Wie können Montage und Leistung von Schneckengetriebemotoren der S-Serie optimiert werden?

1. Wie stellt man das Eingriffsspiel des Schneckenradpaars des Schrägverzahnungs-Schneckengetriebemotors der S-Serie ein? ​

(1) Analyse des Einflusses des Eingriffsspiels auf die Übertragungsgenauigkeit und Lebensdauer
Beim Schneckengetriebemotor mit Schrägverzahnung der S-Serie ist das Eingriffsspiel des Schneckenradpaars ein Schlüsselparameter, der einen erheblichen Einfluss auf die Übertragungsgenauigkeit und Lebensdauer der Ausrüstung hat. ​
Aus Sicht der Übertragungsgenauigkeit führt ein zu großes Eingriffsspiel zu ernsthaften Problemen. In Präzisionsübertragungssystemen wie dem Vorschubwellenantrieb von CNC-Werkzeugmaschinen führt ein übermäßiges Spiel dazu, dass das Schneckenrad der Bewegung des Schneckenrads während des Betriebs der Motorausgangswelle nicht rechtzeitig und genau folgen kann, was zu einer deutlichen Verzögerung führt. Dies führt zu Abweichungen in der Positionierung der Werkbank und kann nicht die vom Design geforderte hochpräzise Position erreichen, was die Bearbeitungsgenauigkeit stark beeinträchtigt. Beispielsweise kann es bei der Bearbeitung von Präzisionsformen durch Positionierungsabweichungen zu Fehlern in den Schlüsselabmessungen der Form kommen, was zum Ausschuss der Form führen kann. ​
Auch für die Lebensdauer ist ein unangemessenes Eingriffsspiel sehr schädlich. Wenn das Spiel zu groß ist, erhöht sich die Stoßkraft zwischen den Zahnoberflächen des Schneckenrads während des Eingriffsvorgangs erheblich. Jedes Mal, wenn der Zahneingriff erfolgt, ist die Kollision der Zahnoberfläche wie ein kleiner Hammer, der auf die Zahnoberfläche schlägt. Wenn dies über einen längeren Zeitraum anhält, kommt es zu einem Ermüdungsverschleiß an der Zahnoberfläche, der zu Grübchen, Abblättern und anderen Schäden führt. Der erhöhte Verschleiß zerstört nach und nach die Zahnform, vergrößert das Eingriffsspiel weiter, bildet einen Teufelskreis und führt schließlich zu einem vorzeitigen Ausfall des Schneckengetriebes, was die Lebensdauer der Ausrüstung erheblich verkürzt. ​

(2) Einführung von Anpassungsmethoden (z. B. Shim-Anpassung, axiale Feinabstimmung usw.).
Die Shim-Anpassung ist eine relativ häufige Methode. Bei der Einbaustruktur des Schneckengetriebes wird üblicherweise eine Ausgleichsscheibe zwischen dem Lagersitz der Schnecke und dem Gehäuse eingesetzt. Wenn das Eingriffsspiel angepasst werden muss, wird die axiale Position der Schnecke durch Erhöhen oder Verringern der Anzahl oder Dicke der Unterlegscheiben geändert. Wenn das Spiel zu groß ist, erhöhen Sie die Dicke der Unterlegscheibe, um die Schnecke vom Schneckenrad wegzubewegen und dadurch das Spiel zu verringern. Wenn umgekehrt das Spiel zu klein ist, reduzieren Sie die Dicke der Unterlegscheibe, um die Schnecke näher an das Schneckenrad zu bringen. Diese Methode ist relativ einfach in der Handhabung und hat geringe Kosten, allerdings ist die Justiergenauigkeit begrenzt und es ist nicht einfach, sie nach der Justierung wieder zu ändern. ​
Bei der axialen Feinabstimmung werden einige speziell entwickelte Mechanismen verwendet, um eine axiale Mikrobewegung der Schnecke zu erreichen. Beispielsweise wird an einem Ende der Schnecke eine Einstellvorrichtung mit Gewinde installiert, und die Schnecke wird durch Drehen der Einstellmutter in eine axiale Bewegung gedrückt. Mit dieser Methode kann eine relativ präzise Spieleinstellung erreicht werden und eignet sich für Fälle mit hohen Anforderungen an die Übertragungsgenauigkeit. Es gibt auch hydraulische oder pneumatische Vorrichtungen, um eine axiale Feinabstimmung zu erreichen, und die Bewegung der Schnecke kann durch Steuerung des Drucks genau gesteuert werden, um die Einstellgenauigkeit weiter zu verbessern. ​
(3) Bereitstellung von Industriestandards oder internen Kontrollindikatoren von Unternehmen
In Bezug auf Industriestandards muss bei Schneckengetriebemotoren der S-Serie für allgemeine Industrieanwendungen das Eingriffsspiel des Schneckenpaars normalerweise auf einen Wert zwischen 0,05 und 0,2 mm eingestellt werden. Dieser Bereich kann nicht nur eine gewisse Übertragungsgenauigkeit gewährleisten, sondern auch Probleme wie Erwärmung und Festfressen aufgrund eines zu kleinen Spiels vermeiden. Wenn beispielsweise in der allgemeinen Ausrüstung der Maschinenbauindustrie Untersetzungsmotoren der S-Serie verwendet werden, befolgen die meisten Unternehmen diesen Industriestandard für Montage und Inspektion. ​
Einige Unternehmen, die höhere Anforderungen an Produktqualität und -leistung stellen, werden strengere interne Kontrollindikatoren formulieren. Beispielsweise können in Unternehmen, die High-End-Automatisierungsgeräte herstellen, ihre internen Kontrollindikatoren das Eingriffsspiel zwischen 0,03 und 0,1 mm steuern. Um diesen Indikator zu erreichen, wird das Unternehmen im Produktionsprozess präzisere Verarbeitungstechnologien wie Hochpräzisionsschleifen einsetzen, um die Zahnprofilgenauigkeit des Schneckengetriebes sicherzustellen; Im Montageprozess werden fortschrittlichere Messgeräte und Montagetechnologien, wie etwa Lasermessgeräte, zur genauen Messung des Spiels eingesetzt, um die Zuverlässigkeit und Stabilität des Produkts unter Hochlast- und hochpräzisen Betriebsumgebungen sicherzustellen.

2. Welche Maßnahmen wurden ergriffen, um die Geräusche des Schneckengetriebemotors der S-Serie zu kontrollieren?

(1) Besprechen Sie die Hauptgeräuschquellen (Zahnradeingriff, Lagervibrationen usw.)

Während des Betriebs des Schneckengetriebemotors der S-Serie sind die Geräuschquellen relativ komplex, wobei Zahneingriff und Lagervibrationen die beiden Hauptgeräuschquellen sind.

Zahneingriffsgeräusche werden durch Reibung, Kollision und Eingriffsstoß zwischen den Zahnoberflächen verursacht, wenn das Schrägzahnrad und das Schneckenrad miteinander kämmen. Wenn Zahnräder mit hoher Geschwindigkeit ineinandergreifen, verursacht die mikroskopische Rauheit der Zahnoberfläche im Moment des Kontakts eine Stoßkraft. Diese Aufprallkraft führt zu Vibrationen des Getriebes und breitet sich in der Luft aus, wodurch Geräusche entstehen. Gleichzeitig ist der Zahnprofilfehler aufgrund der unangemessenen Auslegung des Zahnradmoduls, des Eingriffswinkels und anderer Parameter oder der geringen Verarbeitungsgenauigkeit groß und es kommt während des Eingriffsprozesses zu einem sofortigen Eingriff und einem Eingriffsstoß, was die Geräuschentwicklung weiter verschlimmert.
Auch Lagervibrationen sind eine nicht zu vernachlässigende Geräuschquelle. Bei laufendem Motor muss das Lager nicht nur radiale und axiale Belastungen tragen, sondern auch eine hohe Drehzahl aufrechterhalten. Wenn die Fertigungsgenauigkeit des Lagers nicht hoch ist, wie z. B. der Rundheitsfehler der Laufbahn und die Durchmesserabweichung des Wälzkörpers, kommt es während des Betriebs des Lagers zu einer unausgeglichenen Zentrifugalkraft, die Vibrationen und Geräusche verursacht. Darüber hinaus erhöht eine schlechte Schmierung des Lagers auch die Reibung zwischen dem Wälzkörper und der Laufbahn, was zu zusätzlicher Geräuschentwicklung führt. Wenn das Lager über einen längeren Zeitraum verwendet wird, wird es durch Verschleiß, Ermüdungsabblättern und andere Schäden beschädigt und seine Vibrationen und Geräusche werden deutlicher sichtbar.
(2) Listen Sie die Geräuschreduzierungsprozesse auf (z. B. Beschneiden des Zahnprofils, Hochpräzisionsbearbeitung, Design zur Vibrationsreduzierung usw.)
Das Trimmen des Zahnprofils ist ein wirksames Verfahren zur Geräuschreduzierung. Durch das richtige Schleifen der Ober- und Unterseite des Zahnrads wird die Form des Zahnprofils verändert, sodass das Zahnrad während des Eingriffsvorgangs einen sanfteren Übergang erreichen und die Auswirkungen des Ein- und Auskämmens verringert werden kann. Insbesondere wird eine bestimmte Dicke von der Oberseite des Zahns entfernt, damit die Oberseite des Zahns beim Eintritt in den Eingriff allmählich die Zahnoberfläche des anderen Zahnrads berühren kann, um plötzliche Stöße zu vermeiden. Auch die Zahnwurzel wird geschliffen, damit die Zahnwurzel beim Lösen stabiler sein kann. Durch diesen Vorgang kann das Zahneingriffsgeräusch erheblich reduziert werden.
Eine hochpräzise Bearbeitung ist der Schlüssel zur Sicherstellung der Qualität von Zahnrädern und Lagern und damit zur Geräuschreduzierung. In Bezug auf die Zahnradbearbeitung werden fortschrittliche CNC-Bearbeitungsgeräte und Präzisionsschleiftechnologie verwendet, um verschiedene Präzisionsindikatoren von Zahnrädern wie Teilungsabweichung, Zahnprofilfehler, Zahnrichtungsfehler usw. streng zu kontrollieren, sodass die Zahnoberfläche des Zahnrads glatter und der Eingriff genauer ist, wodurch die durch Verarbeitungsfehler verursachten Geräusche wirksam reduziert werden. Bei Lagern werden durch die Verbesserung der Fertigungsgenauigkeit, die Sicherstellung der Maßhaltigkeit und Formgenauigkeit der Laufbahn und des Wälzkörpers die Vibrationen und Geräusche des Lagers während des Betriebs reduziert.
Vibrationsreduzierendes Design ist auch ein wichtiges Mittel zur Lärmreduzierung. Bei der Konstruktion des Motors werden angemessene Maßnahmen zur Vibrationsreduzierung ergriffen. Beispielsweise werden elastische Vibrationsdämpfungspolster zwischen dem Motorgehäuse und den internen Schlüsselkomponenten eingesetzt und die starre Verbindung im Vibrationsübertragungspfad wird in eine elastische Verbindung umgewandelt, die die Vibrationsenergie effektiv absorbiert und dämpft und die Vibrationsübertragung nach außen reduziert. Bei der Konstruktion des Gehäuses werden Anzahl und Anordnung der Verstärkungsrippen erhöht, um die Steifigkeit des Gehäuses zu verbessern, die durch Vibrationen verursachte Gehäuseresonanz zu verringern und somit die Geräuschabstrahlung zu reduzieren.
(3) Vergleich der Geräuschtestdaten vor und nach der Optimierung
In einem realen Fall wurde ein Geräuschtest an einem Schneckengetriebemotor der S-Serie durchgeführt, der nicht für die Geräuschreduzierung optimiert war. Unter Nenngeschwindigkeits- und Lastbedingungen wurde mit einem professionellen Geräuschtestgerät in einem Abstand von 1 Meter vom Motor gemessen, und der gemessene Geräuschwert betrug 85 dB (A). Dieser Geräuschpegel ist an einigen Orten mit hohen Anforderungen an den Lärm in der Arbeitsumgebung nicht akzeptabel, beispielsweise in Werkstätten für die Herstellung von Präzisionselektronikgeräten und für die Herstellung von medizinischen Geräten.
Nachdem eine Reihe von Lärmminderungsmaßnahmen optimiert wurden, wurde der Lärmtest erneut durchgeführt. Die Zahnräder wurden mit der Zahnprofil-Beschneidungstechnologie bearbeitet und die Zahnräder und Lager wurden mit hoher Präzision bearbeitet. Gleichzeitig wurde die Motorstruktur um ein vibrationsreduzierendes Design erweitert. Unter gleichen Testbedingungen reduzierte sich der gemessene Geräuschwert auf 70 dB (A). Im Vergleich ist deutlich zu erkennen, dass das Geräusch des optimierten Motors mit einer Reduzierung um 15 dB (A) deutlich reduziert wurde. Dieses Ergebnis zeigt, dass der umfassende Einsatz mehrerer Geräuschreduzierungsprozesse die akustische Leistung des Schneckengetriebemotors der S-Serie effektiv verbessern und die Geräuscharmutsanforderungen verschiedener Anwendungsszenarien erfüllen kann.

3. Wie kann die Übertragungseffizienz des Schneckengetriebemotors der S-Serie verbessert werden?

(1) Analyse der Schlüsselfaktoren, die die Effizienz beeinflussen (Reibungsverlust, Schmiermethode usw.)

Beim Schneckengetriebemotor der S-Serie wird die Verbesserung der Getriebeeffizienz durch viele Schlüsselfaktoren beeinflusst, unter denen Reibungsverlust und Schmiermethode eine wichtige Rolle einnehmen.

Reibungsverluste sind einer der Hauptgründe für die Verringerung der Übertragungseffizienz. Während des Eingriffsvorgangs von Schrägverzahnung und Schneckenrad kommt es zu einem relativen Gleiten zwischen den Zahnoberflächen, wodurch zwangsläufig Reibung entsteht. Wenn der Motor läuft, verbraucht diese Reibung viel Eingangsenergie, wandelt sie in Wärmeenergie um und gibt sie ab, wodurch die effektive Ausgangsleistung verringert wird. Aufgrund der hohen Rauheit der Zahnoberfläche erhöhen die mikroskopischen Unebenheiten beispielsweise die Reibung zwischen den Zahnoberflächen, was zu einem höheren Energieverlust beim Reibungsprozess führt. Gleichzeitig erhöht eine unangemessene Gestaltung von Parametern wie Schrägungswinkel und Modul des Schneckengetriebes auch die Gleitreibung zwischen den Zahnoberflächen, was die Übertragungseffizienz weiter verringert.
Der Einfluss der Schmiermethode auf die Getriebeeffizienz ist ebenfalls sehr wichtig. Eine gute Schmierung kann einen Ölfilm zwischen den Zahnoberflächen bilden, die in direktem Kontakt stehenden Metalloberflächen trennen, den Reibungskoeffizienten verringern und den Reibungsverlust verringern. Wenn die Schmierung unzureichend ist, vergrößert sich die direkte Metallkontaktfläche zwischen den Zahnoberflächen und die Reibung nimmt zu, was nicht nur zu einer Verringerung der Übertragungseffizienz führt, sondern auch den Verschleiß der Zahnoberfläche beschleunigt. Verschiedene Schmiermethoden wie Tauchschmierung und Zwangsschmierung haben unterschiedliche Schmierwirkungen. Bei der Spritzschmierung wird Schmieröl durch die Drehung des Zahnrads auf die Zahnoberfläche gespritzt. Diese Methode eignet sich für Anwendungen mit geringer Geschwindigkeit und geringer Last, kann jedoch bei hoher Geschwindigkeit und hoher Last möglicherweise keine ausreichende Schmierung gewährleisten. Bei der Zwangsschmierung wird Schmieröl mit einem bestimmten Druck über eine Ölpumpe auf den Eingriffspunkt der Zahnoberfläche gesprüht, wodurch eine zuverlässigere Schmierung gewährleistet werden kann. Das System ist jedoch relativ komplex und die Kosten sind hoch.
(2) Verbesserungspläne vorschlagen (z. B. Auswahl reibungsarmer Materialien, Optimierung des Schmiersystems usw.)
Die Auswahl reibungsarmer Materialien ist eine der effektivsten Möglichkeiten zur Verbesserung der Getriebeeffizienz. Für die Herstellung von Zahnrädern und Schneckengetrieben können neue Materialien mit niedrigem Reibungskoeffizienten verwendet werden, wie zum Beispiel technische Hochleistungskunststoffe und Metallverbundwerkstoffe. Dieses Material verfügt sowohl über die Festigkeit und Verschleißfestigkeit von Metallen als auch über die geringen Reibungseigenschaften von technischen Kunststoffen, wodurch der Reibungsverlust zwischen Zahnoberflächen erheblich reduziert werden kann. Bei der Herstellung von Schneckengetrieben kann die Verwendung von Kupferlegierungen und Polytetrafluorethylen-Verbundwerkstoffen die Reibung wirksam reduzieren und die Übertragungseffizienz im Vergleich zu herkömmlichen Schneckengetrieben aus Bronze verbessern.
Auch die Optimierung des Schmiersystems ist von entscheidender Bedeutung. Für hochtourige, hochbelastete Untersetzungsmotoren der S-Serie kann eine Kombination aus Zwangsschmierung und Umlaufkühlung verwendet werden. Das Schmieröl wird über eine Ölpumpe mit einem geeigneten Druck und einer geeigneten Durchflussmenge an die kämmenden Teile der Zahnräder und Schneckenräder gefördert, um sicherzustellen, dass sich auch bei hohen Belastungen ein guter Ölfilm bilden kann. Gleichzeitig wird eine Kühlvorrichtung zur Kühlung des Schmieröls eingesetzt, um zu verhindern, dass der Ölfilm dünner wird und die Schmierleistung aufgrund einer zu hohen Öltemperatur abnimmt. Hochleistungsadditive wie Anti-Verschleiß-Additive und reibungsmindernde Additive werden dem Schmiersystem zugesetzt, um die Leistung des Schmieröls weiter zu verbessern, den Reibungskoeffizienten zu reduzieren und die Getriebeeffizienz zu verbessern.