一種潤滑油冷熱自循環新型高端減速機的製作方法

2023-04-28 07:30:11

本發明涉及蝸輪減速機製造領域，具體涉及一種潤滑油冷熱自循環新型高端減速機。

背景技術：

減速機在原動機和工作機或執行機構之間起匹配減速和傳遞扭矩的作用，減速機是一種相對精密的機械，使用它的目的是降低轉速，增加轉矩，根據傳動類型減速機可分為齒輪減速機、蝸輪減速機以及行星齒輪減速機，其中蝸輪減速機在各式機械的傳動系統中都可以見到它的蹤跡，從交通工具的軍民用艦船、汽車、機車，潛脡，到建築用的重型機具，機械工業所用的加工工具機及自動化生產設備，到日常生活中常見的家電、鐘錶等等，其應用從大動力的傳輸工作，到小負荷、精確的角度傳輸都可以見到減速機的應用，且在工業應用上，減速機具有減速及增加轉矩功能，因此廣泛應用於各種傳動機械中的減速傳動。

長期以來，我國蝸輪減速機普遍存在製造精度低、單油箱無循環油溫高、傳動發熱超標漏油、蝸輪摩擦磨損失效快、可靠性差、使用壽命短，不能滿足尖峰載荷承載能力、抗衝擊能力、智能化程度為「零」等共性問題，而這些問題一直制約著我國高端自動化生產線、智能化機械製造業的發展。

目前我國蝸輪減速機在以下方面存在問題：

1、現有技術提供的減速機在首次使用時，因傳動零件混有切削、塵砂等雜質，為避免切削、塵砂等雜質磨損蝸輪蝸杆，其工作規範150小時～400小時必須換油除雜；首次使用後，因殘留的切削、塵砂等雜質以及工作中磨損產生的雜質，在工作溫度50℃以下，須1年更換1次，工作溫度100℃，須3個月或更短更換1次；

2、減速機箱體結構，現有箱體結構都為封閉式單油池箱體，由於中大型箱體全部採用鑄鐵鑄鋼製造，蝸輪蝸杆之間的滑動摩擦產生大量熱量，現有減速機箱體存在傳動散熱性差的問題；也有少量小型箱體採用全鋁合金製造，用於改善傳動件工況而散熱降低油溫；由於現有減速機箱體普遍存在傳動散熱性差，往往使得潤滑油溫升快、漏油及變質失效，進而影響減速機的使用壽命；

3、減速機箱體的材質，現有減速機箱體一般都釆用鑄鐵或鑄鋼製造，雖然材料成本低、承載能力大，但是，箱腔材料比重大，關鍵是散熱性差；

4、傳統減速機智能化程度為「零」，長期工作不知何時換油、甚至造成無油潤滑幹摩擦、磨粒磨損，導致蝸輪摩擦磨損加劇、使用壽命縮短等諸多問題；

5、蝸輪蝸杆之間嚙合不完全，蝸輪蝸杆是減速機的心臟部分，如圖3所示，現有蝸輪多為價格高、生產過程造成周邊環境嚴重汙染的銅合金，現有蝸杆副多為帶螺旋齒的直線型圓柱杆，即蝸杆的所有螺旋齒為大小高度相同的螺旋齒，螺旋齒之間相互平行，使得蝸輪與蝸杆之間相互嚙合時，蝸杆往往只有中間的一個或兩個螺旋齒能與蝸輪齒嚙合，所以，在高速旋轉時，會出現強烈衝擊、產生更大的熱量及噪音，導致蝸輪「磨削式」損傷增大，將造成磨損倍增或「滑絲」現象，從而使得減速機失效破壞；

6、蝸輪蝸杆的位置設置，傳統蝸杆一般設在蝸輪下方，也有的設在蝸輪上方，在正常情況下，箱體內的潤滑油須超過蝸輪蝸杆的嚙合位置，即整個史蝸輪都處於潤滑油中，其潤滑油「成份」、「油質」、和抗「老化性」及蝸輪蝸杆傳動中的工作油溫成為關鍵。否則，當潤滑油長期處於工作溫度超標變質時，易於腐蝕蝸輪副；當箱體內的潤滑油嚴重不足，在蝸輪蝸杆的嚙合位置缺油時，蝸輪蝸杆之間嚙合的部分極易造成無油潤滑幹摩擦，導致蝸輪磨粒磨損加速、使用壽命加速縮短；

7、在平面二次包絡蝸杆副精加工中存在的接觸線與根切問題，成為提高精加工生產率、產品質量及降低生產成本的關鍵問題。

技術實現要素：

本發明提供了一種潤滑油冷熱自循環新型高端減速機，以解決現有減速機散熱性差的問題。

為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案概述如下：

一種潤滑油冷熱自循環新型高端減速機，包括油箱以及相互嚙合的蝸輪和蝸杆，所述油箱內設有安裝蝸輪、蝸杆的軸承，所述蝸輪連有延伸至油箱外部的輸出軸，所述油箱旁側設有用於潤滑油自循環冷卻、儲存的副油箱。

優選地，所述油箱和副油箱之間的共壁上設有實現潤滑油冷熱自循環的上油孔與下油孔。

優選地，所述副油箱的壁厚為油箱的壁厚的1/5-1/4。

優選地，所述油箱由上下設置的箱蓋和箱體組成，所述箱體的材質為鋁合金、鑄鐵或鑄鋼，所述箱蓋以及副油箱由鋼板、鋁合金模壓而成。

優選地，所述副油箱由上下設置的副箱蓋和副箱體組成，各連接處採用高強度緊固螺釘密封連接。

優選地，所述蝸杆的一端延伸至油箱外部，輸出軸、蝸杆與油箱的連接處設有廢油洩出孔以及防止潤滑油洩露的密封蓋。

優選地，所述副油箱內部和/或外部設有冷卻裝置。

優選地，所述蝸輪和蝸杆的材質為高強耐磨鋁基合金，較傳統錫青銅使用壽命延長3～5倍、比重輕1倍多。

優選地，所述副油箱的外殼上設有數顯控制板和蝶變國際時鐘，用於監控潤滑油的油池儲量、油溫、油清潔度以及用作工作計時器。

與現有技術相比，本發明所產生的有益效果：

1、本發明在油箱底部設置磁性存碴槽，使得鐵削、塵砂在隨油流運動過程中磁吸入存碴槽內，解決了現有蝸輪減速機首次運行150～400小時後須更換潤滑油以及首次使用後因內部殘渣殘餘須不定期更換潤滑油的問題；

2、本發明在減速機箱體結構方面做了極大改進，由單油箱改為具有箱體、副油箱的雙油箱結構，箱體用於安裝蝸輪蝸杆，為減速機的心臟部分，副油箱用於輔助箱體進行潤滑油的冷熱自循環，油箱和副油箱之間的共壁上設有實現潤滑油冷熱自循環的上油孔與下油孔，將減速機工作過程中蝸輪蝸杆之間滑動摩擦以及高速旋轉產生的大量熱量及時帶走或散發出去，避免高溫使得潤滑油溫升快或漏油及變質失效，進而避免因高溫引起的縮短潤滑油、減速機蝸輪的使用壽命問題；

3、由於副油箱不承受蝸輪蝸杆的重量以及衝擊，模壓有加強筋的鋁合金副油箱壁厚可減少至箱體壁厚的1/5-1/4，強度增加，製造成本減少，同時由於壁厚變薄，其散熱性能將大幅度增加；

4、採用專用新型複合潤滑油，摩擦係數小耐磨減摩，降低摩擦發熱量，抗氧化，阻鏽蝕、傾點低、安定性好，可大幅度延長潤滑油使用壽命期，可承受重載和較高工作溫度(-40～+150℃)，該還可廣泛用於重型傳動機械潤滑油；最關鍵在於該潤滑油對浸泡在該潤滑油中的蝸輪蝸杆腐蝕性大幅度降低；

5、在減速機箱體的材質方面，下箱體根據工況設計或用戶需求，並結合製造成本，可採用鑄鐵或鑄鋼與鋁合金上箱體相聯、複合鑄件整體匹配加工；箱蓋以及副油箱採用鋁合金鑄造或模壓成型，相較於鑄鐵、鑄鋼，鋁合金具有重量輕、散熱快、易鑄造、易模壓加工、易焊接、承重比大的特點，採用鋁合金製成的減速機箱體相對於現有技術重量輕、散熱快，容易實現大規模生產；

6、在測油智能化方面，通過設置光電傳感、溫度傳感、工作計時傳感裝置以及與光電傳感、溫度傳感裝置相連的自動報警裝置，能及時顯示油池潤滑油的儲量、溫度以及清潔度，工作時間計時等，能及時、智能、科學提醒更換、添加潤滑油，避免長期工作因不知何時換油、加油而造成的無油潤滑幹摩擦的被動情況；

7、在蝸輪蝸杆之間的嚙合原理：平面二次包絡蝸杆副，是以一個平面為母面，通過相對園周運動，包絡出環面蝸杆的齒面，再以蝸杆的齒面為母面，通過相對運動，包絡出蝸輪的齒面而形成的、始終同時多齒(4齒以上)嚙合、承載能力大、傳動平穩噪聲小，能大大減小衝擊力度，減少蝸輪的摩擦磨損，防止出現強烈衝擊產生更大的噪音和熱量及提高傳動效率，避免「滑絲」現象；該結構蝸輪具有比重輕、轉動慣量小、傳動效率高、傳動噪音小、承載能力大的特性；較傳統同類產品，智能模塊化的新型蝸杆傳動裝置、具有延長蝸輪蝸杆壽命5～8倍的優勢。

附圖說明

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

圖1是本發明提供的減速機的結構示意圖；

圖2是本發明提供的減速機的截面示意圖；

圖3是本發明提供的減速機箱體的截面示意圖；

圖中標記：1、油箱；11、箱蓋；12、箱體；13、密封蓋；14、報警裝置孔；15、軸承；16、高強度緊固螺釘；17、上油孔；18、下油孔；19、存碴槽；2、副油箱；21、副箱蓋；22、副箱體；3、固定孔板；4、蝸杆；41、圓弧螺旋齒；5、輸出軸；6、蝸輪；61、配合螺旋齒；7、數顯控制板；8、蝶變國際時鐘。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。本發明的實施方式包括但不限於下列實施例。

實施例1

如圖1-圖2所示，一種潤滑油冷熱自循環新型高端減速機，包括油箱1，所述油箱1下方設有與箱體聯鑄一體的固定孔板3，油箱1內設有安裝蝸輪6和蝸杆4的軸承15，所述蝸輪6和蝸杆4相互嚙合，油箱1裝有沒過蝸輪6和蝸杆4嚙合位置的潤滑油，所述蝸輪6連有延伸至油箱1外部的輸出軸5，所述蝸杆4的一端延伸至油箱1外部，輸出軸5、蝸杆4與油箱1的連接處設有防止潤滑油洩露的密封蓋13，所述油箱1旁側設有用於潤滑油自循環冷卻、儲存的副油箱2，所述油箱1和副油箱2之間的共壁上設有實現潤滑油冷熱自循環的上油孔17與下油孔18。

本實施例提供的減速機由單油箱改為具有油箱1、副油箱2的雙油箱結構，油箱1用於安裝蝸輪6以及蝸杆4，蝸輪6以及蝸杆4為減速機的心臟部分，副油箱2用於輔助油箱1進行潤滑油的冷熱自循環，蝸輪6以及蝸杆4之間的高速旋轉擠壓潤滑油經下油孔18進入副油箱2中進行散熱冷卻，當副油箱2中的潤滑油液位高於上油孔17時，冷卻過的潤滑油經上油孔17進入油箱1中，從而實現潤滑油的冷熱自循環。

本實施例中潤滑油的冷熱自循環將減速機工作過程中蝸輪6以及蝸杆4之間的高速旋轉產生的大量熱量帶走或散發出去，避免高溫使得潤滑油溫升快或漏油及變質失效，進而避免因高溫引起的縮短減速機的使用壽命問題，解決了現有減速機散熱性差的問題。

實施例2

如圖2所示，在實施例1所述的潤滑油冷熱自循環的新型高端減速機的基礎上作進一步優化，使之具有自動吸收潤滑油殘渣的作用，保證潤滑油長期保持澄清，在下油孔18下方的油箱1底部以及下油孔18對側的油箱1底部設有存碴槽19，所述存碴槽19大小為30*15*15毫米，存碴槽19槽底裝有強力磁鐵，強力磁鐵經其底部粘接的絕緣板或絕緣膠與存碴槽19相固定，存碴槽19的槽口處設有35*10*1毫米的止碴片，防止存碴從存碴槽19內隨油液冷熱自循環運動再捲入箱內，本實施例設置的目的在於使得鐵削、塵砂在隨油流的冷熱自循環運動過程中磁吸入存碴槽19內，既解決了現有蝸輪減速機首次運行150～400小時後須更換潤滑油以及首次使用後因內部殘渣殘餘須不定期更換潤滑油的問題。

本實施例在自動吸收潤滑油殘渣、清潔潤滑油的同時，還能解決因油液中的殘渣而堵塞上油孔17、下油孔18的問題，起到了過濾的效果。

實施例3

在實施例1或2所述的高端減速機的基礎上作進一步優化，所述副油箱2的壁厚為5mm，由於油箱1用於安裝蝸輪6以及蝸杆4，會承載蝸輪6以及蝸杆4的重量以及高速旋轉帶來的衝擊力，為保證足夠的強度，油箱1的厚度必須達到20mm以上，而副油箱2則不用承受蝸輪6以及蝸杆4的重量以及高速旋轉帶來的衝擊力，故而對副油箱2的強度要求可適當降低，副油箱2的壁厚可減少至箱體壁厚的1/5-1/4，此法不僅能節約製造成本，關鍵是由於壁厚變薄，其散熱性能將大幅度增加。

實施例4

如圖3所示，在實施例1或2所述的一種潤滑油冷熱自循環新型高端減速機上作進一步優化，所述油箱1由上下設置的箱蓋11和箱體12組成，所述箱體12、箱蓋11以及副油箱2的材質為鋁合金；所述鋁合金為高強度、易焊接、易模壓成型鋁合金；所述副油箱2由上下設置的副箱蓋21和副箱體22組成，各連接處採用耐高溫密封墊、密封矽膠以及高強度緊固螺釘16密封連接。

本實施例中箱體12、箱蓋11以及副油箱3均採用鋁合金鍛造，相較於鑄鐵或鑄鋼，鋁合金具有重量輕、散熱快、易鑄造、易加工、易焊接、承重比大的特點，採用鋁合金製成的減速機箱體相對於現有技術重量輕、散熱快，容易實現大規模生產。

本實施例中各連接處採用高強度緊固螺釘16密封連接，包括副箱蓋21和副箱體22之間的連接以及副箱蓋21和副箱體22與油箱1之間的連接，連接方便，更換添加潤滑油時，將副箱蓋21或箱體12拆開即可，操作簡單。

實施例5

在實施例1或2所述的高端減速機的基礎上作進一步優化，所述油箱1由上下設置的箱蓋11和箱體12組成，所述箱體12的材質為鑄鐵或鑄鋼，箱蓋11以及副油箱2的材質為鋁合金；所述鋁合金為高強度、易焊接、易模壓成型鋁合金；所述副油箱2由上下設置的副箱蓋21和副箱體22組成，各連接處採用耐高溫密封墊、密封矽膠以及高強度緊固螺釘16密封連接。

實施例6

在實施例1或2所述的高端減速機的基礎上作進一步優化，所述副油箱2內部或外部設有循環水冷管，進一步增加副油箱的冷卻效果。

實施例7

如圖2所述，在實施例1或2或3所述的高端減速機的基礎上作進一步優化，所述蝸杆4為平面二次包絡環面蝸杆，即所述蝸杆4的螺旋齒呈與蝸輪相應的圓弧狀分布的圓弧螺旋齒41，所述蝸輪6的螺旋齒為與圓弧螺旋齒41相嚙合的配合螺旋齒61。

本實施例中，蝸杆4的加工方式選用一般型傳動結合數控專機加工，獲得平面二次包絡弧面準確的修緣值，再採用專用數控車床加工，有利於解決精加工中存在的根切問題，有利於提高精加工生產率、產品質量及降低生產成本。

為提高傳動效率、承載能力、改善齒面潤滑條件，選擇蝸杆的母平面傾斜角β很重要，這也是包絡蝸杆副傳動的重要參數；母平面傾斜角β計算公式為：

式中：a—蝸杆軸面齒形角；

d2—蝸輪分度園直徑；

i—傳動比；

δ值選取與傳動比i相關，i30時，δ取8°較好。

還要解決蝸杆副精準合裝問題，否則安裝困難，其蝸杆齧出口修緣值δfc的計算公式為：

δfc＝0.618·δfr

式中：δfr—蝸杆齧入口修緣值；

蝸杆齧出口修緣長度δψc的計算公式為：

δψc＝0.618·p

式中：p為蝸輪齒距。

本實施例中蝸杆4的螺旋齒大小、形狀、高度均不相同，而是中間位置的螺旋齒較低，兩端的螺旋齒呈漸高的方式分布，所有螺旋齒的分布呈與蝸輪相應的圓弧狀，使得蝸杆4的圓弧螺旋齒41能與蝸輪6的配合螺旋齒61同時嚙合，這樣在高速旋轉時能大大減小衝擊力度，防止出現強烈衝擊產生更大的熱量以及噪音，減少能量損失，提高傳動效率，減少蝸輪蝸杆受到的損傷，避免「滑絲」現象，故而該結構具有傳動噪音小、傳動效率高、承載能力大、蝸輪蝸杆損傷小的優勢。

本實施例蝸輪6的材質為高強耐磨鋁基合金，該鋁基合金按重量百分含量計包括以下成分：鋅38％～40％，矽0.5％～5％，銅3.0％～5％，錳0.5％～1％，鉻0.3％～0.5％，錸1.2％～1.8％，硼1％～1.5％，鎂0.038％～0.048％，鈦0.015％～0.02％，餘量為鋁，該鋁基合金耐磨性能以及耐腐蝕性能均表現良好。

實施例8

如圖2所述，在實施例1所述的高端減速機的基礎上作進一步優化，所述蝸杆4設在蝸輪6下方。

本實施例中蝸杆4設在蝸輪6下方，油箱1內的潤滑油液位無須沒過蝸輪6就可沒過蝸輪4與蝸杆6之間的嚙合位置，可使潤滑油的用量大大減少，當潤滑油質變差時，能減少潤滑油對蝸輪6的腐蝕，而蝸杆4價格更低且更易於更換，故而能減低對腐蝕部分的更換成本；蝸輪4與蝸杆6之間嚙合的部分位置降低，相較於現有技術，不會造成無油潤滑幹摩擦現象，能有效避免因無油潤滑幹摩擦導致的蝸輪副摩擦磨損加速和使用壽命短等問題。

實施例9

在實施例1所述的高端減速機的基礎上作進一步優化，所述油箱1頂部設有與油箱1內腔相通的報警裝置孔14，所述報警裝置孔14孔徑8～10毫米，並報警裝置孔14內扦入一根顯像玻璃管，所述顯像玻璃管下端延伸至蝸輪6和蝸杆4相互嚙合的位置以下，顯像玻璃管中裝有電聯的光電數字傳感語音器和溫度傳感器，當溫度傳感器測得油箱溫度過高時，將信號傳遞給光電數字傳感語音器進行油溫以及油量的報警提示。

實施例10

在實施例1所述的高端減速機的基礎上作進一步優化，所述副油箱2的外殼上設有數顯控制板7、蝶變國際時鐘8，所述數顯控制板7用於監控潤滑油的油池儲量、油溫、油清潔度8，蝶變國際時鐘8用於計時。

實施例11

在實施例1所述的高端減速機的基礎上作進一步優化，所述油箱1內的潤滑油包括以下重量百分比的組分：8～15％的植物油、15～20％的動物油、3～5％的聚乙二醇、2～5％的乙醇、0.5～3％的納米石墨烯，餘量為礦物油，其中納米石墨烯的粒度為1-18nm。

本實施例採用的潤滑油摩擦係數小，降低摩擦發熱量；延長潤滑油壽命期，可承受較高工作溫度(-40～+120℃)。

實施例12

在實施例1所述的高端減速機的基礎上作進一步優化，所述油箱1內的潤滑油包括以下重量百分比的組分：5～10％的植物油、15～25％的動物油、10～25％的聚乙二醇、3～6％的乙醇、0.5～5％的烷基二苯胺、1～5％的納米石墨烯、0.2～5％的納米鉬，餘量為礦物油，其中納米石墨烯的粒度為1-16nm，納米鉬的粒度為1-18nm。

本實施例採用的潤滑油摩擦係數小耐磨減摩，降低摩擦發熱量，抗氧化，阻鏽蝕、傾點低，安定性好，可大幅度延長潤滑油壽命期，可承受重載和較高工作溫度(-40～+150℃)，可廣泛用於重型傳動機械潤滑油。

如上所述即為本發明的實施例。本發明不局限於上述實施方式，任何人應該得知在本發明的啟示下做出的結構變化，凡是與本發明具有相同或相近的技術方案，均落入本發明的保護範圍之內。