上海立龙机械设备有限公司

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减速电机模块化设计

摘要:回顾我国减速电机产品开发和国外同类产品进入我国市场的历史.论述模块化设汁概念和在减速电机设计中的应用,提出减速电机模块化没汁的建议。


 

减速电机是减速传动装置和电动机集成一
体的机电产品,也可称为带电机的减速机,其节
省空问、方便选片4的优点得到市场的认可。长期
以来,我国电机和减速机分属两个不同的行业
及专业,因此介于丽者边缘的减速电机产品,在
我国起步较晚。上世纪八十年代初,几个电机厂
在管理部门和科研机构引领下启动了我国第一
代全国统一齿轮减速电机产品的研发工作,即
众所周知的YC J系列齿轮减速电机。随着改革开
放,许多减速电机产品进入我国,女nSEW公司和
FLEN DER公司选择在我国投资设厂生产减速电
扔;BBC?BAUER、FIMET、ROSSI、LENZE?
SIEMEN S、住友和东芝等减速电机产品也纷纷

减速电机是减速传动装置和电动机集成一体的机电产品,也可称为带电机的减速机,其节省空问、方便选片4的优点得到市场的认可。长期以来,我国电机和减速机分属两个不同的行业及专业,因此介于丽者边缘的减速电机产品,在我国起步较晚。上世纪八十年代初,几个电机厂在管理部门和科研机构引领下启动了我国第一代全国统一齿轮减速电机产品的研发工作,即众所周知的YC J系列齿轮减速电机。随着改革开放,许多减速电机产品进入我国,女nSEW公司和FLEN DER公司选择在我国投资设厂生产减速电扔;BBC?BAUER、FIMET、ROSSI、LENZE?SIEMEN S、住友和东芝等减速电机产品也纷纷进口我国;在钢铁冶金、起重运输、物料搬运、汽车制造、机场港口、建材水泥、制茶制糖、流水作业和环保处理等行业中得到广泛应用。与此同时,国内的减速电机制造商也雨后春笋般成长起

来,其产品大量在国内销售,也有部分出口。


1 现状

减速电机是动力机模块和传动装置模块的组合。动力机模块就是电动机,传动装置模块就是减速机.两者集成一体为减速电机。从设计角度看,设计一组特定的模块,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,即模块化设计。现列出减速电机的形态学矩阵。

往下一级分功能模块,如底脚安装圆柱齿轮减速机可分成:箱体模块、端盖模块、出轴模块、齿轮副模块、输入轴模块和附件(轴承、密封、键、螺钉、销)模块。


模块化设计着重考虑的是如何合理组合,用较少的模块组合成更多不同功能和性能的产品。模块化设计作为现代机械设计方法之一,在发达国家和跨国公司进入我国的减速电机产品中得到了充分的体现。女IFLEN DER公司一个底脚安装圆柱齿轮减速电机系列,用有限数量的功能模块,组合出3 000多种规格。该公司减速电机型谱规格总数达数万种。以功能模块批量生产,整机产品可单件订货,实现以少变应多穸,以组合求创新。


模块化设计在我国也不陌生。以中小型三相异步电动机的设计来说,Y系列功率等级采用IEC规定的第一数系数值,这符合模块化设计选

用优先数的原则。全国统一设计YCJ齿轮减速电机系列,统一的不是产品设计图纸,而是技术标准、安装尺寸和最大外型尺寸,为各厂开展模块化设计预留了空间。其技术标准中规定的中心高、输出轴直径及长度、法兰安装型中凸缘止口的直径、安装孔径及孔距等参数均符合优先数系的化整值,完全符合模块化设计的原则。从广义的设计思想来说,“零件标准化,部件通用化,产品系列化”与模块化设计是一脉相承的。


2 发展方向

国内减速电机产品制造商多为中小企业,甚至是微型企业。外形仿照国外产品,安装尺寸与国外产品相同,内部结构参数自行设计,整机性能参差不齐。由于跨国公司的技术标准,自成体系,仿照来的产品设计则是五花A,'-J。这就要求国内众多减速电机制造商提高核心竞争力,推行产品模块化设计。对减速电机产品模块化设计提出以下建议:


(1)坚持执行与国际同步的技术标准。由于多年来仿照设计的实践,国内的设计人员已基本形成约定俗成的技术标准。如箱体用高强度铸件积木式组合设计,数控加工中心镗孔;齿轮用优质合金钢锻件,切齿后渗碳淬火磨齿,精度达IS0 1328的6级(圆柱齿轮)或AGMA390.03的lO级(圆锥齿轮);出轴用优质合金钢锻件,调质和车削后磨削;滚动轴承选用优质品牌;紧固件选用高强度级的;电机采用符合IEC标准的优质高效率电机等。


(2)优化本企业产品的模块化设计。绝大多数减速机原设计部门配备了有经验的设计技术人员,积累了大量的减速电机产品图纸。为进行模块化设计,有必要作全面的整理、修改和优化,如箱体各轴承孔间的中心距标准化,需形成接近优先数(R5、R10、R20、R40等)的系列,尽量减少中心距的规格数;各式齿轮应尽量合并为统一的图纸;减速机模块和电机模块间的接口应形成规范,接口参数应标准化,形成一个按标准公比或混合公比的序列。


(3)打破壁垒,在更大的范围内推行模块接尽量不打折弯。由于易氧化,铝线的接头焊接和防护成了焦点。目前,较成熟的有以下4种。


(a)刺破型的压接

已经开发出了大压力的刺破型压接端子来解决传导和氧化问题。这种连接方式只能在由1.0m m以上铝线电机上使用,实际上寿命还是比铜线要短。另外,铜铝分子活泼性不同,电位相差大。在通电过程中,肯定会逐渐产生电位腐蚀,所以连接点电阻会逐渐变大,温升变高,严重时不通电,这就要求电机设计铝线温升不能使用到F级以上。铝线与铜引线接触长度和而积要比传统单纯铜线大些,保证在5mm以上。


(b)刮漆皮+铜引线铆接

使用脱漆机效率高,但由于上下钢丝刷轮高速摩擦,脱漆后的铝线一方面线径损伤,另一方面铝线表面易变黑易氧化难上锡,所以生产时要控制好才能弥补。


端子铆接后还要套上热缩管,隔绝空气,防止氧化。


根据采用这种工艺的厂家统计,发现铝线电机综合失效率在4‰左右,而由于铝线连接原因的占近一半。(此厂专做吸尘器铝线电机,脱漆机上下钢丝刷轮控制较好,但铝线线径损伤变细仍在所难免。)


(C)刮漆皮+铜引线铆接后镀锡

采用脱漆机去漆皮,与铜引线在铜带机铆接一次后,用沾铝焊剂铝焊条在浸锡炉上浸锡,套一热缩管热缩即可。浸锡炉上浸锡的优点是:比电烙铁的温度高且均匀稳定,焊锡均匀渗透性强。另外,铝助焊剂成分多易炭化,在锡炉中析出,不会在焊点处残留。此种工艺统计结果,铝线电机综合失效率在3‰左右,部分失效原因是铆接和浸锡后断线失效。后采用直接缠绕措施,且注意缠绕圈放间隙,使浸锡后防止堆焊和扩大接触面积。采取此项措施后统计表明,铝线电机失效率又下降了1‰左右。


(d)去漆皮+铜引线后浸锡再封胶

去漆皮工艺采用的是漆包线专用的脱漆粉,在不锈钢炉中将其溶化,铝线接头处浸在溶液中,大概2s~3s就可脱漆,用湿布揩干净,去漆后既干净又不伤线,也没今后的腐蚀之忧。接铜引线是直接缠绕后用沾铝焊剂铝焊条在浸锡炉中浸锡,再用高收缩比的带胶双层热缩管,里面层有硅胶,完全杜绝氧化的问题。据统计:采用此焊接工艺,铝线电机综合失效率在1%o左右,此工艺是最合理可靠的,值得推广。


3 结语

铝代铜不是简单的替代,要有理论上的计算和工艺上的支持,更要加强管理,解决上述提到的:温升、效率、槽满率、寿命、工艺和接头问题,就能使铝线与铜线电机的性能几乎一样,那么价廉物美的产品在市场上的竞争力一定会提升一大步。


国内减速电机制造商规模偏小,产品系列雷同,质量参差不齐,总体水平落后。在有限的系列型谱范围内,切忌低售价的无序竞争,摒弃“小而全”的落后思维,采用同行的模块组合成整机产品,走“小而精”的发展道路。另外,需走专业化道路,如齿轮厂为整机提供齿轮模块,铸造厂为整机提供箱体模块的毛坯。业内进行设计人员及图纸的交流,全球范围内的优化组合,模块之问组合的接口要形成行业标准。使减速电机产品由“中国制造”逐步转化为“中国创造”。

 

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