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减速机| 管理热量的4件事
2018-09-06 访问次数:868

6367066275792453893959709.jpg使用伺服电机和减速机开发应用的设计工程师必须考虑热问题。机器性能要求变得更加苛刻,使温度变化的影响成为设计师的首要关注点。由于伺服电机和减速机都是热源,因此了解过热和温度变化的影响非常重要。


正如人们所预料的那样,当伺服电机和齿轮箱连接在一起时,可能无法确定哪个部件产生的热量 - 以及传递到其他部件的热耗散百分比。

随着技术进步集中在齿轮箱的热量减少,人们不能再认为机械结构是主要的热源。此外,必须考虑应用要求,这可能对伺服电机和齿轮箱的温升产生重大影响,特别是当放大器/控制器处理不同的峰值电流时。

在考虑齿轮箱的基本设计标准时,有几个因素直接与发热有关:

  • 牙齿几何形状

  • 热处理/表面处理

  • 润滑

  • 轴承选择


1.牙齿几何形状

这里有许多围绕选定的牙齿形状,它可能对热效应的考虑。首先,是开发一种优化滚动接触并最小化滑动摩擦的轮廓的基本问题。齿轮齿之间发生的滑动量将显着影响产生的热量。一个渐开线齿形是减速机生产厂家谁正在寻找以这种方式来优化性能中最常见的选择。

此外,齿轮齿尖释放(也称为凸起)减少了当一个齿轮齿啮合另一个齿轮齿时发生的冲击量。优化齿轮的进入和退出点可减少振动和噪音,并进一步减少可能导致滑动摩擦和发热的材料。

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2.热处理/表面处理

由于所有齿轮都有齿接触,有一定比例的滚动和一定比例的滑动,因此了解热处理方法的影响和由此产生的表面光洁度非常重要。类似于与齿几何形状相关的问题,由滑动摩擦产生的热量与齿轮的表面光洁度和保持良好润滑的表面的能力直接相关。

用于热处理齿轮的常用方法包括渗碳和感应加热。由于这两种方法都涉及非常高的温度和淬火,因此必须在热处理后研磨齿轮。后处理研磨的目的是产生表面光洁度,这将降低牙齿之间的摩擦系数。该方法的主要缺点是,当工业努力增加表面光洁度时,随着金属孔闭合,保持润滑的能力变得更加困难。

相反,等离子体氮化的过程提供了获得硬表面而不使用过高温度来硬化的能力。它是一种计算机控制的过程,其中可以精确地控制齿硬度的表面深度。表面硬度通常保持在63 Rc,具有出色的耐磨特性,而芯材保持在37 Rc,具有出色的剪切强度特性(图1)。基本上,它允许牙齿在负载下弯曲而脆弱的牙齿可能会断裂,同时保持坚硬的表面以最小化磨损。

减速机 - 管理热量产生的4件事 - 采用等离子渗氮的可变齿轮齿硬化 - 机电和驱动部门 - 自动化集团 - 派克汉尼汾公司

(图1)

等离子氮化在比渗碳或感应加热更低的温度下进行。不会发生材料变形,因此不需要后处理研磨。结果是表面光洁度,支持润滑保持和啮合齿轮的平稳旋转。齿轮啮合之间的摩擦减小也减少了操作期间产生的热量。

润滑

润滑是齿轮箱性能的关键。它减少了齿轮箱内发生的配合部件之间发生的摩擦力,从而减少了随时间发生的磨损量。它还减少了操作过程中产生的热量。

通常基于其能量效率益处来选择合成润滑剂。它们在工作温度下提供比矿物油更厚的润滑膜,这减少了金属与金属接触的程度以及由摩擦引起的相关能量损失。合成润滑剂的其他好处包括:

  • 更好的低温和高温粘度性能;

  • 减少蒸发损失;

  • 抗氧化,热分解和污泥问题。


也可以选择油或润滑脂来润滑齿轮箱。表1列出了一些优点和缺点。


-润滑脂
优点自由流动:更好的润滑和耐磨性减少对齿轮箱运行扭矩的影响
坏处更高的运转扭矩部件磨损增加
密封保养关键是要避免漏油不太重要; 可能根本不需要


润滑剂的选择取决于您的其他设计性能要求和约束。

3.轴承选择

在齿轮箱设计中选择轴承将决定可应用于齿轮箱输出轴的径向载荷,轴向推力和力矩载荷的量。它还将确定齿轮在齿轮箱内旋转的平稳程度,并确定齿轮系在它们需要支撑的侧向载荷下可以产生多少扭矩。 

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齿轮箱制造商可以选择不同的轴承。深沟球轴承很受欢迎,还有角接触和圆锥滚子轴承。选择通常取决于制造商希望实现的目标。


例如,圆锥滚子轴承具有出色的承载能力,因为它们是圆柱形的,并且它们支撑的重量通过线接触分配。同样的接触线导致更大的表面积,产生额外的摩擦和热量。

深沟球轴承通过点接触支撑其负载。它不能承载与圆锥滚子轴承相同的重量,但它也可以在更高的速度下运行,同时不会产生太多的热量。