軋鋼機減速器的設(shè)計

李玉龍

【摘 要】面對我國經(jīng)濟近年來的快速發(fā)展，機械行業(yè)的壯大，在國民經(jīng)濟中占重要地位的制造業(yè)領(lǐng)域得以健康快速的發(fā)展。由于減速器應(yīng)用廣泛，為了提高質(zhì)量，降低成本，便于專業(yè)化生產(chǎn)和用戶選用，使得作為制造行業(yè)重要設(shè)備的各類機加工藝裝備也有了許多新的變化。設(shè)計既是產(chǎn)品開發(fā)周期中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，有貫穿于產(chǎn)品開發(fā)過程的始終。設(shè)計決定了實現(xiàn)產(chǎn)品功能和目標(biāo)的方案，結(jié)構(gòu)和選材。制造手段以及產(chǎn)品運行，使用和維修方法。設(shè)計不合理會導(dǎo)致產(chǎn)品功能不完善，成本提高或可靠性，安全性不好。產(chǎn)品設(shè)計上的缺陷造成的先天不足，難以采取制造和使用措施加以彌補。少數(shù)情況下，即有可能，損失也大。嚴(yán)重的設(shè)計不合理甚至?xí)斐傻漠a(chǎn)品不能用或產(chǎn)品制造不出來，導(dǎo)致產(chǎn)品開發(fā)失敗。

【關(guān)鍵詞】減速器；類型；材料

1.選擇減速器的類型

減速器是原動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩以滿足各種工作機械的需要。在原動機和工作機之間用來提高轉(zhuǎn)速的獨立閉式傳動裝置成為增速器。減速器的種類很多，按照傳動形式不同可分為齒輪減速器，蝸桿減速器和星星減速器；按照傳動的級數(shù)可分為單級和多級減速器；按照傳動的不知形式又可分為展開式，分流式和同軸式減速器。若按換東和結(jié)構(gòu)特點來劃分，這類減速器又下述6種：

（1）齒輪減速器。

（2）蝸桿減速器。

（3）蝸桿齒輪減速器及齒輪-蝸桿減速器。

（4）行星齒輪減速器。

（5）擺線針輪減速器。

（6）諧波齒輪減速器。

常見減速器的特點：

（1）齒輪減速器的特點是效率及可靠性高，工作壽命長，維護簡便，因而應(yīng)用廣泛。

（2）蝸桿減速器的特點是在外廓尺寸不大的情況下，可以獲得大的傳動比，工作平穩(wěn)，噪聲較小，但效率較低。其中應(yīng)用最廣的式單級蝸桿減速器，兩級蝸桿減速器應(yīng)用較少。

（3）行星減速器其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)比較緊湊，回程間隙小、使用壽命很長，額定輸出扭矩可以做的很大，但制造精度要求較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且價格略貴。

2.齒輪軸的設(shè)計

2.1材料選擇

軸是組成及其的主要零件之一。一切作回轉(zhuǎn)運動的傳動零件，都必須安裝在軸上才能進行運動及動力傳遞。因此軸的主要功用是支撐回轉(zhuǎn)零件及傳遞運動和動力。按照承受載荷的不同軸可分為轉(zhuǎn)軸，心軸和傳動軸三類。工作中只承受彎矩而不承受扭矩的軸成為心軸，既承受彎矩又承受扭矩的是轉(zhuǎn)軸，只承受扭矩而不承受彎矩的是傳動軸。

軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，又的直接用圓鋼。

綜合考慮軋制機的設(shè)計使用要求，在確保經(jīng)濟性的前提下，我在設(shè)計中選擇最常用的45號鋼做為傳動軸的材料，并進行調(diào)質(zhì)處理。

因為碳素鋼比合金鋼價格低廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學(xué)處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，所以采用碳素鋼制造傳動軸比較切合本次設(shè)計的實際。

2.2軸結(jié)構(gòu)設(shè)計

軸結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式，按比例繪制軸系結(jié)構(gòu)草圖。確定軸上零件的位置和固定方式：單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對稱布置在齒輪兩邊。軸外伸端安裝聯(lián)軸器，齒輪靠油環(huán)和套筒實現(xiàn)軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實現(xiàn)周向固定，兩端軸承靠套筒實現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實現(xiàn)周向固定，軸通過兩端軸承蓋實現(xiàn)軸向定位，聯(lián)軸器靠軸肩平鍵和過盈配合分別實現(xiàn)軸向定位和周向定位。

3.減速器的箱體

3.1箱體材料

箱體是減速器的重要組成部件，它是傳動零件的基座，應(yīng)具有足夠的強度和剛度。

選擇鑄鋼ZG200-400，該材料韌性及塑性好，但強度和硬度較低，低溫沖擊韌性大，脆性轉(zhuǎn)變溫度低，導(dǎo)磁、導(dǎo)電性能良好，焊接性能好，但鑄造性能差。適用于負(fù)載不大、韌性較好的零件，如軸承蓋、底板、箱體、機座等。

3.2減速器的潤滑和密封

3.2.1減速器的潤滑

潤滑的主要目的是減小摩擦與磨損。根據(jù)潤滑劑的不同，潤滑可分為：①流體潤滑。指使用的潤滑劑為流體，又包括氣體潤滑和液體潤滑兩種。②固體潤滑。指使用的潤滑劑為固體 ，如石墨、二硫化鉬、氮化硼、尼龍、聚四氟乙烯、氟化石墨等。③半固體潤滑。指使用的潤滑劑為半固體，是由基礎(chǔ)油和稠化劑組成的塑性潤滑脂，有時根據(jù)需要還加入各種添加劑。該減速器采用油潤滑，其主要潤滑方式為浸油潤滑，浸油深度不小于10mm。根據(jù)滑動速度大小，選擇潤滑油牌號為L-CKC齒輪油。

3.2.2減速器的密封

密封是防止流體或固體微粒從相鄰結(jié)合面間泄漏以及防止外界雜質(zhì)如灰塵與水分等侵入機器設(shè)備內(nèi)部的零部件或措施。密封可分為靜密封和動密封兩大類。靜密封主要有墊密封、密封膠密封和直接接觸密封三大類。按密封件與其作相對運動的零部件是否接觸，可分為接觸式密封和非接觸式密封；按密封件和接觸位置又可分為圓周密封和端面密封，端面密封又稱為機械密封。動密封中的離心密封和螺旋密封，是借助機器運轉(zhuǎn)時給介質(zhì)以動力得到密封，故有時稱為動力密封。

（1）機體與機蓋間的密封。

為了保證機蓋與機座聯(lián)接處的密封可靠，應(yīng)使聯(lián)接處凸緣有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精刨，其表面粗糙度不低于Ra6.3。也可在機座凸緣上銑出回油溝，使?jié)B入聯(lián)接面的油重新流回箱底。本設(shè)計選擇后一種方法。此外，凸緣聯(lián)接螺栓之間的距離一般為150～200mm，且均勻布置，以保證剖分面的密封性。

（2）滾動軸承與機座間的密封。

根據(jù)潤滑的種類、工作環(huán)境、溫度等，滾動軸承密封方法的選擇為接觸式密封。

4.主減速機的結(jié)構(gòu)

減速機是由齒輪、箱體、軸、軸承、箱蓋等主要零件組成。

齒輪做成人字齒，因為這種齒輪工作比較平穩(wěn)，而且對軸承不產(chǎn)生軸向力。

齒輪的加工方法：滾齒刀（人字）（8級精度）。

在減速器中，只有底速軸采用軸向固定，其他的軸留有少量的軸向的游隙，使她可以自由的串動，以免卡主齒輪。軸向的游隙為0.8-1mm。

中心距小于或等于1000毫米的減速器，采用滾動軸承，減速器的材料為鑄鐵。

（1）中心距。查表的 a=1000mm。

（2）傳動比?？偟膫鲃颖扔呻妱訖C軸的轉(zhuǎn)速和軋輥的轉(zhuǎn)數(shù)之比確定。i=16。

（3）齒寬系數(shù)φ。為齒輪的寬度和中心距之比。φ=，φ=0.4-0.6，取φ=0.5。

（4）模數(shù)和齒數(shù)。

模數(shù)降低，小齒輪齒數(shù)Z1齒數(shù)和Z2均應(yīng)取較大的值。齒數(shù)增加使齒的磨損減小，同時增大重和的系數(shù)，有利于減低接觸應(yīng)力。

一對齒輪要求有較大的傳動比時，Z1≥20，取一級小齒輪的齒數(shù)為22，大齒輪為84。

二級小齒的齒數(shù)為22，大齒輪為93。齒數(shù)和模數(shù)與中心距和齒傾角的關(guān)系為：=

模數(shù)按上式計算的6.5、9。

（5）齒頃角。

漸開線齒輪的齒頃角：對于人字型齒輪β=25°-30°取齒頃角為30° [科]

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