CN107061706A - 一种润滑油冷热自循环新型高端减速机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种润滑油冷热自循环新型高端减速机，涉及蜗轮减速机制造领域，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，所述油箱旁侧设有用于润滑油自循环冷却、储存的副油箱，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，本发明由单油箱改为具有油箱、副油箱的双油箱结构，油箱为减速机的心脏部分，副油箱用于辅助油箱进行润滑油的冷热自循环，将热量带走或散发出去，润滑油冷热自循环辅助散热，解决了现有减速机散热性差的问题。

Description

一种润滑油冷热自循环新型高端减速机

技术领域

本发明涉及蜗轮减速机制造领域，具体涉及一种润滑油冷热自循环新型高端减速机。

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扭矩的作用，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式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的军民用舰船、汽车、机车，潜脡，到建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机床及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电、钟表等等，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，且在工业应用上，减速机具有减速及增加转矩功能，因此广泛应用于各种传动机械中的减速传动。

长期以来，我国蜗轮减速机普遍存在制造精度低、单油箱无循环油温高、传动发热超标漏油、蜗轮摩擦磨损失效快、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、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自动化生产线、智能化机械制造业的发展。

目前我国蜗轮减速机在以下方面存在问题：

1、现有技术提供的减速机在首次使用时，因传动零件混有切削、尘砂等杂质，为避免切削、尘砂等杂质磨损蜗轮蜗杆，其工作规范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；

2、减速机箱体结构，现有箱体结构都为封闭式单油池箱体，由于中大型箱体全部采用铸铁铸钢制造，蜗轮蜗杆之间的滑动摩擦产生大量热量，现有减速机箱体存在传动散热性差的问题；也有少量小型箱体采用全铝合金制造，用于改善传动件工况而散热降低油温；由于现有减速机箱体普遍存在传动散热性差，往往使得润滑油温升快、漏油及变质失效，进而影响减速机的使用寿命；

3、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，箱腔材料比重大，关键是散热性差；

4、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，导致蜗轮摩擦磨损加剧、使用寿命缩短等诸多问题；

5、蜗轮蜗杆之间啮合不完全，蜗轮蜗杆是减速机的心脏部分，如图3所示，现有蜗轮多为价格高、生产过程造成周边环境严重污染的铜合金，现有蜗杆副多为带螺旋齿的直线型圆柱杆，即蜗杆的所有螺旋齿为大小高度相同的螺旋齿，螺旋齿之间相互平行，使得蜗轮与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、产生更大的热量及噪音，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；

6、蜗轮蜗杆的位置设置，传统蜗杆一般设在蜗轮下方，也有的设在蜗轮上方，在正常情况下，箱体内的润滑油须超过蜗轮蜗杆的啮合位置，即整个史蜗轮都处于润滑油中，其润滑油“成份”、“油质”、和抗“老化性”及蜗轮蜗杆传动中的工作油温成为关键。否则，当润滑油長期处于工作温度超标变质时，易于腐蚀蜗轮副；当箱体内的润滑油严重不足，在蜗轮蜗杆的啮合位置缺油时，蜗轮蜗杆之间啮合的部分极易造成无油润滑干摩擦，导致蜗轮磨粒磨损加速、使用寿命加速缩短；

7、在平面二次包络蜗杆副精加工中存在的接触线与根切问题，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。

发明内容

本发明提供了一种润滑油冷热自循环新型高端减速机，以解决现有减速机散热性差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案概述如下：

一种润滑油冷热自循环新型高端减速机，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，所述油箱旁侧设有用于润滑油自循环冷却、储存的副油箱。

优选地，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。

优选地，所述副油箱的壁厚为油箱的壁厚的1/5-1/4。

优选地，所述油箱由上下设置的箱盖和箱体组成，所述箱体的材质为铝合金、铸铁或铸钢，所述箱盖以及副油箱由钢板、铝合金模压而成。

优选地，所述副油箱由上下设置的副箱盖和副箱体组成，各连接处采用高强度紧固螺钉密封连接。

优选地，所述蜗杆的一端延伸至油箱外部，输出轴、蜗杆与油箱的连接处设有废油泄出孔以及防止润滑油泄露的密封盖。

优选地，所述副油箱内部和/或外部设有冷却装置。

优选地，所述蜗轮和蜗杆的材质为高强耐磨铝基合金，较传统锡青铜使用寿命延長3～5倍、比重轻1倍多。

优选地，所述副油箱的外壳上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、油清洁度以及用作工作计时器。

与现有技术相比，本发明所产生的有益效果：

1、本发明在油箱底部设置磁性存碴槽，使得铁削、尘砂在随油流运动过程中磁吸入存碴槽内，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；

2、本发明在减速机箱体结构方面做了极大改进，由单油箱改为具有箱体、副油箱的双油箱结构，箱体用于安装蜗轮蜗杆，为减速机的心脏部分，副油箱用于辅助箱体进行润滑油的冷热自循环，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，将减速机工作过程中蜗轮蜗杆之间滑动摩擦以及高速旋转产生的大量热量及时带走或散发出去，避免高温使得润滑油温升快或漏油及变质失效，进而避免因高温引起的缩短润滑油、减速机蜗轮的使用寿命问题；

3、由于副油箱不承受蜗轮蜗杆的重量以及冲击，模压有加强筋的铝合金副油箱壁厚可减少至箱体壁厚的1/5-1/4，强度增加，制造成本减少，同时由于壁厚变薄，其散热性能将大幅度增加；

4、采用专用新型复合润滑油，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，可大幅度延长润滑油使用寿命期，可承受重载和较高工作温度(-40～+150℃)，该还可广泛用于重型传动机械润滑油；最关键在于该润滑油对浸泡在该润滑油中的蜗轮蜗杆腐蚀性大幅度降低；

5、在减速机箱体的材质方面，下箱体根据工况设计或用户需求，并结合制造成本，可采用铸铁或铸钢与铝合金上箱体相联、复合铸件整体匹配加工；箱盖以及副油箱采用铝合金铸造或模压成型，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，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；

6、在测油智能化方面，通过设置光电传感、温度传感、工作计时传感装置以及与光电传感、温度传感装置相连的自动报警装置，能及时显示油池润滑油的储量、温度以及清洁度，工作时间计时等，能及时、智能、科学提醒更换、添加润滑油，避免长期工作因不知何时换油、加油而造成的无油润滑干摩擦的被动情况；

7、在蜗轮蜗杆之间的啮合原理：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、承载能力大、传动平稳噪声小，能大大减小冲击力度，减少蜗轮的摩擦磨损，防止出现强烈冲击产生更大的噪音和热量及提高传动效率，避免“滑丝”现象；该结构蜗轮具有比重轻、转动惯量小、传动效率高、传动噪音小、承载能力大的特性；较传统同类产品，智能模块化的新型蜗杆传动装置、具有延长蜗轮蜗杆寿命5～8倍的优势。

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，一种润滑油冷热自循环新型高端减速机，包括油箱1，所述油箱1下方设有与箱体联铸一体的固定孔板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，避免高温使得润滑油温升快或漏油及变质失效，进而避免因高温引起的缩短减速机的使用寿命问题，解决了现有减速机散热性差的问题。

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，其散热性能将大幅度增加。

实施例4

如图3所示，在实施例1或2所述的一种润滑油冷热自循环新型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，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。

本实施例中，蜗杆4的加工方式选用一般型传动结合数控专机加工，获得平面二次包络弧面准确的修缘值，再采用专用数控车床加工，有利于解决精加工中存在的根切问题，有利于提高精加工生产率、产品质量及降低生产成本。

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4°；当i为10～30时，Δ取6°当i>30时，Δ取8°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的螺旋齿大小、形状、高度均不相同，而是中间位置的螺旋齿较低，两端的螺旋齿呈渐高的方式分布，所有螺旋齿的分布呈与蜗轮相应的圆弧状，使得蜗杆4的圆弧螺旋齿41能与蜗轮6的配合螺旋齿61同时啮合，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。

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％，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。

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1-18nm。

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1-16nm，纳米钼的粒度为1-18nm。

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。

Claims (9)

1.一种润滑油冷热自循环新型高端减速机，包括油箱(1)以及相互啮合的蜗轮(6)和蜗杆(4)，所述油箱(1)内设有安装蜗轮(6)、蜗杆(4)的轴承(15),所述蜗轮(6)连有延伸至油箱(1)外部的输出轴(5)，其特征在于：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)。

2.如权利要求1所述一种润滑油冷热自循环新型高端减速机，其特征在于：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)。

3.如权利要求1所述的一种润滑油冷热自循环新型高端减速机，其特征在于：所述副油箱(2)的壁厚为油箱(1)的壁厚的1/5-1/4。

4.如权利要求1所述的一种润滑油冷热自循环新型高端减速机，其特征在于：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)的材质为铝合金、铸铁或铸钢，所述箱盖(11)以及副油箱(2)由钢板、铝合金模压而成。

5.如权利要求4所述的一种润滑油冷热自循环新型高端减速机，其特征在于：所述副油箱(2)由上下设置的副箱盖(21)和副箱体(22)组成，各连接处采用高强度紧固螺钉(16)密封连接。

6.如权利要求1所述的一种润滑油冷热自循环新型高端减速机，其特征在于：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)的连接处设有废油泄出孔以及防止润滑油泄露的密封盖(13)。

7.如权利要求1所述的一种润滑油冷热自循环新型高端减速机，其特征在于：所述副油箱(2)内部和/或外部设有冷却装置。

8.如权利要求1所述的一种润滑油冷热自循环新型高端减速机，其特征在于：所述蜗轮(6)和蜗杆(4)的材质为高强耐磨铝基合金。

9.如权利要求1所述的一种润滑油冷热自循环新型高端减速机，其特征在于：所述副油箱(2)的外壳上设有测油控制板(7)和蝶变国际时钟(8)。