上海立龙机械设备有限公司

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齿 轮 减 速 电 机 的 模 块 化 设 计 问 题

探 讨 了 齿 轮 减 速 电机 模 块 化 设 计 的 特 点 、国 外 对 该 设 计的 研 究 和 应 用 、 国 内 进 一 步 研 究、 设 计 、 开 发 的 方 向 。

 

齿 轮 减 速 电 机 是 由 齿 轮 箱 和 电 动 机 精 确 耦 合 而 成 的 动
力 传 动 装 置 ,其 广 泛 应 用 于 冶 金 、矿 山 、印 刷 、水 泥 等 行 业 的
配 套 设 备 。 在 我 国 ,由 于 减 速 器 和 电 机 分 属 2  个 不 同 的 行
业 。 而 且 ,其 品 种 规 格 也 较 广 泛 ,仅 就 我 公 司 制 造 过 的 而 言 ,
其 安 装 尺 寸 多 达 30  0    余 种 ,输 出 功 率 自 0 .  12   kW    至 55   kW  ,  输

齿 轮 减 速 电 机 是 由 齿 轮 箱 和 电 动 机 精 确 耦 合 而 成 的 动力 传 动 装 置 ,其 广 泛 应 用 于 冶 金 、矿 山 、印 刷 、水 泥 等 行 业 的配 套 设 备 。 在 我 国 ,由 于 减 速 器 和 电 机 分 属 2  个 不 同 的 行业 。 而 且 ,其 品 种 规 格 也 较 广 泛 ,仅 就 我 公 司 制 造 过 的 而 言 ,其 安 装 尺 寸 多 达 30  0    余 种 ,输 出 功 率 自 0 .  12   kW    至 55   kW  ,  输出 扭 矩 自 10  N  m   至 55  0  0  N  m  ,  各 种 规 格 多 达 60  0  0    余 种 。 因 此 ,齿 轮 减 速 电 机 作 为 整 机 开 发 较 为 困 难 ,其 起 步 也 较 晚 。 而 国外( 特 别 是 德 国 )公 司 在 齿 轮 减 速 电 机 上 比 国 内 具 有 明 显 优势 的 话 ,撇 开 其 它 制 造 质 量 ,往 往 是 其 减 速 机 在 通 用 化 、专 业化 、标 准 化 程 度 上 比 我 们 强 ,而 这 些 成 绩 的 取 得 ,很 大 程 度 上依 赖 于 对 齿 轮 减 速 电 机 的 模 块 化 设 计 。


模 块 化 设 计 是 将 一 组 特 定 的 模 块 ,在 一 定 范 围 内 组 成 多种 不 同 功 能 或 同 功 能 不 同 性 能 的 产 品 的 设 计 。 模 块 化 设 计的产 品 一 般 都 形 成 系 列 ,模 块 作 为 批 量 生 产 ,以 少 品 种 模 块组 成 多 品 种 产 品 。 其 在 缩 短 新 产 品 开 发 周 期 ,降 低 成 本 及 加强 市 场 竞 争 力 方 面 的 综 合 经 济 效 果 十 分 显 著 。 对 品 种 规 格极 为 繁 多 的 齿 轮 减 速 电 机 而 言 ,模 块 化 设 计 显 得 尤 为 必 要 和迫 切 ,齿 轮 减 速 电 机 模 块 化 设 计 的 出 发 点 就 是“ 以 少 变 应 多变 ”, 其 设 计 时 ,应 综 合 考 虑 了 以 下 3 个 问 题 。

 合 理 确 定 齿 轮 减 速 电 机 的 型 谱 和 参 数根 据 市 场 调 查 、用 户 需 要 及 技 术 、经 济 的 可 行 性 分 析 ,确定 齿 轮 减 速 电 机 的 型 谱 ,考 虑 提 高 模 块 通 用 性 的 合 理 参 数 。主要 参 数 和 尺 寸 尽 可 能 地 满 足 技 术 和 经 济 要 求 前 提 下 ,按R5  、  R l  O  、  R 2  O  、  R 4  O    的 优 先 数 系 顺 序 选 取 ,如 德 国 SE  W    公 司 R 系 列 同 轴 式 齿 轮 减 速 电 机 的 中 心 高 是 在 R l O 优 先 数 系 中 选取 ,输 出 转 速 是 在 R2  O    优 先 数 系 中 选 取 ,而 减 速 箱 内 的 中 心距 是 在 R4  O   优 先 数 系 中 选 取 ,而 整 个 系 列 减 速 机 的 底 脚 安 装型 式 中 输 出 轴 尺 寸 、长 度 、底 脚 孔 径 、孔 距 ;法 兰 安 装 型 式 中凸 缘 止 口 直 径 、孔 距 、孔 径 、外 径 等 参 数 均 符 合 优 先 数 系 R2  O   中 的 化 整 值 系 列 ,也 符 合 国 际 通 用 安 装 尺 寸 。 如 德 国 曼 内 斯曼· 德 马 克( Ma  n  n  e  S  m  a  n  n ·  D e  m  a  g  )  公 司 的 AF    系 列 减 速 机 。 经分 析 ,其 中 心 距 ,如 表 l。  其 中 总 中 心 距 符 合 Rl  O    优 先 数 系 ,其 级 差 公 比 !a    =  l . 25  ,  每 种 中 心 距 有 速 比 从 9 至 l8  O   共 23   种传 动 比 ,工 作 范 围 较 宽 ,设 计 中 采 用 了 标 准 公 比 ,传 动 比 级 差公 比 !i  = l . l 2 。 其 主 要 参 数 均 采 用 优 先 数 。


2  齿 轮 减 速 电 机 模 块 的 设 计

如何 划 分 模 块 ,是 齿 轮 减 速 电 机 模 块 化 设 计 的 关 键 问题 。 模 块 种 类 少 ,通 用 化 程 度 高 ,加 工 批 量 大 ,对 降 低 成 本 有利 。 但 从 系 统 的 外 涵 考 虑 ,设 计 时 应 对 产 品 的 整 体 、功 能 、性能 和 成 本 等 方 面 进 行 全 面 分 析 ,才 能 合 理 确 定 模 块 的 种 类 和数 量 。

从 国 外 几 家 专 业 厂 来 看 ,齿 轮 减 速 电 机 的 模 块 按 功 能 分可 分 为 动 力 模 块 、变 速 模 块 、联 接 模 块 及 附 加 模 块 四 大 类 。其中 的 模 块 又 可 细 化 。 如 动 力 模 块 :可 建 立 轴 、轴 承 、箱 体 、齿 轮 、油 封 等 模 块 。 尽 量 考 虑 全 系 列 中 模 块 的 通 用 性 。 如 齿轮设 计 中 经 优 化 分 析 统 一 ,螺 旋 角 " =  2O    ,  齿 宽 系 数 !  = O . 35  ,  而 模 数 、齿 数 、变 位 系 数 也 一 致 。 这 样 ,齿 轮 作 为 模 块具 有 通 用 性 了 。 如 上 所 述 的 德 国 曼 内 斯 曼· 德 马 克( Ma  n  n  e  S  -   ma  n  n ·  D e  m  a  g  )  的 AF    系 列 减 速 机 的 中 心 距 中 ,机 座 号 AF  O  6    第一 级 中 心 距 同 AF  O  5    的 第 二 级 中 心 距 一 致 ,而 AF  O  7    的 第 l  级同 AF  O  6   的 第 二 级 一 致 ,而 整 个 系 列 又 按 此 类 推 ,主 要 是 考 虑了 该 系 列 里 面 的 齿 轮 模 块 的 通 用 性 。综 合 国 外 齿 轮 减 速 电 机 专 业 公 司 的 设 计 特 点 ,国 内 齿 轮减 速 电 机 的 主 要 功 能 模 块。


3  齿 轮 减 速 电 机 模 块 的 组 合

齿 轮 减 速 电 机 模 块 结 构 设 计 时 要 考 虑 结 合 部 位 要 素 的 设计。 为 保 证 模 块 的 互 换 性, 结 合 部 位 要 有 定 位、 联 接 的 作 用,其形 状 、 尺 寸 、 配 合, 要 尽 量 符 合 标 准 且 便 于 加 工。 保 证 用 较少 的 模 块 组 合 成 更 多 不 同 功 能 和 性 能 的 产 品 。 如 比 利 时 汉 森( ~a  n  S  e  n  )  专 利 模 块 化 减 速 器 系 列, 具 有 基 本 模 块 45    对 齿 轮 副(l 7   对螺 伞 齿 轮、 28     对 斜 齿 轮 ), 可 组 成 23  2  O    种 传 动 比。 而 减速 器 系 列 中 只 有 8  种 箱 体 模 块 。


又 如 联 邦 德 国 弗 兰 德(F L  E  N  D  )  公 司 的 模 块 化 减 速 器 系 列 , 其 输 入 轴 齿 轮 有 5 种 中 心距, 各 有 5 种传 动 比 , 输 出 轴 齿 轮 有 3 种 中 心 距, 各 有 l6    种 传动比 , 由 此 组 成 了 8 个系 列 具 有 各 种 功 率 及 传 动 比 的 减 速 器 。模 块 的 组 合 也 不 是 绝 对 的 ,也 就 是 说 ,一 套 完 整 的 齿 轮减 速 驱 动 系 统 ,不 完 全 一 定 能 划 分 出 如 表 2  所 示 的 模 块 。 如处 于 动 力 模 块 和 变 速 模 块 之 间 的 联 接 模 块 ,国 外 有 些 齿 轮 减速 电 机 公 司( 如 瑞 士 BB  C   公 司 ), 就 把 其 变 速 模 块 后 端 面 按 标准立 式 电 机 的 安 装 尺 寸 设 计 加 工 ,这 样 ,其 外 购 的 动 力 模 块可直 接 安 装 于 变 速 模 块 上 ,省 略 了 联 接 模 块 。 达 到 了 既 经济 ,又 使 结 构 紧 凑 的 理 想 效 果 。国 内 已 开 发 的 组 合 的 减 速 器 、电 机 减 速 机 、有 制 动 功 能的 电 机 减 速 机 。 是 我 国 的 齿 轮 减 速 电 机 模 块 化 组 合 的 雏 形 。


齿轮 减 速 电 机 的 模 块 化 设 计 ,国 内 起 步 较 晚 。 近 年 来 ,我公 司 推 出 的 YC  J  -   B  系 列 、Y C  J  -   E  系 列 齿 轮 减 速 电 机 就 考 虑了模 块 化 设 计 ,其 带 来 的 技 术 经 济 效 益 ,促 使 我 公 司 正 在 积极 设 计 、开 发 一 套 完 整 的 传 动 系 统 模 块 。 随 着 计 算 机 技 术 发展 和 应 用 ,齿 轮 减 速 电 机 的 模 块 化 设 计 工 作 已 相 对 地 变 得 容易 。相 信 ,模 块 化 设 计 也 是 国 内 众 多 齿 轮 减 速 电 机 厂 家 的 努力 方 向 。

 

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