齒輪減速電機的模塊化設計問題

齒輪減速電機的模塊化設計問題

齒輪減速電機是由齒輪箱和電動機精確耦合而成的動力傳動裝置，其廣泛應用于冶金、礦山、印刷、水泥等行業的配套設備。在我國，由于減速器和電機分屬2個不同的行業。而且，其品種規格也較廣泛，僅就我公司制造過的而言，其安裝尺寸多達300余種，輸出功率自0．12kW至55kW，輸出扭矩自10Nm至5500Nm，各種規格多達6000余種。因此，齒輪減速電機作為整機開發較為困難，其起步也較晚。而國外(特別是德國)公司在齒輪減速電機上比國內具有明顯優勢的話，撇開其它制造質量，往往是其減速機在通用化、專業化、標準化程度上比我們強，而這些成績的取得，很大程度上依賴于對齒輪減速電機的模塊化設計。
模塊化設計是將一組特定的模塊，在一定范圍內組成多種不同功能或同功能不同性能的產品的設計。模塊化設計的產品一般都形成系列，模塊作為批量生產，以少品種模塊組成多品種產品。其在縮短新產品開發周期，降低成本及加強市場競爭力方面的綜合經濟效果十分顯著。對品種規格極為繁多的齒輪減速電機而言，模塊化設計顯得尤為必要和迫切，齒輪減速電機模塊化設計的出發點就是“以少變應多變”，其設計時，應綜合考慮了以下3個問題。
1 合理確定齒輪減速電機的型譜和參數
根據市場調查、用戶需要及技術、經濟的可行性分析，確定齒輪減速電機的型譜，考慮提高模塊通用性的合理參數。主要參數和尺寸盡可能地滿足技術和經濟要求前提下，按R5、R10、R20、R40的優先數系順序選取，如德國SEW公司R系列同軸式齒輪減速電機的中心高是在R10優先數系中選取，輸出轉速是在R20優先數系中選取，而減速箱內的中心距是在R40優先數系中選取，而整個系列減速機的底腳安裝型式中輸出軸尺寸、長度、底腳孔徑、孔距；法蘭安裝型式中凸緣止口直徑、孔距、孔徑、外徑等參數均符合優先數系R20中的化整值系列，也符合國際通用安裝尺寸。如德國曼內斯曼·德馬克(Mannesmann·Demag)公司的AF系列減速機。經分析，其中總中心距符合R10優先數系，其級差公比Φa＝1．25，每種中心距有速比從9至180共23種傳動比，工作范圍較寬，設計中采用了標準公比，傳動比級差公比Φi＝1．12。其主要參數均采用優先數。
2 齒輪減速電機模塊的設計
如何劃分模塊，是齒輪減速電機模塊化設計的關鍵問題。模塊種類少，通用化程度高，加工批量大，對降低成本有利。但從系統的外涵考慮，設計時應對產品的整體、功能、性能和成本等方面進行全面分析，才能合理確定模塊的種類和數量。
從國外幾家專業廠來看，齒輪減速電機的模塊按功能分可分為動力模塊、變速模塊、聯接模塊及附加模塊四大類。其中的模塊又可細化。如動力模塊：可建立軸、軸承、箱體、齒輪、油封等模塊。盡量考慮全系列中模塊的通用性。如齒輪設計中經優化分析統一，螺旋角β＝20°，齒寬系數Φ＝0．35，而模數、齒數、變位系數也一致。這樣，齒輪作為模塊具有通用性了。如上所述的德國曼內斯曼·德馬克(Mannesmann·Demag )的AF系列減速機的中心距中，機座號AF06第一級中心距同AF05的第二級中心距一致，而AF07的第1級同AF06的第二級一致，而整個系列又按此類推，主要是考慮了該系列里面的齒輪模塊的通用性。
3 齒輪減速電機模塊的組合
齒輪減速電機模塊結構設計時要考慮結合部位要素的設計。為保證模塊的互換性，結合部位要有定位、聯接的作用，其形狀、尺寸、配合，要盡量符合標準且便于加工。保證用較少的模塊組合成更多不同功能和性能的產品。如比利時漢森(Hansen)專利模塊化減速器系列，具有基本模塊45對齒輪副(17對螺傘齒輪、28對斜齒輪)，可組成2320種傳動比。而減速器系列中只有8種箱體模塊。又如聯邦德國弗蘭德(FLEND)公司的模塊化減速器系列，其輸入軸齒輪有5種中心距，各有5種傳動比，輸出軸齒輪有3種中心距，各有16種傳動比，由此組成了8個系列具有各種功率及傳動比的減速器。
模塊的組合也不是絕對的。如處于動力模塊和變速模塊之間的聯接模塊，國外有些齒輪減速電機公司(如瑞士BBC公司)，就把其變速模塊后端面按標準立式電機的安裝尺寸設計加工，這樣，其外購的動力模塊可直接安裝于變速模塊上，省略了聯接模塊。達到了既經濟，又使結構緊湊的理想效果。
國內已開發的組合的減速器、電機減速機、有制動功能的電機減速機。是我國的齒輪減速電機模塊化組合的雛形。
齒輪減速電機的模塊化設計，國內起步較晚。近年來，我公司推出的YCJ—B系列、YCJ—E系列齒輪減速電機就考慮了模塊化設計，其帶來的技術經濟效益，促使我公司正在積極設計、開發一套完整的傳動系統模塊。隨著計算機技術發展和應用，齒輪減速電機的模塊化設計工作已相對地變得容易。相信，模塊化設計也是國內眾多齒輪減速電機廠家的努力方向。