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提高蜗轮蜗杆减速机蜗轮寿命的新型材料

2017-09-06 09:20:41 

提高蜗轮蜗杆减速机蜗轮寿命的新型材料。在目前使用的RV减速机中,蜗轮的材料一直采用铝青铜和锡青铜,蜗杆常采用40Cr,表面经高频淬火,多年来,用户反映比较多的是蜗轮蜗杆减速机中青铜蜗轮磨损较快,使用寿命较短。究其原因是蜗轮与蜗杆啮合时,轮齿间的相对滑动速度是相当大的,当工作机导轮的工作转速达到150r/min时,RV减速机蜗轮副轮齿间的相对滑动速度均已经超过5米每秒,而铝青铜和锡青铜允许的最高速度一般为5米每秒,当在较长时间使用高转速时,由于蜗轮蜗杆减速机轮齿间的相对速度高,发热量大,而且青铜的导热率较低,致使RV减速机润滑条件恶化,造成蜗轮轮齿表面金属被蜗杆齿面胶合剥落,使磨损加剧。其工作速度越高,时间越长,RV减速机的蜗轮磨损就越严重。

NMRV蜗轮蜗杆减速机 (3)

为了探讨蜗轮蜗杆减速机蜗轮磨损的原因,我们曾用抗拉强度大于铝青铜一倍的铸铝黄铜作蜗轮,在相同的条件下作试验,结果寿命更短。由此证明,影响RV减速机蜗轮磨损的主要原因不是材料的抗拉强度等机械性能,而是材料的导热率等物理性能和金相组织。所以我们找到了一种新型锌基合金材料,来替换青铜作为蜗轮蜗杆减速机中蜗轮的材料,并对此做了研究。它是一种以锌、铝、铜为主,含有铁、镁、硅、锰等微量元素的铸造合金。自1985年以来,已逐渐在冶金、矿山、轻纺等行业中代替铜合金,如制造轴瓦、轴衬、滑块、蜗轮、螺母、缸套和齿轮等易损件。经对比,其使用寿命比铜基合金的普遍提高数倍,成本降低20%-40%,取得了较为理想的技术经济效果。锌基合金的导热率很高,因此工作时散热快,能保持正常润滑,故RV减速机的蜗轮轮齿不易发生胶合破坏,允许的工作速度也就提高了。
这种新材料之所以能代替青铜又优于青铜,主要是它有优良的物理性能及使用性能,新型锌基合金与一般铜基合金比较有以下特点:工作面上易储存润滑油,摩擦系统小,耐磨,使用寿命长,一般为青铜的1-3倍,甚至更多;导热率较高,工作时散热快,不易发生胶合及粘着破坏,特别适宜于较高转速下运转的蜗轮蜗杆减速机的蜗轮;密度小,仅是青铜的2/3,故制造的零件重量轻,耗材少,可大大降低成本,有明显的经济效益;工作时抗振性好、噪声低;撞击时无火花、不导磁、不生锈,故能用于其他特种场合;机械加工性好,精车及滚齿后的表面粗糙度可达Ra3.2-1.6;热胀冷缩现象比青铜敏感些,故零件的工艺尺寸要考虑温度变化,如夏天制造的零件孔径宜取公差上限,冷天则宜取下限,这一缺点还有待于今后作进一下的改进。

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