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渐开线扶梯齿轮箱驱动主机的应用及其优点

添加人:admin 发布时间:2010-12-2 14:08:55 来源:中国滚齿机网

齿轮,汽车行业主要的基础传动元件,通常每辆汽车中有18~30个齿部,齿轮的质量直接影响汽车的噪声、平稳性及使用寿命。齿轮加工机床是一种复杂的机床系统,是汽车行业的枢纽设备,世界上各汽车制造强国如美国、德国和日本等也是齿轮加工机床制造强国。据统计,我国80%以上的汽车齿轮由国产制齿装备加工完成。同时,汽车产业消费了60%以上的齿轮加工机床,汽车产业将一直是机床消费的主体。



齿轮加工工艺



1.数控化



因为通过将机床的各运动轴进行CNC控制及部门轴间进行联动后,具有以下长处:



(1)增加了机床的功能,如滚削小锥度及鼓形齿轮等变得极为简朴。



(2)缩短了传动链,同时采用半闭环或全闭环控制后,通过数控补偿可以进步各轴的定位精度和重复定位精度,从而进步了机床的加工精度及Cp值,增加了机床的可靠性。



(3)换品种时因为省去了计算及换分齿挂轮及差动挂轮、进给及主轴换挡的时间,插齿机还省去了换斜导轨的时间,从而减少了辅助加工时间,增加了机床的柔性。



(4)因为机械结构变得简朴了,可以设计得更有利于进步机床的刚性及把热变形降到最底。



(5)各轴间没有机械联系,结构设计变得典型化,更利于实施模块化设计及制造。



2.高速高效



齿轮加工机床如滚齿机、插齿机及磨齿机的高速化主要是指机床拥有高的刀具主轴转速和高的工作台转速,它们是进步切削效率的主要指标。



传统机械滚齿机的滚刀主轴速度通常最高为500r/min,工作台转速最高为32r/min.跟着齿轮加工刀具机能的进步,齿轮加工机床的高速、高效切削得到了飞速发展和成熟,齿轮滚齿切削速度由100m/min,发展到可达500~600m/min,切削进给速度由3~4mm/r发展到20mm/r,这使滚齿机主轴的最高转速可达5500r/min,工作台最高转速可达800r/min,机床部件移动速度也高达10m/min;大功率主轴系统使机床可运用直径和长度均较大的砂轮进行磨削,有利于增加砂轮寿命,也有利于操纵者选择最优的磨削参数来完成磨削加工。



高效加工是机床从各个方面采用了专用技术来得以保证:具有最佳吸振效果的锻造床身;使机床具有最佳热不乱性的集成冷却介质轮回系统;切削区保护隔板大倾角及光滑设计使干式切削产生的切屑迅速有效排出;具有用预载的、无隙滚珠丝杆驱动的进给系统;具有耐磨损直线导轨或采用PLC控制的定量润滑铸铁导轨等。电主轴的应用使刀具主轴得到进步,而工作台转速的进步则是采用了高精度斜齿轮副或力矩电念头。电主轴及力矩电念头具有回转精度高、无反向间隙和不用维修等长处。



3.高精度



因为采用了高精度、具有预加负荷的高刚性直线导轨、滚珠丝杆、动弹轴承、电主轴、力矩电念头及数控技术,使高速加工前提下的齿轮加工机床精度得到保证并有所进步。电主轴精度一般为径向振摆0.002mm,轴向0.001mm;环形转矩伺服电念头定位精度达0.5″,重复定位精度达0.01″;直线运动轴的定位精度小于0.008mm,重复定位精度小于0.005mm.滚齿及插齿尽管为粗加工,但在高速切削的前提下仍能达到DIN6~7级精度,为其后的精加工工序获得高精度提供了保证。



跟着磨齿机出产效率的进步、单件齿轮磨齿本钱的降低以及汽车齿轮不断追求进步精度的要求,市场对磨齿机的需求越来越大;同时,跟着数控技术的发展,各种机床间的功能延伸较轻易实现。因此,在激烈的市场竞争压力下,世界各主要制齿机床制造商企业纷纷加入出产以磨齿机为代表的齿轮精加工机床行列。这种趋势的发展将使今后的汽车齿轮加工越来越多地采用滚-磨工艺。



4.功能复合



功能复合型机床是指在一台机床上或工件一次装夹中,可以完成多道工序加工,从而进步工件的加工效率甚至精度。目前齿轮加工机床主要有以下功能复合组合形式:



(1)自动上料、车削、滚齿、倒棱、去毛刺、自动下料。
(2)自动上料、车削、滚齿、倒角、自动下料。
(3)自动上料、车削、滚齿、磨削、自动下料。
(4)自动上料、磨内孔、车端面、磨齿轮、自动下料。
(5)磨齿面、磨外圆、磨端面。
(6)自动上料、倒棱去毛刺、剃齿、自动下料。
(7)自动上料、滚齿、倒角、去毛刺、自动下料。
(8)自动上料、铣弧齿锥齿轮、倒角、自动下料。
(9)自动上料、倒棱去毛刺、剃齿、甩干、自动下料。



5.绿色环保



切削过程中应用切削液可进步刀具寿命,改善加工表面质量和利于排出切削热而不致引起机床的热变形。但是,在高速切削过程中切削液的飞溅和形成的油雾对生态环境,特别是操纵者的健康特别有害。为此,通常是将加工区用护罩封锁起来,安装上油雾分离器,使排出的只是不含油的雾,而切削油则重新流回机床内轮回利用。但这并不能从根本上解决环保题目,由于变质切削液的更换排放会严峻污染环境。



湿式齿轮加工中消耗的切削液及切削液附加装置的用度占加工本钱的20%左右,采用高速干式切削能进步2~3倍以上的加工效率,刀具的使用寿命是湿式切削的2~5倍,因此,干式切削降低了单件齿轮的加工本钱。



高速干式切削既可减少切削液的消耗和冷却处理装备,又可避免对环境造成污染,还能进步出产效率,降低单件齿轮的制造本钱。因此,高速干式切削成为齿加工机床制造商多年来追求的目标和发展方向。跟着齿轮加工机床的高速化,机床刚性的进步,良好的抗振性及排屑技术的完善,以及干式高速切削刀具的进一步发展,高速干切已在切齿机床上全面实现。



6.智能化



数字化控制技术、传感器技术、信息技术和网络控制技术结合在一起,使数控齿轮加工机床的智能化水平更高。



齿轮加工机床要实现误差补偿、温度补偿、自动平衡、防撞功能、过载保护、有无工件自动识别、装夹工件是否准确、工件是否已加工过、对齿啮合、加工余量分配、刀具磨损、在线精密检测、自动修整砂轮、零编程界面、多功能加工软件、切削工艺专家系统、机器人在机床间搬运工件时的自动识别、远程控制、远程诊断等功能。



智能化是齿轮机床进步可靠性、安全性、不乱性、复杂零件加工、精密加工和实现无人化出产的基础,还必将不断完善和进步。



齿轮加工正朝着高效、高精度及绿色制造方向发展,齿轮加工机床正朝着全数控、功能复合、智能化、自动化及信息化方向发展。中国齿轮加工机床制造商要捉住这一发展趋势,更好地为我国的汽车齿轮加工行业提供高效、复合、智能的装备。

早在1900年,美国OTIS公司就制成了世界上第一台电动扶梯。跟着中国改革开放的深入,安全、恬静的自动扶梯这个在我国20多年前并不常见的“洋玩意”,已经遍布全国各商场、宾馆、展馆、机场、码头、火车站、地铁等公共场所。
1.铸造制坯

热模锻仍旧是汽车齿轮件广泛使用的毛坯铸造工艺。近年来,楔横轧技术在轴类加工上得到了大范围推广。这项技术特别适合为比较复杂的蹊径轴类制坯,它不仅精度较高、后序加工余量小,而且出产效率高。

2.正火

这一工艺的目的是获得适合后序齿轮切削加工的硬度和为终极热处理做组织预备,以有效减少热处理变形。所用齿轮钢的材料通常为20CrMnTi,一般的正火因为受职员、设备和环境的影响比较大,使得工件冷却速度和冷却的平均性难以控制,造成硬度散差大,金相组织不平均,直接影响金属切削加工和终极热处理,使得热变形大而无规律,零件质量无法控制。为此,采用等温正火工艺。实践证实,采用等温正火有效改变了一般正火的弊端,产品质量不乱可靠。

3.车削加工

为了知足高精度齿轮加工的定位要求,齿坯的加工全部采用数控车床,使用机械夹紧不重磨车刀,实现了在一次装夹下孔径、端面及外径加工同步完成,既保证了内孔与端面的垂直度要求,又保证了大批量齿坯出产的尺寸离散小。从而进步了齿坯精度,确保了后序齿轮的加工质量。另外,数控车床加工的高效率还大大减少了设备数目,经济性好。

4.滚、插齿

加工齿部所用设备仍大量采用普通滚齿机和插齿机,固然调整维护利便,但出产效率较低,若完成较大产能需要多机同时出产。跟着涂层技术的发展,滚刀、插刀刃磨后的再次涂镀非常利便地进行,经由涂镀的刀具能够显著地进步使用寿命,一般能进步90%以上,有效地减少了换刀次数和刃磨时间,效益显着。

5.剃齿

径向剃齿技术以其效率高,设计齿形、齿向的修形要求易于实现等上风被广泛应用于大批量汽车齿轮出产中。公司自1995年技术改造购进意大利公司专用径向剃齿机以来,在这项技术上已经应用成熟,加工质量不乱可靠。

6.热处理

汽车齿轮要求渗碳淬火,以保证其良好的力学机能。对于热后不再进行磨齿加工的产品,不乱可靠的热处理设备是必不可少的。公司引进的是德国劳易公司的连续渗碳淬火出产线,获得了满足的热处理效果。

7.磨削加工

主要是对经由热处理的齿轮内孔、端面、轴的外径等部门进行精加工,以进步尺寸精度和减小形位公差。

齿轮加工采用节圆夹具定位夹紧,能有效保证齿部与安装基准的加工精度,获得满足的产品质量。

8.修整

这是变速器、驱动桥齿轮装配前对齿部进行磕碰毛刺的检查清理,以消除它们在装配后引起噪声异响。通过单对啮合听声音或在综合检查仪上观察啮合偏差来完成。制造公司出产的变速器中壳体零件有离合器壳、变速器壳和差速器壳。离合器壳、变速器壳是承重零件,一般采用压铸铝合金经专用模具压铸而成,形状不规则、较复杂,一般工艺流程是铣结合面→加工工艺孔和连接孔→粗镗轴承孔→精镗轴承孔和定位销孔→清洗→泄漏试验检测。

齿轮加工技术与装备的发展趋势

为适应齿轮加工行业对制造精度、出产效率、清洁出产、进步质量的要求,制齿机床及制齿技术泛起了以下发展趋势。

当前,全球能源短缺,而我国又是一个能源消耗大国,跟着扶梯的普及,其节能题目迫在眉睫。扶梯节能除了电器运行控制系统的用电以外,驱动主机本身的效率高低必需首先考虑。

公元1765年,俄国科学院院士欧拉提出把渐开线齿廓用于齿轮传动。公元1829年,第一部插齿机的诞生使精密传动的渐开线齿轮加工得以实现。一百多年以来,渐开线齿轮传动(以下简称齿轮传动)是机械传动中应用最广泛,机械传动效率最高的一种传动形式,它具有其它机械传动形式所不可替换的长处,如传动比恒定、传动比和速度范围大、结构紧凑,传动功率和扭距大、传动精度高、重量轻、体积载荷大、工作安全可靠、寿命长、种类多。但是,作为扶梯的驱动主机,工作平稳性好、噪音强度低的要求,使得它的最大难点在于齿轮加工要有更高的质量精度要求

齿轮传动的用途是传递动力或传递运动。一般地讲,齿轮是同时起着这两种作用的,但有着主次之分,如滚齿机、磨齿机、丈量仪器中的齿轮是以传递运动为主,汽轮机、轧钢机中的齿轮是以传递动力为主。而扶梯齿轮箱驱动主机同时起着减速及传递动力的作用。

渐开线齿轮的精度考核有三个方面:运动精度、工作平稳性、接触精度。

渐开线扶梯驱动主机对减速比精度的要求并不严格,只求恒定。但对工作平稳性及接触精度都有很高的要求,由于这直接关系到扶梯运行的工作平稳性,低噪音以及可靠安全的承载能力和理想的使用寿命。

QCTJ160渐开线扶梯齿轮箱驱动主机精度保持性长、振动小、噪音低、效率高(整机效率达到80%以上)、承载大、形状美观、结构紧凑、节能环保,尤其是高强度的刚性传动能保证它的使用安全可靠、寿命长,抗劫难、耐灰砂雨淋等恶劣环境的工作能力特别强,经跟踪类似齿轮箱,连续使用三年,运行可靠。丈量齿轮公法线仅有很小的磨损,噪音、振动均没有大的变化。故障少、维修率低,有利于扶梯的恬静性,延长了扶梯的使用年限,节省了资金和用度,最大程度地有利于终端客户的切实利益,保证了客户正常安全使用,受到了泛博电梯终端用户的信赖。

曾经有一位电梯行业资深专业人士在文章中说过:“齿轮传动作为驱念头的主传念头构,在目前的前提下,要优于其它机械传动形式,是“最佳方案”。但这个结论并不排除齿轮传动与其它机械传动的混合应用“。

蜗轮蜗杆+斜齿轮的扶梯驱动主机,综合了蜗轮蜗杆及斜齿轮两方面的长处及传动特性,应用比较广泛,但仍旧存在蜗轮蜗杆传动效率低,磨损快的不足之处。

QCTJ160渐开线扶梯齿轮箱驱动主机由专用电念头,经带轮和包布窄V带传动齿轮箱。其中带轮的的制造、安装使用、窄V带的选型,产品品质等都直接关系到主机的正常使用,而公道的选用润滑油同样关系到齿轮箱的正常运行和使用寿命。假如使用电机-两级或三级渐开线圆柱斜齿轮-输出轴+链轮结构的扶梯驱动主机更将体现齿轮传动的优胜性。

渐开线行星齿轮传动扶梯驱动主机具有重量轻、体积小、结构紧凑、体积载荷大、传动比大、效率高等诸多长处,是渐开线齿轮传念头构中的佼佼者。这种齿轮传动结构的技术工艺水平要求高,设备资金投入多,制造难度大,本钱高,对行星轮、太阳轮、行星架(转臂)的制造精度品质要求特别严格,否则将造成驱动主机较大的振动和噪音。

渐开线行星齿轮扶梯驱动主机从性价比的角度来看,因为本钱造价比较高,自动扶梯用户从资金投入方面考虑将会选择性的使用,目前用量不会太大,但是它的技术含量高,是一种比较特殊的结构,有广阔的发展远景。

无齿曳引机应用在扶梯驱动主机上尚有很多不足之处,如能耗大、造价高、过热失磁、维修不便等,只能观其今后的技术发展。

扶梯驱动主机的传动结构形式主要有以下几种:

一、电机-蜗轮蜗杆副-一级渐开线圆柱斜齿轮副-输出轴+链轮

二、电机-渐开线行星齿轮箱-输出轴直联梯级链轮

三、电机-两级或三级渐开线圆柱斜齿轮副-输出轴+链轮

四、电机-蜗轮蜗杆副-输出轴+链轮齿轮

五、电机-V形带轮-两级渐开线圆柱斜齿轮副-输出轴+链轮

在所有的机械传动中,任何驱动部件的主要功能耗损都取决于它自身的效率和所配用的电念头(或其它原念头)的工作效率,一般的说效率越高就越省电、就越节能。目前,海内的电念头出产厂家所出产的扶梯专用电念头,效率一般都在85%左右,如何进步电念头的效率及电念头的节能控制,这里就暂且不谈。接下来就不同结构的扶梯驱动主机的工作效率,进行比较而分析节能的效果,浅谈一下个人看法。

因为扶梯、人行道的特定工况,驱动主机大都采用减速传动装置,对驱动主机的要求也必需知足:少次数空载启动、连续运行、传动比恒定、运行速度低、工作冲击小、体积载荷大、结构紧凑、传动效率高、振动小、噪音低、具有正反转相同的运行特征。

驱动主机常用的基本传动结构目前主要有上述提到的五种,哪些是比较优良的啮合传念头构,有哪些不同的传动特点影响工作效率和节能?试比较如下:

普通(圆柱)蜗杆蜗轮副传动常见的有ZA、ZI、ZN、ZK几种,合用在输入轴及输出轴空间交错角∑=90°的传动场合。ZI这种渐开线圆柱蜗杆用平面砂轮磨削,可以获得较高的齿形精度和齿面质量,应用比较普遍。蜗杆蜗轮副传动,减速比大、结构紧凑、工作平稳、噪声低、传动链短,合用于扶梯驱动主机的动力驱动。当蜗杆的螺旋升角λ小于3°~5°时,蜗杆蜗轮传动具有自锁性。作为驱动主机可以防止扶梯发生高速滑车现象的发生,但此时的蜗杆效率仅为45%左右,甚至会更低。当蜗杆的头数越多、螺旋升角越大时,蜗轮蜗杆副的传动效率就越高,但是在蜗轮滚刀的螺旋升角大于30°的时候,滚刀的制造已经非常难题。

不管哪一种蜗轮蜗杆,就传动效率而言,它的最大缺点是由它所固有的传动特性所决定的。

蜗轮蜗杆副在中间平面内的啮合相称于斜齿条的啮合,啮合运动是以较大的相对滑动为主并伴有相对滑动与相对动弹的复合啮合运动,滑动摩擦系数比动弹摩擦系数大的多,一部门滑动摩擦的能量转化成为热能。轮齿从进入啮合到退出啮合,是蜗杆螺旋面相对滑扫蜗轮全齿的过程,因此蜗轮蜗杆副具有工作平稳、振动小、噪声低的啮合特征,因以滑动为主,蜗轮应采用耐磨和减磨的合金材料。在不同的润滑前提下,初始的干摩擦及边界摩擦、液体摩檫形成混合摩檫状态。在重载工况下,蜗轮蜗杆副的啮合发烧量大,磨损快,传动效率低,功率损耗大。大家都知道,所有的蜗轮蜗杆驱动主机在运行3个月至半年后都要求进行换油。在换油过程中,会发现油池中有大量的蜗轮材料磨损沉淀的细粉,可见它的磨损是多么的快速和严峻,因此重载蜗轮蜗杆驱动主机的精度保持性也不易持久。另外,蜗轮蜗杆制造工艺水平要求比较高,需要高精度的加工机床、精密丈量仪器、专用的滚刀、工装。对加工、装配、接触调整的技术水平要求也比较高。蜗轮的材料也比较昂贵。因为蜗轮蜗杆,箱体,轴件等零件的制造精度误差,整机装配的误差,致使蜗轮蜗杆副的实际工作效率很难达到较高的理论效率,一般只有70%左右,因之,能耗较大。点焊机

对于蜗轮蜗杆结构的扶梯驱动主机,假如采取公道的结构及参数设计,公道的配对选材,必要的热处理,良好的润滑降温,以达到进步减磨耐磨、抗胶合、抗点蚀、进步综合机械强度的能力,则蜗轮蜗杆驱动主机的承载能力、传动效率将得到较大进步,并可延长其使用寿命。在有设备加工、计量检测,对啮跑合等工艺手段具备的前提下,驱动主机假如采用平面二次包络环面蜗杆传动,将可较大地进步蜗轮蜗杆副的承载能力和传动效率。

在当前全球能源消费急剧上升之际,电梯曳引机行业激烈竟争的严重形势下,陕西秦川机械发展股份有限公司秦川曳引机厂推出的渐开线扶梯齿轮箱具有效率高节能,用油量少,故障率低,使用寿命长等长处。固然渐开线扶梯齿轮箱驱动主机有设备仪器投资用度大,技术质量要求苛刻,加工精度可控性要求较高的不足,但跟着众多不可相比的长处与实惠被越来越多的自动扶梯,自动人行道用户所熟知,渐开线扶梯齿轮箱驱动主机必将在电梯行业得到充分认可和更广泛的应用。