提升擺線針輪減速機承載能力分析

段永明

（陜西奧維乾元化工有限公司，陜西 榆林 719400）

相關的研究者在提升擺線針輪減速機相關性能的同時，還提升了減速機的人性化特色，比如降低了減速機使用時的噪音，降低了成本等等。擺線針輪減速機的使用是比較普遍的，所以討論擺線針輪減速機的承載能力是具有實際應用價值的。

1 研究背景分析

提升擺線針輪減速機概述。擺線針輪減速機本身是由輸入裝置、輸出裝置以及減速裝置所組成的。擺線針輪減速機有其自身的顯著優勢，所以在各行各業的應用都是比較廣泛的，比如機械和醫藥以及制造業等等其他行業都有涉及。擺線針輪減速機自身有著體積小、連接方便的特點。但是實際上擺線針輪減速機本身的結構和受力情況是比較復雜的，所以在使用和操作的過程當中要注意細節問題，這樣才能保證正確的使用擺線針輪減速機，提高其使用壽命。

通過翻閱大量的文獻資料和相關的研究可知，國內外的擺線針輪減速機類型和品種多樣，不同廠家和不同地區生產的減速機存在一定的區別。但是從總體上來看，國外的擺線針輪減速機更加注重基礎工藝。也就是說，他們將更多的精力放置在材料的選用和具體的工藝上面。但是擺線針輪減速機的結構都是比較傳統的，設計也都比較嚴格。生產擺線針輪減速機的企業對于管理模式上也比較成熟。國內一些生產擺線針輪減速機的企業模仿了國外擺線針輪減速機生產的技術，缺乏特點，而且無法掌握尖端工藝，在高端市場上難以占有一席之地。雖然一些生產擺線針輪減速機已經意識到這個問題，加深了對于生產工藝的相關研究，也有了一些不錯的成果，比如星輪減速機和三環減速機等，但是仍存在理論性上實現了創新，但是具體生產中工藝復雜，很難投入大批量的生產，所以不具有很高的性價比。部分產品的優勢因為不夠突出也逐漸被市場所淘汰。

因此研究當前的擺線針輪減速機，先解決其明顯的弊端與缺陷，才是提高生產工藝的正確路徑。

2 擺線針輪減速機使用的常見問題分析

擺線針輪減速機其內部構造復雜，需要專人進行裝配和操作。所以在使用過程中，容易受到外力的干擾出現一些使用不當的情況。為了能夠避免這些情況的發生，首先要衡量減速機使用的各種條件因素與環境因素，另外還要求在使用的過程中注重使用場地、潤滑和加油相關事項。減速機在使用過程中必須要符合以上要求，另外還需要符合以下幾個注意事項。首先減速機允許連續使用和工作，并且可以正反兩個方向運轉。擺線針輪減速機的軸心力要保持在合適的范圍之內，才能保持長時間的正常的工作狀態。減速機在使用過程中的常見問題如下。首先要考慮電源方面的問題，保證擺線針輪電動機在額定電壓下進行操作。根據工作的具體情況給予適當的潤滑。在使用的過程當中，要注意減速機的溫度，如果一旦溫度高于八十攝氏度的時候，就需要停機檢查。減速機在使用的過程中要注意油量的補充，以此來延長擺線針輪的使用壽命。擺線針輪減速機第一次加油工作一百個小時后更換新的油，及時換油十分重要。

提升擺線針輪減速機的結構有以下兩點。

（1）機座機構分析。擺線針輪減速機的機座機構是整個減速機的基礎，如果機座本身的機構出了問題，那么減速機是無法正常使用的。通過相關研究得知，擺線針輪減速機的機座當中，軸承孔與針齒殼配合止口的軸線對兩軸線孔的同軸度不能夠低于八級。

（2）針齒殼結構分析。擺線針輪減速機還有一個重要的組成部分，就是針齒殼結構。通常來說，針齒中心圓直徑公差是 j7 。針齒銷孔軸線對與法蘭端蓋配合端面的垂直度不能夠低于六級。在針齒中心圓對與法蘭端蓋配合孔軸線的徑向跳動需要超過零級。其次就是針齒殼兩端面的平行度也要超過零級。根據相關的國家規定和行業規定來看，針齒銷孔相鄰孔距誤差的公差以及孔距累積誤差都應該限定在一個合理的范圍之內。以上兩者誤差的存在不僅是由自身引起，也有可能在裝配和移動的過程中出現誤差。在擺線針輪減速機的全部零部件當中，針齒銷孔是一個比較復雜的零部件。大多數采用精密分度臺在立鉆上進行加工。除此之外，輸出軸的軸向通常情況下都是固定的。緊固環與其進行配合，但是具體的裝配過程不是非常便捷。因此，在具體裝配的時候仍然需要其他設備的輔助。兩軸承之間加隔套，限位軸承用帶止動槽的深溝球軸承以止動圈定位，對于壓蓋進行相關的固定操作。

3 均載機構的結構設計和受力分析

3.1 均載機構的結構

傳統的擺線針輪減速機使用的均載機構存在明顯的弊端，為了能夠彌補結構的缺陷，通常情況下會在其右邊的方位加一個均載環。均載環上的孔會與柱銷右面的軸臺進行一定的對應，通過兩者的協調配合與操作，將全部柱銷連接成一個整體。均載環與輸出軸會在這一基礎上做平面運動。在擺線輪沿順時針方向運作的時候，孔銷式W機構在反時針方向作用于擺線輪上一個阻力矩Ma，左擺線輪在 y軸左側方位，右擺線輪在y軸右側的柱銷孔與柱銷間存在著一定的作用力和反作用力。左擺線輪的柱銷孔作用于i位置柱銷的力必然是 y向。各柱銷變形相當于輸出軸相對于擺線輪產生了逆時針旋轉了一個微小的Δλ的角位移，其y向變形Syi最大值在αi=90°時，也就是說水平位值為Rw·Δλ(Rw為柱銷中心分布圓半徑)。并有

上式即處于不同位置各柱銷在 y向的變形協調條件。處在水平方向的柱銷在y向的變形最大，受力也是比較大。

通過相關資料的調查來看，安裝均載環的主要目的就是將擺線針輪減速機進行固定。均載環在水平和垂直兩個方向上產生一定的作用力。在這當中受力比較小的柱銷會幫助受力比較大的柱銷減小變形，以此來對整個結構產生一定的支持。在這種情況下擺線針輪減速機才能實現比較好的承載能力。但是，實際上均載環的柱銷不是懸臂梁結構，所以相對來說計算起來就會比較復雜。與此同時，由于裝配和制造工藝的不同，對于實際的計算也會造成一定的影響，所以本文中涉及的運算僅僅作為理論方面的分析。

3.2 分析均載環作用下各柱銷受力情況

（1）各柱銷端點的位移分析。通常情況下，均載環并非剛性結構，所以在輸出軸負載的情況下，各個柱銷會發生一定的變形情況。處在ai角的柱銷平均受力會比較大，所以均載環的各個柱銷端點有可能產生一定的位移。均載環中心點理論上將有3個位移分量：Δx，Δy，Δα。由于均載環強制使各柱銷右端變形后仍在均載環的相應配合孔內，因此各柱銷端點的Jxi、Jyi必然是該3個位移分量的函數。由于柱銷在端點3受均載環的強制變形，必然在該點上對柱銷產生作用力。

（2）尋找與全部未知載荷數量相等的變形協調條件。因為各柱銷變形受左右擺線輪和均載環約束。同時通過全部柱銷的受力形成輸出轉矩，所以變形協調條件是比較容易得出的。其中左右擺線輪對柱銷1～5在y向有 f1=f2，故可得到5個方程。左右擺線輪約束的對稱性，使處于對稱位置(如2與8；3與7；4與6)的左柱銷和右柱銷在2點的y向變形相等，因此可得到3個方程。柱銷1～ 5各y向變形可得到4個方程。

4 均載機構對提升擺線針輪減速機承載能力的實際效果

綜上所述，帶有均載環結構的擺線針輪減速機的承載能力比較顯著，要優于一般結構的減速機承載能力。均載機構的加入能夠切實提升擺線針輪減速機的承重能力。提升擺線針輪減速機承載能力的方案有很多，但是均載機構可以說是目前最適合現在實際的改進方案。均載機構的優勢在于能夠有效控制成本，具有一定的可操作性，對于擺線針輪減速機本身做了簡單的改動，加入均載環，不會造成整個減速機的大范圍調整。

[1]張冶．擺線針輪減速機中關于其維護、保養及故障處理的分析 [J]．科技與企業 ． 2012,(22)．

[2]韓林山,柯超,齊彩娟,黎浩．2K-V型擺線針輪減速機的優化設計[J]．機械設計與制造． 2013,(02)．