蜗轮蜗杆减速机在包装、输送、升降、阀门驱动这类设备上用得不少。选它的人,多半是看中两点:一是单级就能拿到比较大的传动比,二是结构本身带有自锁倾向。这两点确实成立,但它们能不能转化成实际优势,取决于工况。
自锁到底是怎么来的
蜗轮蜗杆传动中,蜗杆转动带动蜗轮时,接触面之间存在相对滑动。当蜗杆的导程角比较小、摩擦条件比较充分时,蜗轮端的力矩不足以反过来推动蜗杆,就形成了自锁。
这里有两个需要留意的点。一是自锁是有条件的,导程角偏大、润滑状态变化、设备存在振动时,自锁的可靠程度会下降;二是需要靠自锁来维持定位的场合,应当把这一要求明确写进选型条件,并留出余量,而不是默认它自然具备。
效率:从哪里损失,损失到哪去
蜗杆与蜗轮之间以滑动为主,相对速度大,摩擦损失比齿轮啮合明显。传动的头数越少、传动比越大,效率通常越低。损失的这部分能量不会凭空消失,绝大部分变成热量留在箱体里。
这解释了一个常见现象:同样功率下,蜗轮蜗杆减速机的箱体温度往往比齿轮箱高。所以选择它的时候,热功率核算不能省。
适合与不适合,分得清楚一点
- 适合:需要自锁定位、转速低、每天运行时间不长、传动比要求大、安装空间有限的场合,例如升降平台、闸门启闭、小型输送与调节机构。
- 不适合:长期连续运行、功率较大、对效率敏感、环境温度高且通风不良的场合。这类情况下磨损与温升会同时成为问题。
改进结构能解决什么、不能解决什么
平面包络、平面二次包络这类蜗杆结构,通过改变齿面接触形式,让啮合区域的接触更贴合,对承载和磨损状况有一定改善。但效率的量级仍然受滑动摩擦的基本特点限制,因此仍要按实际负载核算热平衡,散热条件该加强还得加强。
几个实际判断的经验
如果一台设备的运行特征是"动作次数不多、但每次需要精确停位",蜗轮蜗杆结构往往合适。反过来,如果特征是"每天十几小时连续转、还要长期稳定",那么即便速比合适,也应先比较其他结构形式在效率和发热上的表现,再决定是否沿用。
