徐正興 馬彩英 楊敏超
(江陰齒輪箱制造有限公司,江蘇 無(wú)錫 214437)
隨著我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化的不斷發(fā)展,各行業(yè)對(duì)減速器的需求也日益增加,這種需求不僅表現(xiàn)在數(shù)量上,還體現(xiàn)在質(zhì)量上,在冶金、礦山、石油、化工、煤炭、建材等諸多國(guó)家支柱行業(yè),對(duì)高質(zhì)量的減速器的需求尤為迫切。在這些領(lǐng)域內(nèi),以往由于穩(wěn)定性及工作壽命的原因,一般采用進(jìn)口減速器,但其價(jià)格昂貴、訂貨周期長(zhǎng)、安裝調(diào)試復(fù)雜等不利因素也制約著這些行業(yè)的發(fā)展。近年來(lái),國(guó)產(chǎn)減速器的發(fā)展很好地解決了這一問(wèn)題。本文將介紹我廠減速器在溫控這一項(xiàng)上通過(guò)設(shè)計(jì)改進(jìn)而達(dá)到國(guó)家先進(jìn)水平的事例。
表1 2013-01-15江齒減速器考核記錄表(平均室溫2.15℃)
圓錐圓柱齒輪減速器DCY系列為我廠較常規(guī)的產(chǎn)品之一,產(chǎn)量大,生產(chǎn)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單。在以往的設(shè)計(jì)生產(chǎn)銷售使用中,客戶對(duì)其箱體溫度控制的要求相對(duì)較低,一般以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為參照。在滿足熱功率的條件下,一般采用圖1所示結(jié)構(gòu)。
圖1 DCY圓錐圓柱齒輪減速器原結(jié)構(gòu)
該結(jié)構(gòu)為行業(yè)內(nèi)通用結(jié)構(gòu),其優(yōu)點(diǎn)是加工要求較低,裝配效率高,油位線較高,軸承下部浸泡在油位線以下,潤(rùn)滑完全。通過(guò)測(cè)試,在該結(jié)構(gòu)下,以負(fù)載最大額定功率為依據(jù),得到表1所示溫度參數(shù)。
由表1數(shù)據(jù)可知,在滿足熱功率要求的條件下在小規(guī)格的產(chǎn)品中,溫度40℃左右是比較適合減速器工作的,熱量的分布也比較均勻,A、B兩處的溫差不大。而大規(guī)格產(chǎn)品的溫度就有些高,在60~70℃,而且溫度分布不是很均勻,A、B兩處的溫差在10℃左右。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的多次拆分檢測(cè),發(fā)現(xiàn)油溫與軸承部分的溫度有差異,油溫比軸承部分低10~15℃。通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn),在C處的油未能有效循環(huán),軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的熱量集中在此,而此處的油的流動(dòng)性不理想導(dǎo)致溫度集中上升。然而A處的溫度還要高于B處,用紅外測(cè)溫儀測(cè)試后發(fā)現(xiàn),除軸承部分產(chǎn)生合理的溫升以外,透蓋與定距環(huán)部分也產(chǎn)生了額外的溫度。分析后發(fā)現(xiàn):(1)在高速旋轉(zhuǎn)時(shí),油封與高速軸有相應(yīng)的摩擦,產(chǎn)生熱量;(2)定距環(huán)與高速軸是間隙配合,當(dāng)高速軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí),產(chǎn)生離心力,使原本相對(duì)靜止的2個(gè)零件產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),造成摩擦產(chǎn)生熱量。
當(dāng)溫度在68℃左右甚至更高時(shí),高溫使得油封的壽命及軸承的壽命相應(yīng)減少,也加大了油封老化漏油的可能性,這對(duì)減速器整機(jī)的壽命有極大的影響。為了達(dá)到提高減速器壽命及穩(wěn)定性的目的,就必須把該處的溫度控制住,主要可以通過(guò)以下手段來(lái)實(shí)現(xiàn):(1)要減少油封及定距環(huán)產(chǎn)生的熱量;(2)要有油帶走油封及定距環(huán)產(chǎn)生的熱量;(3)使C處的熱油能與箱體內(nèi)部的油很好地進(jìn)行循環(huán)。
采取圖2所示辦法減少油封熱量:將原先的橡膠質(zhì)油封改為硬油封,油封與高速軸之間采用間隙配合,減少甚至避免油封與高速軸的摩擦,減少摩擦帶來(lái)的熱量。在油封與軸承間加裝一個(gè)油封套,在有間隙的情況下產(chǎn)生油膜,很好地達(dá)到了封油的效果。定距環(huán)與高速軸之間的配合采用過(guò)渡配合,在裝配時(shí)采用熱套工藝,減小了它們相互間的運(yùn)動(dòng),避免了摩擦所帶來(lái)的溫升。
讓油通過(guò)產(chǎn)生熱量的幾個(gè)部件,將熱量帶走,具體實(shí)施方案如圖3所示。
圖3 改變油流運(yùn)行軌跡措施
圖2 減少油封熱量的措施
在軸承座上開(kāi)a、b兩孔,與箱體內(nèi)部積油倉(cāng)相貫通,當(dāng)油被錐齒輪甩入積油倉(cāng)后,順a、b兩路油在箱體內(nèi)循環(huán),a路油流經(jīng)油封處,帶走油封處的熱量,隨后回流到軸承座內(nèi);b路油流經(jīng)軸承及定距環(huán)處,帶走該部分產(chǎn)生的熱量,并且回到軸承座內(nèi)。具體流經(jīng)路線如圖4、圖5所示。
圖5 b路油路線
圖4 a路油路線
為了讓圖1中C處的熱油與箱體內(nèi)部的油更好地進(jìn)行循環(huán),采取了圖6所示措施。在新結(jié)構(gòu)中,把原先的油位降低至軸承座下方50 mm處,使帶走熱量的那部分油從回油孔回流至箱體內(nèi),在軸承座中的存油不再固定,而是不斷循環(huán)交替,在交替過(guò)程中,老的熱油被帶走,新的箱體內(nèi)的冷油被錐齒輪甩進(jìn)進(jìn)油孔循環(huán)至軸承座,既保證了軸承的潤(rùn)滑,又降低了軸承座內(nèi)的溫度。
圖6 改善C處熱油與箱體內(nèi)部油循環(huán)的措施
通過(guò)進(jìn)油孔及回油等一系列的改進(jìn),在不增加成本的前提下,提高了產(chǎn)品的品質(zhì),增強(qiáng)了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力,改進(jìn)取得了成功。在一些常規(guī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中,對(duì)其局部的改進(jìn)可以使其達(dá)到更高的性能指標(biāo)。社會(huì)在不斷進(jìn)步,客戶的要求也越來(lái)越高,通過(guò)改進(jìn),滿足了客戶的需求,使得客戶與企業(yè)實(shí)現(xiàn)了雙贏。
[1][德]尼曼.機(jī)械零件[M].機(jī)械工業(yè)出版社,1991
[2]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2010
[3]吳宗澤.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2004