德國ZF TYPE 2K300GA-減速機

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編輯

蝸輪蝸桿減速機的主要特點是具有反向自鎖功能，可以有較大的減

圖1 減速機

速比，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上。但是一般體積較大，傳動效率不高，精度不高。諧波減速機的諧波傳動是利用柔性元件可控的彈性變形來傳遞運動和動力的，體積不大、精度很高，但缺點是柔輪壽命有限、不耐沖擊，剛性與金屬件相比較差。輸入轉速不能太高。行星減速機其優(yōu)點是結構比較緊湊，回程間隙小、精度較高，使用壽命很長，額定輸出扭矩可以做的很大。但價格略貴。齒輪減速機具有體積小，傳遞扭矩大的特點。齒輪減速機在模塊組合體系基礎上設計制造，有極多的電機組合、安裝形式和結構方案，傳動比分級細密，滿足不同的使用工況，實現機電一體化。齒輪減速機傳動效率高，耗能低，性能*。擺線針輪減速機是一種采用擺線針齒嚙合行星傳動原理的傳動機型，是一種理想的傳動裝置，具有許多優(yōu)點，用途廣泛，并可正反運轉。 [2]

故障處理

由于減速機運行環(huán)境惡劣，常會出現磨損、滲漏等故障，主要的幾種是：

1、減速機軸承室磨損，其中又包括殼體軸承箱、箱體內孔軸承室、變速箱軸承室的磨損；

2、減速機齒輪軸軸徑磨損，主要磨損部位在軸頭、鍵槽等；

3、減速機傳動軸軸承位磨損；

4、減速機結合面滲漏。

針對磨損問題，傳統(tǒng)解決辦法是補焊或刷鍍后機加工修復，但兩者均存在一定弊端：補焊高溫產生的熱應力無法*消除，易造成材質損傷，導致部件出現彎曲或斷裂；而電刷鍍受涂層厚度限制，容易剝落，且以上兩種方法都是用金屬修復金屬，無法改變“硬對硬”的配合關系，在各力綜合作用下，仍會造成再次磨損。對一些大的軸承企業(yè)更是無法現場解決，多要依賴外協修復。當代西方國家針對以上問題多使用高分子復合材料的修復方法，其具有*的粘著力，優(yōu)異的抗壓強度等綜合性能。應用高分子材料修復，可免拆卸免機加工既無補焊熱應力影響，修復厚度也不受限制，同時產品所具有的金屬材料不具備的退讓性，可吸收設備的沖擊震動，避免再次磨損的可能，并大大延長設備部件的使用壽命，為企業(yè)節(jié)省大量的停機時間，創(chuàng)造巨大的經濟價值。

而針對滲漏問題，傳統(tǒng)方法需要拆卸并打開減速機后，更換密封墊片或涂抹密封膠，不僅費時費力，而且難以確保密封效果，在運行中還會再次出現泄漏。高分子材料可現場治理滲漏，材料具備的*的粘著力、耐油性及350%的拉伸度，克服減速機振動造成的影響，很好地為企業(yè)解決了減速機滲漏問題。 [4]

減速機漏油的原因分析

1、減速機內外產生壓力差：減速機運轉過程中，運動副摩擦發(fā)熱以及受環(huán)境溫度的影響，使減速機溫度升高，如果沒有透氣孔或透氣孔堵塞，則機內壓力逐漸增加，機內溫度越高，與外界的壓力差越大，潤滑油在壓差作用下，從縫隙處漏出。

2、減速機結構設計不合理

1）檢查孔蓋板太薄，上緊螺栓后易產生變形，使結合面不平，從接觸縫隙漏油；

2）減速機制造過程中，鑄件未進行退火或時效處理，未消除內應力，必然發(fā)生變形，產生間隙，導致泄漏；

3）箱體上沒有回油槽，潤滑油積聚在軸封、端蓋、結合面等處，在壓差作用下，從間隙處向外漏；

4）軸封結構設計不合理。早期的減速機多采用油溝、氈圈式軸封結構，組裝時使毛氈受壓縮產生變形，而將結合面縫隙密封起來。如果軸頸與密封件接觸不十分理想，由于毛氈的補償性能極差，密封在短時間內即失效。油溝上雖有回油孔，但極易堵塞，回油作用難以發(fā)揮。

3、加油量過多：減速機在運轉過程中，油池被攪動得很厲害，潤滑油在機內到處飛濺，如果加油量過多，使大量潤滑油積聚在軸封、結合面等處，導致泄漏。

4、檢修工藝不當：在設備檢修時，由于結合面上污物清除不*，或密封膠選用不當、密封件方向裝反、不及時更換密封件等也會引起漏油。 [4]

治理減速機漏油的對策

1、改進透氣帽和檢查孔蓋板：減速機內壓大于外界大氣壓是漏油的主要原因之一，如果設法使機內、機外壓力均衡，漏油就可以防止。減速機雖都有透氣帽，但透氣孔太小，容易被煤粉、油污堵塞，而且每次加油都要打開檢查孔蓋板，打開一次就增加一次漏油的可能性，使原本不漏的地方也發(fā)生泄漏。為此，制作了一種油杯式透氣帽，并將原來薄的檢查孔蓋板改為6 mm厚，將油杯式透氣帽焊在蓋板上，透氣孔直徑為6 mm，便于通氣，實現了均壓，而且加油時從油杯中加油，不用打開檢查孔蓋板，減少了漏油機會。

2、 暢流：要使被齒輪甩在軸承上多余的潤滑油不在軸封處積聚，必須使多余的潤滑油沿一定方向流回油池，即做到暢流。具體的做法是在軸承座的下瓦中心開一個向機內傾斜的回油槽，同時在端蓋直口處也開一缺口，缺口正對回油槽，這樣多余的潤滑油經缺口、回油槽流回油池。

3、改進軸封結構

1）輸出軸為半軸的減速機軸封改進：帶式輸送機、螺旋卸車機、葉輪給煤機等大多數設備的減速機輸出軸為半軸，改造較方便。將減速機解體，拆下聯軸器，取出減速機軸封端蓋，按照配套的骨架油封尺寸，在原端蓋外側車加工槽，裝上骨架油封，帶彈簧的一側向里?；匮b時，如果端蓋距聯軸器內側端面35 mm以上，則可在端蓋外側的軸上裝一個備用油封，一旦油封失效，即可取出損壞的油封，將備用油封推入端蓋，從而省去了解體減速機、拆連軸器等費時費力的工序。

2）輸出軸為整軸的減速機軸封改進：整軸傳動的減速機輸出軸無聯軸器，如果按照2.3.1方案改造，工作量太大也不現實。為減少工作量、簡化安裝程序，設計了一種可剖分式端蓋，并對開口式油封進行了嘗試?？善史质蕉松w外側車加工槽，裝油封時先將彈簧取出，將油封鋸斷呈開口狀，從開口處將油封套在軸上，用粘接劑將開口對接，開口向上，再裝上彈簧，推入端蓋即可。

4、采用新型密封材料：對于減速機靜密封點泄漏可采用新型高分子修復材料粘堵。如果減速機運轉中靜密封點漏油，可用表面工程技術的油面緊急修補劑粘-高分子25551和90T復合修復材料來堵，從而達到消除漏油的目的。

5、認真執(zhí)行檢修工藝：在減速機檢修時，要認真執(zhí)行工藝規(guī)程，油封不可裝反，唇口不要損傷，外緣不要變形，彈簧不可脫落，結合面要清理干凈，密封膠涂抹均勻，加油量不可超過油標尺刻度。

6、擦拭：減速機靜密封點通過治理，一般是可以達到不滲不漏的，但動密封點由于密封件老化、質量差、裝配不當、軸表面粗糙度高等原因，使得個別動密封點仍有微小滲漏，由于工作環(huán)境差，煤塵粘到軸上，顯得油乎乎一片，所以需要在設備停止運轉后，擦拭軸上的油污。 [4]

噪音處理

減速機的噪音產生主要是源于傳動齒輪的摩擦、振動以及碰撞，如何有效降低及減少噪聲，使其更符合環(huán)保要求也是國內外一個重點研究課題。降低減速機運行時的齒輪傳動噪聲已成為行業(yè)內的重要研究課題，國內外不少學者都把齒輪傳動中輪齒嚙合剛度的變化看成是齒輪動載、振動和噪聲的主要因素。用修形的方法，使其動載荷及速度波動減至小，以達到降低噪聲的目的。這種方法在實踐中證明是一種較有效的方法。但是用這種方法，工藝上需要有修形設備，廣大中、小廠往往無法實施。

經過多年研究，提出了通過優(yōu)化齒輪參數，如變位系數、齒高系數、壓力角、中心距，使嚙入沖擊速度降至小，嚙出沖擊速度與嚙入沖擊速度的比值處于某一數值范圍，減小或避免嚙合節(jié)圓沖擊的齒輪設計方法，也可明顯降低減速機齒輪噪聲。對于減速機的噪音問題，也可以邁特雷超級密封劑或潤滑劑，它是一的齒輪箱添加劑，可以在部件上形成一種惰性材料薄膜，從而降低摩擦、齒輪噪音以及泄露。 [4]

安裝方法

在減速機家族中，行星減速機以其體積小，減速范圍廣，精度高等諸多有點，而被應用于伺服、步進、直流等傳動系統(tǒng)中。其作用就是在保證精密傳動下，主要被用來降低轉速增大扭矩和降低負載/電機的轉動慣量比。在過去幾年里，有的用戶在使用減速機時，由于違規(guī)安裝等人為因素，而導致減速機的輸出軸折斷了，使企業(yè)蒙受了不必要的損失。因此，為了更好的幫助廣大用戶用好減速機，向你詳細地介紹如何正確安裝行星減速機。

　　正確的安裝，使用減速機，是保證機械設備正常運行的重要環(huán)節(jié)。因此，在安裝行星減速機時，請務必嚴格按照下面的安裝使用相關事項，認真地裝配和使用。

*步

　　安裝前確認電機和減速機是否完好無損，并且嚴格檢查電機與減速機相連接的各部位尺寸是否匹配，這里是電機的定位凸臺、輸入軸與減速機凹槽等尺寸及配合公差。

第二步

　　旋下減速機法蘭外側防塵孔上的螺釘，調整PCS系統(tǒng)夾緊環(huán)使其側孔與防塵孔對齊，插入內六角旋緊。之后，取走電機軸鍵。

第三步

　　將電機與減速機自然連接。連接時必須保證減速機輸出軸與電機輸入軸同心度*，且二者外側法蘭平行。如同心度不*，會導致電機軸折斷或減速機齒輪磨損?！×硗猓诎惭b時，嚴禁用鐵錘等擊打，防止軸向力或徑向力過大損壞軸承或齒輪。一定要將安裝螺栓旋緊之后再旋緊緊力螺栓。安裝前，將電機輸入軸、定位凸臺及減速機連接部位的防銹油用汽油或鋅鈉水擦拭凈。其目的是保證連接的緊密性及運轉的靈活性，并且防止不必要的磨損。

　　在電機與減速機連接前，應先將電機軸鍵槽與緊力螺栓垂直。為保證受力均勻，先將任意對角位置的安裝螺栓旋上，但不要旋緊，再旋上另外兩個對角位置的安裝螺栓后逐個旋緊四個安裝螺栓。后，旋緊緊力螺栓。所有緊力螺栓均需用力矩板手按標明的固定扭力矩數據進行固定和檢查。減速機與機械設備間的正確安裝類同減速機與驅動電機間的正確安裝。關鍵是要必須保證減速機輸出軸與所驅動部分軸同心度*。

1、減速機與工作機的聯接：減速機直接套裝在工作機主軸上，當減速機運轉時，作用在減速機箱體上的反力矩，又安裝在減速機箱體上的反力矩支架或由其他方法來平衡。機直接相配，另一端與固定支架聯接；

2、反力矩支架的安裝：反力矩支架應安裝在減速機朝向的工作機的那一側，以減小附加在工作機軸上的彎矩。 反力矩支架與固定支承聯接端的軸套使用橡膠等彈性體，以防止發(fā)生撓曲并吸收所產生的轉矩波動；

3、減速機與工作機的安裝關系：為了避免工作機主軸撓曲及在減速機軸承上產生附加力，減速機與工作機之間的距離，在不影響正常的工作的條件下應盡量小，其值為5-10mm。

正確的安裝，使用和維護減速機，是保證機械設備正常運行的重要環(huán)節(jié)。

1、安裝減速機時，應重視傳動中心軸線對中，其誤差不得大于所用聯軸器的使用補償量。對中良好能延長使用壽命，并獲得理想的傳動效率；

2、在輸出軸上安裝傳動件時，不允許用錘子敲擊，通常利用裝配夾具和軸端的內螺紋，用螺栓將傳動件壓入，否則有可能造成減速機內部零件的損壞。不采用鋼性固定式聯軸器，因該類聯軸器安裝不當，會引起不必要的外加載荷，以致造成軸承的早期損壞，嚴重時甚至造成輸出軸的斷裂；

3、減速機應牢固地安裝在穩(wěn)定水平的基礎或底座上，排油槽的油應能排除，且冷卻空氣循環(huán)流暢。基礎不可靠，運轉時會引起振動及噪聲，并促使軸承及齒輪受損。當傳動聯接件有突出物或采用齒輪、鏈輪傳動時，應考慮加裝防護裝置，輸出軸上承受較大的徑向載荷時，應選用加強型；

4、按規(guī)定的安裝裝置保證工作人員能方便地靠近油標，通氣塞、排油塞。安裝就位后，應按次序全面檢查安裝位置的準確性，各緊固件壓緊的可靠性，安裝后應能靈活轉動。減速機采用油池飛濺潤滑，在運行前用戶需將通氣孔的螺塞取下，換上通氣塞。按不同的安裝位置，并打開油位塞螺釘檢查油位線的高度，從油位塞處加油至潤滑油從油位塞螺孔溢出為止，擰上油位塞確定無誤后，方可進行空載試運轉，時間不得少于2小時。運轉應平穩(wěn)，無沖擊、振動、雜音及滲漏油現象，發(fā)現異常應及時排除。

經過一定時期應再檢查油位，以防止機殼可能造成的泄漏，如環(huán)境溫度過高或過低時，可改變潤滑油的牌號。 [4]

型號選擇

盡量選用接近理想減速比：減速比=伺服馬達轉速/減速機出力軸轉速。扭力計算：對減速機的壽命而言，扭力計算非常重要，并且要注意加速度的大轉矩值(TP),是否超過減速機之大負載扭力。

適用功率通常為市面上的伺服機種的適用功率，減速機的適用性很高，工作系數都能維持在1.2以上，但在選用上也可以以自己的需要來決定，要點有二：

1、選用伺服電機的出力軸徑不能大于表格上大使用軸徑；

2、若經扭力計算工作,轉速可以滿足平常運轉，但在伺服全額輸出時，有不足現象時，可以在電機側之驅動器，做限流控制，或在機械軸上做扭力保護，這是很必要的。

通用減速機的選型包括提出原始條件、選擇類型、確定規(guī)格等步驟。相比之下，類型選擇比較簡單，而準確提供減速器的工況條件，掌握減速器的設計、制造和使用特點是通用減速器正確合理選擇規(guī)格的關鍵。規(guī)格選擇要滿足強度、熱平衡、軸伸部位承受徑向載荷等條件。 [4]

選擇規(guī)格：

通用減速器和減速器設計選型方法的大不同在于，前者適用于各個行業(yè)，但減速只能按一種特定的工況條件設計，故選用時用戶需根據各自的要求考慮不同的修正系數，工廠應該按實際選用的電動機功率（不是減速器的額定功率）；后者按用戶的條件設計，該考慮的系數，設計時一般已作考慮，選用時只要滿足使用功率小于等于減速器的額定功率即可，方法相對簡單。

通用減速器的額定功率一般是按使用（工況）系數KA=1（電動機或汽輪機為原動機，工作機載荷平穩(wěn)，每天工作3~10h，每小時啟動次數≤5次，允許啟動轉矩為工作轉矩的2倍），接觸強度安全系數SH≈1、單對齒輪的失效概率≈1%,等條件計算確定的。

所選減速器的額定功率應滿足

PC=P2×KA×KS×KR≤PN

式中PC—計算功率（KW）；

PN—減速器的額定功率（ KW）；

P2—工作機功率（KW）；

KA—使用系數，考慮使用工況的影響；

KS—啟動系數，考慮啟動次數的影響；

KR—可靠度系數，考慮不同可靠度要求。

世界各國所用的使用系數基本相同。雖然許多樣本上沒有反映出KSKR兩個系數，但由于知己（對自身的工況要求清楚）、知彼（對減速器的性能特點清楚），國外選型時一般均留有較大的富裕量，相當于已考慮了KRKS的影響。

由于使用場合不同、重要程度不同、損壞后對人身安全及生產造成的損失大小不同、維修難易不同，因而對減速器的可靠度的要求也不相同。系數KR就是實際需要的可靠度對原設計的可靠度進行修正。它符合ISO6336、GB3480和AGMA2001—B88（美國齒輪制造者協會標準）對齒輪強度計算方法的規(guī)定。國內一些用戶對減速器的可靠度尚提不出具體量的要求，可按一般減速器的設計規(guī)定（SH≥1.25，失效概率≤1/1000），較重要場合取KR=1.25=1.56左右。 [4]

熱平衡校核：

通用減速器的許用熱功率值是在特定工況條件下（一般環(huán)境溫度20℃，每小時*,連續(xù)運轉、功率利用率*），按潤滑油允許的平衡溫度（一般為85℃）確定的。

條件不同時按相應系數（有時綜合成一個系數）進行修正。

所選減速器應滿足

PCt=P2×KT×KW×KP≤Pt

式中 PCt—計算熱功率（KW）；

KT—環(huán)境溫度系數；

KW—運轉周期系數；

KP—功率利用率系數；

Pt—減速器許用熱功率（KW）。

校核軸的載荷：

通用減速器常常須對輸入軸、輸出軸軸伸中間部位允許承受的大徑向載荷給予限制，應予校核，超過時應向制造廠提出加粗軸徑和加大軸承等要求。 [4]

潤滑保養(yǎng)

在投入運轉之前，在減速機中裝入建議的型號和數值的潤滑脂。減速機采用潤滑油潤滑。對于豎直安裝的減速機，鑒于潤滑油可能不能保證上面的軸承的可靠潤滑，因此采用另外的潤滑措施。

在運行以前，在減速機中注入適量的潤滑油。減速機通常裝備有注油孔和放油塞。因而在訂購減速機的時候必須安裝位置。

工作油溫不能超過80℃。

終生潤滑的組合減速機在制造廠注滿合成油，除此之外，減速機供貨時通常是不帶潤滑油的，并帶有注油塞和放油塞。本樣本中列出的減速機潤滑油數量只是估計值。根據訂貨時的安裝位置設置油位塞的位置以保證正確注油，減速機注油量應該根據不同安裝方式來確定。如果傳輸功率超過減速機的熱容量，必須提供外置冷卻裝置。 [4]

發(fā)展趨勢

編輯

20世紀70－80年代，世界上減速器技術有了很大的發(fā)展，且與新技術革命的發(fā)展緊密結合。通用減速器的發(fā)展趨勢如下：

1、高水平、高性能：圓柱齒輪普遍采用滲碳淬火、磨齒，承載能力提高4倍以上，體積小、重量輕、噪聲低、效率高、可靠性高；

2、積木式組合設計：基本參數采用優(yōu)先數，尺寸規(guī)格整齊，零件通用性和互換性強，系列容易擴充和花樣翻新，利于組織批量生產和降低成本；

3、型式多樣化，變型設計多：擺脫了傳統(tǒng)的單一的底座安裝方式，增添了空心軸懸掛式、浮動支承底座、電動機與減速器一體式聯接，多方位安裝面等不同型式，擴大使用范圍。

促使減速器水平提高的主要因素有：

1、理論知識的日趨完善，更接近實際（如齒輪強度計算方法、修形技術、變形計算、優(yōu)化設計方法、齒根圓滑過渡、新結構等）；

2、采用好的材料，普遍采用各種優(yōu)質合金鋼鍛件，材料和熱處理質量控制水平提高；

3、結構設計更合理；

4、加工精度提高到ISO5－6級；

5、軸承質量和壽命提高；

6、潤滑油質量提高。

自20世紀60年代以來，中國先后制訂了JB1130－70《圓柱齒輪減速器》等一批通用減速器的標準，除主機廠自制配套使用外，還形成了一批減速器專業(yè)生產廠。全國生產減速器的企業(yè)有數百家，年產通用減速器25萬臺左右，對發(fā)展中國的機械產品作出了貢獻。

20世紀60年代的減速器大多是參照蘇聯20世紀40－50年代的技術制造的，后來雖有所發(fā)展，但限于當時的設計、工藝水平及裝備條件，其總體水平與水平有較大差距。

改革開放以來，中國引進一批*加工裝備，通過引進、消化、吸收*進技術和科研攻關，逐步掌握了各種高速和低 速重載齒輪裝置的設計制造技術。材料和熱處理質量及齒輪加工精度均有較大提高，通用圓柱齒輪的制造精度可從JB179－60的8－9級提高到GB10095－88的6級，高速齒輪的制造精度可穩(wěn)定在4－5級。部分減速器采用硬齒面后，體積和質量明顯減小，承載能力、使用壽命、傳動效率有了較大的提高，對節(jié)能和提高主機的總體水平起到很大的作用。

中國自行設計制造的高速齒輪減（增）速器的功率已達42000kW，齒輪圓周速度達150m/s以上。但是，中國大多數減速器的技術水平還不高，老產品不可能立即被取代，新老產品并存過渡會經歷一段較長的時間。

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