减速机及应用ppt课件

减速机及应用 工厂辅助设备 1 什么是减速机一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动 蜗杆传动 齿轮 蜗杆传动所组成的独立部件 常用作原动件与工作机之间的减速传动装置 在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用 选用减速机时应根据工作机的选用条件 技术参数 动力机的性能 经济性等因素 比较不同类型 品种减速机的外廓尺寸 传动效率 承载能力 质量 价格等 选择最适合的减速机 1减速机与电动机系统简介 一 减速机 2 减速机作用1 获得大的输出扭矩 2 获得精确转速 3 动力传递 当电机输入功率一定 我们很多时候需要很大的转矩 并且低速的运动 转速与转矩成反比 转速降低 则转矩增大 把高速旋转小转矩运动转换为低转速大转矩运动 降速同時降低了负载的惯量 惯量的减少为减速比的平方 3 在目前用于传递动力与运动的机构中 减速机的应用范围相当广泛 几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹 从交通工具的船舶 汽车 机车 建筑用的重型机具 机械工业所用的加工机具及自动化生产设备 到日常生活中常见的家电 钟表等等 其应用从大功率的传输工作 到小负荷 精确的角度传输都可以见到减速机的应用 而且在工业应用上 减速机具有减速及增加转矩功能 因此广泛应用在速度与扭矩的转换设备中 4 三相异步电动机转速是分级的 是由电机的 极数 决定的 三相交流电机每组线圈都会产生N S磁极 每个电机每相含有的磁极个数就是极数 由于磁极是成对出现的 所以电机有2 4 6 8 极之分 极数反映出电动机的同步转速 2极同步转速是3000r min 4极同步转速是1500r min 6极同步转速是1000r min 8极同步转速是750r min 10极同步转速是600r min 二 三相异步电动机 5 电动机同步转速公式如下 n 60f pf为频率 单位为Hz n为转速 其单位为r minp为磁极对数 注意是磁极对数而非磁极的个数 如2极电机p 1 6 由于在中国三相交流电的频率为50Hz 因此这几种速度都只是各种极数电机的同步转速 而非实际转速 异步电机转子的转速总是低于或高于其旋转磁场的转速 异步之名由此而来 异步电机转子转速与旋转磁场转速之差 称为转差 通常在10 以内 由此可知 交流电机 不管是同步还是异步 的转速都受电源频率的制约 7 大型高压同步电动机 1300KW 6KV同步电动机同步电机转子本身产生固定方向的磁场 用永磁铁或直流电流产生 定子旋转磁场 拖着 转子磁场 转子 转动 因此转子的转速一定等于同步速 也因此叫做同步电机 同步电动机的功率因数可以调节 在不要求调速的场合 应用大型同步电动机可以提高运行效率 三 同步电动机 8 同步电动机的拖动转矩与 角成函数关系 在额定工况下 角一般在30 左右 一 同步电机基本原理 9 常见的旋转磁极式同步电动机 转子分隐极式和凸极式两种结构 10 11 12 二 同步电动机的两种调速方法 分类 它控式变频调速自控式变频调速 13 评价优点 在多台参数一致的小容量同步电动机需要同时起动 同时调速的场合 采用一台变频器控制多台小电动机 系统对各台电动机的供电频率相同 供电电压也相同 易于群控 缺点 如果一台电动机出现失步 将影响整个群控系统的正常工作 它控式变频调速 14 自控式变频调速 评价优点 增加了闭环自动控制功能 在同步电动机中安装了转子位置检测器BQ 根据转子的实际位置来控制变频器的供电频率 保证定子旋转磁场的转速与转子磁极的转速始终处于同步状态 避免了它控式同步电动机变频调速系统运行中会失步的缺点 15 减速机的一般理解 最简单的理解是 减速机是改变速度与输出力矩的 提供大力矩 低转速 减速机的转数比 输入转数 输出转数 若转数比为100 输出转矩大约为输入转矩的100倍 转速减慢而转矩增加 如果用于低速的场合 只用一个普通低速的电机当然不行 因为 1 速度一般达不到 一般情况下减速机的数比可以低到3 1甚至更小 也可以高于180 1甚至更大 2 普通电机转矩一般达不到 要求在低速运转的负载 一般说来都要求比较大的转矩 比如说提升机 电梯 生产线 卷绕机等等 即使普通电机的转速符合要求了 转矩也往往不能刚好符合要求 3 在电动机与减速机的系统配置方面 既要选择电动机的功率和转速 又要选择减速机的转速比和输出转矩的大小 四 减速机与电动机系统 16 减速机是一种相对精密的机械 它的种类繁多 型号各异 不同种类有不同的用途 减速机按用途可分为通用减速机和专用减速机两大类 两者的设计 制造和使用特点各不相同 按照传动类型可分为齿轮减速机 蜗轮蜗杆减速机和行星齿轮减速机 按照传动级数不同可分为单级和多级减速机 按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速机 圆锥齿轮减速机和圆锥 圆柱齿轮减速机 斜齿圆柱齿轮传动 因其接触线倾斜 同时啮合的齿数多 重合度大 故传动平稳 噪声小 承载能力高 常在速度较高的传动系统中使用 按照传动的布置形式又可分为展开式 分流式 简单地讲就是一分二 一个齿轮同时带动两个齿轮 和同轴式减速机 2减速机类型 17 减速机按传动类型分类 齿轮减速机 蜗杆减速机 行星减速机 圆柱齿轮减速机 圆锥齿轮减速机 圆锥 圆柱齿轮减速机 圆柱蜗杆减速机 圆弧齿蜗杆减速机 锥蜗杆减速机 蜗杆 齿轮减速机 渐开线行星齿轮减速机 摆线齿轮减速机 谐波齿轮减速机 18 特点 传动效率高 工作可靠 寿命长 维护简便 因而应用很广泛 一 齿轮减速机 类型 单级圆柱齿轮减速机 常见减速机的主要类型 特点及应用 19 分流式双级圆柱齿轮减速机 两级圆锥齿轮 圆柱齿轮减速机 分流式三级圆柱齿轮减速机 同轴式双级圆柱齿轮减速机 分流式双级圆柱齿轮减速机 20 产品实例 可动锥轴安装在偏心轴承套内 可实现可动锥自转和旋转破碎 21 产品实例 展开式三级圆柱齿轮减速机 22 产品实例 展开式双级圆柱齿轮减速机 两级圆锥齿轮 圆柱齿轮减速机 23 特点 兼有两者的传动特点 通常把蜗杆传动作为高速级 因为在高速时 蜗杆传动的效率较高 三 蜗杆 齿轮减速机 类型 24 特点 结构紧凑 传动比大 工作平稳 噪声较小 传动效率低 二 蜗杆减速机 类型 其中 S 低速级 f 高速级 下蜗杆式 上蜗杆式 侧蜗杆式 25 三维模型 蜗杆减速机 26 产品实例 27 产品实例 蜗杆 齿轮减速机 28 29 展开式就是不同轴 一般输入轴在一侧 输出轴在另一侧的非输入轴轴线上 30 1 下箱体 2 油标指示器 3 上箱体 4 透气孔 5 检查孔盖 6 吊环螺钉 7 吊钩 8 油塞 9 定位销钉 10 起盖螺钉孔 3减速机结构 31 1 圆柱齿轮减速机优缺点 优点 结构简单 修理方便 而且从价格的因素考虑 它比较便宜 圆柱齿轮减速机运行起来比较稳定 圆柱齿轮减速机应用是最广泛 应用场合最多的一类 极高的性价比赢得了众多设计师的亲睐 缺点 体积较大 占用面积大 给整机设计和空间安排造成困难 圆柱齿轮减速机功能演示 32 涡轮蜗杆减速机最主要的优点就是具有反向自锁的功能 而且相比其它几种减速机具有较大的减速比 涡轮蜗杆减速机的输入 输出轴不在同一轴线上 甚至不在同一个平面上 2 涡轮蜗杆减速机特点 缺点 传动效率不够高 精度也不是很高 33 3 行星减速器优缺点 优点 该行星减速器体积小 重量轻 承载能力高 精度也比较高 使用寿命长 运转平稳 噪声低 具有功率分流 多齿啮合独用的特性 最大输入功率可达104kW 同时它还具备较大输出扭矩的特点 缺点 优异的性能决定了它制造麻烦 结构复杂 价格很高 34 行星减速器 35 行星减速器 36 4摆线针轮减速器 摆线针轮减速机是一种应用行星式传动原理 采用摆线针齿啮合的新颖传动装置 摆线针轮减速机全部传动装置可分为三部分 输入部分 减速部分 输出部分 在输入轴上装有一个错位180 的双偏心套 在偏心套上装有两个称为转臂的滚柱轴承 形成H机构 两个摆线轮的中心孔即为偏心套上转臂轴承的滚道 并由摆线轮与针齿轮上一组环形排列的针齿相啮合 以组成齿差为一齿的内啮合减速机构 为了减小摩擦 在速比小的减速机中 针齿上带有针齿套 37 4摆线针轮减速器 高速比和高效率单级传动 就能达到1 87的减速比 效率在90 以上 如果采用多级传动 减速比更大 摆线针轮减速机一级传动减速比为9 87 双级传动减速比为121 5133 多级组合可达数万 且针齿啮合系套式滚动摩擦 啮合表面无相对滑动 故一级减速效率达94 结构紧凑体积小由于采用了行星传动原理 输入轴输出轴在同一轴心线上 使其机型获得尽可能小的尺寸 运转平稳噪声低摆线针齿啮合齿数较多 重叠系数大以及具有机件平衡的机理 使振动和嗓声限制在最小程度 在运转中同时接触的齿对数多 重合度大 运转平稳 过载能力强 振动和噪音低 各种规格的机型噪音小 特点 38 4摆线针轮减速器 39 40 组成 41 42 43 44 45 46 47 48 行星减速器 49 5 减速机中的零部件 1 箱体 箱体的作用是为齿轮 轴 轴承等零部件提供安装空间 装润滑油 安装固定整机 箱体一般都是铸铁制造 用铸铁制造方便 能够有较大刚度 且有吸收振动和噪声的作用 但有个缺点是不耐冲击 当采用悬挂方式安装的时候应特别注意这种情况 采取适当的缓冲措施 避免冲击而导致安装处断裂 当然特殊情况下也有铸钢制造的情况 50 2 齿轮 齿轮是减速机中最重要的零件 负责传递转矩和转速 齿与齿之间配合为线接触 且运动过程中磨损严重 冲击承受较大冲击 因此需要齿轮有很大的表面硬度而芯部有一定的韧性 一般齿轮都是经过表面硬化处理 从而满足力学性能要求 51 52 3 特点和类型齿轮传动用来传递任意两轴间的运动和动力 其圆周速度可达到300m s 传递功率可达105KW 齿轮直径可从不到1mm到150m以上 是现代机械中应用最广的一种机械传动 齿轮传动与带传动相比主要有以下优点 传递动力大 效率高 寿命长 工作平稳 可靠性高 能保证恒定的传动比 能传递任意夹角两轴间的运动 齿轮传动与带传动相比主要缺点有 制造 安装精度要求较高 因而成本也较高 不宜作远距离传动 无过载保护 需专门加工设备 53 对齿轮传动的基本要求 传动准确平稳 齿轮传动的最基本要求之一是瞬时传动比恒定不变 以避免产生动载荷 冲击 震动和噪声 这与齿轮的齿廓形状 制造和安装精度有关 承载能力强齿轮传动在具体的工作条件下 必须有足够的工作能力 以保证齿轮在整个工作过程中不致产生各种失效 这与齿轮的尺寸 材料 热处理工艺因素有关 54 1 按两轴位置 直齿圆柱齿轮机构 轮齿与轴平行 斜齿圆柱齿轮传动 轮齿与轴不平行 人字齿轮传动 轮齿成人字形 传递相交轴运动 锥齿轮机构 传递交错轴运动 直齿斜齿曲线齿 交错轴斜齿轮蜗轮蜗杆准双曲面齿轮 4 类型 空间齿轮机构 齿轮机构 平面齿轮机构 圆柱齿轮机构 55 外啮合直齿圆柱齿轮机构 内啮合直齿圆柱齿轮机构 齿轮齿条机构 直齿条 外啮合斜齿圆柱齿轮机构 人字齿轮机构 齿轮齿条机构 斜齿条 56 直齿圆锥齿轮机构 曲齿圆锥齿轮机构 螺旋齿轮机构 交错轴斜齿轮机构 蜗杆机构 准双曲面齿轮机构 57 2 按工作条件 3 按齿形 渐开线 常用摆线 计时仪器圆弧 承载能力较强 开式 适于低速及不重要的场合半开式 农业机械 建筑机械及简单机械设备 只有简单防护罩闭式 润滑 密封良好 汽车 机床及航空发动机等齿轮传动中 4 按使用情况分 动力齿轮 以动力传输为主 常为高速重载或低速重载传动 传动齿轮 以运动准确为主 一般为轻载高精度传动 58 当一直线沿半径为rb的圆作纯滚动时 该直线上任一点K的轨迹称为该圆的渐开线 该圆称为渐开线的基圆 直线x x称为渐开线的发生线 角 K称为渐开线AK段的展角 4渐开线与渐开线齿廓啮合传动的特点一 渐开线的形成及其特性1 渐开线的形成 59 1 齿顶圆 过所有轮齿顶端的圆 其半径用ra表示 2 齿根圆 过所有齿槽底部的圆 其半径用rf表示 3 基圆 形成渐开线齿廓的圆 其半径用rb表示 4 分度圆 位于轮齿的中部 是设计 制造的基准圆 其半径用r表示 5 齿根高 齿根圆与分度圆之间的径向距离 其长度用hf表示 7 全齿高 齿顶圆与齿根圆之间的径向距离 其长度用h表示 且h ha hf 6 齿根高 齿根圆与分度圆之间的径向距离 其长度用hf表示 60 8 齿厚 每个轮齿在某一个圆上的圆周弧长 不同圆周上的齿厚不同 在半径 为rk的圆上 齿厚用sk表示 在半径为r的分度圆上 齿厚用s表示 9 齿槽宽 相邻两个齿间在某一个圆上的齿槽的圆周弧长 不同圆周上的齿槽宽不同 在半径为rk的圆上 齿槽宽用ek表示 在半径为r的分度圆上 齿槽宽用e表示 10 齿距 或称周节 相邻两个轮齿同侧齿廓之间在某一个圆上对应点的的圆周弧长 不同圆周上的齿距不同 在半径为rk的圆上 齿距用pk表示 显然有pk sk ek 在半径为r的分度圆上 齿距用p表示 同样p s e 若为标准齿轮 则有s e p 2 11 法向齿距 相邻两个轮齿同侧齿廓之间在法线方向上的距离 用pn表示 由渐开线特性可知 pn pb 基圆齿距 61 齿轮基本尺寸的名称和符号 同一圆上 齿根圆 df和rf 齿顶圆 da和ra 分度圆 d和r 基圆 db和rb 齿厚si 齿槽宽ei 齿距pi 62 一 外齿轮 1 名称与符号 齿顶圆 da ra 齿根圆 df rf 齿厚 sk任意圆上的弧长 齿槽宽 ek弧长 齿距 周节 pk sk ek同侧齿廓弧长 齿顶高ha 齿根高hf 齿全高h ha hf 齿宽 B 分度圆 人为规定的计算基准圆 表示符号 d r s e p s e 法向齿距 周节 pn pb 二 渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸 2 基本参数 模数 m 齿数 z 出现无理数 不方便为了计算 制造和检验的方便 分度圆周长 d zp 称为模数m 模数的单位 mm 它是决定齿轮尺寸的一个基本参数 齿数相同的齿轮 模数大 尺寸也大 于是有 d mz r mz 2 人为规定 m p 只能取某些简单值 分度圆压力角 得 i arccos rb ri 由rb ricos i 定义分度圆压力角为齿轮的压力角 对于同一条渐开线 ri i b 0 由d mz知 m和z一定时 分度圆是一个大小唯一确定的圆 规定标准值 20 由db dcos 可知 基圆也是一个大小唯一确定的圆 称m z 为渐开线齿轮的三个基本参数 对于分度圆大小相同的齿轮 如果 不同 则基圆大小将不同 因而其齿廓形状也不同 是决定渐开线齿廓形状的一个重要参数 或rb rcos arccos rb r db dcos 齿轮各部分尺寸的计算公式 齿顶高 ha ha m 齿根高 hf ha c m 全齿高 h ha hf 齿顶圆直径 da d 2ha 齿顶高系数 ha 齿根圆直径 df d 2hf 顶隙系数 c 分度圆直径 d mz 2ha c m z 2ha m z 2ha 2c m 正常齿 ha 1短齿制 ha 0 8 正常齿 c 0 25短齿制 c 0 3 基圆直径 法向齿距 标准齿轮 一个标准齿轮的基本参数和参数的值确定之后 其主要尺寸和齿廓形状就完全确定了 mzcos db z mcos pcos 统一用pb表示 m ha c 取标准值 且e s的齿轮 db dcos pn pb 二 齿条 特点 齿廓是直线 各点法线和速度方向线平行1 压力角处处相等 且等于齿形角 2 齿距处处相等 p m 其它参数的计算与外齿轮相同 如 s m 2e m 2 z 的特例 齿廓曲线 渐开线 直线 ha ha mhf ha c m pn pcos 为常数 1 轮齿与齿槽正好与外齿轮相反 2 df d da 三 内齿轮 3 为保证齿廓全部为渐开线 da d 2ha df d 2hf 结构特点 轮齿分布在空心圆柱体内表面上 不同点 要求da db pb1 pb2 pb1 pb2 pb1 pb2 不能正确啮合 不能正确啮合 能正确啮合 一对齿轮传动时 所有啮合点都在啮合线N1N2上 渐开线齿廓能满足齿廓啮合基本定律 那么 是否任意两个渐开线齿轮都能组成一对齿轮传动呢 m1 m2 从外观看齿1比齿2小 m1 m2 外观齿1比齿2大 四 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动 要使进入啮合区内的各对齿轮都能正确地进入啮合 两齿轮的相邻两齿同侧齿廓间的法向距离应相等 1 正确啮合条件 pb1 pb2 将pb mcos 代入得 m1cos 1 m2cos 2 因m和 都取标准值 使上式成立的条件为 m1 m2 1 2 结论 一对渐开线齿轮的正确啮合条件是它们模数和压力角应分别相等 传动比 2 标准中心距a 对标准齿轮 确定中心距a时 应满足两个要求 1 理论上齿侧间隙为零 2 顶隙c为标准值 储油用 此时有 a ra1 c rf2 r1 ha m r1 r2 为了便于润滑 制造和装配误差 以及受力受热变形膨胀所引起的挤压现象 实际上侧隙不为零 由公差保证 s 1 e 2 0 c c m c m r2 ha m c m m z1 z2 2 两轮节圆总相切 a r 1 r 2 r1 r2 两轮的传动比 i12 r 2 r 1 r 1 r1r 2 r2 在标准安装时节圆与分度圆重合 r2 r1 必须指出 1 分度圆和压力角是单个齿轮就有的 而节圆和啮合角是两个齿轮啮合后才出现的 2 非标准安装时 两分度圆将分离 此时由 提问 有可能 吗 1 一对轮齿的啮合过程 轮齿在从动轮顶圆与N1N2线交点B2处进入啮合 主动轮齿根推动从动轮齿顶 随着传动的进行 啮合点沿N1N2线移动 在主动轮顶圆与N1N2线交点处B1脱离啮合 主动轮 啮合点从齿根走向齿顶 而在从动轮 正好相反 B1B2 实际啮合线 N1N2 因基圆内无渐开线理论上可能的最长啮合线段 N1 N2 啮合极限点 阴影线部分 齿廓的实际工作段 理论啮合线段 3 重合度 B1 终止啮合点 B2 起始啮合点 4 连续传动条件 一对轮齿啮合传动的区间是有限的 要保证齿轮连续转动 则在前一对轮齿脱离啮合之前 后一对轮齿必须及时地进入啮合 为保证连续传动 要求 实际啮合线段B1B2 pb 齿轮的法向齿距 定义 B1B2 pb为一对齿轮的重合度 一对齿轮的连续传动条件是 为保证可靠工作 工程上要求 从理论上讲 重合度为1就能保证连续传动 但齿轮制造和安装有误差 即 B1B2 pb 1 1 采用标准齿轮 总是有 1故不必验算 节圆与分度圆 啮合角与压力角有何区别 节圆 需要先弄清楚节点概念后才知道什么是节圆 两齿轮的啮合接触点所作的两齿廓的公法线与两齿轮旋转中心连线的交点称为节点 渐开线圆柱齿轮啮合传动时由于传动比恒定使得节点到各自中心的长度不变 则节点绕各自中心旋转而成为节圆 两齿轮啮合则相当于两个节圆纯滚动 分度圆 是指齿顶高与齿根高分界的圆 在齿轮加工时用于对360 分度而采用 因此叫做分度圆 节圆与分度圆区别 综上所述 一对齿轮啮合传动才出现的节点绕齿轮中心的节圆 节圆是啮合时成对出现的 单一的齿轮存在分度圆 77 节圆与分度圆 啮合角与压力角有何区别 啮合角 啮合角即是啮合线与节点圆周速度的所夹的锐角 而啮合线即是啮合点在空间的运动轨迹 该轨迹就是过两齿廓啮合点的公法线并斜外切于两基圆 压力角 啮合点所受的正压力方向与啮合点运动方向所夹的锐角 齿轮设计时的压力角通常指分度圆上的压力角 啮合角与分度圆的区别 啮合角只有在一对齿轮啮合传动才出现 当中心距变化时啮合角也将变化 单一的齿轮齿廓上也能确定压力角 其值不受中心距大小变化而影响 78 5 减速机扭矩公式 减速机扭矩 9550 电机功率 速比 使用效率 电机输入转数T Nm 9549 P KW I n r min P是电机的额定输出功率单位是千瓦 KW 分母是额定转速n单位是转每分 r min 额定转数 一般4p 电机的级对数 极对数多了 转速低 但转矩大 极对数少了 转速高 但转矩小 的电机为1500转 以上公式是减速机的输出扭矩 但是选择电机 要选择减速机承载能力相匹配的电机功率才行 不同速比应选择不同功率的电机 功率过大 会降低减速机的寿命 79 必须指出 油的润滑怎么办 齿轮升温变形会怎样 6齿轮啮合间隙调整 80 6齿轮啮合间隙调整 齿轮副法向侧隙的计算为保证齿轮副始终呈单面啮合的正常运转 其工作齿面之间需有油膜润滑 而非工作齿面之间则要考虑到温升变形的影响 故齿轮副的工作齿面间和非工作齿面间都应有一足够而不过大的最小侧隙 前者用于储油 后者用于弥补热膨胀所需 这两者最小法向值之和称为齿轮副的最小法向齿侧间隙 简称最小侧隙 与齿轮副的精度等级无关 齿轮副的最小法向齿侧间隙最小值取决于 齿轮副的工作速度 润滑方式 齿轮副温升 81 齿轮副侧隙的检验 齿轮副侧隙的测量方法有单点法 单啮法和双啮法 单点法在箱体上对安装好的齿轮副进行测量 也可在滚动试验机上进行测量 是实际检测中常用的测量方法 单啮法是用齿轮式单面啮合检查仪和传动测量仪来测量 双啮法用双面啮合检查仪 单点法测量单点法测量圆周侧隙时 在中心距和使用中心距相同的情况下 将齿轮副的一个齿轮固定 在另一个齿轮的分度圆切线方向上置一百分表然后晃动此齿轮 其晃动量由百分表读出 即为圆周侧隙值 单点法测量侧隙时 在中心距和使用中心距相同的情况下 用压铅法和百分表法测量法向侧隙值 82 压铅法在小齿轮上沿齿宽放置两根以上的铅丝 铅丝的直径根据间隙大小选定 一般不宜超过侧间隙的3倍 铅丝的长度一般为3 5个齿 并用干油粘在齿上 铅丝放好后 均匀转动齿轮 铅丝被压扁 厚度小的是工作侧隙 厚度最厚的是齿顶间隙 厚度较大的是非工作侧隙 其厚度可用千分尺测量 齿的工作侧隙和非工作侧隙之和即为齿侧隙 此法简单适用 测量结果比较准确 应用较多 83 千分表法打表法测量时将一个齿轮固定 在另一个齿轮上装上夹紧杆 测量装有夹紧杆的齿轮的摆动角度 在千分表或百分表上得到读数差j 齿侧间隙jn为 jn j R LR为装夹齿轮的分度圆半径 L为百分表触头至齿轮回转轴线的距离也可以将表有直接顶在非固定齿轮的齿面上 迅速使轮齿从一侧啮合转向另一侧啮合 表上的读数差值即为侧隙值 此法用于较精确的啮合当测量的齿侧间隙超出规定时 可通过变动齿轮轴位置和刮研齿面来调整 也可以通过调整轴承座或修刮轴瓦等方法实现 锥齿轮的侧隙检查方法与圆柱齿轮的基本相同 其调整可以通过大齿轮的轴向移动实现 若侧隙过大 可将大齿轮沿轴向移近 侧隙过小则将大齿轮沿轴向移出 法向侧隙jn与大齿轮的轴向移动量x的关系为 Jn 2xsin nsin 式中 n法向压力角 为锥角 84 齿轮的直径计算方法 齿顶圆直径 齿数 2 模数分度圆直径 齿数 模数齿根圆直径 齿顶圆直径 4 5 模数 比如 M432齿齿顶圆直径 32 2 4 136mm分度圆直径 32 4 128mm齿根圆直径 136 4 5 4 118mm这种计算方法针对所有的模数齿轮 不包括变位齿轮 模数表示齿轮牙的大小 齿轮模数 分度圆直径 齿数 齿轮外径 齿数 2 中心距 a 1 2 m z1 z2 7标准齿轮模数 齿数计算公式 85 8减速比计算公式 减速比 从动齿轮齿数 主动齿轮齿数 如果是多级齿轮减速 那么将所有相啮合的一对齿轮组的从动轮齿数 主动轮齿数 然后将得到的结果相乘即可 定义计算方法 减速比 输入转速 输出转速i n1 n2 Z2 Z1n2 被动齿轮转速n1 主动齿轮转速Z2 被动齿轮齿数Z1 主动齿轮齿数减速机的传动比等于各级速比的乘积比如说从动齿轮齿数30 主动齿轮齿数10 从动齿轮齿数28 主动齿轮齿数14 它的减速比是多少 86 齿轮常见缺陷及失效形式有 点蚀 胶合 裂纹 断齿 磨损等 齿轮在啮合过程中 既有相对滚动 又有相对滑动 而且相对滑动的摩擦力在节点两侧的方向相反 从而产生脉动载荷 这两种力的作用结果使齿轮表面层深处产生脉动循环变化的剪应力 当这种剪应力超过齿轮材料的剪切疲劳极限时表面将产生疲劳裂纹 裂纹扩展 最终会使齿面金属小块剥落 在齿面上形成小坑减少点蚀现象的措施主要有两个 提高表面硬度和使用表面极其平滑或 超精细加工 的齿轮和轴承 87 胶合的情况主要发生在两软齿面齿轮啮合过程中 由于表面硬度达不到要求造成 减速机中齿轮基本上都是硬齿面啮合 因此这种情况比较少见 裂纹的出现除了制造缺陷外 更多的原因是应力集中 把点蚀或原有的微小缺陷放大造成的 裂纹的产生会导致齿的强度急剧下降 若不及时更换 会发生断齿 断齿现象在齿轮故障中最为常见 88 齿轮两齿面相对运动过程中 会发生磨损现象 磨损也是影响齿轮寿命的一个关键因素 要减少磨损 在实际应用中 通常采取提高齿面硬度和合理的润滑两个措施 在减速机中 润滑的方式主要有两种 一种是飞溅润滑 一种是油浸润滑 润滑方式选择的依据是齿轮线速度 减速机的设计 类型和尺寸也要加以考虑 当V 6m s时 常用油浸润滑 V 15m s时 对斜齿轮常选用飞溅润滑 V 12m s时 对锥齿轮用飞溅润滑 89 因此 我们在检修或维护过程中 对润滑油量的控制很重要 润滑油并不是越多越好 很多时候因为油量过多 把飞溅润滑变为油浸润滑 从而使润滑效果降低 使减速机温度升高 而油量太少又达不到润滑效果 使磨损加大 噪音增加 影响齿轮寿命 吊车减速机齿轮报废标准通常为 裂纹 断齿 齿面点蚀损坏达啮合面的30 且深度达原齿厚的10 齿厚的磨损量达到齿厚的10 90 从理论上讲 一对齿轮中只有一个达到报废标准时 我们在检修过程中应该两个齿轮同时更换以消除一新一旧齿轮啮合时模数不匹配 增加磨损和噪声的影响 91 9工业润滑油 1 世界润滑油用途分布 92 9工业润滑油 2 工业润滑油的产品分类 工业润滑油主要有液压油 齿轮油 汽轮机油 压缩机油 冷冻机油 变压器油 真空泵油 轴承油 金属加工油 液 防锈油脂 气缸油 热处理油和导热油等 此外 还有润滑油为基础油 并加有稠化剂的润滑脂 约占国内润滑油需求总量的60 93 9工业润滑油 3 工业润滑油的选用原则 工业润滑油的基本性能和主要选用原则是粘度 1 在中转速 中载荷和温度不太高的工况下 选用中粘度润滑油 2 在高载荷 低转速和温度较高的工况下 选用高粘度润滑油或添加极压抗磨剂的润滑油 3 在低载荷 高转速和低温的工况下 选用低粘度润滑油 4 在宽高低温范围 轻载荷和高转速 以及有其它特殊要求的工况下 选用合成润滑油 94 9工业润滑油 4 工业润滑脂的选用原则 润滑脂的基本性能和主要选用原则是锥入度 以锥入度来划分润滑脂稠度等级 锥入度是衡量润滑脂稠度及软硬程度的指标 它是指在规定的负荷 时间和温度条件下锥体落入试样的深度 其单位以0 1mm表示 锥入度值越大 表示润滑脂越软 反之就越硬 1 使用润滑脂的轴承所承受的负荷大 转速低时 应该选用锥入度小的润滑脂 2 反之所承受的负荷小 转速高时 就要选用锥入度大的润滑脂 3 在宽高低温范围 轻负荷 高转速和低温很低时 以及有其它特殊要求时 应选用合成润滑脂 95 9工业润滑油 5 按机械工作条件选用润滑油原则 负荷负荷大 应选用粘度大或油性 极压性好的润滑油 反之 负荷小 应选用粘度小的润滑油 间歇性的或冲击力较大的机械运动 容易破坏油膜 应选用粘度较大或极压性较好的润滑油 或用这种润滑油制成的锥入度较小 较硬 的润滑脂 速度速度高 需选用粘度较小的润滑油或用粘度较小的润滑油制成的润滑脂 反之 则用粘度较大的润滑油或用粘度较大的润滑油制成的润滑脂 对于高速滚动轴承的选脂 为了补足所有脂的机械安定性和成渠性 以及克服离心力的作用 最好选用稠度较大的3号润滑脂 对一般转速不太高的轴承来说 为了降低轴承的转矩 特别是启动转矩 则尽可能选用低稠度的润滑脂 96 9工业润滑油 温度在高温条件下 应选用粘度较大 闪点较高 油性好以及氧化安定性好的润滑油或用热安定性好的基础油和稠化剂 锂皂 负荷钙皂 负荷铝皂等 制成的滴点较高的润滑脂 在低温条件下 应选用粘度较小 凝点低的润滑油或用这种油制成的低温性能较好的润滑脂 温度变化大的摩擦部位 应选用粘温性能较好的润滑油或使用温度范围较宽的润滑脂 如通用锂基脂 潮湿在潮湿的工作环境里 或者与水接触较多的工作条件下 应选用抗乳化能力较强的油性 防锈性能较好的润滑油 脂 不能选用钠基脂 5 按机械工作条件选用润滑油原则 97 9工业润滑油 摩擦表面精度表面粗糙 要求使用粘度较大或锥入度较小的润滑油 脂 反之 应选用粘度较小或锥入度较大的润滑油 脂 摩擦表面位置在垂直导轨 丝杠上 润滑油容易流失 应选用粘度较大的润滑油 立式轴承宜选用润滑脂 这样可以减少流失 保持润滑 润滑方式在循环润滑系统中 要求换油周期长 散热快 应选用粘度较小 抗泡沫性和抗氧化安定性较好的润滑油 在飞溅及油雾润滑系统中 为减轻润滑油的氧化作用 应选用加有抗氧 抗泡添加剂的润滑油 在集中润滑系统中 为便于输送 应选用低绸度的1号或1号润滑脂 98 稀油润滑 也称矿物油润滑 采用黏度低的润滑油来润滑 干油润滑是采用润滑脂 简称干油 来润滑 干油润滑在使用过程中主要存在以下缺陷 1 流动性差 内摩擦阻力大 所需工作压力高 无法形成动压油膜 2 润滑脂难以有效迅速扩散到整个润滑面 3 受污染后难以净化 而稀油润滑需要稀油站来完成 系统所需工作压力低 一般在0 2MPa以下 成本相对较低 其流动 散热性能较好 但如果对其各润滑点的流量控制不好 易污染环境 使用方法 99 稀油站简介稀油站是稀油循环润滑系统的心脏 作用为将润滑油液强制地压送到机器摩擦部位 稀油站主要用于冶金 矿山 水泥等机械设备的动静压或滑履轴承的集中润滑系统中 通常安装在机器附近的地下油库或地坑中 稀油站由油箱 油泵装置 过滤器 双筒网片式过滤器和磁性过滤器 列管式油冷却器以及电控箱 仪表盘 管道 阀门等组成 工作时 油液由齿轮泵从油箱吸出 经单向阀 双筒网片式滤油器 列管式油冷却器被直接送到设备的润滑部位 使相对运动部位得到润滑 并带走运动时磨损的金属微粒 再经过磁性过滤器 去处除带磁性的铁屑及磨料 回到油箱 形成稀油循环润滑系统 油站的最高工作压力为0 4MPa 最低工作压力为0 15MPa 根据润滑部位的要求 通过调节安全阀确定使用压力 当油站的工作压力超过安全阀的调定压力时 安全阀将自动打开 多余的油液即流回油箱 100 101 9工业润滑油 6 应用范例 如某大型水泥厂 在其3台主减速机GZ1120 功率850KW 中心距1120 传动距7 75 齿宽560m 齿面接触应力339 9Mpa 节园速度13m s 过去对大型减速机的润滑重视不够 管理跟不上 长期使用100 普通机械润滑油 由于油膜强度不够 油的粘度不适 而造成齿面擦伤 麻点 齿面变尖 断齿现象 引起减速箱振动 高灼 噪音大 漏油 转速不均 而被迫停机 停产 针对大型减速机的应力分析及齿面热处理的硬度 推荐使用统一油膜强度好 抗压性好的100 或150 中负荷工业齿轮油齿轮箱防漏脂 000 自从试用后 新齿面在长时间工作后 没有齿面擦伤 蚀坑 而且 齿上的擦伤 蚀坑几乎没有进一步的发展 噪音 振动 漏油现象明显减少 减速机箱体温度下降明显 运转平稳 减少了维修保养工时 102 9工业润滑油 齿轮油分类 7 齿轮油 103 9工业润滑油 齿轮油选油原则 结合以下四个方面 根据齿轮齿面接触应力的大小选择品种 根据齿轮节圆圆周速度和环境使用温度选择粘度根据齿轮节圆圆周速度选择润滑方式根据不同启动环境温度选择齿轮油的类型 104 9工业润滑油 工业齿轮油使用注意事项 在储运过程中避开火源和高温 要特别注意防止混入杂质 水分和其他品种的油料 加油前应对油箱及管道彻底清洗 进油时要严格过滤 并按规定量加满油 不同厂家生产的润滑油不宜混用 在特殊情况下 混用前必须进行小样混合试验 齿轮油在使用过程中 加强检测 定期取样 按时或按质换油 油量减少时 及时补油 105 9工业润滑油 减速机润滑油选择表 106 8 减速器的润滑和密封 8 1减速器的润滑减速器中齿轮 蜗轮 蜗杆等传动件以及轴承在工作时都需要良好的润滑 8 1 1润滑方式的选择1 少数低速 v 0 5m s 小型减速器采用脂润滑外 绝大多数减速器的齿轮都采用油润滑 对于齿轮圆周速度v 12m s的齿轮传动可采用浸油润滑 即将齿轮浸入油中 当齿轮回转时粘在其上的油液被带到啮合区进行润滑 同时油池的油被甩上箱壁 有助散热 为避免浸油润滑的搅油功耗太大及保证轮齿啮合区的充分润滑 传动件浸入油中的深度不宜太深或太浅 一般浸油深度以浸油齿轮的一个齿高为适度 速度高的还可浅些 约为0 7倍齿高左右 但不应少于10mm 锥齿轮则应将整个齿宽 至少是半个齿宽 浸入油中 对于多级传动 为使各级传动的大齿轮都能浸入油中 低速级大齿轮浸油深度可允许大一些 当其圆周速度v 0 8 12m s时 可达1 6齿轮分度圆半径 当v 0 5 0 8m s时 可达1 6 1 3的分度圆半径 如果为使高速级的大齿轮浸油深度约为一齿高而导致低速级大齿轮的浸油深度超过上述范围时 可采取下列措施 低速级大齿轮浸油深度仍约为一个齿高 可将高速级齿轮采用带油轮蘸油润滑 带油轮常用塑料制成 宽度约为其啮合齿轮宽度的1 3 1 2 浸油深度约为0 7个齿高 但不小于10mm 也可把油池按高低速级隔开以及减速器箱体剖分面与底座倾斜 107 9工业润滑油 8 减速器的润滑和密封 8 1 1润滑方式的选择蜗杆圆周速度v 10m s的蜗杆减速器可以采用浸油润滑 当蜗杆下置时 油面高度约为浸入蜗杆螺纹的牙高 但一般不应超过支承蜗杆的滚动轴承的最低滚珠中心 以免增加功耗 但如果因满足后者而使蜗杆未能浸入油中 或浸油深度不足 时 则可在蜗杆轴两侧分别装上溅油轮 使其浸入油中 旋转时将油甩到蜗杆端面上 而后流入啮合区进行润滑 当蜗杆在上时 蜗轮浸入油中 其浸入深度以一个齿高 或超过齿高不多 为宜 108 9工业润滑油 8 减速器的润滑和密封 8 1 1润滑方式的选择2 当齿轮圆周速度v 12m s或蜗杆圆周速度v 10m s时 则不宜采用浸油润滑 因为粘在齿轮上的油会被离心力甩出而送不到啮合区 而且搅动太甚会使油温升高 油起泡和氧化等降低润滑性能 此时宜用喷油润滑 即利用油泵 压力约0 05 0 3MPa 借助管子将润滑油从喷嘴直接喷到啮合面上 喷油孔的距离应沿齿轮宽均匀分布 喷油润滑也常用于速度并不高但工作条件相当繁重的重型减速器中和需要大量润滑油进行冷却的减速器中 由于喷油润滑需要专门的管路 滤油器 冷却及油量调节装置 因而费用较贵 对蜗杆减速器 当蜗杆圆周速度p 4 5m s时 建议蜗杆置于下方 下置式 当v 5m s时 建议蜗杆置于上方 上置式 109 9工业润滑油 8 1 2润滑油粘度的选择齿轮减速器的润滑油粘度可按高速级齿轮的圆周速度v选取 v 2 5m s可选用中极压齿轮油N320 v 2 5m s或循环润滑可选用中极压齿轮油N220 若工作环境温度低于0 C 使用润滑油须先加热到0 C以上 蜗杆减速器的润滑油粘度可按滑动速度vs选择 vs 2m s 可选用N680极压油 vs 2m s可选用N220极压油 蜗杆上置的 粘度应增大30 8 减速器的润滑和密封 110 9工业润滑油 8 1 3轴承的润滑减速器中的滚动轴承常用减速器内用于润滑齿轮 或蜗轮 的油来润滑 其常用的润滑方式有 1 飞溅润滑减速器中只要有一个浸油齿轮的圆周速度v 1 5 2m s 即可采用飞溅润滑 当v 3m s时 飞溅的油可形成油雾并能直接溅入轴承室 有时由于圆周速度尚不够大或油的粘度较大 不易形成油雾 此时为使润滑可靠 常在箱座接合面上制出输油沟 让溅到箱盖内壁上的油汇集在油沟内 而后流入轴承室进行润滑 在箱盖内壁与其接合面相接触处制出倒棱 以便于油液流入油沟 在难以设置输油沟汇集油雾进入轴承室时 亦有采用引油道润滑或导油槽润滑 2 刮板润滑当浸油齿轮的圆周速度v 1 5 2m s时 油飞溅不起来 下置式蜗杆的圆周速度即使大于2m s 但因蜗杆的位置太低 且与蜗轮轴线成空间垂直交错 飞溅的油难以进入蜗轮轴轴承室 此时可采用刮板润滑 利用刮油板将油从蜗轮轮缘端面刮下后经输油沟流入蜗轮轴轴承 刮板润滑装置中 刮油板与轮缘之间应保持一定的间隙 约0 5mm 因而轮缘端面跳动和轴的轴向窜动也应加以限制 8 减速器的润滑和密封 111 9工业润滑油 3 浸油润滑下置式蜗杆的轴承常浸在油中润滑 如前所述 此时油面一般不应高于轴承最下面滚动体的中心 减速器中当浸油齿轮的圆周速度太低难以飞溅形成油雾 或难以导入轴承 或难以使轴承浸油润滑时 可采用润滑脂润滑 润滑脂通常在装配时填入轴承室 其装填量一般不超过轴承室空间的1 3 1 2 以后每年添加1 2次 采用脂润滑时 一般应在轴承室内侧设置封油环或其他内部密封装置 以免油池中的油进入轴承室稀释润滑脂 脂润滑轴承在低速 工作温度70 C以下时可选钙基脂 较高温度时选钠基脂或钙钠基脂 dn值 d为轴颈直径 mm n为工作转速 r rain 高 40000mm r min 或负荷工况复杂时可选用二硫化钼锂基脂 潮湿环境可采用铝基脂或钡基脂而不宜选用遇水分解的钠基脂 如果减速器采用滑动轴承 由于传动用油的粘度太高不能旋盖式油杯在其中使用 而需采用独自的润滑系统 这时应根据滑动轴承的受载情况 滑动速度等工作条件选择合适的润滑方法和油液 8 减速器的润滑和密封 112 9工业润滑油 8 2减速器的密封减速器需要密封的部位一般有轴伸出处 轴承室内侧 箱体接合面和轴承盖 检查孔和排油孔接合面等处 1 轴伸出处的密封 1 毡圈式密封利用矩形截面的毛毡圈嵌入梯形槽中所产生的对轴的压紧作用 获得防止润滑油漏出和外界杂质 灰尘等侵入轴承室的密封效果 用压板压在毛毡圈上 便于调整径向密封力和更换毡圈 毡圈式密封简单 价廉 但对轴颈接触面的摩擦较严重 主要用于脂润滑以及密封处轴颈圆周速度较低 一般不超过4 5m s 的油润滑 2 皮碗式密封利用断面形状为J形的密封圈唇形结构部分的弹性和螺旋弹簧圈的扣紧力 使唇形部分紧贴轴表面而起密封作用 密封圈内装有金属骨架 靠外围与孔的配合实现轴向固定 无骨架式密封圈 使用时必须轴向固定 密封圈两侧的密封效果不同 如果主要是为了封油 密封唇应对着轴承 如果主要是为了防止外物侵入 则密封唇应背着轴承 若要同时具备防漏和防尘能力 最好使用两个反向安置的密封圈 皮碗式密封工作可靠 密封性能好 便于安装和更换 可用于油润滑和脂润滑 对精车的轴颈 圆周速度v 10m s 对磨光的轴颈v 15m s 8 减速器的润滑和密封 113 9工业润滑油 3 间隙式密封间隙式密封装置结构简单 轴颈圆周速度一般并无特定限制 但密封不够可靠 适用于脂润滑 油润滑且上作环境清洁的轴承 4 离心式密封在轴上安装甩油环以及在轴上开出沟槽 利用离心力把欲向外流失的油沿径向甩开而流回 这种结构常和间隙式密封联合 只适用于圆周速度v 5m s的油润滑 5 迷宫式密封利用转动元件与固定元件间所构成的曲折 狭小缝隙及缝隙内充满油脂实现迷宫式密封 对油润滑和脂润滑均同样有效 但结构较复杂 适用于高速 8 减速器的润滑和密封 114 9工业润滑油 2 箱盖与箱座接合面的密封在箱盖与箱座接合面上涂密封胶密封最为普遍 也有在箱座接合面上同时开回油沟 让渗入接合面间的油通过回油沟及回油道流回箱内油池以增加密封效果 3 其他部位的密封检查孔盖板 排油螺塞 油标与箱体的接合面间均需加纸封油垫或皮封油圈 螺钉式轴承端盖与箱体之间需加密封垫片 嵌入式轴承端盖与箱体间常用O形橡胶密封圈密封防漏 8 减速器的润滑和密封 115 一 仿形法 图5 1仿形法加工齿轮 5渐开线齿形的加工原理 116 二 范成法 1齿轮插刀 图5 2用插齿刀加工齿轮 117 2齿条插刀 图5 3齿条插刀加工齿轮 118 3齿轮滚刀 图5 4齿轮滚刀加工齿轮 119 6轴承 轴承的选用是以使用寿命为标准计算得到 一般来说能够达到设计使用寿命 但实际中的轴承寿命却远远达不到设计寿命就报废了 究其原因主要有以下几点 1 安装过程中同轴度没达到要求 使轴承承受了多余载荷和冲击 2 润滑条件没有达到要求 加速轴承磨损 3 密封不严导致杂质进入轴承 产生磨粒磨损 4 轴承本身质量原因 120 滚动轴承的失效形式主要有疲劳剥落 过量的永久变形和磨损 疲劳剥落是正常失效形式 它决定了轴承的疲劳寿命 过量永久变形使轴承在运转中产生剧烈的振动和噪声 磨损使轴承游隙 噪声 振动增大 降低轴承的运转精度 121 由于轴承的损坏的主要是由于温度 速度 振动 对中 润滑情况 轴承状态等因素造成的 在轴承工作位置可安装相应的传感器和测试仪器进行检测 根据检测信号的频率 相位 幅值等的异常程度即可判断轴承是否损坏 对于齿轮箱的轴承应进行实时监测 以便提前发现故障 122 轴承的作用 1 支撑轴及轴上零件 保持轴的旋转精度 2 减少转子在旋转过程中的摩擦和磨损 123 一 轴承的类型 1 根据摩擦性质 轴承分为 滑动摩擦轴承和滚动摩擦轴承 124 轴承的类型 125 二滚动轴承的代号 滚动轴承的种类很多 为了便于选用 国家标准规定用代号来表示滚动轴承 代号能表示出滚动轴承的结构 尺寸 公差等级和技术性能等特性 滚动轴承代号用字母加数字组成 完整的代号包括前置代号 基本代号和后置代号三部分 基本代号表示轴承的基本类型 结构和尺寸 是轴承代号的基础 常用滚动轴承的代号 滚动轴承代号是用字母加数字来表示轴承结构 尺寸 公差等级 技术性能等特征的产品符号 国家标准GB T272 93规定轴承的代号由三部分组成 前置代号 字母 基本代号 数字 字母 后置代号 字母 数字 轴承分部件代号 密封与防尘代号 五四三二一 类型代号 宽度系列代号 直径系列代号 内径代号 保持架及材料代号 特殊轴承材料代号 公差等级代号 内部结构代号 游隙代号 其他代号 127 6103 6 深沟球轴承 1 特轻系列 03 内径d 17mm 公差等级为0级 游隙组为0组 6308 6 深沟球轴承 3 中系列 08 内径d 40mm 公差等级为0级 游隙组为0组 7214AC P4 7 角接触球轴承 2 轻系列 14 内径d 70mm 公差等级为4级 游隙组为0组 N105 P5 N 圆柱滚子轴承 1 特轻系列 05 内径d 20mm 公差等级为5级 游隙组为0组 30213 3 圆锥滚子轴承 2 轻系列 13 内径d 65mm 0 正常宽度 0不可省略 公差等级为0级 128 前置代号 二滚动轴承的代号 0 双列角接触轴承 1 调心球轴承 2 调心滚子轴承和推力调心滚子轴承 3 圆锥滚子轴承 4 双列深沟球轴承 5 推力球轴承 6 深沟球轴承 7 角接触球轴承 8 推力圆柱滚子轴承 N 圆柱滚子轴承 U 外球面球轴承 QJ 四点接触球轴承 基本代号由轴承类型代号 尺寸系列代号和内径代号三部分自左至右顺序排列组成 1 类型代号 基本代号 二滚动轴承的代号 尺寸系列代号由轴承的宽 高 度系列代号 一位数字 和直径系列代号 一位数字 左右排列组成 它反映了同种轴承在内圈孔径相同时内 外圈的宽度 厚度的不同及滚动体大小不同 显然 尺寸系列代号不同的轴承其外廓尺寸不同 承载能力