Come ottimizzare l'assemblaggio e le prestazioni dei motoriduttori a vite senza fine serie S?

1. Come regolare il gioco di ingranamento della coppia di ingranaggi a vite senza fine del motoriduttore a vite senza fine con ingranaggi elicoidali serie S? ​

(1) Analisi dell'impatto del gioco di ingranamento sulla precisione e sulla durata della trasmissione
Nel motoriduttore a vite senza fine con ingranaggi elicoidali della serie S, il gioco di ingranamento della coppia di ingranaggi a vite senza fine è un parametro chiave, che ha un impatto significativo sulla precisione della trasmissione e sulla durata dell'apparecchiatura. ​
Dal punto di vista della precisione della trasmissione, un gioco di ingranamento eccessivo causerà seri problemi. Nei sistemi di trasmissione di precisione, come la trasmissione dell'albero di alimentazione delle macchine utensili CNC, un gioco eccessivo farà sì che l'ingranaggio a vite senza fine non sia in grado di seguire il movimento dell'ingranaggio a vite senza fine in modo tempestivo e accurato durante il funzionamento dell'albero di uscita del motore, con conseguente evidente ritardo. Ciò causerà deviazioni nel posizionamento del banco di lavoro e non sarà in grado di raggiungere la posizione di alta precisione richiesta dal progetto, il che influenzerà notevolmente la precisione dell'elaborazione. Ad esempio, durante la lavorazione di stampi di precisione, le deviazioni di posizionamento possono causare errori nelle dimensioni chiave dello stampo, con conseguente rottamazione dello stampo. ​
Per quanto riguarda la durata, anche un gioco di ingranamento irragionevole è molto dannoso. Quando il gioco è troppo grande, la forza d'impatto tra le superfici dei denti dell'ingranaggio a vite senza fine aumenterà significativamente durante il processo di ingranamento. Ogni volta che si verifica l'ingranamento, la collisione della superficie del dente è come un piccolo martello che colpisce la superficie del dente. Se ciò continua per un lungo periodo, si verificherà un'usura da fatica sulla superficie del dente, con conseguenti vaiolature, desquamazione e altri danni. La maggiore usura distruggerà gradualmente la forma del dente, aumenterà ulteriormente il gioco di ingranamento, formerà un circolo vizioso e alla fine porterà al guasto prematuro dell'ingranaggio a vite senza fine, riducendo notevolmente la durata dell'attrezzatura. ​

(2) Introduzione di metodi di regolazione (come la regolazione degli spessori, la messa a punto assiale, ecc.) ​
La regolazione dello spessore è un metodo relativamente comune. Nella struttura di installazione dell'ingranaggio a vite senza fine, solitamente viene posizionato un gruppo di spessori tra la sede del cuscinetto della vite senza fine e l'alloggiamento. Quando è necessario regolare il gioco di ingranamento, la posizione assiale della vite senza fine viene modificata aumentando o diminuendo il numero o lo spessore degli spessori. Se il gioco è troppo grande, aumentare lo spessore dello spessore per allontanare la vite senza fine dalla ruota elicoidale, riducendo così il gioco; al contrario, se il gioco è troppo ridotto, ridurre lo spessore dello spessore per avvicinare la vite senza fine alla ruota elicoidale. Questo metodo è relativamente semplice da utilizzare e ha un costo basso, ma la precisione della regolazione è limitata e non è facile cambiarla nuovamente dopo la regolazione. ​
La regolazione fine assiale utilizza alcuni meccanismi appositamente progettati per ottenere il micromovimento assiale della vite senza fine. Ad esempio, un dispositivo di regolazione filettato è installato su un'estremità della vite senza fine e la vite senza fine viene spinta per spostarsi assialmente ruotando il dado di regolazione. Questo metodo può ottenere una regolazione del gioco relativamente precisa ed è adatto per occasioni con requisiti elevati di precisione di trasmissione. Esistono anche dispositivi idraulici o pneumatici per ottenere la regolazione fine assiale e il movimento della vite senza fine può essere controllato con precisione controllando la pressione per migliorare ulteriormente la precisione della regolazione. ​
(3) Fornire standard di settore o indicatori di controllo interno delle imprese
In termini di standard di settore, per i motoriduttori a vite senza fine con ingranaggio elicoidale serie S per applicazioni industriali generali, il gioco di ingranamento della coppia di viti senza fine deve solitamente essere controllato tra 0,05 e 0,2 mm. Questo intervallo non solo garantisce una certa precisione di trasmissione, ma evita anche problemi come il riscaldamento e il grippaggio causati da un gioco troppo piccolo. Ad esempio, nelle apparecchiature generali dell'industria manifatturiera dei macchinari, se vengono utilizzati i motoriduttori della serie S, la maggior parte delle aziende seguirà questo standard di settore per l'assemblaggio e l'ispezione. ​
Alcune aziende che hanno requisiti più elevati in termini di qualità e prestazioni del prodotto formuleranno indicatori di controllo interno più rigorosi. Ad esempio, nelle aziende produttrici di apparecchiature di automazione di fascia alta, i loro indicatori di controllo interno possono controllare la distanza di mesh tra 0,03 e 0,1 mm. Per raggiungere questo indicatore, l'azienda utilizzerà tecnologie di lavorazione più precise nel processo di produzione, come la rettifica ad alta precisione, per garantire l'accuratezza del profilo del dente dell'ingranaggio a vite senza fine; nel processo di assemblaggio, verranno utilizzati strumenti di misura e tecnologie di assemblaggio più avanzati, come strumenti di misurazione laser, per misurare accuratamente il gioco e garantire l'affidabilità e la stabilità del prodotto in ambienti operativi ad alto carico e ad alta precisione.

2. Quali misure sono state adottate per controllare il rumore del motoriduttore a vite senza fine a ingranaggi elicoidali della serie S?

(1) Discutere le principali fonti di rumore (ingranamento degli ingranaggi, vibrazioni dei cuscinetti, ecc.)

Durante il funzionamento del motoriduttore a vite senza fine a ingranaggi elicoidali della serie S, le fonti di rumore sono relativamente complesse, tra cui l'ingranamento degli ingranaggi e le vibrazioni dei cuscinetti sono le due principali fonti di rumore.

Il rumore dell'ingranamento degli ingranaggi è causato dall'attrito, dalla collisione e dall'impatto dell'ingranamento tra le superfici dei denti quando l'ingranaggio elicoidale e l'ingranaggio a vite senza fine ingranano tra loro. Quando gli ingranaggi ingranano ad alta velocità, la microscopica rugosità della superficie del dente causerà una forza d'impatto al momento del contatto. Questa forza d'impatto causerà la vibrazione dell'ingranaggio e si diffonderà nell'aria formando rumore. Allo stesso tempo, a causa della progettazione irragionevole del modulo dell'ingranaggio, dell'angolo di pressione e di altri parametri, o della bassa precisione di elaborazione, l'errore del profilo del dente è elevato e si verificherà un ingranamento e un impatto istantanei durante il processo di ingranamento, aggravando ulteriormente la generazione di rumore.
Anche le vibrazioni dei cuscinetti sono una fonte di rumore che non può essere ignorata. Quando il motore è in funzione, il cuscinetto non deve solo sopportare carichi radiali e assiali, ma anche mantenere una rotazione ad alta velocità. Se la precisione di fabbricazione del cuscinetto non è elevata, come l'errore di rotondità della pista e la deviazione del diametro dell'elemento volvente, ciò causerà una forza centrifuga sbilanciata durante il funzionamento del cuscinetto, causando vibrazioni e rumore. Inoltre, una scarsa lubrificazione del cuscinetto aumenterà anche l'attrito tra l'elemento volvente e la pista, generando ulteriore rumore. Quando il cuscinetto viene utilizzato per un lungo periodo, verrà danneggiato dall'usura, dalla desquamazione per fatica e da altri danni e le vibrazioni e il rumore saranno più evidenti.
(2) Elencare i processi di riduzione del rumore (come la rifinitura del profilo del dente, la lavorazione ad alta precisione, la progettazione della riduzione delle vibrazioni, ecc.)
La rifinitura del profilo del dente è un efficace processo di riduzione del rumore. Rettificando adeguatamente la parte superiore e la radice dell'ingranaggio, la forma del profilo del dente viene modificata, in modo che l'ingranaggio possa ottenere una transizione più fluida durante il processo di ingranamento e ridurre l'impatto dell'ingranamento dentro e fuori. Nello specifico, un certo spessore viene rimosso dalla sommità del dente in modo che la sommità del dente possa gradualmente entrare in contatto con la superficie del dente dell'altro ingranaggio quando entra nell'ingranamento per evitare impatti improvvisi; anche la radice del dente viene rettificata in modo che possa essere più stabile durante il disimpegno. Questo processo può ridurre significativamente il rumore dell'ingranamento degli ingranaggi.
La lavorazione ad alta precisione è la chiave per garantire la qualità di ingranaggi e cuscinetti e quindi ridurre il rumore. In termini di lavorazione degli ingranaggi, vengono utilizzate apparecchiature avanzate di lavorazione CNC e tecnologia di rettifica di precisione per controllare rigorosamente vari indicatori di precisione degli ingranaggi, come deviazione del passo, errore del profilo del dente, errore della direzione del dente, ecc., in modo che la superficie del dente dell'ingranaggio sia più liscia e l'ingranamento sia più accurato, riducendo efficacemente il rumore causato dagli errori di elaborazione. Per i cuscinetti, migliorando la precisione di produzione, garantendo l'accuratezza dimensionale e la precisione della forma della pista e dell'elemento volvente, si riducono le vibrazioni e il rumore del cuscinetto durante il funzionamento.
La progettazione della riduzione delle vibrazioni è anche un importante mezzo di riduzione del rumore. Nella progettazione strutturale del motore vengono adottate ragionevoli misure di riduzione delle vibrazioni. Ad esempio, tra l'alloggiamento del motore e i componenti chiave interni sono posizionati dei cuscinetti elastici antivibranti e la connessione rigida nel percorso di trasmissione delle vibrazioni viene trasformata in una connessione elastica, che assorbe e attenua efficacemente l'energia delle vibrazioni e riduce la trasmissione delle vibrazioni verso l'esterno. Nella progettazione della scatola, il numero e la disposizione delle nervature di rinforzo vengono aumentati per migliorare la rigidità della scatola, ridurre la risonanza della scatola causata dalle vibrazioni e quindi ridurre la radiazione del rumore.
(3) Confronto dei dati dei test sul rumore prima e dopo l'ottimizzazione
In un caso reale, è stato condotto un test del rumore su un motoriduttore a vite senza fine con ingranaggio elicoidale della serie S che non era stato ottimizzato per la riduzione del rumore. In condizioni di velocità e carico nominali, è stato utilizzato uno strumento professionale per il test del rumore per misurare a una distanza di 1 metro dal motore e il valore del rumore misurato era 85 dB (A). Questo livello di rumore è inaccettabile in alcuni luoghi con requisiti elevati per il rumore dell'ambiente di lavoro, come le officine di produzione di apparecchiature elettroniche di precisione e le officine di produzione di apparecchiature mediche.
Dopo aver ottimizzato una serie di misure di riduzione del rumore, è stato eseguito nuovamente il test del rumore. Gli ingranaggi sono stati lavorati mediante la tecnologia di rifinitura del profilo dei denti e gli ingranaggi e i cuscinetti sono stati lavorati con alta precisione. Allo stesso tempo, alla struttura del motore è stato aggiunto un design per la riduzione delle vibrazioni. Nelle stesse condizioni di prova, il valore del rumore misurato è stato ridotto a 70 dB (A). In confronto si vede chiaramente che il rumore del motore ottimizzato è stato significativamente ridotto, con una riduzione di 15dB (A). Questo risultato mostra che l'uso completo di molteplici processi di riduzione del rumore può migliorare efficacemente le prestazioni acustiche del motoriduttore a vite senza fine a ingranaggi elicoidali della serie S e soddisfare i requisiti di bassa rumorosità di diversi scenari applicativi.

3. Come migliorare l'efficienza di trasmissione del motoriduttore a vite senza fine a ingranaggi elicoidali serie S?

(1) Analisi dei fattori chiave che influiscono sull'efficienza (perdita di attrito, metodo di lubrificazione, ecc.)

Nel motoriduttore a vite senza fine con ingranaggio elicoidale serie S, il miglioramento dell'efficienza della trasmissione è influenzato da molti fattori chiave, tra cui la perdita di attrito e il metodo di lubrificazione occupano una posizione importante.

La perdita di attrito è uno dei motivi principali della riduzione dell'efficienza della trasmissione. Durante il processo di ingranamento dell'ingranaggio elicoidale e dell'ingranaggio a vite senza fine, si verifica uno scorrimento relativo tra le superfici dei denti, che inevitabilmente genera attrito. Quando il motore è in funzione, questo attrito consuma una grande quantità di energia in ingresso, la converte in energia termica e la dissipa, riducendo così la potenza effettiva in uscita. Ad esempio, a causa dell’elevata rugosità della superficie del dente, le microscopiche irregolarità aumenteranno l’attrito tra le superfici del dente, con conseguente maggiore perdita di energia nel processo di attrito. Allo stesso tempo, una progettazione irragionevole di parametri come l'angolo dell'elica e il modulo dell'ingranaggio a vite senza fine aumenterà anche l'attrito radente tra le superfici dei denti, riducendo ulteriormente l'efficienza della trasmissione.
Anche l’influenza del metodo di lubrificazione sull’efficienza della trasmissione è molto significativa. Una buona lubrificazione può formare una pellicola d'olio tra le superfici dei denti, separare le superfici metalliche a diretto contatto, ridurre il coefficiente di attrito e ridurre la perdita di attrito. Se la lubrificazione è insufficiente, l'area di contatto diretto del metallo tra le superfici dei denti aumenterà e l'attrito aumenterà, il che non solo porterà a una diminuzione dell'efficienza della trasmissione, ma accelererà anche l'usura della superficie del dente. Diversi metodi di lubrificazione, come la lubrificazione a sbattimento e la lubrificazione forzata, hanno effetti di lubrificazione diversi. La lubrificazione a sbattimento consiste nello spruzzare olio lubrificante sulla superficie del dente attraverso la rotazione dell'ingranaggio. Questo metodo è adatto a basse velocità e carichi leggeri, ma potrebbe non essere in grado di garantire una lubrificazione sufficiente ad alta velocità e carichi pesanti. La lubrificazione forzata consiste nello spruzzare olio lubrificante sul punto di ingranamento della superficie del dente ad una certa pressione attraverso una pompa dell'olio, che può fornire una lubrificazione più affidabile, ma il sistema è relativamente complesso e il costo è elevato.
(2) Proporre piani di miglioramento (come la selezione di materiali a basso attrito, l'ottimizzazione del sistema di lubrificazione, ecc.)
La selezione di materiali a basso attrito è uno dei modi efficaci per migliorare l'efficienza della trasmissione. Per la produzione di ingranaggi e ruote a vite senza fine possono essere utilizzati nuovi materiali a basso coefficiente di attrito, come tecnopolimeri ad alte prestazioni e compositi metallici. Questo materiale ha sia la robustezza e la resistenza all'usura dei metalli sia le caratteristiche di basso attrito dei tecnopolimeri, che possono ridurre significativamente la perdita di attrito tra le superfici dei denti. Nella produzione di ingranaggi a vite senza fine, l'uso di materiali compositi in lega di rame e politetrafluoroetilene può ridurre efficacemente l'attrito e migliorare l'efficienza della trasmissione rispetto ai tradizionali ingranaggi a vite senza fine in bronzo.
Anche l’ottimizzazione del sistema di lubrificazione è fondamentale. Per i motori di riduzione della serie S ad alta velocità e carichi pesanti, è possibile utilizzare una combinazione di lubrificazione forzata e raffreddamento a circolazione. L'olio lubrificante viene fornito alle parti ingrananti degli ingranaggi e degli ingranaggi a vite senza fine ad una pressione e una portata adeguate attraverso una pompa dell'olio per garantire che si possa formare un buon film d'olio anche in caso di carichi elevati. Allo stesso tempo, un dispositivo di raffreddamento è impostato per raffreddare l'olio lubrificante per evitare che il film d'olio si assottigli e le prestazioni di lubrificazione diminuiscano a causa dell'eccessiva temperatura dell'olio. Al sistema di lubrificazione vengono aggiunti additivi ad alte prestazioni come additivi antiusura e additivi per la riduzione dell'attrito per migliorare ulteriormente le prestazioni dell'olio lubrificante, ridurre il coefficiente di attrito e migliorare l'efficienza della trasmissione.