如何確定和選擇齒輪減速機(jī)：運(yùn)動(dòng)工程師指南
發(fā)布于：2021-08-09 12:50:09 點(diǎn)擊量：
為應(yīng)用量身定制的齒輪減速機(jī)越來(lái)越普遍，主要是因?yàn)樗鼈儽纫酝魏螘r(shí)候都更容易按規(guī)格制造。
這并不是說(shuō)設(shè)計(jì)工作沒(méi)有挑戰(zhàn)性。然而，現(xiàn)代制造允許一些供應(yīng)商制造齒輪減速機(jī)和組件以滿足特定的應(yīng)用要求。
提供工程支持的新供應(yīng)商方法以及新機(jī)床、自動(dòng)化和設(shè)計(jì)軟件現(xiàn)在讓原始設(shè)備制造商和最終用戶即使在數(shù)量有限的情況下也能獲得價(jià)格合理的減速機(jī)。
在尋求顧問(wèn)或制造商的幫助時(shí)，工程師在查看以下內(nèi)容并盡可能多地回答這些問(wèn)題后，更有可能獲得安裝正確并符合規(guī)格的減速機(jī)：
• 輸入速度和馬力是多少？
• 減速機(jī)目標(biāo)輸出速度或輸出扭矩是多少？這部分地定義了所需的齒輪比。
• 使用特點(diǎn)是什么？減速機(jī)每天運(yùn)行多少小時(shí)？它是否需要承受沖擊和振動(dòng)？
• 負(fù)載的懸垂程度如何？是否有內(nèi)部懸臂負(fù)載？請(qǐng)記住，錐齒輪通常不能容納多個(gè)支撐，因?yàn)樗鼈兊妮S相交……因此一個(gè)或多個(gè)齒輪經(jīng)常懸垂。這種負(fù)載會(huì)使軸偏轉(zhuǎn)，使齒輪錯(cuò)位，從而降低齒的接觸和壽命。這里的一個(gè)潛在解決方法是齒輪兩側(cè)的跨式軸承。
• 機(jī)器是否需要軸或空心孔輸入……或軸或空心孔輸出？
• 傳動(dòng)裝置將如何定向？例如，如果指定直角蝸桿齒輪減速機(jī)，機(jī)器是否需要在輪子上方或下方安裝蝸桿？軸會(huì)水平還是垂直地從機(jī)器中伸出？
• 環(huán)境是否需要耐腐蝕油漆或不銹鋼外殼和軸？
服務(wù)系數(shù)：大多數(shù)減速機(jī)制造商的出發(fā)點(diǎn)是定義服務(wù)系數(shù)。這會(huì)針對(duì)輸入類型、每天使用時(shí)間以及與應(yīng)用程序相關(guān)的任何沖擊或振動(dòng)等問(wèn)題進(jìn)行調(diào)整。具有不規(guī)則沖擊的應(yīng)用（例如研磨應(yīng)用）需要比均勻加載的應(yīng)用更高的服務(wù)系數(shù)。同樣，間歇運(yùn)行的減速機(jī)需要的系數(shù)低于一天 24 小時(shí)使用的減速機(jī)。
服務(wù)等級(jí)：一旦工程師確定了服務(wù)因素，下一步就是定義服務(wù)等級(jí)。例如，與普通交流電機(jī)配對(duì)、每天 20 小時(shí)驅(qū)動(dòng)均勻負(fù)載、恒速輸送機(jī)的減速機(jī)可能具有 2 級(jí)服務(wù)。
此信息來(lái)自齒輪減速機(jī)制造商列出的服務(wù)等級(jí)圖表。要使用這些圖表，設(shè)計(jì)工程師必須知道輸入馬力、應(yīng)用類型和目標(biāo)比率。例如，假設(shè)一個(gè)應(yīng)用程序需要一個(gè) 15:1 比率的 2 馬力電機(jī)。要使用該圖表，請(qǐng)找到 2 hp 和 15:1 比率相交的點(diǎn)。在這種情況下，這表示 726 號(hào)減速機(jī)。根據(jù)一個(gè)制造商的產(chǎn)品編號(hào)系統(tǒng)，尺寸 726 定義了一個(gè)中心距為 2.62 的齒輪減速機(jī)。這樣的圖表也可以反向工作，讓工程師確認(rèn)給定齒輪減速機(jī)尺寸的扭矩或速度。
懸臂載荷：設(shè)計(jì)人員選定尺寸后，齒輪減速機(jī)制造商的目錄或網(wǎng)站會(huì)列出該尺寸單元允許的最大懸臂載荷值。提示：如果應(yīng)用中的負(fù)載超過(guò)允許值，請(qǐng)?jiān)黾育X輪減速機(jī)尺寸以承受懸垂負(fù)載。
安裝：此時(shí)，設(shè)計(jì)者或制造商已經(jīng)定義了齒輪減速機(jī)的尺寸和能力。因此，下一步是選擇安裝。常見的安裝配置比比皆是，齒輪減速機(jī)制造商為每個(gè)單元尺寸提供了無(wú)數(shù)的選擇。用于 C 型框架電機(jī)的帶空心孔的法蘭輸入與向左突出的輸出軸相結(jié)合可能是最常見的安裝方式，但還有許多其他選擇。諸如齒輪減速機(jī)體上方或下方的安裝腳、空心輸出以及輸入和輸出配置等選項(xiàng)都是可能的。所有齒輪減速機(jī)制造商都在目錄和網(wǎng)站中列出了他們的安裝選項(xiàng)以及尺寸信息。
潤(rùn)滑劑、密封件和電機(jī)集成：一旦單元尺寸和配置完成，一些規(guī)格仍然存在。大多數(shù)制造商可以運(yùn)送填充有潤(rùn)滑油的齒輪減速機(jī)。但是，大多數(shù)默認(rèn)發(fā)貨單位是空的，以便用戶在現(xiàn)場(chǎng)填寫。對(duì)于垂直軸向下的應(yīng)用，一些制造商建議使用第二套密封件。最后，由于許多齒輪減速機(jī)最終安裝在 C 型框架電機(jī)上，因此許多制造商還提供將電機(jī)集成到齒輪減速機(jī)上并將組件作為單個(gè)單元運(yùn)輸?shù)姆?wù)。
如果應(yīng)用需要獨(dú)特的電機(jī)-齒輪減速機(jī)組合，最好與顧問(wèn)合作，甚至使用定制齒輪設(shè)計(jì)。一些組合更有效。事實(shí)上，與制造商合作獲得預(yù)先設(shè)計(jì)的齒輪電機(jī)可確保電機(jī)-齒輪減速機(jī)組合能夠正常工作并提供制造商計(jì)算和測(cè)試的規(guī)格。查看制造商的性能計(jì)算，以確定所選的減速電機(jī)是否會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用中出現(xiàn)任何問(wèn)題。
請(qǐng)記住，今天的定制傳動(dòng)裝置和標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)裝置并不相互排斥。如果完全定制的齒輪減速機(jī)不可行（例如，如果數(shù)量不夠多），請(qǐng)考慮與銷售從標(biāo)準(zhǔn)模塊化子組件訂購(gòu)的齒輪減速機(jī)的制造商合作。否則，對(duì)于少量真正的定制齒輪減速機(jī)，尋找利用最新 CAD 軟件、CAM 軟件和機(jī)床來(lái)簡(jiǎn)化后處理工作并降低一次性成本的制造商。
最后一個(gè)提示：在應(yīng)用中選擇并安裝減速機(jī)后，在復(fù)制典型操作場(chǎng)景的示例環(huán)境中執(zhí)行幾次測(cè)試運(yùn)行。如果設(shè)計(jì)表現(xiàn)出異常高的熱量、噪音或應(yīng)力，請(qǐng)重復(fù)齒輪減速機(jī)選擇過(guò)程或聯(lián)系制造商。
這并不是說(shuō)設(shè)計(jì)工作沒(méi)有挑戰(zhàn)性。然而，現(xiàn)代制造允許一些供應(yīng)商制造齒輪減速機(jī)和組件以滿足特定的應(yīng)用要求。
提供工程支持的新供應(yīng)商方法以及新機(jī)床、自動(dòng)化和設(shè)計(jì)軟件現(xiàn)在讓原始設(shè)備制造商和最終用戶即使在數(shù)量有限的情況下也能獲得價(jià)格合理的減速機(jī)。
• 輸入速度和馬力是多少？
• 減速機(jī)目標(biāo)輸出速度或輸出扭矩是多少？這部分地定義了所需的齒輪比。
• 使用特點(diǎn)是什么？減速機(jī)每天運(yùn)行多少小時(shí)？它是否需要承受沖擊和振動(dòng)？
• 負(fù)載的懸垂程度如何？是否有內(nèi)部懸臂負(fù)載？請(qǐng)記住，錐齒輪通常不能容納多個(gè)支撐，因?yàn)樗鼈兊妮S相交……因此一個(gè)或多個(gè)齒輪經(jīng)常懸垂。這種負(fù)載會(huì)使軸偏轉(zhuǎn)，使齒輪錯(cuò)位，從而降低齒的接觸和壽命。這里的一個(gè)潛在解決方法是齒輪兩側(cè)的跨式軸承。
• 機(jī)器是否需要軸或空心孔輸入……或軸或空心孔輸出？
• 傳動(dòng)裝置將如何定向？例如，如果指定直角蝸桿齒輪減速機(jī)，機(jī)器是否需要在輪子上方或下方安裝蝸桿？軸會(huì)水平還是垂直地從機(jī)器中伸出？
• 環(huán)境是否需要耐腐蝕油漆或不銹鋼外殼和軸？
服務(wù)系數(shù)：大多數(shù)減速機(jī)制造商的出發(fā)點(diǎn)是定義服務(wù)系數(shù)。這會(huì)針對(duì)輸入類型、每天使用時(shí)間以及與應(yīng)用程序相關(guān)的任何沖擊或振動(dòng)等問(wèn)題進(jìn)行調(diào)整。具有不規(guī)則沖擊的應(yīng)用（例如研磨應(yīng)用）需要比均勻加載的應(yīng)用更高的服務(wù)系數(shù)。同樣，間歇運(yùn)行的減速機(jī)需要的系數(shù)低于一天 24 小時(shí)使用的減速機(jī)。
服務(wù)等級(jí)：一旦工程師確定了服務(wù)因素，下一步就是定義服務(wù)等級(jí)。例如，與普通交流電機(jī)配對(duì)、每天 20 小時(shí)驅(qū)動(dòng)均勻負(fù)載、恒速輸送機(jī)的減速機(jī)可能具有 2 級(jí)服務(wù)。
此信息來(lái)自齒輪減速機(jī)制造商列出的服務(wù)等級(jí)圖表。要使用這些圖表，設(shè)計(jì)工程師必須知道輸入馬力、應(yīng)用類型和目標(biāo)比率。例如，假設(shè)一個(gè)應(yīng)用程序需要一個(gè) 15:1 比率的 2 馬力電機(jī)。要使用該圖表，請(qǐng)找到 2 hp 和 15:1 比率相交的點(diǎn)。在這種情況下，這表示 726 號(hào)減速機(jī)。根據(jù)一個(gè)制造商的產(chǎn)品編號(hào)系統(tǒng)，尺寸 726 定義了一個(gè)中心距為 2.62 的齒輪減速機(jī)。這樣的圖表也可以反向工作，讓工程師確認(rèn)給定齒輪減速機(jī)尺寸的扭矩或速度。
懸臂載荷：設(shè)計(jì)人員選定尺寸后，齒輪減速機(jī)制造商的目錄或網(wǎng)站會(huì)列出該尺寸單元允許的最大懸臂載荷值。提示：如果應(yīng)用中的負(fù)載超過(guò)允許值，請(qǐng)?jiān)黾育X輪減速機(jī)尺寸以承受懸垂負(fù)載。
安裝：此時(shí)，設(shè)計(jì)者或制造商已經(jīng)定義了齒輪減速機(jī)的尺寸和能力。因此，下一步是選擇安裝。常見的安裝配置比比皆是，齒輪減速機(jī)制造商為每個(gè)單元尺寸提供了無(wú)數(shù)的選擇。用于 C 型框架電機(jī)的帶空心孔的法蘭輸入與向左突出的輸出軸相結(jié)合可能是最常見的安裝方式，但還有許多其他選擇。諸如齒輪減速機(jī)體上方或下方的安裝腳、空心輸出以及輸入和輸出配置等選項(xiàng)都是可能的。所有齒輪減速機(jī)制造商都在目錄和網(wǎng)站中列出了他們的安裝選項(xiàng)以及尺寸信息。
潤(rùn)滑劑、密封件和電機(jī)集成：一旦單元尺寸和配置完成，一些規(guī)格仍然存在。大多數(shù)制造商可以運(yùn)送填充有潤(rùn)滑油的齒輪減速機(jī)。但是，大多數(shù)默認(rèn)發(fā)貨單位是空的，以便用戶在現(xiàn)場(chǎng)填寫。對(duì)于垂直軸向下的應(yīng)用，一些制造商建議使用第二套密封件。最后，由于許多齒輪減速機(jī)最終安裝在 C 型框架電機(jī)上，因此許多制造商還提供將電機(jī)集成到齒輪減速機(jī)上并將組件作為單個(gè)單元運(yùn)輸?shù)姆?wù)。
如果應(yīng)用需要獨(dú)特的電機(jī)-齒輪減速機(jī)組合，最好與顧問(wèn)合作，甚至使用定制齒輪設(shè)計(jì)。一些組合更有效。事實(shí)上，與制造商合作獲得預(yù)先設(shè)計(jì)的齒輪電機(jī)可確保電機(jī)-齒輪減速機(jī)組合能夠正常工作并提供制造商計(jì)算和測(cè)試的規(guī)格。查看制造商的性能計(jì)算，以確定所選的減速電機(jī)是否會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用中出現(xiàn)任何問(wèn)題。
請(qǐng)記住，今天的定制傳動(dòng)裝置和標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)裝置并不相互排斥。如果完全定制的齒輪減速機(jī)不可行（例如，如果數(shù)量不夠多），請(qǐng)考慮與銷售從標(biāo)準(zhǔn)模塊化子組件訂購(gòu)的齒輪減速機(jī)的制造商合作。否則，對(duì)于少量真正的定制齒輪減速機(jī)，尋找利用最新 CAD 軟件、CAM 軟件和機(jī)床來(lái)簡(jiǎn)化后處理工作并降低一次性成本的制造商。
最后一個(gè)提示：在應(yīng)用中選擇并安裝減速機(jī)后，在復(fù)制典型操作場(chǎng)景的示例環(huán)境中執(zhí)行幾次測(cè)試運(yùn)行。如果設(shè)計(jì)表現(xiàn)出異常高的熱量、噪音或應(yīng)力，請(qǐng)重復(fù)齒輪減速機(jī)選擇過(guò)程或聯(lián)系制造商。
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