摆线针轮减速机的改进性维修探讨

李记平

摘要：本文主要针对于净液车间制镉作业区所使用的摆线针轮减速机出现的多发性故障，对减速机的润滑油、润滑方式、减速机的设计结构缺陷进行分析，提出改进的方法。

关键词：摆线针轮减速机;润滑;结构缺陷改进

一 、前言

湿法冶炼和化工生产中，许多单元的工序都离不开搅拌，尤其在净化与置换工序中，由于要得到均匀反应很多都需要用到搅拌器。它需要的条件是均速和定向，以便于液体在搅拌槽中充分完全反应。搅拌器一般都需要用减速机来减速和增大扭矩。摆线针轮减速机相比其它类型的减速机，具有体积小，扭矩大，速度均匀，减速范围广等其它减速机无法比拟的优势，而且它的结构简单，装拆方便，对于维护保养和检修来说也十分方便。因此，湿法冶炼中大多选用了这种减速机。我厂净液车间制镉作业区置换槽使用的减速机型号规格为DXL17-1，电机功率为22KW，输入转速1450转/分，输出转速87转/分，使用的环境温度为-10---25℃，使用润滑油牌号厂家推荐 为工业闭式齿轮油，牌号为 L-CKC-100，润滑方式为飞溅式润滑，运行方式为间歇式运行。

二、摆线针轮减速机的工作原理及特点：

1、摆线针轮减速机的工作原理

摆线针轮减速机是一种采用摆线针齿啮合行星传动原理的减速机构。它的传动原理可分为三部分：输入部分、减速部分、输出部分。在输入轴上装有一个错位180°的双偏心套，在偏心套上装有两个称为转臂的滚动轴承，形成H机构，两个摆线轮的中心孔即为偏心套上转臂轴承的滚道，即转臂轴承的外套，并由摆线轮与针齿轮上一组环形排列的针齿套相啮合，以组成齿差为一齿的内啮合减速机构，当输入轴带着偏心套转动一周时，由于摆线轮上的齿廓曲线及针齿轮上针齿限制之故，摆线轮的运动既有公转，又有自转的平面运动，在输入轴正转时，偏心套亦转动一周，摆线轮于相反方向转过一个齿数当摆线轮于相反的方向转动一周时，通过摆线轮的低速自转运动，通过销轴传递给输出轴，从而获得输出轴转动一周，形成减速。

2、摆线针轮减速机特点

2.1摆线针轮减速机由于采用摆线针齿啮合，实现了多齿同时啮合传动，避免了产生断齿的可能性，所以抗击载荷能力较强。

2.2由于主要传动啮合件采用滚动磨擦，所以故障少，寿命长，效率高。

2.3摆线针轮的独特结构型式，适用于频繁起动，由于它的传动比取决于摆线齿的齿数，故结构紧凑，体积小，传动比范围广。结构相对也较为简单，便于维修。

三、摆线针轮减速机缺陷分析

净液制镉作业区摆线针轮减速自投用以来，在运行过程中响声和振动较大，并且故障频繁，几乎3- 6个月就需检修。在多次检修过程中，我们发现这台减速机存在润滑不良的现象，主要集中在减速机的 偏心套上轴承以及轴承与摆线盘啮合部位，摆线轮与针齿套啮合部位，这几个部位均有点腐蚀现象及润滑油干涸现象。检查这台减速机的潤滑油更换记录和补加记录，周期分别为三个月和一个月，也就是说 不存在少油和变质的现象.这些迹象表明：

1、减速机使用的润滑油型号与粘度存在问题

对于润滑油来说，粘度是它的主要性能指标，粘度反映油品的内摩擦力，是表示油品油性和流动性的一项 指标。在未加任何功能添加剂的前提下，粘度越大，油膜强度越高，流动性越差。 通过减速机的随机资料显示：在润滑剂的选用中，低于300r/min 同时转矩小于600N 的减速机均可以采 用润滑脂来润滑，高于此转速和大于此转矩的减速机，则一般采用润滑油来润滑。就厂家推荐的工业闭 式齿轮油应用在摆线针轮减速机上来说，不利的地方有：

1.1工业闭式齿轮油所有型号中，L-CKC-68是粘度最低的一种，在低温时，粘度更大。而机械的磨损90%都发生在启起动的初期，这个时候，油的温度较低，粘度大而没有足够的流动性，而飞溅式润滑这种方式，又要求油有较好的流动性。

1.2 氧化安定性和热安定性较差。 由于置换反应的特性， 减速机一旦开始工作， 连续运行的时间比较长， 润滑油没有别的外加手段进行散热，所以温度会逐渐累积升高，而这样的条件要求润滑油有比较好的氧 化安定性。至于出现点腐蚀，检修视察认为应当是润滑油干涸之后，在金属表面附着，在没有相对磨擦的部位形成一层厚厚的变质的油泥。就摆线针轮减速机来说，它使用的针轮、摆线轮材质均为轴承 钢，它们之间的运动方式，大多为滚动磨擦，由于这台减速机的减速比较大，它所承受的载荷并不是很高，用高粘度的齿轮油显然不恰当。

2、摆线针轮减速机润滑方式不够合理。减速机的润滑方式，也是造成润滑不良的一个方面，飞溅式这种润滑方式，主要用于 高转速的场合，对于这种中等载荷，低转速的情况显然不合适。

3、减速机结构设计上的缺陷

3.1由于这台减速机的减速比较大，达到17：1，所以它的传动轴承，也就是装在偏心套上的两个圆柱滚子轴承（这两个轴承都是用加热的方式过盈的装在偏心套上的，习惯上将这两个轴承和偏心套合在一 起称为偏心轴承，下面简称为轴承）的尺寸也较大，直径达到200mm，重量在12Kg 左右。

3.2轴承的安装由于考虑到装配和拆卸的方便性，和轴之间采取的实际上是间隙配合，配合的公差在 H9 /h7级左右，转速与电机同步，达到1450 r/min。 在上述两个条件下，轴承的工作并不十分稳定，由于重力的作用和机械运动产生的振动，必然引起轴承 在轴向位置上产生微量的位移，这种相对运动是十分有害的，它是导致轴承加剧磨损的根源，而设计上 消除这种振动的方法，是在轴端安装了一个档圈，再用一个轴（用外卡簧固定），这种设计显然不够合理，卡弹作为固定轴承的一种方式只能承受较小的轴向力，高速运动下产生的震动和轴承本身的重力作 用，会引起轴承的微量位移，不断的冲击有可能导致弹性挡圈的变形和折断，发生轴承从轴上脱落的危险，即使轴承不脱落，也会因为震动而产生很大的噪音。轴承在轴上的固定方式 是这种摆线针轮减速机在设计上的缺陷，导致了这台减速机在应用上的不可靠。反映出来的问题，首先是使用寿命降低，其次是响声与振动大，造成了检修频繁。而且每一次检修，必 须更换偏心轴承和针齿套，使维修费用加大。

四、改进的可行性和方法

要解决上述问题，就有必要对油品重新进行分析.选择和对润滑方式，结构进行改进。

1、润滑油的正确选择

1.1从运动方式和材质分析

摆线针轮减速机就其机理来说，内部机构之间的接触大部分为滚动摩擦，运动方式更接近于轴承的运动 方式而非齿轮，且它的零件均采用轴承钢制造，就材料特性和受力情况来说，都有别于齿轮传动。

1.2从润滑装置的特点和润滑油的牌号分析

这类立式的摆线针轮减速机，它的部件的运行方式都是水平方向旋转，由于散热的需要，不可能將油加 得很满，而是将油位控制在最下面的那一个摆线轮上下。如果减速机的尺寸较大，那么上面一块摆线轮和下面一块摆线轮之间的距离也相对较大。 这时候， 润滑油相对来说难以被甩到上面那一块摆线轮上来。 这也就是为什么总是最上面的轴承和摆线轮最先磨损的原因。而使用粘度相对较大的齿轮油，特别是在 冬天，气温较低的情况下，上述现象更为显著。一般认为国产的液压油 L-HM46适宜这台摆线轮减速机。润滑油的粘度是润滑油的主要质量指标，粘度越大，其耐载荷能力越大。但是粘度过 大也会给润滑带来困难，增加了零件运动的阻力，导致发热造成动力损失。同时还由于粘度大的润滑油 流动性差，对一度被挤压的油膜及时自动补偿修复较慢从而增加磨损。 而粘度较小的润滑油，其流动性好，容易流到间隙较小的磨擦面之间，可以保证润滑效果，机械消耗在 克服磨擦阻力的功率也较少，润滑油的冷却和冲洗作用较好。但润滑油的粘度过小，在较大负荷下，润滑的油膜变薄而容易破坏，使磨擦表面容易产生磨损。因此，粘度选择一定要合适，要根据零件的材质、温度变化，运动速度和受力情况进行综合分析。在分析了这些因素之后，得出结论认为：齿轮油改为抗磨液压油，润滑效果应会得到改善。

2、润滑方式的改进

在选择了合适的油品之后，再对这台减速机的润滑方式进行改进，如何采用适当的润滑方法，使润滑油、 润滑剂进入摩擦部，保证摩擦部位的润滑，使润滑油剂的性能真正发挥作用就显得十分重要。采用适当的润滑方法，对保证设备润滑，防止润滑故障，延长设备的使用寿命，以及减少润滑材料消耗都有重要 意义。强制润滑 根据这台减速机的工作方式和使用特点以及减速机的结构特征，选用机械强制送油润滑凡是比较合适， 也利于操作。具体的做法是在减速机油池的中部，利用它原来的油视窗作为泵的进口。油泵宜选择齿轮泵这种型式较好，因为齿轮泵具有流速稳定、扬程高的优点，有利于减速机润滑油的均 匀分布，它的流量选择应满足这种条件，即：流量=油池总油量/回流速度 其中：油池总量约为25升左右回流速度约2分钟 所以流量选择10升/分钟较为适宜，扬程选择1.0MPa 即可。

每一台减速机必定有一个油排尽口，一般都设置在油池的最低处，以利于润滑油的排放。而减速机的机壳上端必定设置了几个排气口，它一般设置在最顶湍，防止油品漏出。所以只需一台流量和扬程合适的 小齿轮泵就可以将润滑油从油池中抽上来，再从各个排气口均匀地送到减速机的最上端。这里需要注意 的是油泵的流量不要太大，以免油还没有流回油池，就已经将油池中的油打空而造成油泵缺油运行。如果有可能的话，在泵前安装一个过滤器以及泵的出口安装一台电节点压力表。当压力值低于设定的压力，与减速机的电机联动停止工作，那么这个强制润滑的装置就最为理想了。

3、结构缺陷的改进

这类立式的摆线针轮减速机轴用弹性挡圈的强度和稳定性都不高，只能承受较小的轴向力。前面已经对 其进行了分析。要消除轴承的微量位移，必须对原有的轴承固定方式进行改进。由于减速机的输入轴截面尺寸为￠45较大，在输入轴的中心孔加工两个M12螺孔，加工一块直径大于轴径的挡板以及厚度尺寸准确的垫板，用两个螺栓将轴承固定在轴上。避免在减速机转动过程中，两个螺栓松动脱落，还要加工一块两螺栓的防松垫片，将两螺栓牢牢的固定在一起。这样的结构较轴用弹性挡圈的方式显然更利于轴承的顺利工作。它的优点在于：

3.1 能够承受中等载荷的轴向力，有利于轴承在轴向的轴向定位，不至于产生轴向位移。

3.2 便于调节轴承在轴上的位置：只需通过调节垫片的厚度即可达到调节位置的目的。

3.3 如果只在中心孔处加一个螺杆的话，由于减速机的频繁启动，极有可能因惯性而造成松动脱落。采用双螺杆的方式可以避免螺杆松脱落入摆线轮和齿销之间的危险。

五、改造后的经济效益

设备改造后的使用周期得到明显的增长，原来每台需要3-6个月检修一次6个月检修一次，改造后到制镉作业区5台摆线针轮减速机3年月只检修一台（电机轴承损坏）没有检修。原来每年要消耗备件两套，价值5万元，现在不需检修没有备件消耗。大大降低了备件的消耗，减少检修的工时。最关键的是避免了装置的非计划停车，原来每检修一次需要一周左右的时间，造成产量损失海棉镉液报废5吨，利润价值15万元，光这一项， 就可为铅锌厂避免损失至少60万元。摆线针轮减速技术，发展到现在，固然已经十分成熟了，但是在使用过程中，难免存在各种设计细节上的不足。在生产与实践中不断地进行总结与分析，提出改进性的意见和方案。

参考文献：

[1]徐灏、机械设计手册（第二版）机械工业出版社

第三卷、机械零部件设计;第四卷、机械传动设计;第五卷、流体传动控制

[2]濮良贵 机械设计（第五版）高等教育出版社

[3]严普强、黄长艺 机械工程测试技术基础 机械工业出版社

[4]汪建业、王明智 机械润滑设计手册与图集 机械工业出版社