国内外减速器技术的新发展.doc

Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date国内外减速器技术的新发展国内外减速器技术的新发展国内外减速器技术的新发展 在大型生产设备上，我们常常可以看到减速机使用的身影，像升降机、烘干机上等，减速机的使用可以帮助其很好的调节升降速度。在减速的同时还可以降低设备的负载惯量，设备惯量的减少是减速比的平方，可以便于设备更好的调速。而且减速机在降速的同时还可以提高输出扭矩，扭矩输出比例是根据电机输出乘减速比，要是扭矩超出减速机额定扭矩，就会在一定程度上影响减速机的使用寿命。 积木式组合设计良好的设置减速机的基本参数，规范好尺寸的规格，增强零件通用性和互换性强，这样有利于生产企业组织批量生产和降低成本，提高减速机的效益。 水平与性能如齿轮减速机，将齿轮设置成圆柱状，采用渗碳淬火、磨齿，提高设备的承载能力，这样的减速机具有体积小、重量轻、噪声低等优点。型式多样化过去减速机采用的单一的底座安装方式，但是随着设备的生产需要，减速机还可以采取空心轴悬挂式、浮动支承底座、电机与减速器一体式联接等安装方式。 高速齿轮技术经历了测绘仿制、技术引进（和技术攻关）、到能独立设计制造三个阶段。现在我国自己的设计制造能力基本上可满足国内生产的需要, 南高齿设计制造的最高参数为: 最大功率44MW（正制造55MW）, 最高线速度168m/s, 最高转速67000r/min。低速重载齿轮技术, 特别是硬齿面齿轮技术也是经历了测绘仿制等阶段, 从无到有逐建发展起来。除了摸索撑握制造技术外, 在推广硬齿面技术过程中, 我们还作了解决“断轴”、“选用”等一系列有意义的工作。在七八十年代一直认为国内重载齿轮两大难题“水泥磨减速器”和“轨钢机减速器”, 现在可以说已完全解决。 八十年代末至九十年代初，伴随着渗碳淬火硬齿面齿轮减速器技术的推广，我国的通用齿轮减速器曾经历了一次大的发展，相继制订了几个硬齿面减速器的系列标准，如几个硬齿面减速器标准: ZBJ19004-88、ZBJ19026-90、YB/T050-93。我国有自己知识产权的标准, 如“三环”,行成了以南京高速齿轮箱厂为代表的能够生产硬齿面减速器的一批企业， 对推进我国齿轮技术的进步,缩短与国外先进水平的差距， 促进国民经济的发展作出了重要贡献。国内在中硬齿面领域内的新突破形势: 软齿面和中硬齿面在中国仍占据很大市场, 在相当长时间内不可能被取代。形势逼迫采用这类减速器的企业必须进行改造, 但又无力升级到硬齿面, 迫切需要制造成本低、技术附加值高的产品。 减速器由软齿面改成中硬齿面后, 由于性能价格比反而降低, 没有生命力, 推广不开（如ZDZ、QJ系列）, 致使软齿面减速器禁而不止, 严重制约了配套主机的技术水平的提高。我国在圆弧齿面方面作了很多工作, 到90年代, 双圆弧齿轮技术已经很成熟, 但由于认识等方面的原因, 推广得很不够, 很长时间没有形成通用系列产品。 九十年代, 一项新成果“点线啮合齿轮传动技术”的出现引起了我们高度的重视, 它兼具渐开线和圆弧两种齿轮的特点, 特别是加工简便、承载能力高、噪声低等优点极具特色。虽然, 当时只是在软齿面获得应用, 也没真正形成系列, 但是我们看准了它有生命力, 我们决定通过我们的努力把它转化成生产力。 我们采取换肚子的办法, 把YNK系列中的硬齿面渐开线齿轮分别换成中硬齿面的双圆弧齿轮、中硬齿面的点线啮合齿轮, 开发出了:HNK系列中硬齿面双圆弧齿轮减速器（合作单位: 机械院、哈工大、太工大）DNK系列中硬齿面点线啮合减速器（合作单位: 武汉交科大）这两类减速器的承载能力都比中硬齿面的渐开线齿轮提高12倍, 达硬齿面的55%75%, DNK的噪声还低510dB(A), 性能价格比高, 市场前景看好。 DQJ，DZQ系列中硬齿面点线啮合齿轮减速器是为替代QJ系列渐开线中硬齿面的起重机减速器和软齿面的ZQ，JZQ减速器而开发的。由于其承载能力高，噪声明显低，价格比硬齿面减速器低得多，用于起重机减速器时会显示出极大的生命力和优势，预计不久就会成为众多起重机用户的首选产品。 DQJ系列减速器的外形安装尺寸和QJ系列相同，承载能力提高一档，传递同样功率，重量可减轻30%左右。 起重机提升机构减速器的输入、输出轴端在同一侧，分别和电动机和卷筒相联，减速器中心距不宜太小。当采用硬齿面减速器时，往往会造成承载能力和造价的浪费（结构不允许小），这时采用DQJ系列点线啮合齿轮减速器，即可满足强度、寿命和可靠度要求，又可降低噪声，提高起重机的性能档次，又可降低成本，不失为最佳选择。 DZQ系列减速器的外形安装尺寸和ZQ系列相同，承载能力提高幅度更大，主要是为原采用ZQ，JZQ减速器的老用户的设备更新而设计的。预计更新后，使用寿命可以提高5倍以上。 成功开发出PR系列硬齿面的模块式齿轮减速器系列 PR系列的研制是我公司迎接我国加入WTO，实现产品规模生产的结构调整和产品质量质的飞跃的重大战略举措。 它以赶超世界先进水平为目标, 以独创的模块化设计方法为手段,以生产世界一流的能与国外抗衡的产品和企业取得规模效益为目的。PR系列是以全新的设计思想设计的，以全新的制造和质量意识制造的全新产品，既凝聚了世界众家之长, 又处处考虑了结合国情。PR系列的研制, 我们花费了八年的时间。 DNK、DQJ系列点线啮合齿轮减速器点线啮合传动是一种全新的传动型式, 是武汉交通科技大学经十多年的研究获得的科技成果, 1999年9月被列为“九五”重点科技推广项目。DNK系列点线啮合齿轮减速器, 是在国内外首次将点线啮合传动技术应用到中硬齿面领域, 成功地研制开发出的上规模、上档次、高技术附加值的标准系列产品。 1. 产品特点:点线啮合齿轮同时存在渐开线凸齿廓接触的线啮合和渐开线凸齿廓与过度曲线凹齿廓接触的点啮合, 因而这种减速器兼具渐开线和圆弧齿轮两种减速器的优点。 承载能力高, 比同样的中硬齿面渐开线齿轮减速器提高12倍, 传递相同功率, 规格可以小2档, 重量可减小近一半。 如本项目所作疲劳寿命试验用的DNS440-22.4型减速器, 重285kg, 在n1=1500r/min时按44kw作疲劳试验无损坏, 实际确定额定功率为39kw, 而规格大小重量完全相同的标准中硬齿面渐开线齿轮减速器ZSZ200-22.4的额定功率为17kw, 加大2档到ZSZ250（总中心距555mm）重量540kg的额定功率才达37kw。 由于轮齿存在渐开线的线啮合和凹齿廓也是由展成生成, 故齿轮具有可分性, 中心距误差和切齿深度误差不影响传动和强度。 在普通的制造精度下容易达到100%的齿宽接触; 齿向载荷分布比较均匀, 轮齿不会产生萌角折断, 轮齿折断的型式是在30°切线处沿整个齿宽断裂。  由于轮齿啮合同时存在端面重合变和轴向重合度, 故重合度大, 接触精度高, 运转平稳, 噪声可比同样精度的渐开线齿轮减速器低510dB(A)（可比6级精度磨齿的渐开线齿轮减速器还低）。且具有载荷越高, 噪声越低的特点。 用于减速传动时容易形成油膜, 工作状态下摩擦磨损小, 使用寿命长。 传动效率高, 单级可达98%以上。 制造简便, 可在普通滚齿机上用标准渐开线滚刀完成轮齿精加工。不要求过高的精度, 制造成本和中硬齿面渐开线齿轮减速器相近。实际选用时, 即使保守一点选小一档, 成本差价的增效也是可观的。国外通用齿轮减速器技术的新发展 第一名 sewR、S、K、F系列减速机 冠军的宝座被德国sew减速机夺取，德国sew减速机以精湛的技艺、先进的工艺，一直被国内客户所推崇，其质量通过了用户的考验；随着公司在天津落户，能更好的提供售后服务，在这两年销量暴涨，其R、S、K、F系列更是拳头产品；据悉，2011年sew减速机在国内的销售总额为570亿人民币，2012年再次荣登榜首，此位置非sew莫属。 第二名 西门子弗兰德减速机 弗兰德减速机是较早进入国内市场的国外品牌，所以尽管后来遭到别的跨国产品陆续冲击，但他还是稳稳的在国内市场占据了一大块地盘，尤其它的B、H系列创造的效益都是减速机行业高高的堡垒，2012年西门子的效益位列榜眼 第三名 韩国DKM减速电机 韩国DKM减速电机是属于小型减速机电机，在今年小型微型减速电机的销量也是暴涨，DKM在中国属于减速机领域的中上级层次，因其专注于小型减速电机，被行业领域命为：减速机中的精灵；其不低的销售总额使他占据了第三位，其中与深圳蒲江机电的合作也使得DKM小型减速电机在国内销售增长。1. 承载能力又大幅度提高 以FLENDER公司为例, 同样（或基本接近）的中心距1995年样本的额定功率比1988年样本提高1020%, 1997年样本又比1995年样本提高了约20% , 1999年样本又比1997年样本提高了约10% 。 除个别公司外, 国外著名公司产品样本的承载能力大致在同一条水平线上。承载能力能提高的主要原因, 是技术的成熟、质量控制水平的提高和稳定, 部分公司采用了修形技术等。 而我国现在仍然一直在唱主角的ZBJ19004-88和TB/T050-93减速器的额定功率仅分别和FLENDER 1985，1988年样本值相当，即使能达到标准的水平(很多厂达不到),也比人家落后16年,且差距越来越大。 同时,由于国外质量控制水平的提高和稳定,选用系数减小。实际选下来，有时国外的减速器可能比我们国产的轻一半左右，就造成选国外的报价会比国产的便宜。质量不如人家，价格上的优势又丧失，国产减速器就压根没法与国外竞争。2. 模块化设计方面作了新的努力 比利时HANSEN公司最早在减速器设计中成功地应用了模块化技术, 开发出HPP系列。住友公司引进HANSEN技术, 推广了HPP产品。 80年代国外大多公司的产品（FLENDER、SEW、Thyssen）的中心距等主要参数都采用了R20优先数, 大大减少了主要件的品种规格, 部分实现了模块化设计, 我国的几个标准基本上都以此为母型开发的。这类方法总地说仍是模块化程度不高, 零件难以形成大的批量。 90年代FLENDER彻底甩掉原来的系列体制, 按模块化的思路开发出方形的HB系列。HANSEN又丢弃了多面安装的HPP的长方外形, 开发出P4系列, 其小规格仍继承了HPP的中心距。 Sew（Santasalo）在继续保留原优先数中心距的产品外, 又在中小常用规格开发出M, MC系列。 住友公司仍是采用HPP的外形, 采用25°齿形角, 2、3、4级用同样的箱体的办法, 开发出8000系列，2001年又开发出9000系列。DAVID BROWN开发出G系列中小规格的方形系列。 各公司的模块化设计各有特色，共同点几乎都是把输入锥齿轮轴部分作成单独模块组装到圆柱齿轮箱体上，使两类产品的箱体通用。3 进一步采取降噪措施 FLENDER、HANSEN都是通过改进齿轮的参数和箱体的结构设计来降低噪声。按HANSEN公司标准, P4的噪声比HPP低2.5-9 dB(A)。4. 进一步改进密封和外观 密封是各国外公司的重点改进点之一，既要无渗漏，又要摩擦磨损少，功耗发热少。HANSEN，FLENDER，SEW，FALK等公司都研制了自己的密封结构。高速轴多为非接触的迷宫式。 许多公司越来越重视减速器的外观造型设计，如HANSEN的P4减速器的外型就是请专业人员设计的。许多减速器都像工艺品一样漂亮。 而国产减速器不但外形差，漏油等现象仍很普遍，难以根制。 国产减速器技术水平的差距还表现在传动效率低，热功率低，可靠性差等方面。 5. ISO开始着手制订减速器的技术条件标准截止目前为止, 除AGMA外, 世界各公司的产品都是按各自的经验和条件生产自己的产品, 没有统一的标准, 使得工况系数的选用不一致, 使用寿命没有统一的规定, 热功率计算不准, 某些商业炒作因素难以排除, 给用户的选用带来很大的不便。90年代ISO开始起草ISO/WD13593工业闭式齿轮传动装置“Enclosed Gear Drives for Industrial Applications”的技术报告草案, 其内容包含: 直齿、斜齿轮装置、承载能力, 计算规则, 应用范围的通则。其中的工况系数KSF值采用AGMA的值, 给出了两种详细计算热功率的方法, 并首次提出按满足100%的载荷运行10000小时加上200%的载荷运行10000次的循环次数来确定额定功率的方法。ISO标准的制订, 必将进一步规范世界减速器行业的行为, 促进减速器技术的发展。7. 热功率计算(1) 普遍开始考虑海拨高度对散热的影响, 增加海拨高度系数。 (2) 淡化或不再考虑功率利用率的影响。FLENDER 1993年前的样本都采用功率利用系数, 1997年后修改了热功率计算方法, 不再采用功率利用系数。 (3) ISO 推荐的两种热功率计算方法尚未被采用。 (4) FLENDER从型式上改变了以往的热功率计算方法, 比起SEW、往友来, FLENDER不论是老方法, 还是新方法热功率计算都细得多。 a) 对每种规格给出标准冷却方式（环境温度 20, 100%连续运转, 海拨高度1000m, 室外, n1= 750r/min）下的热功率PG1PG4。b) 用热影响系数f4（或f5）、海拨高度系数f6（或f7）、润滑方式系数f8、热能力系数f9f12修正。 ·热影响系数f4（或f5） 相当于原环境温度系数KT和运转周期系数KW的综合, 如当环境温度20时, f4= 1/KW。 当100%连续运转时, 对无附加冷却措施, 温度高时系数影响加大, 盘管冷却时, 温度高的影响变小。 ·润滑方式系数f8 对水平装置飞溅润滑为1.0, 强制润滑为1.05, 竖直轴装置随不同润滑方式变化。热能力系数f9f12 除考虑安装场地空间大小（小、大、室外）外, 还考虑不同的转速、不同速比段、不同规格的影响。此系数比老方法考虑的因素更细。风扇冷却除转速的影响外, 还和安装场地（小、大、室外）及规格有关。盘管冷却除和安装场地（小、大、室外）、规格外, 也和转速n1有关。 c) 原校核 是P2×各系数许用热功率PG 现改为 PG×各系数P2但是，在市场经济大潮的冲击中，在体制变革的阵痛中，我国齿轮界的科研和新产品开发的格局正在悄悄地发生着根本性变化，许多企业正在成为新产品开发和科研的主力军。 例如，南高齿从90年代中期就开始了艰苦的努力, 瞄准国外最先进的水平，经过艰苦的努力，开发出可与国外强手一比高低的世界一流产品。现在成果出来了，这些成果的问世，意味着我们无力抗衡国外挑战的局面的结束，到了我们应战的时候了。 -