型号选择
尽量选用接近理想减速比:
减速比=伺服马达转速/减速机出力轴转速
扭力计算:
对减速机的寿命而言,扭力计算非常重要,并且要注意加速度的 大转矩值(TP),是否超过减速机之 大负载扭力.
适用功率通常为市面上的伺服机种的适用功率,减速机的适用性很高,工作系数都能维持在1.2以上,但在选用上也可以以自己的需要来决定:
要点有二:
A.选用伺服电机的出力轴径不能大于表格上 大使用轴径.
B.若经扭力计算工作,转速可以满足平常运转,但在伺服全额输出时,有不足现象时,我们可以在电机侧之驱动器,做限流控制,或在机械轴上做扭力保护,这是很必要的。
通用减速机的选型包括提出原始条件、选择类型、确定规格等步骤。
相比之下,类型选择比较简单,而准确提供减速器的工况条件,掌握减速器的设计、制造和使用特点是通用减速器正确合理选择规格的关键。
规格选择要满足强度、热平衡、轴伸部位承受径向载荷等条件。
按机械功率或转矩选择规格(强度校核)
通用减速器和专用减速器设计选型方法的 大不同在于,前者适用于各个行业,但减速只能按一种特定的工况条件设计,故选用时用户需根据各自的要求考虑不同的修正系数,工厂应该按实际选用的电动机功率(不是减速器的额定功率)打铭牌;后者按用户的专用条件设计,该考虑的系数,设计时一般已作考虑,选用时只要满足使用功率小于等于减速器的额定功率即可,方法相对简单。
通用减速器的额定功率一般是按使用(工况)系数KA=1(电动机或汽轮机为原动机,工作机载荷平稳,每天工作3~10h,每小时启动次数≤5次,允许启动转矩为工作转矩的2倍),接触强度安全系数SH≈1、单对齿轮的失效概率≈1%,等条件计算确定的。
所选减速器的额定功率应满足
PC=P2KAKSKR≤PN
式中PC———计算功率(KW);
PN———减速器的额定功率( KW);
P2———工作机功率(KW);
KA———使用系数,考虑使用工况的影响,见表1-1-6;
KS———启动系数,考虑启动次数的影响,见表1-1-7;
KR———可靠度系数,考虑不同可靠度要求,见表1-18。
目前世界各国所用的使用系数基本相同。虽然许多样本上没有反映出KS KR两个系数,但由于知己(对自身的工况要求清楚)、知彼(对减速器的性能特点清楚),国外选型时一般均留有较大的富裕量,相当于已考虑了KR KS的影响。
由于使用场合不同、重要程度不同、损坏后对人身安全及生产造成的损失大小不同、维修难易不同,因而对减速器的可靠度的要求也不相同。系数KR就是实际需要的可靠度对原设计的可靠度进行修正。它符合ISO6336、GB3480和AGMA2001—B88(美国齿轮制造者协会标准)对齿轮强度计算方法的规定。目前,国内一些用户对减速器的可靠度尚提不出具体量的要求,可按一般专用减速器的设计规定(SH≥1.25,失效概率≤1/1000),较重要场合取KR=1.25=1.56左右。
热平衡校核
通用减速器的许用热功率值是在特定工况条件下(一般环境温度20℃,每小时100%,连续运转、功率利用率100%),按润滑油允许的 高平衡温度(一般为85℃)确定的。条件不同
时按相应系数(有时综合成一个系数)进行修正。
所选减速器应满足
PCt=P2KTKWKP≤Pt
式中 PCt———计算热功率(KW);
KT———环境温度系数,见表1-1-9;
KW———运转周期系数,见表1-1-10;
KP———功率利用率系数,见表1-1-11;
Pt———减速器许用热功率(KW)。
校核轴伸部位承受的径向载荷
通用减速器常常须对输入轴、输出轴轴伸中间部位允许承受的 大径向载荷给予限制,应予校核,超过时应向制造厂提出加粗轴径和加大轴承等要求。工作机械载荷的分类见表1-1-12。
表1-1-6使用系数KA
原动机 | 每天工作小时数 | 工作机械载荷分类(见表1-1-12) | ? | ? |
U | M | H | ? | ? |
使用系数KA | ? | ? | ? | ? |
电动机、涡旋机、液压马达 | ≤3 | 0.8 | 1 | 1.5 |
>3~10 | 1 | 1.25 | 1.75 | ? |
>10 | 1.25 | 1.5 | 2 | ? |
4~6缸活塞发动机 | ≤3 | 1 | 1.25 | 1.75 |
>3~10 | 1.25 | 1.5 | 2 | ? |
>10 | 1.5 | 1.75 | 2.25 | ? |
1~3缸活塞发动机 | ≤3 | 1.25 | 1.5 | 2 |
>3~10 | 1.5 | 1.75 | 2.25 | ? |
>10 | 1.75 | 2 | 2.5 | ? |
表1-1-7 启动系数KS
每小时启动次数 | 使用系数KA | ? | ? |
0.8~1 | 1.25~1.75 | >=2 | ? |
KS | ? | ? | ? |
<=5<> | 1 | 1 | 1 |
6~25 | 1.2 | 1.12 | 1.06 |
26~60 | 1.3 | 1.2 | 1.12 |
61~180 | 1.5 | 1.3 | 1.2 |
>180 | 1.7 | 1.5 | 1.3 |
表1-1-8 可靠度系数
可靠度要求 | 一般 | 较高 | 高 |
KR | 1 | 1.56 | 2.25 |
表1-1-9 环境温度系数KT
冷却方式 | 环境温度(C) | ? | ? | ? | ? |
10 | 20 | 30 | 40 | 50 | ? |
KT | ? | ? | ? | ? | ? |
无冷却措施或用风扇冷却 | 0.88 | 1.00 | 1.15 | 1.35 | 1.65 |
用盘管或用风扇和盘管冷却 | 0.90 | 1.00 | 1.10 | 1.20 | 1.30 |
表1-1-10 运转周期系数
每小时运转周期(%) | 100 | 80 | 60 | 40 | 20 |
运转周期系数KW | 1.00 | 0.94 | 0.86 | 0.74 | 0.56 |
表1-1-11 功率利用率(%)
减速器类别 | 功率利用率(%) | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90~100 | ? |
KP | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
ZD(L,S)Y 系列 | 1.9 | 1.5 | 1.25 | 1.15 | 1.10 | 1.05 | 1 | 1 |
YK系列 | 1.7 | 1.4 | 1.20 | 1.10 | 1.05 | 1 | 1 | 1 |
NGW | NAD、NAF | 1.9 | 1.45 | 1.3 | 1.25 | 1.2 | 1.15 | 1.1 |
MAZD、NAZF | 2.5 | 1.65 | 1.4 | 1.3 | 1.2 | 1.15 | 1.1 | 1 |
NBD、NBF | 2 | 1.5 | 1.3 | 1.2 | 1.1 | 1.1 | 1.05 | 1 |
NBZD、NBZF | 2.35 | 1.7 | 1.4 | 1.2 | 1.1 | 1.1 | 1.05 | 1 |
NCD、NCF | 2.1 | 1.55 | 1.3 | 1.15 | 1.1 | 1.05 | 1 | 1 |
NCZD、NCZF | 2.27 | 1.54 | 1.33 | 1.2 | 1.13 | 1.07 | 1 | 1 |
表1-1-12 工作机械载荷分类
载荷 | 工作机械 | 载荷 | 工作机械 | 载荷 | 工作机械 | 载荷 | 工作机械 |
| 风机 | M | 链条输送机 | M | 甘蔗压榨机 * * | H | 机械手 * * |
载荷 | 工作机械 | 载荷 | 工作机械 | 载荷 | 工作机械 | 载荷 | 工作机械 |
M | 袋式输送机 | H | 行走机构(链轨) | H | 中型轧板机* * |
| 石油机械 |
注:1、 U表示均布载荷;M表示中等冲击载荷; H表示较大冲击载荷; * *表示仅以全天工作为条件。
2.表中列出的载荷分类符号在工作机的工作情况的详情给出后,可以修改。
各种机械传动效率的概略值如表1-1-13所列,各种硬度对照表如表1-1-14所列。
表1-1-13 各种机械传动效率的概略值
类别 | 传动型式 | 效率 |
圆柱齿轮传动 | 很好跑合的6级精度和7级精度齿轮传动(稀油润滑) | 0.98~0.998 |
锥齿轮传动 | 很好跑合的6级精度和7级精度齿轮传动(稀油润滑) | 0.97~0.98 |
蜗杆传动 | 自锁蜗杆 | 0.40~0.45 |
带传动 | 平带无压紧轮的开式传动 | 0.98 |
链轮传动 | 焊接链 | 0.93 |
滑动轴承 | 润滑不良 | 0.94 |
滚动轴承 | 滚珠轴承(稀油润滑) | 0.99 |
摩擦传动 | 平摩擦传动 | 0.85~0.96 |
联轴器 | 浮动联轴器 | 0.97~0.99 |
复合轮组 | 滑动轴承(i=2~6) | 0.90~0.98 |
减(变)速器 | 单级圆柱齿轮减速器 | 0.97~0.98 |
丝杠传动 | 滑动丝杠 | 0.30~0.60 |
注;1.各种硬度值对照表
表1-1-14 各种硬度值对照表
洛氏 | 肖氏 | 维氏 | 布氏 | 洛氏 | 肖氏 | 维氏 | 布氏 | ? | ? |
HBS | d(mm) | HBS | d(mm) | ? | ? | ? | ? | ? | ? |
70 | ? | 1037 | ― | ― | 67 | 94.6 | 923 | - | - |
69 | ? | 997 | - | - | 66 | 92.6 | 889 | - | - |
68 | 96.6 | 959 | - | - | 65 | 90.5 | 856 | - | - |
64 | 88.4 | 825 | - | - | 40 | 53.5 | 377 | 370 | 3.17 |
63 | 86.5 | 795 | - | - | 39 | 52.3 | 367 | 360 | 3.21 |
62 | 8408 | 766 | - | - | 38 | 51.1 | 357 | 350 | 3.26 |
61 | 83.1 | 739 | - | - | 37 | 50 | 347 | 341 | 3.30 |
60 | 81.4 | 713 | - | - | 36 | 48.8 | 338 | 332 | 3.34 |
59 | 79.7 | 688 | - | - | 35 | 47.8 | 329 | 323 | 3.39 |
58 | 78.1 | 664 | - | - | 34 | 46.6 | 320 | 314 | 3.43 |
57 | 76.5 | 642 | - | - | 33 | 45.6 | 312 | 306 | 3.48 |
56 | 74.9 | 620 | - | - | 32 | 44.5 | 304 | 298 | 3.52 |
55 | 73.5 | 599 | - | - | 31 | 43.5 | 296 | 291 | 3.56 |
54 | 71.9 | 579 | - | - | 30 | 42.5 | 289 | 283 | 3.61 |
53 | 70.5 | 561 | - | - | 29 | 41.6 | 281 | 276 | 3.65 |
52 | 69.1 | 543 | - | - | 28 | 40.6 | 274 | 269 | 3.70 |
51 | 67.7 | 525 | 501 | 2.73 | 27 | 39.7 | 268 | 263 | 3.74 |
50 | 66.3 | 500 | 488 | 2.77 | 26 | 38.8 | 261 | 257 | 3.78 |
49 | 65 | 493 | 474 | 2.81 | 25 | 37.9 | 255 | 251 | 3.83 |
48 | 63.7 | 478 | 461 | 2.85 | 24 | 37 | 249 | 245 | 3.87 |
47 | 62.3 | 463 | 449 | 2.89 | 23 | 36.3 | 243 | 240 | 3.91 |
46 | 61 | 449 | 436 | 2.93 | 22 | 35.5 | 237 | 234 | 3.95 |
45 | 59.7 | 436 | 424 | 2.97 | 21 | 34.7 | 231 | 229 | 4.00 |
44 | 58.4 | 423 | 413 | 3.01 | 20 | 34 | 226 | 225 | 4.03 |
43 | 57.1 | 411 | 401 | 3.05 | 19 | 33.2 | 221 | 220 | 4.07 |
42 | 55.9 | 399 | 391 | 3.09 | 18 | 32.6 | 216 | 216 | 4.11 |
41 | 54.7 | 388 | 380 | 3.13 | 17 | 31.9 | 211 | 211 | 4.15 |