企业动态 => 提升摆线针轮减速机承载能力分析
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发布日期:[2021-05-17]    共阅[86]次

    摘  要:本文将对目前国内外减速机市场和减速机的结构形式进
行对比。主要是对于带均载机构的摆线针轮减速机的结构和受力
情况进行了相关的分析与研究。根据减速机的实际情况提出相应
的计算公式与计算方法。摆线针轮减速机实际上可以通过结构上
的设计与改变,来改善其承载能力,进一步提升摆线针轮减速机
的实用性和使用范围的扩大。

关键词:行星摆线针轮减速机;承载能力;计算方法

相关的研究者在提升摆线针轮减速机相关性能的同时,还提升了
减速机的人性化特色,比如降低了减速机使用时的噪音,降低了
成本等等。摆线针轮减速机的使用是比较普遍的,所以讨论摆线
针轮减速机的承载能力是具有实际应用价值的。

1  研究背景分析

提升摆线针轮减速机概述。摆线针轮减速机本身是由输入装置、
输出装置以及减速装置所组成的。摆线针轮减速机有其自身的显
著优势,所以在各行各业的应用都是比较广泛的,比如机械和医
药以及制造业等等其他行业都有涉及。摆线针轮减速机自身有着
体积小、连接方便的特点。但是实际上摆线针轮减速机本身的结
构和受力情况是比较复杂的,所以在使用和操作的过程当中要注
意细节问题,这样才能保证正确的使用摆线针轮减速机,提高其
使用寿命。

通过翻阅大量的文献资料和相关的研究可知,国内外的摆线针轮
减速机类型和品种多样,不同厂家和不同地区生产的减速机存在
一定的区别。但是从总体上来看,国外的摆线针轮减速机更加注
重基础工艺。也就是说,他们将更多的精力放置在材料的选用和
具体的工艺上面。但是摆线针轮减速机的结构都是比较传统的,
设计也都比较严格。生产摆线针轮减速机的企业对于管理模式上
也比较成熟。国内一些生产摆线针轮减速机的企业模仿了国外摆
线针轮减速机生产的技术,缺乏特点,而且无法掌握尖端工艺,
在高端市场上难以占有一席之地。虽然一些生产摆线针轮减速机
已经意识到这个问题,加深了对于生产工艺的相关研究,也有了
一些不错的成果,比如星轮减速机和三环减速机等,但是仍存在
理论性上实现了创新,但是具体生产中工艺复杂,很难投入大批
量的生产,所以不具有很高的性价比。部分产品的优势因为不够
突出也逐渐被市场所淘汰。

因此研究当前的摆线针轮减速机,先解决其明显的弊端与缺陷,
才是提高生产工艺的正确路径。

2  摆线针轮减速机使用的常见问题分析

摆线针轮减速机其内部构造复杂,需要专人进行装配和操作。所
以在使用过程中,容易受到外力的干扰出现一些使用不当的情
况。为了能够避免这些情况的发生,首先要衡量减速机使用的各
种条件因素与环境因素,另外还要求在使用的过程中注重使用场
地、润滑和加油相关事项。减速机在使用过程中必须要符合以上
要求,另外还需要符合以下几个注意事项。首先减速机允许连续
使用和工作,并且可以正反两个方向运转。摆线针轮减速机的轴
心力要保持在合适的范围之内,才能保持长时间的正常的工作状
态。减速机在使用过程中的常见问题如下。首先要考虑电源方面
的问题,保证摆线针轮电动机在额定电压下进行操作。根据工作
的具体情况给予适当的润滑。在使用的过程当中,要注意减速机
的温度,如果一旦温度高于八十摄氏度的时候,就需要停机检
查。减速机在使用的过程中要注意油量的补充,以此来延长摆线
针轮的使用寿命。摆线针轮减速机第一次加油工作一百个小时后
更换新的油,及时换油十分重要。

提升摆线针轮减速机的结构有以下两点。

(1)机座机构分析。摆线针轮减速机的机座机构是整个减速机的
基础,如果机座本身的机构出了问题,那么减速机是无法正常使
用的。通过相关研究得知,摆线针轮减速机的机座当中,轴承孔
与针齿壳配合止口的轴线对两轴线孔的同轴度不能够低于八级。

(2)针齿壳结构分析。摆线针轮减速机还有一个重要的组成部
分,就是针齿壳结构。通常来说,针齿中心圆直径公差是 j7 。
针齿销孔轴线对与法兰端盖配合端面的垂直度不能够低于六级。
在针齿中心圆对与法兰端盖配合孔轴线的径向跳动需要超过零
级。其次就是针齿壳两端面的平行度也要超过零级。根据相关的
国家规定和行业规定来看,针齿销孔相邻孔距误差的公差以及孔
距累积误差都应该限定在一个合理的范围之内。以上两者误差的
存在不仅是由自身引起,也有可能在装配和移动的过程中出现误
差。在摆线针轮减速机的全部零部件当中,针齿销孔是一个比较
复杂的零部件。大多数采用精密分度台在立钻上进行加工。除此
之外,输出轴的轴向通常情况下都是固定的。紧固环与其进行配
合,但是具体的装配过程不是非常便捷。因此,在具体装配的时
候仍然需要其他设备的辅助。两轴承之间加隔套,限位轴承用带
止动槽的深沟球轴承以止动圈定位,对于压盖进行相关的固定操
作。

3  均载机构的结构设计和受力分析

3.1  均载机构的结构

传统的摆线针轮减速机使用的均载机构存在明显的弊端,为了能
够弥补结构的缺陷,通常情况下会在其右边的方位加一个均载
环。均载环上的孔会与柱销右面的轴台进行一定的对应,通过两
者的协调配合与操作,将全部柱销连接成一个整体。均载环与输
出轴会在这一基础上做平面运动。在摆线轮沿顺时针方向运作的
时候,孔销式 W 机构在反时针方向作用于摆线轮上一个阻力矩
Ma,左摆线轮在 y 轴左侧方位,右摆线轮在 y 轴右侧的柱销孔
与柱销间存在着一定的作用力和反作用力。左摆线轮的柱销孔作
用于 i 位置柱销的力必然是 y 向。各柱销变形相当于输出轴相
对于摆线轮产生了逆时针旋转了一个微小的 Δλ 的角位移,其
y 向变形 Syi 最大值在 α i=90°时,也就是说水平位值为
Rw·Δλ(Rw 为柱销中心分布圆半径 )。并有

  Sxi=Rw·Δλ·cosα i  (1) 
Syi=Rw·Δλ·sinα i  (2)

上式即处于不同位置各柱销在 y 向的变形协调条件。处在水平方
向的柱销在 y 向的变形最大,受力也是比较大。

通过相关资料的调查来看,安装均载环的主要目的就是将摆线针
轮减速机进行固定。均载环在水平和垂直两个方向上产生一定的
作用力。在这当中受力比较小的柱销会帮助受力比较大的柱销减
小变形,以此来对整个结构产生一定的支持。在这种情况下摆线
针轮减速机才能实现比较好的承载能力。但是,实际上均载环的
柱销不是悬臂梁结构,所以相对来说计算起来就会比较复杂。与
此同时,由于装配和制造工艺的不同,对于实际的计算也会造成
一定的影响,所以本文中涉及的运算仅仅作为理论方面的分析。

3.2  分析均载环作用下各柱销受力情况

(1)各柱销端点的位移分析。通常情况下,均载环并非刚性结
构,所以在输出轴负载的情况下,各个柱销会发生一定的变形情
况。处在 ai 角的柱销平均受力会比较大,所以均载环的各个柱
销端点有可能产生一定的位移。均载环中心点理论上将有 3 个位
移分量:Δx,Δy,Δα。由于均载环强制使各柱销右端变形后
仍在均载环的相应配合孔内,因此各柱销端点的 Jxi、 Jyi 必然
是该 3 个位移分量的函数。由于柱销在端点 3 受均载环的强制
变形,必然在该点上对柱销产生作用力。

(2)寻找与全部未知载荷数量相等的变形协调条件。因为各柱销
变形受左右摆线轮和均载环约束。同时通过全部柱销的受力形成
输出转矩,所以变形协调条件是比较容易得出的。其中左右摆线
轮对柱销 1~5 在 y向有 f1=f2,故可得到 5 个方程。左右摆线
轮约束的对称性,使处于对称位置 ( 如 2 与 8;3 与 7;4 与
6) 的左柱销和右柱销在 2 点的 y 向变形相等,因此可得到 3
个方程。柱销 1~5 各 y 向变形可得到 4 个方程。

4  均载机构对提升摆线针轮减速机承载能力的实际效果

综上所述,带有均载环结构的摆线针轮减速机的承载能力比较显
著,要优于一般结构的减速机承载能力。均载机构的加入能够切
实提升摆线针轮减速机的承重能力。提升摆线针轮减速机承载能
力的方案有很多,但是均载机构可以说是目前最适合现在实际的
改进方案。均载机构的优势在于能够有效控制成本,具有一定的
可操作性,对于摆线针轮减速机本身做了简单的改动,加入均载
环,不会造成整个减速机的大范围调整。

 
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