蝸輪蝸杆

蝸輪蝸杆

動力結構
蝸輪蝸杆機構常用來傳遞兩交錯軸之間的運動和動力。蝸輪與蝸杆在其中間平面内相當于齒輪與齒條,蝸杆又與螺杆形狀相似。傳動效率較低,磨損較嚴重。蝸輪蝸杆齧合傳動時,齧合輪齒間的相對滑動速度大,故摩擦損耗大、效率低。另一方面,相對滑動速度大使齒面磨損嚴重、發熱嚴重,為了散熱和減小磨損,常采用價格較為昂貴的減摩性與抗磨性較好的材料及良好的潤滑裝置,因而成本較高。
    中文名:蝸輪蝸杆 外文名:worm and gear 别名: 基本參數:模數m、壓力角等 分類:WH系列和CW系列蝸輪蝸杆減速機等 适用領域:機械

用途:

蝸輪和蝸杆是用來傳遞運動和動力的傳動機構,在工業生産領域中有很普遍的應用。蝸輪和蝸杆的傳動是兩個交錯軸之間的傳動,在中間平面内的狀态相當于齒輪和齒條,而蝸杆的構造和形狀與螺杆相類似。

基本參數:

模數m、壓力角、蝸杆直徑系數q、導程角、蝸杆頭數 、渦輪齒數、齒頂高系數(取1)及頂隙系數(取0.2)。其中,模數m和壓力角是指蝸杆軸面的模數和壓力角,亦即渦輪端面的模數和壓力角,且均為标準值;蝸杆直徑系數q為蝸杆分度圓直徑與其模數m的比值。

蝸輪蝸杆正确齧合的條件

1.中間平面内蝸杆與蝸輪的模數和壓力角分别相等,即蝸輪的端面模數等于蝸杆的軸面模數且為标準值;蝸輪的端面壓力角應等于蝸杆的軸面壓力角且為标準值,即 ==m ,== 2.當蝸輪蝸杆的交錯角為時,還需保證,而且蝸輪與蝸杆螺旋線旋向必須相同。

問題

幾何尺寸計算與圓柱齒輪基本相同,需注意的幾個問題 

1.蝸杆導程角()是蝸杆分度圓柱上螺旋線的切線與蝸杆端面之間的夾角,與螺杆螺旋角的關系為,蝸輪的螺旋角,大則傳動效率高,當小于齧合齒間當量摩擦角時,機構自鎖。

2.引入蝸杆直徑系數q是為了限制蝸輪滾刀的數目,使蝸杆分度圓直徑進行了标準化m一定時,q大則大,蝸杆軸的剛度及強度相應增大;一定時,q小則導程角增大,傳動效率相應提高。

3.蝸杆頭數推薦值為1、2、4、6,當取小值時,其傳動比大,且具有自鎖性;當取大值時,傳動效率高。

與圓柱齒輪傳動不同,蝸杆蝸輪機構傳動比不等于,而是,蝸杆蝸輪機構的中心距不等于,而是。

4.蝸杆蝸輪傳動中蝸輪轉向的判定方法,可根據齧合點K處方向、方向(平行于螺旋線的切線)及應垂直于蝸輪軸線畫速度矢量三角形來判定;也可用“右旋蝸杆左手握,左旋蝸杆右手握,四指拇指”來判定。

蝸輪及蝸杆機構的特點

1.可以得到很大的傳動比,比交錯軸斜齒輪機構緊湊

2.兩輪齧合齒面間為線接觸,其承載能力大大高于交錯軸斜齒輪機構

3.蝸杆傳動相當于螺旋傳動,為多齒齧合傳動,故傳動平穩、噪音很小

4.具有自鎖性。當蝸杆的導程角小于齧合輪齒間的當量摩擦角時,機構具有自鎖性,可實現反向自鎖,即隻能由蝸杆帶動蝸輪,而不能由蝸輪帶動蝸杆。如在其重機械中使用的自鎖蝸杆機構,其反向自鎖性可起安全保護作用。

5.傳動效率較低,磨損較嚴重。蝸輪蝸杆齧合傳動時,齧合輪齒間的相對滑動速度大,故摩擦損耗大、效率低。另一方面,相對滑動速度大使齒面磨損嚴重、發熱嚴重,為了散熱和減小磨損,常采用價格較為昂貴的減摩性與抗磨性較好的材料及良好的潤滑裝置,因而成本較高

6.蝸杆軸向力較大

應用

蝸輪及蝸杆機構常被用于兩軸交錯、傳動比大、傳動功率不大或間歇工作的場合。

分類和條件

蝸輪蝸杆大緻有這些系列:

1、WH系列蝸輪蝸杆減速機:WHT/WHX/WHS/WHC

2、CW系列蝸輪蝸杆減速機:CWU/CWS/CWO

3、WP系列蝸輪蝸杆減速機:WPA/WPS/WPW/WPE/WPZ/WPD

4、[1]TP系列包絡蝸輪蝸杆減速機:TPU/TPS/TPA/TPG

5、PW型平面二次包絡環面蝸杆減速機

正确齧合的條件

1.蝸輪的端面模數等于蝸杆的軸面模數且為标準值,蝸輪的端面壓力角應等于蝸杆的軸面壓力角且為标準值,即 m(杆)==m(輪) ,α(杆)==α(輪)。

2.當蝸輪蝸杆的交錯角為90°時,還需保證,而且蝸輪與蝸杆螺旋線旋向必須相同。

幾何尺寸計算與圓柱齒輪基本相同,需注意的幾個問題

1.蝸杆導程角γ是蝸杆分度圓柱上螺旋線的切線與蝸杆端面之間的夾角,與螺杆螺旋角的關系為,蝸輪的螺旋角,大則傳動效率高,當小于齧合齒間當量摩擦角時(ψv= arctan fv ,即當量摩擦角等于摩擦因素的反正切值,當ψv小于γ時[2]),機構自鎖。

2.引入蝸杆直徑系數q是為了限制蝸輪滾刀的數目,使蝸杆分度圓直徑進行了标準化m一定時,q大則大,蝸杆軸的剛度及強度相應增大;一定時,q小則導程角增大,傳動效率相應提高。

3.蝸杆頭數推薦值為1、2、4、6,當取小值時,其傳動比大,且具有自鎖性;當取大值時,傳動效率高。

與圓柱齒輪傳動不同,蝸杆蝸輪機構傳動比不等于蝸杆直徑與蝸輪直徑的比值。

4.蝸杆蝸輪傳動中蝸輪轉向的判定方法,可根據齧合點K處方向、方向(平行于螺旋線的切線)及應垂直于蝸輪軸線畫速度矢量三角形來判定;也可用“右旋蝸杆左手握,左旋蝸杆右手握,四指拇指”來判定。

特點應用和常見問題與解決方法

機構的特點

1.可以得到很大的傳動比,比交錯軸斜齒輪機構緊湊。

2.兩輪齧合齒面間為線接觸,其承載能力大大高于交錯軸斜齒輪機構。

3.蝸杆傳動相當于螺旋傳動,為多齒齧合傳動,故傳動平穩、噪音很小。

4.具有自鎖性。當蝸杆的導程角小于齧合輪齒間的當量摩擦角時,機構具有自鎖性,可實現反向自鎖,即隻能由蝸杆帶動蝸輪,而不能由蝸輪帶動蝸杆。如在起重機械中使用的自鎖蝸杆機構,其反向自鎖性可起安全保護作用。

5.傳動效率較低,磨損較嚴重。蝸輪蝸杆齧合傳動時,齧合輪齒間的相對滑動速度大,故摩擦損耗大、效率低。另一方面,相對滑動速度大使齒面磨損嚴重、發熱嚴重,為了散熱和減小磨損,常采用價格較為昂貴的減摩性與抗磨性較好的材料及良好的潤滑裝置,因而成本較高。

6.蝸杆軸向力較大。

應用

蝸輪及蝸杆機構常被用于兩軸交錯、傳動比大、傳動功率不大或間歇工作的場合。

常見問題及解決方法

一、常見問題及其原因

1.減速機發熱和漏油。為了提高效率,蝸輪減速機一般均采用有色金屬做蝸輪,蝸杆則采用較硬的鋼材。由于是滑動摩擦傳動,運行中會産生較多的熱量,使減速機各零件和密封之間熱膨脹産生差異,從而在各配合面形成間隙,潤滑油液由于溫度的升高變稀,易造成洩漏。造成這種情況的原因主要有四點,一是材質的搭配不合理;二是齧合摩擦面表面的質量差;三是潤滑油添加量的選擇不正确;四是裝配質量和使用環境差。

2.蝸輪磨損。蝸輪一般采用錫青銅,配對的蝸杆材料用45鋼淬硬至HRC45~55,或40Cr淬硬HRC50~55後經蝸杆磨床磨削至粗糙度Ra0.8μm。減速機正常運行時磨損很慢,某些減速機可以使用10年以上。如果磨損速度較快,就要考慮選型是否正确,是否超負荷運行,以及蝸輪蝸杆的材質、裝配質量或使用環境等原因。

3.傳動小斜齒輪磨損。一般發生在立式安裝的減速機上,主要與潤滑油的添加量和油品種有關。立式安裝時,很容易造成潤滑油量不足,減速機停止運轉時,電機和減速機間傳動齒輪油流失,齒輪得不到應有的潤滑保護。減速機啟動時,齒輪由于得不到有效潤滑導緻機械磨損甚至損壞。

4.蝸杆軸承損壞。發生故障時,即使減速箱密封良好,還是經常發現減速機内的齒輪油被乳化,軸承生鏽、腐蝕、損壞。這是因為減速機在運行一段時間後,齒輪油溫度升高又冷卻後産生的凝結水與水混合。當然,也與軸承質量及裝配工藝密切相關。

二、解決方法

1.保證裝配質量。可購買或自制一些專用工具,拆卸和安裝減速機部件時,盡量避免用錘子等其他工具敲擊;更換齒輪、蝸輪蝸杆時,盡量選用原廠配件和成對更換;裝配輸出軸時,要注意公差配合;要使用防粘劑或紅丹油保護空心軸,防止磨損生鏽或配合面積垢,維修時難拆卸。

2.潤滑油和添加劑的選用。蝸齒減速機一般選用220#齒輪油,對重負荷、啟動頻繁、使用環境較差的減速機,可選用一些潤滑油添加劑,使減速機在停止運轉時齒輪油依然附着在齒輪表面,形成保護膜,防止重負荷、低速、高轉矩和啟動時金屬間的直接接觸。添加劑中含有密封圈調節劑和抗漏劑,使密封圈保持柔軟和彈性,有效減少潤滑油漏。

3.減速機安裝位置的選擇。位置允許的情況下,盡量不采用立式安裝。立式安裝時,潤滑油的添加量要比水平安裝多很多,易造成減速機發熱和漏油。

4.建立潤滑維護制度。可根據潤滑工作“五定”原則對減速機進行維護,做到每一台減速機都有責任人定期檢查,發現溫升明顯,超過40℃或油溫超過80℃,油的質量下降或油中發現較多的銅粉以及産生不正常的噪聲等現象時,要立即停止使用,及時檢修,排除故障,更換潤滑油。加油時,要注意油量,保證減速機得到正确的潤滑。

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