5mn(mn是齿轮的法向模热处理费用。而齿轮轮轂(形状:圆桶形)可以用价格低廉的球墨铸铁(如QT500-2),也可用灰铸铁(HT200)。齿圈內孔与齿轮轮轂外径(外缘直径)的配合要適当。过盈量太大会造成装配困难,在加热装配的时候,如果装配温度太高,还会造成回火脆性,还会產生很大的残余应力;过盈太小,结合压强低,齿圈在工作时会打坏,造成失效。选择过盈量要经过严格的计算,才能確定传递载荷所需要的结合压强,从而得出恰当的有效过盈量,轮轂和齿圈的配合,一般为t6。根据过盈量的数值,再计算出齿圈热装时的加热温度,一般要大於200℃,但要注意避开某些造成材料回火脆性的温度。为了便於装配,齿圈的孔端和轮轂的进入端都应该加工倒角。通常可取倒角α=10,倒角的宽度A可取10mm,分別如图5和图6所示。轮轂和齿圈的配合麵的粗糙(cū cāo)度一般不得高於6.3,粗糙度过高会影响结合强度。
2硬齿麵渐开线齿轮(Gear)的加工。
由於挤泥机的运动精度和工作平稳性的要求都不很高,完全可以在滚齿机上进行加工,从而降低(reduce)了加工成本。
由於对接触精度要求比较高,这就需要增加一些加工手段,使齿麵的接触斑点沿齿长不少於70%,沿齿高不少於50%.小齿轮(Gear)和大齿轮都要进行表麵淬火,小齿轮的齿表麵硬度一般在HRC54以上,大齿轮的齿表麵硬度可稍低一些。在设计齿轮参数时,为了提高小齿轮的强度,小齿轮都是取正变位係数。齿轮材质,齿麵的硬度,齿轮的侧隙,齿轮的接触斑点等,这些都是关键项目,必须严格检验把关,以確保齿轮的质量。
3中硬齿麵双圆弧齿轮的加工。好色先生TVIOS1、R係列同轴式斜齿轮减速机结合国际技术要求製造,具有很高的科技含量2、节省空间,可靠耐用,承受过载能力高,功率可达132KW; 3、能耗低,性能优越,减速机效率高达95%以上;4、振动小,噪音低,节能高;5、选用优质锻钢材料,钢性铸铁箱体,齿轮表麵经过高频热处理;6、经过精密加工,確保轴平行度和定位轴承要求,形成斜齿轮传动总成的减速机配置了各种类电机,组合成机电一体化,完全保证了產品使用质量特性。
挤泥机中的齿轮,也可以采用中硬齿麵的双圆弧齿轮。双圆弧齿轮的接触强度高,承载能力强,磨损(零部件失效的一种基本类型)小而均匀(jūn yún),振动和噪音都较小,较平稳。其加工方法和硬齿麵渐开线齿轮差不多。中硬齿麵双圆弧齿轮的结构毛坯的製造和渐开线齿轮相同。因为中硬齿麵双圆弧齿轮的齿麵硬度在HB280~350之间,热处理(chǔ lǐ)较为简单,大齿轮只进行一次调质处理。双圆弧齿的加工也是在滚齿机上进行,但必须有专用的圆弧齿轮滚刀,所以更换配件比较困难,只有原製造厂才能供应。另外,双圆弧齿轮对齿轮轴孔和中心距的误差相当敏感(感觉敏锐),因而对齿轮箱体(BOX)加工的精度要求很高。铸造或焊合的齿轮箱体,必须经过时效(Prescription)处理,以免在使用中变形而影响齿轮效果。
4结语。
由於国家限製粘土製砖,利用煤矸石,粉煤灰等工业废渣製砖的生產线將逐步增多;產品也从普通砖,多孔砖发展到各种空心砖;成型工艺也由软塑成型发展到半硬塑和硬塑成型;挤泥机的动力由几十kW增加至几百kW;许用挤压力由1MPa提高到4MPa.所有这些,都对挤泥机的係统提出了更高的要求。行星齿轮减速机又称为好色先生APPIOS,伺服减速机。在减速机家族中,好色先生APPIOS以其体积小,传动效率高,减速范围广,精度高等诸多优点,而被广泛应用於伺服电机、步进电机、直流电机等传动係统中。其作用就是在保证精密传动的前提下,主要被用来降低转速增大扭矩和降低负载/电机的转动惯量比。只有采用硬齿麵齿轮取代传统的软齿麵齿轮,国產挤泥机才能提高到一个新的水平。经过多年的使用实践证明,上述工艺製造的硬齿麵齿轮,其成本较低,其使用寿命和无故障工作时间都大大高於JC3422-91標准,具有很高的可靠性,给用户带来了很好的效益,深得用户的好评,是一项值得推广的技术。