提升擺線針輪減速機(jī)承載能力分析

段永明

（陜西奧維乾元化工有限公司，陜西 榆林 719400）

相關(guān)的研究者在提升擺線針輪減速機(jī)相關(guān)性能的同時(shí)，還提升了減速機(jī)的人性化特色，比如降低了減速機(jī)使用時(shí)的噪音，降低了成本等等。擺線針輪減速機(jī)的使用是比較普遍的，所以討論擺線針輪減速機(jī)的承載能力是具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的。

1 研究背景分析

提升擺線針輪減速機(jī)概述。擺線針輪減速機(jī)本身是由輸入裝置、輸出裝置以及減速裝置所組成的。擺線針輪減速機(jī)有其自身的顯著優(yōu)勢(shì)，所以在各行各業(yè)的應(yīng)用都是比較廣泛的，比如機(jī)械和醫(yī)藥以及制造業(yè)等等其他行業(yè)都有涉及。擺線針輪減速機(jī)自身有著體積小、連接方便的特點(diǎn)。但是實(shí)際上擺線針輪減速機(jī)本身的結(jié)構(gòu)和受力情況是比較復(fù)雜的，所以在使用和操作的過(guò)程當(dāng)中要注意細(xì)節(jié)問(wèn)題，這樣才能保證正確的使用擺線針輪減速機(jī)，提高其使用壽命。

通過(guò)翻閱大量的文獻(xiàn)資料和相關(guān)的研究可知，國(guó)內(nèi)外的擺線針輪減速機(jī)類型和品種多樣，不同廠家和不同地區(qū)生產(chǎn)的減速機(jī)存在一定的區(qū)別。但是從總體上來(lái)看，國(guó)外的擺線針輪減速機(jī)更加注重基礎(chǔ)工藝。也就是說(shuō)，他們將更多的精力放置在材料的選用和具體的工藝上面。但是擺線針輪減速機(jī)的結(jié)構(gòu)都是比較傳統(tǒng)的，設(shè)計(jì)也都比較嚴(yán)格。生產(chǎn)擺線針輪減速機(jī)的企業(yè)對(duì)于管理模式上也比較成熟。國(guó)內(nèi)一些生產(chǎn)擺線針輪減速機(jī)的企業(yè)模仿了國(guó)外擺線針輪減速機(jī)生產(chǎn)的技術(shù)，缺乏特點(diǎn)，而且無(wú)法掌握尖端工藝，在高端市場(chǎng)上難以占有一席之地。雖然一些生產(chǎn)擺線針輪減速機(jī)已經(jīng)意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題，加深了對(duì)于生產(chǎn)工藝的相關(guān)研究，也有了一些不錯(cuò)的成果，比如星輪減速機(jī)和三環(huán)減速機(jī)等，但是仍存在理論性上實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新，但是具體生產(chǎn)中工藝復(fù)雜，很難投入大批量的生產(chǎn)，所以不具有很高的性價(jià)比。部分產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)因?yàn)椴粔蛲怀鲆仓饾u被市場(chǎng)所淘汰。

因此研究當(dāng)前的擺線針輪減速機(jī)，先解決其明顯的弊端與缺陷，才是提高生產(chǎn)工藝的正確路徑。

2 擺線針輪減速機(jī)使用的常見問(wèn)題分析

擺線針輪減速機(jī)其內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜，需要專人進(jìn)行裝配和操作。所以在使用過(guò)程中，容易受到外力的干擾出現(xiàn)一些使用不當(dāng)?shù)那闆r。為了能夠避免這些情況的發(fā)生，首先要衡量減速機(jī)使用的各種條件因素與環(huán)境因素，另外還要求在使用的過(guò)程中注重使用場(chǎng)地、潤(rùn)滑和加油相關(guān)事項(xiàng)。減速機(jī)在使用過(guò)程中必須要符合以上要求，另外還需要符合以下幾個(gè)注意事項(xiàng)。首先減速機(jī)允許連續(xù)使用和工作，并且可以正反兩個(gè)方向運(yùn)轉(zhuǎn)。擺線針輪減速機(jī)的軸心力要保持在合適的范圍之內(nèi)，才能保持長(zhǎng)時(shí)間的正常的工作狀態(tài)。減速機(jī)在使用過(guò)程中的常見問(wèn)題如下。首先要考慮電源方面的問(wèn)題，保證擺線針輪電動(dòng)機(jī)在額定電壓下進(jìn)行操作。根據(jù)工作的具體情況給予適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑。在使用的過(guò)程當(dāng)中，要注意減速機(jī)的溫度，如果一旦溫度高于八十?dāng)z氏度的時(shí)候，就需要停機(jī)檢查。減速機(jī)在使用的過(guò)程中要注意油量的補(bǔ)充，以此來(lái)延長(zhǎng)擺線針輪的使用壽命。擺線針輪減速機(jī)第一次加油工作一百個(gè)小時(shí)后更換新的油，及時(shí)換油十分重要。

提升擺線針輪減速機(jī)的結(jié)構(gòu)有以下兩點(diǎn)。

（1）機(jī)座機(jī)構(gòu)分析。擺線針輪減速機(jī)的機(jī)座機(jī)構(gòu)是整個(gè)減速機(jī)的基礎(chǔ)，如果機(jī)座本身的機(jī)構(gòu)出了問(wèn)題，那么減速機(jī)是無(wú)法正常使用的。通過(guò)相關(guān)研究得知，擺線針輪減速機(jī)的機(jī)座當(dāng)中，軸承孔與針齒殼配合止口的軸線對(duì)兩軸線孔的同軸度不能夠低于八級(jí)。

（2）針齒殼結(jié)構(gòu)分析。擺線針輪減速機(jī)還有一個(gè)重要的組成部分，就是針齒殼結(jié)構(gòu)。通常來(lái)說(shuō)，針齒中心圓直徑公差是 j7 。針齒銷孔軸線對(duì)與法蘭端蓋配合端面的垂直度不能夠低于六級(jí)。在針齒中心圓對(duì)與法蘭端蓋配合孔軸線的徑向跳動(dòng)需要超過(guò)零級(jí)。其次就是針齒殼兩端面的平行度也要超過(guò)零級(jí)。根據(jù)相關(guān)的國(guó)家規(guī)定和行業(yè)規(guī)定來(lái)看，針齒銷孔相鄰孔距誤差的公差以及孔距累積誤差都應(yīng)該限定在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)。以上兩者誤差的存在不僅是由自身引起，也有可能在裝配和移動(dòng)的過(guò)程中出現(xiàn)誤差。在擺線針輪減速機(jī)的全部零部件當(dāng)中，針齒銷孔是一個(gè)比較復(fù)雜的零部件。大多數(shù)采用精密分度臺(tái)在立鉆上進(jìn)行加工。除此之外，輸出軸的軸向通常情況下都是固定的。緊固環(huán)與其進(jìn)行配合，但是具體的裝配過(guò)程不是非常便捷。因此，在具體裝配的時(shí)候仍然需要其他設(shè)備的輔助。兩軸承之間加隔套，限位軸承用帶止動(dòng)槽的深溝球軸承以止動(dòng)圈定位，對(duì)于壓蓋進(jìn)行相關(guān)的固定操作。

3 均載機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和受力分析

3.1 均載機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的擺線針輪減速機(jī)使用的均載機(jī)構(gòu)存在明顯的弊端，為了能夠彌補(bǔ)結(jié)構(gòu)的缺陷，通常情況下會(huì)在其右邊的方位加一個(gè)均載環(huán)。均載環(huán)上的孔會(huì)與柱銷右面的軸臺(tái)進(jìn)行一定的對(duì)應(yīng)，通過(guò)兩者的協(xié)調(diào)配合與操作，將全部柱銷連接成一個(gè)整體。均載環(huán)與輸出軸會(huì)在這一基礎(chǔ)上做平面運(yùn)動(dòng)。在擺線輪沿順時(shí)針方向運(yùn)作的時(shí)候，孔銷式W機(jī)構(gòu)在反時(shí)針方向作用于擺線輪上一個(gè)阻力矩Ma，左擺線輪在 y軸左側(cè)方位，右擺線輪在y軸右側(cè)的柱銷孔與柱銷間存在著一定的作用力和反作用力。左擺線輪的柱銷孔作用于i位置柱銷的力必然是 y向。各柱銷變形相當(dāng)于輸出軸相對(duì)于擺線輪產(chǎn)生了逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)了一個(gè)微小的Δλ的角位移，其y向變形Syi最大值在αi=90°時(shí)，也就是說(shuō)水平位值為Rw·Δλ(Rw為柱銷中心分布圓半徑)。并有

上式即處于不同位置各柱銷在 y向的變形協(xié)調(diào)條件。處在水平方向的柱銷在y向的變形最大，受力也是比較大。

通過(guò)相關(guān)資料的調(diào)查來(lái)看，安裝均載環(huán)的主要目的就是將擺線針輪減速機(jī)進(jìn)行固定。均載環(huán)在水平和垂直兩個(gè)方向上產(chǎn)生一定的作用力。在這當(dāng)中受力比較小的柱銷會(huì)幫助受力比較大的柱銷減小變形，以此來(lái)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的支持。在這種情況下擺線針輪減速機(jī)才能實(shí)現(xiàn)比較好的承載能力。但是，實(shí)際上均載環(huán)的柱銷不是懸臂梁結(jié)構(gòu)，所以相對(duì)來(lái)說(shuō)計(jì)算起來(lái)就會(huì)比較復(fù)雜。與此同時(shí)，由于裝配和制造工藝的不同，對(duì)于實(shí)際的計(jì)算也會(huì)造成一定的影響，所以本文中涉及的運(yùn)算僅僅作為理論方面的分析。

3.2 分析均載環(huán)作用下各柱銷受力情況

（1）各柱銷端點(diǎn)的位移分析。通常情況下，均載環(huán)并非剛性結(jié)構(gòu)，所以在輸出軸負(fù)載的情況下，各個(gè)柱銷會(huì)發(fā)生一定的變形情況。處在ai角的柱銷平均受力會(huì)比較大，所以均載環(huán)的各個(gè)柱銷端點(diǎn)有可能產(chǎn)生一定的位移。均載環(huán)中心點(diǎn)理論上將有3個(gè)位移分量：Δx，Δy，Δα。由于均載環(huán)強(qiáng)制使各柱銷右端變形后仍在均載環(huán)的相應(yīng)配合孔內(nèi)，因此各柱銷端點(diǎn)的Jxi、Jyi必然是該3個(gè)位移分量的函數(shù)。由于柱銷在端點(diǎn)3受均載環(huán)的強(qiáng)制變形，必然在該點(diǎn)上對(duì)柱銷產(chǎn)生作用力。

（2）尋找與全部未知載荷數(shù)量相等的變形協(xié)調(diào)條件。因?yàn)楦髦N變形受左右擺線輪和均載環(huán)約束。同時(shí)通過(guò)全部柱銷的受力形成輸出轉(zhuǎn)矩，所以變形協(xié)調(diào)條件是比較容易得出的。其中左右擺線輪對(duì)柱銷1～5在y向有 f1=f2，故可得到5個(gè)方程。左右擺線輪約束的對(duì)稱性，使處于對(duì)稱位置(如2與8；3與7；4與6)的左柱銷和右柱銷在2點(diǎn)的y向變形相等，因此可得到3個(gè)方程。柱銷1～ 5各y向變形可得到4個(gè)方程。

4 均載機(jī)構(gòu)對(duì)提升擺線針輪減速機(jī)承載能力的實(shí)際效果

綜上所述，帶有均載環(huán)結(jié)構(gòu)的擺線針輪減速機(jī)的承載能力比較顯著，要優(yōu)于一般結(jié)構(gòu)的減速機(jī)承載能力。均載機(jī)構(gòu)的加入能夠切實(shí)提升擺線針輪減速機(jī)的承重能力。提升擺線針輪減速機(jī)承載能力的方案有很多，但是均載機(jī)構(gòu)可以說(shuō)是目前最適合現(xiàn)在實(shí)際的改進(jìn)方案。均載機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于能夠有效控制成本，具有一定的可操作性，對(duì)于擺線針輪減速機(jī)本身做了簡(jiǎn)單的改動(dòng)，加入均載環(huán)，不會(huì)造成整個(gè)減速機(jī)的大范圍調(diào)整。

[1]張冶．?dāng)[線針輪減速機(jī)中關(guān)于其維護(hù)、保養(yǎng)及故障處理的分析 [J]．科技與企業(yè) ． 2012,(22)．

[2]韓林山,柯超,齊彩娟,黎浩．2K-V型擺線針輪減速機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]．機(jī)械設(shè)計(jì)與制造． 2013,(02)．