一种新型智能化长寿命高端减速机的制作方法

本发明涉及蜗轮减速机制造领域，具体涉及一种新型智能化长寿命高端减速机。

背景技术：

减速机在原动机和工作机或执行机构之间起匹配减速和传递转矩的作用，减速机是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩，根据传动类型减速机可分为齿轮减速机、蜗轮减速机以及行星齿轮减速机，其中蜗轮减速机在各种机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具军民融合的舰船、汽车、机车，建筑用的重型机具，重工机械、核电设备、水工机械、高精加工机床及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电、仪器仪表等，其应用从大动力的传输工作，到小负荷、精确的角度传输都可以见到减速机的应用。

长期以来，我国蜗轮减速机普遍存在制造精度低、传动发热漏油、摩擦磨损失效快、可靠性差、使用寿命短，不能满足尖峰载荷承载能力、抗冲击能力、特别是智能化程度为“零”等共性问题，而这些问题一直制约着我国高端机械制造业的发展。

目前我国蜗轮减速机具体在以下方面存在问题：

1、减速机中，蜗轮蜗杆是减速机的心脏部分，如图3所示，现有蜗轮蜗杆之间多为单齿啮合，蜗轮多为螺旋齿、圆柱型，蜗杆为带螺旋齿的直线型圆柱杆，蜗杆之间相互啮合时，蜗杆往往只有中间的一个或两个螺旋齿能与蜗轮齿啮合，所以，在高速旋转时，会出现强烈冲击、产生热量及噪音，导致蜗轮“磨削式”损伤增大，将造成磨损倍增或“滑丝”现象，从而使得减速机失效破坏；

2、现有技术提供的减速机在首次使用时，因混有切削、尘砂等杂质，为避免切削、尘砂等杂质磨损蜗轮蜗杆，工作150小时～400小时必须换油除杂；首次使用后，因残留的切削、尘砂等杂质以及工作中磨损产生的杂质，在工作温度50℃以下，须1年更换1次，工作温度100℃，须3个月或更短更换1次；

3、减速机箱体结构，现有箱体结构为封闭式单油池箱体，同时，由于箱体采用铸铁或铸钢制造，减速机工作过程中，蜗轮蜗杆之间的滑动摩擦会产生大量热量，由于现有减速机箱体传动工作时散热性差，单油箱润滑油储量少，润滑油温升快或漏油及变质失效，进而影响减速机的使用寿命；

4、减速机箱体的材质，现有减速机箱体一般都釆用铸铁或铸钢制造，虽然材料成本低、承载能力大，但是，油箱材料比重大，散热性差成为关键；

5、传统减速机智能化程度为“零”，长期工作不知何时换油、甚至造成无油润滑干摩擦、磨粒磨损，导致蜗轮副摩擦磨损加剧、使用寿命缩短等诸多问题；

6、在平面二次包络蜗杆副精加工中存在的“根切”问题，成为提高精加工生产率、产品质量及降低生产成本的关键问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种新型智能化长寿命高端减速机，以解决现有减速机因蜗轮蜗杆之间啮合不完全造成磨损倍增或“滑丝”现象的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案概述如下：

一种新型智能化长寿命高端减速机，包括油箱以及相互啮合的蜗轮和蜗杆，所述油箱内设有安装蜗轮、蜗杆的轴承，所述蜗轮连有延伸至油箱外部的输出轴，所述蜗杆为多齿啮合、传动效率高、承载能力大的平面二次包络环面蜗杆，这样在高速旋转时能大大减小冲击力度，防止出现强烈冲击产生更大的热量以及噪音，减少能量损失，提高传动效率，减少蜗轮蜗杆受到的损伤，避免“滑丝”现象，故而该结构具有传动噪音小、传动效率高、承载能力大、蜗轮蜗杆损伤小的优势。

优选的，所述蜗杆设在蜗轮上方或下方。

优选的，所述蜗轮和蜗杆的材质为高强耐磨铝基合金。

优选的，所述油箱顶部设有与油箱内腔相通的报警装置孔，所述报警装置孔内扦入一根显像玻璃管，所述显像玻璃管下端延伸至蜗轮和蜗杆相互啮合的位置以下，显像玻璃管中装有电联的光电数字传感语音器和温度传感器。

优选的，所述油箱底部设有存碴槽，所述存碴槽为方形、矩形或园形槽，所述存碴槽槽底装有强力磁铁。

优选的，所述油箱旁侧设有副油箱，所述油箱和副油箱之间的共壁上设有实现润滑油冷热自循环的上油孔与下油孔。

优选的，所述副油箱外面设有数显控制板和蝶变国际时钟，用于监控润滑油的油池储量、油温、油清洁度以及工作时间。

与现有技术相比，本发明所产生的有益效果：

1、本发明采用平面二次包络蜗杆副，其啮合原理：平面二次包络蜗杆副，是以一个平面为母面，通过相对园周运动，包络出环面蜗杆的齿面，再以蜗杆的齿面为母面，通过相对运动，包络出蜗轮的齿面而形成的、始终同时多齿(4齿以上)啮合的一种新型蜗杆传动装置，在高速旋转时传动平稳，能大大减小冲击力度，减少蜗轮的摩擦磨损，热量和噪音，成倍提高传动效率，避免“滑丝”现象；新型智能化长寿命高端减速机的蜗轮材料采用高强耐磨铝基合金，绿色制造高强耐磨、具有比重轻(较铜锡合金蜗轮轻1倍多)、转动惯量小、传动噪音小，强度高承载能力大、摩擦系数小(0.038)、延长蜗轮蜗杆使用寿命3～5倍，多齿啮合还可延长使用寿命3～4倍，两项相加，具有较普通减速机延长7～8倍的使用寿命的优势，节能降耗效益巨大，但售价不高于传统同类产品，用户效益、环保效益、社会效益显著；

2、本发明设置强磁性存碴槽，解决了现有蜗轮减速机首次运行150～400小时后，须更换润滑油以及首次使用后不定期更换润滑油的问题；

3、本发明实现了润滑油的冷热自循环，较铸铁铸钢散热性大幅度增加；有效改善了润滑油温升快或漏油及变质失效，导致蜗轮蜗杆腐蚀使用寿命缩短问题；

4、采用专用新型复合润滑油，降低了蜗轮副滑动摩擦发热量，大幅度延长了润滑油使用寿命，可承受重载和较高工作温度(-40～+150℃)；

5、铝合金相较于铸铁、铸钢，铝合金具有重量轻、散热快、易铸造、易模压加工、易焊接、承重比大的特点；全铝合金小型减速机箱体重量轻、散热快，易实现大规模生产；

6、在智能化方面，能及时显示油池中润滑油的储量、温度及清洁度，工作时间计时等，能及时、智能、科学提醒更换、添加润滑油，取得了上述良好效果。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明提供的减速机的结构示意图；

图2是本发明提供的减速机的截面示意图；

图3是本发明提供的减速机箱体的截面示意图；

图中标记：1、油箱；11、箱盖；12、箱体；13、密封盖；14、报警装置孔；15、轴承；16、高强度紧固螺钉；17、上油孔；18、下油孔；19、存碴槽；2、副油箱；21、副箱盖；22、副箱体；3、固定孔板；4、蜗杆；41、圆弧螺旋齿；5、输出轴；6、蜗轮；61、配合螺旋齿；7、数显控制板；8、蝶变国际时钟。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例1

如图1-图2所示，一种新型智能化长寿命高端减速机，包括油箱1，所述油箱1下方设有油箱1同铸联接的固定孔板3，油箱1内设有安装蜗轮6和蜗杆4的轴承15，所述蜗轮6和蜗杆4相互啮合，油箱1装有没过蜗轮6和蜗杆4啮合位置的润滑油，所述蜗轮6连有延伸至油箱1外部的输出轴5，所述蜗杆4的一端延伸至油箱1外部，输出轴5、蜗杆4与油箱1的连接处设有防止润滑油泄露的密封盖13，所述油箱1旁侧设有用于润滑油自循环冷却、储存的副油箱2，所述油箱1和副油箱2之间的共壁上设有实现润滑油冷热自循环的上油孔17与下油孔18。

本实施例提供的减速机由单油箱改为具有油箱1、副油箱2的双油箱结构，油箱1用于安装蜗轮6以及蜗杆4，蜗轮6以及蜗杆4为减速机的心脏部分，副油箱2用于辅助油箱1进行润滑油的冷热自循环，蜗轮6以及蜗杆4之间的高速旋转挤压润滑油经下油孔18进入副油箱2中进行散热冷却，当副油箱2中的润滑油液位高于上油孔17时，冷却过的润滑油经上油孔17进入油箱1中，从而实现润滑油的冷热自循环。

本实施例中润滑油的冷热自循环将减速机工作过程中蜗轮6以及蜗杆4之间的高速旋转产生的大量热量带走或散发出去，进而避免因高温引起的润滑油加快变质、减速机的使用寿命缩短问题，解决了现有减速机存在的上述技术问题。

实施例2

如图2所示，在实施例1所述的润滑油冷热自循环的新型高端减速机的基础上作进一步优化，使之具有自动吸收润滑油残渣的作用，保证润滑油长期保持澄清，在下油孔18下方的油箱1底部以及下油孔18对侧的油箱1底部设有存碴槽19，所述存碴槽19大小为30*15*15毫米，存碴槽19槽底装有强力磁铁，强力磁铁经其底部粘接的绝缘板或绝缘胶与存碴槽19相固定，存碴槽19的槽口处设有35*10*1毫米的止碴片，防止存碴从存碴槽19内随油液冷热自循环运动再卷入箱内，本实施例设置的目的在于使得铁削、尘砂在随油流的冷热自循环运动过程中磁吸入存碴槽19内，既解决了现有蜗轮减速机首次运行150～400小时后须更换润滑油以及首次使用后因内部残渣残余须不定期更换润滑油的问题。

本实施例在自动吸收润滑油残渣、清洁润滑油的同时，还能解决因油液中的残渣而堵塞上油孔17、下油孔18的问题，起到了过滤的效果。

实施例3

在实施例1或2所述的高端减速机的基础上作进一步优化，所述副油箱2的壁厚为5mm，由于油箱1用于安装蜗轮6以及蜗杆4，会承载蜗轮6以及蜗杆4的重量以及高速旋转带来的冲击力，为保证足够的强度，油箱1的厚度必须达到20mm以上，而副油箱2则不用承受蜗轮6以及蜗杆4的重量以及高速旋转带来的冲击力，故而对副油箱2的强度要求可适当降低，副油箱2的壁厚可减少至箱体壁厚的1/5-1/4，此法不仅能节约制造成本，关键是由于壁厚变薄，其散热性能将大大增加。

实施例4

如图2所示，在实施例1或2所述的一种新型智能化长寿命高端减速机上作进一步优化，所述油箱1由上下设置的箱盖11和箱体12组成，所述箱体12、箱盖11以及副油箱2的材质为铝合金；所述铝合金为高强度、易焊接、易模压成型铝合金；所述副油箱2由上下设置的副箱盖21和副箱体22组成，各连接处采用耐高温密封垫、密封硅胶以及高强度紧固螺钉16密封连接。

本实施例中箱体12、箱盖11以及副油箱3均采用铝合金锻造，相较于铸铁或铸钢，铝合金具有重量轻、散热快、易铸造、易加工、易焊接、承重比大的特点，采用铝合金制成的减速机箱体相对于现有技术重量轻、散热快，容易实现大规模生产。

本实施例中各连接处采用高强度紧固螺钉16密封连接，包括副箱盖21和副箱体22之间的连接以及副箱盖21和副箱体22与油箱1之间的连接，连接方便，更换添加润滑油时，将副箱盖21或箱体12拆开即可、添加油时拧开加油塞，操作简单。

实施例5

在实施例1或2所述的高端减速机的基础上作进一步优化，所述油箱1由上下设置的箱盖11和箱体12组成，所述箱体12的材质为铸铁或铸钢，箱盖11以及副油箱2的材质为铝合金；所述铝合金为高强度、易焊接、易模压成型铝合金；所述副油箱2由上下设置的副箱盖21和副箱体22组成，各连接处采用耐高温密封垫、密封硅胶以及高强度紧固螺钉16密封连接。

实施例6

在实施例1或2所述的高端减速机的基础上作进一步优化，所述副油箱2内部或外部设有循环水冷管，进一步增加副油箱的冷却效果。

实施例7

如图2所述，在实施例1或2或3所述的高端减速机的基础上作进一步优化，所述蜗杆4为平面二次包络环面蜗杆，即所述蜗杆4的螺旋齿呈与蜗轮相应的圆弧状分布的圆弧螺旋齿41，所述蜗轮6的螺旋齿为与圆弧螺旋齿41相啮合的配合螺旋齿61。

为提高传动效率、承载能力、改善齿面润滑条件，选择蜗杆的母平面倾斜角β很重要，这也是包络蜗杆副传动的重要参数；母平面倾斜角β计算公式为：

式中：a—蜗杆轴面齿形角；

d2—蜗轮分度园直径；

i—传动比；

Δ值选取与传动比i相关，i<10时，Δ取4⁰；当i为10～30时，Δ取6⁰当i>30时，Δ取8⁰较好。

还要解决蜗杆副精准合装问题，否则安装困难，其蜗杆啮出口修缘值Δfc的计算公式为：

Δfc＝0.618·Δfr

式中：Δfr—蜗杆啮入口修缘值；

蜗杆啮出口修缘长度Δψc的计算公式为：

Δψc＝0.618·P

式中：P为蜗轮齿距。

本实施例中蜗杆4与蜗轮6同时多齿啮合，可大大减小冲击力度、热量及噪音，减少能量损失，提高传动效率，减少蜗轮蜗杆的摩擦磨损、腐蚀失效、避免滑丝现象，故而该结构具有传动噪音小、传动效率高、承载能力大、蜗轮蜗杆使用寿命较原延长6～8倍的优势。

本实施例蜗轮6的材质为高强耐磨铝基合金，该铝基合金按重量百分含量计包括以下成分：锌38％～40％，硅0.5％～5％，铜3.0％～5％，锰0.5％～1％，铬0.3％～0.5％，铼1.2％～1.8％，硼1％～1.5％，镁0.038％～0.048％，钛0.015％～0.02％，，纳米石墨烯0.03％～0.08％，余量为铝，该铝基合金耐磨性能以及耐腐蚀性能均表现良好，解决了上述技术问题。

实施例8

如图2所述，在实施例1所述的高端减速机的基础上作进一步优化，所述蜗杆4设在蜗轮6下方。

本实施例中蜗杆4设在蜗轮6下方，油箱1内的润滑油液位无须没过蜗轮6就可没过蜗轮4与蜗杆6之间的啮合位置，可使润滑油的用量大大减少，当润滑油质变差时，能减少润滑油对蜗轮6的腐蚀，而蜗杆4价格更低且更易于更换，故而能减低对腐蚀部分的更换成本；蜗轮4与蜗杆6之间啮合的部分位置降低，相较于现有技术，不会造成无油润滑干摩擦现象，能有效避免因无油润滑干摩擦导致的蜗轮副摩擦磨损加速和使用寿命短等问题。

实施例9

在实施例1所述的高端减速机的基础上作进一步优化，所述油箱1顶部设有与油箱1内腔相通的报警装置孔14，所述报警装置孔14孔径8～10毫米，并报警装置孔14内扦入一根显像玻璃管，所述显像玻璃管下端延伸至蜗轮6和蜗杆4相互啮合的位置以下，显像玻璃管中装有电联的光电数字传感语音器和温度传感器，当温度传感器测得油箱温度过高时，将信号传递给光电数字传感语音器进行油温以及油量的报警提示。

实施例10

在实施例1所述的高端减速机的基础上作进一步优化，所述副油箱2的外壳上设有数显控制板7、蝶变国际时钟8，所述数显控制板7用于监控润滑油的油池储量、油温、油清洁度8，蝶变国际时钟8用于计时。

实施例11

在实施例1所述的高端减速机的基础上作进一步优化，所述油箱1内的润滑油包括以下重量百分比的组分：8～15％的植物油、15～20％的动物油、3～5％的聚乙二醇、2～5％的乙醇、0.5～3％的纳米石墨烯，余量为矿物油，其中纳米石墨烯的粒度为1～14nm。

本实施例采用的润滑油摩擦系数小，降低摩擦发热量；延长润滑油寿命期，可承受较高工作温度(-40～+120℃)。

实施例12

在实施例1所述的高端减速机的基础上作进一步优化，所述油箱1内的润滑油包括以下重量百分比的组分：5～10％的植物油、15～25％的动物油、10～25％的聚乙二醇、3～6％的乙醇、0.5～5％的烷基二苯胺、1～5％的纳米石墨烯、0.2～5％的纳米钼，余量为矿物油，其中纳米石墨烯的粒度为1-30um，纳米钼的粒度为1-30um。

本实施例采用的润滑油摩擦系数小耐磨减摩，降低摩擦发热量，抗氧化，阻锈蚀、倾点低，安定性好，可大幅度延長润滑油寿命期，可承受重载和较高工作温度(-40～+150℃)，可广泛用于重型传动机械润滑油。

如上所述即为本发明的实施例。本发明不局限于上述实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。