减速机定义及分类长沙中联泵业.docx
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减速机定义及分类长沙中联泵业
减速机定义及分类
减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电机（马达）的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。
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。
其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速机的应用，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。
作用
减速机的作用主要有：
1）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速机额定扭矩。
2）减速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。
大家可以看一下一般电机都有一个惯量数值。
工作原理
减速机一般用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机.内燃机或其它高速运转的动力通过减速机的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，普通的减速机也会有几对相同原理齿轮达到理想的减速效果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比。
区别
减速机是通过机械传动装置来降低电机（马达）转速，而变频器是通过改变交流电频率以达到电机（马达）速度调节的目的。
通过变频器降低电机转速时，可以达到节能的目的。
国内比较有名气的变频器生产企业有三晶、英威腾等等。
种类
分类
减速机是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。
它的种类繁多，型号各异，不同种类有不同的用途。
减速器的种类繁多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器；按照传动级数不同可分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥－圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。
以下是常用的减速机分类：
特点
蜗轮蜗杆减速机的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。
但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。
谐波减速机的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，体积不大、精度很高，但缺点是柔轮寿命有限、不耐冲击，刚性与金属件相比较差。
输入转速不能太高。
行星减速机其优点是结构比较紧凑，回程间隙小、精度较高，使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大。
但价格略贵。
齿轮减速机具有体积小，传递扭矩大的特点。
齿轮减速机在模块组合体系基础上设计制造，有极多的电机组合、安装形式和结构方案，传动比分级细密，满足不同的使用工况，实现机电一体化。
齿轮减速机传动效率高，耗能低，性能优越。
摆线针轮减速机是一种采用摆线针齿啮合行星传动原理的传动机型，是一种理想的传动装置，具有许多优点，用途广泛，并可正反运转。
发展
20世纪70－80年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。
通用减速器的发展趋势如下：
①高水平、高性能。
圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿，承载能力提高4倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。
②积木式组合设计。
基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。
③型式多样化，变型设计多。
摆脱了传统的单一的底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。
促使减速器水平提高的主要因素有：
①理论知识的日趋完善，更接近实际（如齿轮强度计算方法、修形技术、变形计算、优化设计方法、齿根圆滑过渡、新结构等）。
②采用好的材料，普遍采用各种优质合金钢锻件，材料和热处理质量控制水平提高。
③结构设计更合理。
④加工精度提高到ISO5－6级。
⑤轴承质量和寿命提高。
⑥润滑油质量提高。
自20世纪60年代以来，中国先后制订了JB1130－70《圆柱齿轮减速器》等一批通用减速器的标准，除主机厂自制配套使用外，还形成了一批减速器专业生产厂。
目前，全国生产减速器的企业有数百家，年产通用减速器25万台左右，对发展中国的机械产品作出了贡献。
20世纪60年代的减速器大多是参照苏联20世纪40－50年代的技术制造的，后来虽有所发展，但限于当时的设计、工艺水平及装备条件，其总体水平与国际水平有较大差距。
改革开放以来，中国引进一批先进加工装备，通过引进、消化、吸收国外先进技术和科研攻关，逐步掌握了各种高速和低
速重载齿轮装置的设计制造技术。
材料和热处理质量及齿轮加工精度均有较大提高，通用圆柱齿轮的制造精度可从JB179－60的8－9级提高到GB10095－88的6级，高速齿轮的制造精度可稳定在4－5级。
部分减速器采用硬齿面后，体积和质量明显减小，承载能力、使用寿命、传动效率有了较大的提高，对节能和提高主机的总体水平起到很大的作用。
中国自行设计制造的高速齿轮减（增）速器的功率已达42000kW，齿轮圆周速度达150m/s以上。
但是，中国大多数减速器的技术水平还不高，老产品不可能立即被取代，新老产品并存过渡会经历一段较长的时间。
设计程序
一、设计的原始资料和数据
1．原动机的类型、规格、转速、功率（或转矩）、启动特性、短时过载能力、转动惯量等。
2．工作机械的类型、规格、用途、转速、功率（或转矩）。
工作制度：
恒定载荷或变载荷，变载荷的载荷图；启、制动与短时过载转矩，启动频率；冲击和振动程度；旋转方向等。
3．原动机作机与减速器的联接方式，轴伸是否有径向力及轴向力。
4．安装型式（减速器与原动机、工作机的相对位置、立式、卧式）。
5．传动比及其允许误差。
6．对尺寸及重量的要求。
7．对使用寿命、安全程度和可靠性的要求。
8．环境温度、灰尘浓度、气流速度和酸碱度等环境条件；润滑与冷却条件（是否有循环水、润滑站）以及对振动、噪声的限制。
9．对操作、控制的要求。
10．材料、毛坯、标准件来源和库存情况。
11．制造厂的制造能力。
12．对批量、成本和价格的要求。
13．交货期限。
上述前四条是必备条件，其他方面可按常规设计，例如设计寿命一般为！
”年。
用于重要场合时，可靠性应较高等。
二、选定减速器的类型和安装型式
三、初定各项工艺方法及参数
选定性能水平，初定齿轮及主要机件的材料、热处理工艺、精加工方法、润滑方式及润滑油品。
四、确定传动级数
按总传动比，确定传动的级数和各级的传动比。
五、初定几何参数
初算齿轮传动中心距（或节圆直径）、模数及其他几何参数。
六、整体方案设计
确定减速器的结构、轴的尺寸、跨距及轴承型号等。
七、校核
校核齿轮、轴、键等负载件的强度，计算轴承寿命。
八、润滑冷却计算
九、确定减速器的附件
十、确定齿轮渗碳深度
必要时还要进行齿形及齿向修形量等工艺数据的计算。
十一、绘制施工图
在设计中应贯彻国家和行业的有关标准。
使用注意
1、在运转200~300小时后，应进行第一次换油，在以后的使用中应定期检查油的质量，对于混入杂质或变质的油须及时更换。
一般情况下，对于长起连续工作的减速机，按运行5000小时或每年一次更换新油，长期停用的减速机，在重新运转之前亦应更换新油减速机应加入与原来牌号相同的油，不得与不同牌号的油相混用，牌号相同而粘度不同的油允许混合使用。
2．换油时要等待减速机冷却下来无燃烧危险为止，但仍应保持温热，因为完全冷却后，油的粘度增大，放油困难。
注意：
要切断传动装置电源，防止无意间通电！
3．工作中，当发现油温温升超过80℃或油池温度超过100℃及产生不正常的噪声等现象时应停止使用，检查原因，必须排除故障，更换润滑油后，方可继续运转。
4．用户应有合理的使用维护规章制度，对减速机的运转情况和检验中发现的问题应作认真记录，上述规定应严格执行。
检查维护
齿轮传动润滑油
润滑脂的选择根据行走减速机轴承负荷选择润滑脂时，对重负荷应选针入度小的润滑脂。
在高压下工作时除针入度小外，还要有较高的油膜强度和极压机能。
根据环境前提选择润滑脂时，钙基润滑脂不易溶于水，适于干燥和水分较少的环境。
按照工作温度选择润滑脂时，主要指标应是滴点，氧化安定性和低温机能，滴点一般可用来评价高温机能，轴承实际工作温度应低于滴点10-20℃。
合成润滑脂的使用温度应低于滴点20-30℃。
不同的润滑油禁止相互混合使用。
油位螺塞、放油螺塞和通气器的位置由安装位置决定。
它们的相关位置可参考减速机的安装位置图来确定。
油位的检查
·切断电源，防止触电。
等待减速机冷却。
·移去油位螺塞检查油是否充满。
·安装油位螺塞。
油的检查
·切断电源，防止触电。
等待减速机冷却。
·打开放油螺塞，取油样。
·检查油的粘度指数
——如果油明显浑浊，建议尽快更换。
·对于带油位螺塞的减速机
——检查油位，是否合格
——安装油位螺塞
油的更换
冷却后油的粘度增大放油困难，减速机应在运行温度下换油。
·切断电源，防止触电。
等待减速机冷却下来无燃烧危险为止。
注意：
换油时减速机仍应保持温热。
·在放油螺塞下面放一个接油盘。
·打开油位螺塞、通气器和放油螺塞。
·将油全部排除。
·装上放油螺塞。
·注入同牌号的新油。
·油量应与安装位置一致。
·在油位螺塞处检查油位。
·拧紧油位螺塞及通气器。
型号选择
尽量选用接近理想减速比：
减速比=伺服马达转速/减速机出力轴转速
扭力计算：
对减速机的寿命而言，扭力计算非常重要，并且要注意加速度的最大转矩值（TP）,是否超过减速机之最大负载扭力.
适用功率通常为市面上的伺服机种的适用功率，减速机的适用性很高，工作系数都能维持在1.2以上，但在选用上也可以以自己的需要来决定：
要点有二：
A.选用伺服电机的出力轴径不能大于表格上最大使用轴径.
B.若经扭力计算工作,转速可以满足平常运转，但在伺服全额输出时，有不足现象时，我们可以在电机侧之驱动器，做限流控制，或在机械轴上做扭力保护，这是很必要的。
通用减速机的选型包括提出原始条件、选择类型、确定规格等步骤。
相比之下，类型选择比较简单，而准确提供减速器的工况条件，掌握减速器的设计、制造和使用特点是通用减速器正确合理选择规格的关键。
规格选择要满足强度、热平衡、轴伸部位承受径向载荷等条件。
按机械功率或转矩选择规格（强度校核）
通用减速器和专用减速器设计选型方法的最大不同在于，前者适用于各个行业，但减速只能按一种特定的工况条件设计，故选用时用户需根据各自的要求考虑不同的修正系数，工厂应该按实际选用的电动机功率（不是减速器的额定功率）打铭牌；后者按用户的专用条件设计，该考虑的系数，设计时一般已作考虑，选用时只要满足使用功率小于等于减速器的额定功率即可，方法相对简单。
通用减速器的额定功率一般是按使用（工况）系数KA=1（电动机或汽轮机为原动机，工作机载荷平稳，每天工作3~10h，每小时启动次数≤5次，允许启动转矩为工作转矩的2倍），接触强度安全系数SH≈1、单对齿轮的失效概率≈1%,等条件计算确定的。
所选减速器的额定功率应满足
PC=P2KAKSKR≤PN
式中PC———计算功率（KW）；
PN———减速器的额定功率（KW）；
P2———工作机功率（KW）；
KA———使用系数，考虑使用工况的影响，见表1-1-6；
KS———启动系数，考虑启动次数的影响，见表1-1-7；
KR———可靠度系数，考虑不同可靠度要求，见表1-18。
目前世界各国所用的使用系数基本相同。
虽然许多样本上没有反映出KS\KR两个系数，但由于知己（对自身的工况要求清楚）、知彼（对减速器的性能特点清楚），国外选型时一般均留有较大的富裕量，相当于已考虑了KR\KS的影响。
由于使用场合不同、重要程度不同、损坏后对人身安全及生产造成的损失大小不同、维修难易不同，因而对减速器的可靠度的要求也不相同。
系数KR就是实际需要的可靠度对原设计的可靠度进行修正。
它符合ISO6336、GB3480和AGMA2001—B88（美国齿轮制造者协会标准）对齿轮强度计算方法的规定。
目前，国内一些用户对减速器的可靠度尚提不出具体量的要求，可按一般专用减速器的设计规定（SH≥1.25，失效概率≤1/1000），较重要场合取KR=1.25=1.56左右。
热平衡校核
通用减速器的许用热功率值是在特定工况条件下（一般环境温度20℃，每小时100%,连续运转、功率利用率100%），按润滑油允许的最高平衡温度（一般为85℃）确定的。
条件不同
时按相应系数（有时综合成一个系数）进行修正。
所选减速器应满足
PCt=P2KTKWKP≤Pt
式中PCt———计算热功率（KW）；
KT———环境温度系数，见表1-1-9；
KW———运转周期系数，见表1-1-10；
KP———功率利用率系数，见表1-1-11；
Pt———减速器许用热功率（KW）。
校核轴伸部位承受的径向载荷
通用减速器常常须对输入轴、输出轴轴伸中间部位允许承受的最大径向载荷给予限制，应予校核，超过时应向制造厂提出加粗轴径和加大轴承等要求。
工作机械载荷的分类减速电机
是指减速机和电机（马达）直联的集成体。
这种集成体通常也可称为齿轮马达或齿轮电机。
通常由专业的减速机生产厂进行集成组装好后成套供货。
广泛应用于钢铁冶金、环保水处理、起重运输、物料搬运、轻工、港口、机场、汽车生产、电力等各行各业。
使用的优点是简化设计、节省空间、延长使用寿命、降低噪音、提高扭矩和负载能力。
减速电机的电机接线盒经过一定设计改造，可以直接连接变频器，适用于分布式控制应用，不仅可以完成简单驱动，还能够实现复杂定位控制。
减速机的润滑及保养
在投入运转之前，在减速机中装入建议的型号和数值的润滑脂。
减速机采用润滑油润滑。
对于竖直安装的减速机，鉴于润滑油可能不能保证最上面的轴承的可靠润滑，因此采用另外的润滑措施。
在运行以前，在减速机中注入适量的润滑油，润滑油的粘性根据以下列表选择。
减速机通常装备有注油孔和放油塞。
因而在订购减速机的时候必须指定安装位置。
下表列出了一般应用中建议采用的润滑油的牌子和型号。
注意：
对于非常规工作条件的应用，请征询制造厂的意见。
工作油温不能超过80℃。
终生润滑的组合减速机在制造厂注满合成油，除此之外，减速机供货时通常是不带润滑油的，并带有注油塞和放油塞。
本样本中列出的减速机润滑油数量只是估计值。
根据订货时指定的安装位置设置油位塞的位置以保证正确注油，减速机注油量应该根据不同安装方式来确定。
如果传输功率超过减速机的热容量，必须提供外置冷却装置.
减速比：
输入转速与输出转速之比。
级数：
行星齿轮的套数。
一般最大可以达到三级，效率会有所降低。
满载效率：
在最大负载情况下（故障停止输出扭矩），减速机的传递效率。
工作寿命：
减速机在额定负载下，额定输入转速时的累计工作时间。
额定扭矩：
是额定寿命允许的长时间运转的扭矩。
当输出转速为100转/分，减速机的寿命为平均寿命，超过此值时减速机的平均寿命会减少。
当输出扭矩超过两倍时减速机故障。
噪音：
单位分贝dB（A），此数值实在输入转速3000转/分，不带负载，距离减速机1米距离时测量值。
回差：
将输入端固定，是输出端顺时针和逆时针方向旋转，当输出端承受正负2%额定扭矩时，减速机输出端由一个微小的角位移，此角位移即为回程间隙。
单位是“分”，即一度的1/60。
扭矩计算
减速机扭矩=9550×电机功率×速比×使用效率/电机输入转数
计算公式是T=9549*P*I*η/n。
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的电机为1500转（但由于异步电机存在转差的原因，电机达不到1500转。
一般计算时取1450）
以上公式是减速机的输出扭矩，但是选择电机，要选择减速器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。
常见故障
除图示故障外，由于减速机运行环境恶劣，常会出现磨损、渗漏等故障，最主要的几种是：
1．减速机轴承室磨损，其中又包括壳体轴承箱、箱体内孔轴承室、变速箱轴承室的磨损
2．减速机齿轮轴轴径磨损，主要磨损部位在轴头、键槽等
3．减速机传动轴轴承位磨损
4．减速机结合面渗漏
针对磨损问题，企业传统解决办法是补焊或刷镀后机加工修复，但两者均存在一定弊端：
补焊高温产生的热应力无法完全消除，易造成材质损伤，导致部件出现弯曲或断裂；而电刷镀受涂层厚度限制，容易剥落，且以上两种方法都是用金属修复金属，无法改变“硬对硬”的配合关系，在各力综合作用下，仍会造成再次磨损。
对一些大的轴承企业更是无法现场解决，多要依赖外协修复。
当代西方国家针对以上问题多使用高分子复合材料的修复方法，其具有超强的粘着力，优异的抗压强度等综合性能。
应用高分子材料修复，可免拆卸免机加工既无补焊热应力影响，修复厚度也不受限制，同时产品所具有的金属材料不具备的退让性，可吸收设备的冲击震动，避免再次磨损的可能，并大大延长设备部件的使用寿命，为企业节省大量的停机时间，创造巨大的经济价值。
而针对渗漏问题，传统方法需要拆卸并打开减速机后，更换密封垫片或涂抹密封胶，不仅费时费力，而且难以确保密封效果，在运行中还会再次出现泄漏。
高分子材料可现场治理渗漏，材料具备的优越的粘着力、耐油性及350%的拉伸度，克服减速机振动造成的影响，很好地为企业解决了减速机渗漏问题。
漏油对策
1、减速机漏油的原因分析
1．1减速机内外产生压力差
减速机运转过程中，运动副摩擦发热以及受环境温度的影响，使减速机温度升高，如果没有透气孔或透气孔堵塞，则机内压力逐渐增加，机内温度越高，与外界的压力差越大，润滑油在压差作用下，从缝隙处漏出。
1．2减速机结构设计不合理
（1）检查孔盖板太薄，上紧螺栓后易产生变形，使结合面不平，从接触缝隙漏油。
（2）减速机制造过程中，铸件未进行退火或时效处理，未消除内应力，必然发生变形，产生间隙，导致泄漏。
（3）箱体上没有回油槽，润滑油积聚在轴封、端盖、结合面等处，在压差作用下，从间隙处向外漏。
（4）轴封结构设计不合理。
早期的减速机多采用油沟、毡圈式轴封结构，组装时使毛毡受压缩产生变形，而将结合面缝隙密封起来。
如果轴颈与密封件接触不十分理想，由于毛毡的补偿性能极差，密封在短时间内即失效。
油沟上虽有回油孔，但极易堵塞，回油作用难以发挥。
1．3加油量过多
减速机在运转过程中，油池被搅动得很厉害，润滑油在机内到处飞溅，如果加油量过多，使大量润滑油积聚在轴封、结合面等处，导致泄漏。
1．4检修工艺不当
在设备检修时，由于结合面上污物清除不彻底，或密封胶选用不当、密封件方向装反、不及时更换密封件等也会引起漏油。
2、治理减速机漏油的对策
2.1改进透气帽和检查孔盖板
减速机内压大于外界大气压是漏油的主要原因之一，如果设法使机内、机外压力均衡，漏油就可以防止。
减速机虽都有透气帽，但透气孔太小，容易被煤粉、油污堵塞，而且每次加油都要打开检查孔盖板，打开一次就增加一次漏油的可能性，使原本不漏的地方也发生泄漏。
为此，制作了一种油杯式透气帽，并将原来薄的检查孔盖板改为6mm厚，将油杯式透气帽焊在盖板上，透气孔直径为6mm，便于通气，实现了均压，而且加油时从油杯中加油，不用打开检查孔盖板，减少了漏油机会。
2．2畅流
要使被齿轮甩在轴承上多余的润滑油不在轴封处积聚，必须使多余的润滑油沿一定方向流回油池，即做到畅流。
具体的做法是在轴承座的下瓦中心开一个向机内倾斜的回油槽，同时在端盖直口处也开一缺口，缺口正对回油槽，这样多余的润滑油经缺口、回油槽流回油池。
2．3改进轴封结构
2．3.1输出轴为半轴的减速机轴封改进
带式输送机、螺旋卸车机、叶轮给煤机等大多数设备的减速机输出轴为半轴，改造较方便。
将减速机解体，拆下联轴器，取出减速机轴封端盖，按照配套的骨架油封尺寸，在原端盖外侧车加工槽，装上骨架油封，带弹簧的一侧向里。
回装时，如果端盖距联轴器内侧端面35mm以上，则可在端盖外侧的轴上装一个备用油封，一旦油封失效，即可取出损坏的油封，将备用油封推入端盖，从而省去了解体减速机、拆连轴器等费时费力的工序。
2．3.2输出轴为整轴的减速机轴封改进
整轴传动的减速机输出轴无联轴器，如果按照2.3.1方案改造，工作量太大也不现实。
为减少工作量、简化安装程序，设计了一种可剖分式端盖，并对开口式油封进行了尝试。
可剖分式端盖外侧车加工槽，装油封时先将弹簧取出，将油封锯断呈开口状，从开口处将油封套在轴上，用粘接剂将开口对接，开口向上，再装上弹簧，推入端盖即可。
2．4采用新型密封材料
对于减速机静密封点泄漏可采用新型密封材料粘堵。
减速机大修时，在接合面、端盖上涂D05硅橡胶密封胶代替早期产品，一般不会出现泄漏。
如果减速机运转中静密封点漏油，可用表面工程技术的油面紧急修补剂粘堵，从而达到消除漏油的目的。
2．5认真执行检修工艺
在减速机检修时，要认真执行工艺规程，油封不可装反，唇口不要损伤，外缘不要变形，弹簧不可脱落，结合面要清理干净，密封胶涂抹均匀，加油量不可超过油标尺刻度。
2．6擦拭
减速机静密封点通过治理，一般是可以达到不渗不漏的，但动密封点由于密封件老化、质量差、装配不当、轴表面粗糙度高等原因，使得个别动密封点仍有微小渗漏，由于工作环境差，煤尘粘到轴上，显得油乎乎一片，所以需要在设备停止运转后，擦拭轴上的油污。
噪音处理
减速机的噪音产生主要是源于传动齿轮的摩擦、振动以及碰撞，如何有效降低及减少噪声，使其更符合环保要求也是国内外一个重点研究课题。
降低减速机运行时的齿轮传动噪声已成为行业内的重要研究课题，国内外不少学者都把齿轮传动中轮齿啮合刚度的变化看成是齿轮动载、振动和噪声的主要因素。
用修形的方法，使其动载荷及速度波动减至最小，以达到降低噪声的目的。
这种方法在实践中证明是一种较有效的方法。
但是用这种方法，工艺上需要有修形设备，广大中、小厂往往无法实施。
经过多年研究，提出了通过优化齿轮参数，如变位系数、齿高系数、压力角、中心距，使啮入冲击速度降至最小，啮出冲击速度与啮入冲击速度的比值处于某一数值范围，减小或避免啮合节圆冲击的齿轮设计方法，也可明显降低减速机齿轮噪声。
安装
1．减速机与工作机的联接减速机直接套装在工作机主轴上，当减速机运转时，作用在减速机箱体上的反力矩，又安装在减速机箱体上的反力矩支架或由其他方法来平衡。
机直接相配，另一端与固定支架联接。
2．
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