Jak zoptymalizować montaż i wydajność silników z przekładnią ślimakową walcową serii S?

1. Jak wyregulować luz zazębienia pary przekładni ślimakowych w motoreduktorze ślimakowym z przekładnią walcową serii S? ​

(1) Analiza wpływu luzu zazębienia na dokładność i żywotność przekładni
W motoreduktorze ślimakowym z przekładnią walcową serii S luz zazębiania pary przekładni ślimakowych jest kluczowym parametrem, który ma znaczący wpływ na dokładność przekładni i żywotność sprzętu. ​
Z punktu widzenia dokładności przekładni nadmierny luz zazębienia będzie powodować poważne problemy. W precyzyjnych układach przeniesienia napędu, takich jak napęd wału zasilającego obrabiarek CNC, nadmierny luz spowoduje, że przekładnia ślimakowa nie będzie w stanie podążać za ruchem przekładni ślimakowej w odpowiednim czasie i dokładnie podczas pracy wału wyjściowego silnika, co skutkuje oczywistymi opóźnieniami. Spowoduje to odchylenia w pozycjonowaniu stołu warsztatowego i nie będzie w stanie osiągnąć precyzyjnej pozycji wymaganej w projekcie, co znacznie wpłynie na dokładność obróbki. Na przykład podczas obróbki form precyzyjnych odchylenia w położeniu mogą powodować błędy w kluczowych wymiarach formy, co może skutkować złomowaniem formy. ​
Jeśli chodzi o żywotność, bardzo szkodliwy jest również nieuzasadniony luz zazębienia. Gdy luz jest zbyt duży, siła uderzenia pomiędzy powierzchniami zębów przekładni ślimakowej znacznie wzrośnie podczas procesu zazębiania. Za każdym razem, gdy dochodzi do zazębienia, zderzenie powierzchni zęba przypomina uderzenie małego młotka w powierzchnię zęba. Jeśli będzie to trwało przez dłuższy czas, na powierzchni zęba nastąpi zużycie zmęczeniowe, co spowoduje wżery, łuszczenie się i inne uszkodzenia. Zwiększone zużycie stopniowo niszczy kształt zęba, dodatkowo zwiększa luz zazębienia, tworzy błędne koło i ostatecznie prowadzi do przedwczesnej awarii przekładni ślimakowej, znacznie skracając żywotność sprzętu. ​

(2) Wprowadzenie metod regulacji (takich jak regulacja podkładek, dostrajanie osiowe itp.).
Regulacja podkładek jest stosunkowo powszechną metodą. W konstrukcji montażowej przekładni ślimakowej pomiędzy gniazdem łożyska ślimaka a obudową zwykle umieszcza się grupę podkładek. Gdy zachodzi potrzeba regulacji luzu zazębienia, położenie osiowe ślimaka zmienia się poprzez zwiększenie lub zmniejszenie liczby lub grubości podkładek. Jeśli luz jest zbyt duży, zwiększ grubość podkładki, aby odsunąć ślimak od koła ślimakowego, zmniejszając w ten sposób luz; i odwrotnie, jeśli luz jest zbyt mały, zmniejsz grubość podkładki, aby przesunąć ślimak bliżej koła ślimakowego. Metoda ta jest stosunkowo prosta w obsłudze i ma niski koszt, ale dokładność regulacji jest ograniczona i niełatwo jest ją ponownie zmienić po regulacji. ​
Dostrajanie osiowe wykorzystuje specjalnie zaprojektowane mechanizmy, aby uzyskać mikroruch osiowy ślimaka. Na przykład na jednym końcu ślimaka zamontowane jest gwintowane urządzenie regulacyjne, a ślimak jest popychany w celu osiowego ruchu poprzez obracanie nakrętki regulacyjnej. Ta metoda umożliwia stosunkowo precyzyjną regulację luzu i jest odpowiednia w sytuacjach, w których wymagane są wysokie wymagania dotyczące dokładności przekładni. Istnieją również urządzenia hydrauliczne lub pneumatyczne umożliwiające precyzyjne dostrojenie osiowe, a ruch ślimaka można dokładnie kontrolować poprzez kontrolowanie ciśnienia, aby jeszcze bardziej poprawić dokładność regulacji. ​
(3) Podaj standardy branżowe lub wskaźniki kontroli wewnętrznej przedsiębiorstw
Jeśli chodzi o standardy branżowe, w przypadku silników redukcyjnych ślimakowych z przekładnią walcową serii S do ogólnych zastosowań przemysłowych, zwykle wymagane jest kontrolowanie luzu zazębienia pary ślimaków w zakresie od 0,05 do 0,2 mm. Zakres ten może nie tylko zapewnić pewną dokładność transmisji, ale także uniknąć problemów, takich jak nagrzewanie i zatarcie spowodowane zbyt małym luzem. Na przykład w przypadku ogólnego sprzętu w branży produkcji maszyn, jeśli stosowane są silniki redukcyjne serii S, większość firm będzie przestrzegać tego standardu branżowego w zakresie montażu i kontroli. ​
Niektóre firmy, które mają wyższe wymagania dotyczące jakości i wydajności produktu, formułują bardziej rygorystyczne wskaźniki kontroli wewnętrznej. Na przykład w firmach produkujących wysokiej klasy sprzęt do automatyki wskaźniki kontroli wewnętrznej mogą kontrolować luz oczek w zakresie od 0,03 do 0,1 mm. Aby osiągnąć ten wskaźnik, firma zastosuje w procesie produkcyjnym bardziej precyzyjne technologie przetwarzania, takie jak szlifowanie o wysokiej precyzji, aby zapewnić dokładność profilu zębów przekładni ślimakowej; w procesie montażu do dokładnego pomiaru luzu zostaną wykorzystane bardziej zaawansowane przyrządy pomiarowe i technologie montażu, takie jak laserowe przyrządy pomiarowe, aby zapewnić niezawodność i stabilność produktu w środowiskach pracy pod dużym obciążeniem i o wysokiej precyzji.

2. Jakie środki podjęto w celu kontroli hałasu silnika reduktora ślimakowego z przekładnią walcową serii S?

(1) Omów główne źródła hałasu (zazębienie przekładni, drgania łożysk itp.)

Podczas pracy silnika reduktora ślimakowego z przekładnią walcową serii S źródła hałasu są stosunkowo złożone, a dwoma głównymi źródłami hałasu są zazębienie przekładni i wibracje łożysk.

Hałas zazębiania się kół zębatych jest spowodowany tarciem, kolizjami i uderzeniami zazębienia pomiędzy powierzchniami zębów, gdy koło zębate śrubowe i przekładnia ślimakowa zazębiają się ze sobą. Kiedy koła zębate zazębiają się z dużą prędkością, mikroskopijna chropowatość powierzchni zęba powoduje siłę uderzenia w momencie kontaktu. Ta siła uderzenia spowoduje wibracje przekładni i rozprzestrzeni się w powietrzu, tworząc hałas. Jednocześnie, ze względu na nieuzasadnioną konstrukcję modułu przekładni, kąta nacisku i innych parametrów lub niską dokładność przetwarzania, błąd profilu zęba jest duży, a podczas procesu zazębiania nastąpi natychmiastowe zazębienie i wpływ na zazębienie, co jeszcze bardziej pogorszy generowanie hałasu.
Drgania łożysk to także źródło hałasu, którego nie można zignorować. Gdy silnik pracuje, łożysko musi nie tylko przenosić obciążenia promieniowe i osiowe, ale także utrzymywać duże prędkości obrotowe. Jeśli dokładność produkcji łożyska nie jest wysoka, np. błąd okrągłości bieżni i odchylenie średnicy elementu tocznego, spowoduje to niezrównoważoną siłę odśrodkową podczas pracy łożyska, powodując wibracje i hałas. Ponadto słabe smarowanie łożyska zwiększa również tarcie pomiędzy elementem tocznym a bieżnią, powodując dodatkowy hałas. Gdy łożysko będzie używane przez dłuższy czas, ulegnie uszkodzeniu w wyniku zużycia, łuszczenia zmęczeniowego i innych uszkodzeń, a jego wibracje i hałas będą bardziej widoczne.
(2) Wymień procesy redukcji hałasu (takie jak przycinanie profilu zębów, obróbka precyzyjna, projektowanie redukcji drgań itp.)
Przycinanie profilu zębów to skuteczny proces redukcji hałasu. Poprzez odpowiednie szlifowanie wierzchołka i nasady koła zębatego zmienia się kształt profilu zęba, dzięki czemu koło zębate może uzyskać płynniejsze przejście podczas procesu zazębiania się i zmniejszyć wpływ zazębiania się i wychodzenia. W szczególności usuwa się pewną grubość z górnej części zęba, tak aby górna część zęba mogła stopniowo stykać się z powierzchnią zęba drugiego koła zębatego podczas wchodzenia w zazębienie, aby uniknąć nagłego uderzenia; korzeń zęba jest również szlifowany, dzięki czemu korzeń zęba może być bardziej stabilny podczas rozłączania. Proces ten może znacznie zmniejszyć hałas zazębiania się kół zębatych.
Wysoka precyzja obróbki jest kluczem do zapewnienia jakości przekładni i łożysk, a tym samym zmniejszenia hałasu. Jeśli chodzi o obróbkę kół zębatych, stosuje się zaawansowane urządzenia do obróbki CNC i technologię precyzyjnego szlifowania, aby ściśle kontrolować różne precyzyjne wskaźniki kół zębatych, takie jak odchylenie podziałki, błąd profilu zęba, błąd kierunku zęba itp., dzięki czemu powierzchnia zębów koła zębatego jest gładsza, a zazębienie jest dokładniejsze, skutecznie redukując hałas powodowany błędami przetwarzania. W przypadku łożysk, poprawiając dokładność wykonania, zapewniając dokładność wymiarową i dokładność kształtu bieżni i elementu tocznego, zmniejsza się drgania i hałas łożyska podczas pracy.
Projekt redukcji wibracji jest również ważnym sposobem redukcji hałasu. W projekcie konstrukcyjnym silnika przyjęto rozsądne środki redukcji drgań. Przykładowo pomiędzy obudową silnika a kluczowymi elementami wewnętrznymi umieszczane są elastyczne podkładki tłumiące drgania, a połączenie sztywne w torze przenoszenia drgań zostaje zamienione na połączenie elastyczne, które skutecznie pochłania i tłumi energię drgań oraz ogranicza przenoszenie drgań na zewnątrz. W konstrukcji skrzynki zwiększono liczbę i układ żeber wzmacniających, aby poprawić sztywność skrzynki, zmniejszyć rezonans skrzynki powodowany wibracjami, a tym samym zmniejszyć promieniowanie hałasu.
(3) Porównanie danych z badań hałasu przed i po optymalizacji
W rzeczywistym przypadku przeprowadzono test hałasu silnika z reduktorem ślimakowym z przekładnią śrubową serii S, który nie został zoptymalizowany pod kątem redukcji hałasu. W warunkach prędkości znamionowej i obciążenia profesjonalny przyrząd do pomiaru hałasu dokonał pomiaru w odległości 1 metra od silnika, a zmierzona wartość hałasu wyniosła 85 dB (A). Poziom hałasu jest niedopuszczalny w niektórych miejscach o wysokich wymaganiach dotyczących hałasu w środowisku pracy, np. w zakładach produkujących precyzyjny sprzęt elektroniczny i w zakładach produkujących sprzęt medyczny.
Po zoptymalizowaniu szeregu środków redukcji hałasu przeprowadzono ponownie test hałasu. Koła zębate zostały obrobione technologią przycinania profili zębów, a koła zębate i łożyska zostały obrobione z dużą precyzją. Jednocześnie do konstrukcji silnika dodano konstrukcję redukującą wibracje. W tych samych warunkach testowych zmierzona wartość hałasu została zmniejszona do 70 dB (A). Dla porównania wyraźnie widać, że hałas zoptymalizowanego silnika został znacznie zmniejszony, o 15 dB (A). Wynik ten pokazuje, że wszechstronne zastosowanie wielu procesów redukcji hałasu może skutecznie poprawić parametry akustyczne silnika redukcyjnego z przekładnią walcową walcową serii S i spełnić wymagania dotyczące niskiego poziomu hałasu w różnych scenariuszach zastosowań.

3. Jak poprawić wydajność przekładni silnika reduktora ślimakowego z przekładnią walcową serii S?

(1) Analiza kluczowych czynników wpływających na wydajność (strata tarcia, metoda smarowania itp.)

W silniku redukcyjnym ślimakowym z przekładnią walcową serii S na poprawę wydajności przekładni wpływa wiele kluczowych czynników, wśród których ważne miejsce zajmują straty tarcia i sposób smarowania.

Straty na skutek tarcia są jedną z głównych przyczyn zmniejszenia wydajności przekładni. Podczas zazębiania się przekładni śrubowej i przekładni ślimakowej następuje względne poślizg pomiędzy powierzchniami zębów, co nieuchronnie powoduje tarcie. Kiedy silnik pracuje, tarcie to pochłania dużą ilość energii wejściowej, przekształca ją w energię cieplną i rozprasza, zmniejszając w ten sposób efektywną moc wyjściową. Na przykład, ze względu na dużą chropowatość powierzchni zęba, mikroskopijne nierówności zwiększą tarcie pomiędzy powierzchniami zębów, co spowoduje większe straty energii w procesie tarcia. Jednocześnie nierozsądne dobranie parametrów, takich jak kąt pochylenia linii śrubowej i moduł przekładni ślimakowej, również zwiększy tarcie ślizgowe pomiędzy powierzchniami zębów, jeszcze bardziej zmniejszając wydajność przekładni.
Bardzo istotny jest także wpływ sposobu smarowania na sprawność przekładni. Dobre smarowanie może utworzyć film olejowy pomiędzy powierzchniami zębów, oddzielić powierzchnie metalowe w bezpośrednim kontakcie, zmniejszyć współczynnik tarcia i zmniejszyć straty tarcia. Jeśli smarowanie będzie niewystarczające, zwiększy się powierzchnia bezpośredniego styku metalu pomiędzy powierzchniami zębów i wzrośnie tarcie, co nie tylko doprowadzi do zmniejszenia wydajności przekładni, ale także przyspieszy zużycie powierzchni zęba. Różne metody smarowania, takie jak smarowanie rozpryskowe i smarowanie wymuszone, dają różne efekty smarowania. Smarowanie rozpryskowe polega na rozpryskiwaniu oleju smarowego na powierzchnię zęba poprzez obrót koła zębatego. Ta metoda jest odpowiednia w przypadku niskich prędkości i małych obciążeń, ale może nie zapewniać wystarczającego smarowania przy dużych prędkościach i dużych obciążeniach. Smarowanie wymuszone polega na natryskiwaniu oleju smarowego na miejsce zazębienia powierzchni zęba pod pewnym ciśnieniem za pośrednictwem pompy olejowej, co może zapewnić bardziej niezawodne smarowanie, ale system jest stosunkowo złożony, a koszt wysoki.
(2) Zaproponuj plany ulepszeń (takie jak wybór materiałów o niskim współczynniku tarcia, optymalizacja układu smarowania itp.)
Wybór materiałów o niskim współczynniku tarcia jest jednym ze skutecznych sposobów poprawy wydajności przekładni. Do produkcji przekładni i przekładni ślimakowych można zastosować nowe materiały o niskim współczynniku tarcia, takie jak wysokowydajne konstrukcyjne tworzywa sztuczne i kompozyty metalowe. Materiał ten ma zarówno wytrzymałość i odporność na zużycie metali, jak i niskie tarcie tworzyw konstrukcyjnych, co może znacznie zmniejszyć utratę tarcia między powierzchniami zębów. Przy produkcji przekładni ślimakowych zastosowanie stopu miedzi i materiałów kompozytowych politetrafluoroetylenu może skutecznie zmniejszyć tarcie i poprawić wydajność przekładni w porównaniu z tradycyjnymi przekładniami ślimakowymi z brązu.
Kluczowa jest także optymalizacja układu smarowania. W przypadku szybkoobrotowych i obciążonych silników redukcyjnych serii S można zastosować kombinację smarowania wymuszonego i chłodzenia obiegowego. Olej smarowy jest dostarczany do zazębionych części przekładni i przekładni ślimakowych pod odpowiednim ciśnieniem i natężeniem przepływu przez pompę olejową, aby zapewnić utworzenie dobrego filmu olejowego nawet przy dużych obciążeniach. Jednocześnie ustawione jest urządzenie chłodzące, które chłodzi olej smarowy, aby zapobiec rozcieńczaniu się filmu olejowego i zmniejszeniu wydajności smarowania z powodu nadmiernej temperatury oleju. Do układu smarowania dodawane są wysokowydajne dodatki, takie jak dodatki przeciwzużyciowe i dodatki zmniejszające tarcie, aby jeszcze bardziej poprawić wydajność oleju smarowego, zmniejszyć współczynnik tarcia i poprawić wydajność przekładni.