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2015年08月06日     发布者:澎湃动力    浏览 821
齿轮减速电机的模块化设计问题

     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300余种,输出功率自0.12kW至55kW,输出扭矩自10Nm至5500Nm,各种规格多达6000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。

  1 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、R10、R20、R40的优先数系顺序选取,如德国SEW公司R系列同轴式齿轮减速电机的中心高是在R10优先数系中选取,输出转速是在R20优先数系中选取,而减速箱内的中心距是在R40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R20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(Mannesmann·Demag)公司的AF系列减速机。经分析,其中总中心距符合R10优先数系,其级差公比Φa=1.25,每种中心距有速比从9至180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Φi=1.12。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β=20°,齿宽系数Φ=0.35,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(Mannesmann·Demag )的AF系列减速机的中心距中,机座号AF06第一级中心距同AF05的第二级中心距一致,而AF07的第1级同AF06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

  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(Hansen)专利模块化减速器系列,具有基本模块45对齿轮副(17对螺伞齿轮、28对斜齿轮),可组成2320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(FLEND)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16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。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BBC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YCJ—B系列、YCJ—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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