硬齿面齿轮箱怎么选:H/B系列级数、输出轴与冷却
超出减速电机功率范围的传动,用的是H/B系列硬齿面齿轮箱:一级至四级、22种机座、输出转矩高至470000N·m。本文讲YFH与YFB怎么定、级数怎么算、输出轴怎么选,以及热平衡该按哪种冷却条件校核。
硬齿面齿轮箱里,凡是大到减速电机系列覆盖不了的传动,在我们的产品线中对应的是H/B系列大功率工业齿轮箱:H/B系列传动级数一级至四级,1~22号机座共22种规格,电机功率2.52~5366kW,输出转速1.7~1200r/min,输出转矩高至470000N·m。它分两种型式——YFH平行轴型和YFB直交轴型——并且采用单元结构模块化设计,也就是说级数、输出轴、安装方式和冷却条件是四个各自独立的选择,而不是一个型号一步到位。本文按样本选型步骤的顺序把这四项讲清楚。至于首先该用哪一类减速机,那是另一个问题,请看减速机选型方法。
关键术语
- 斜齿轮:齿线与轴线成一定角度,啮合是逐渐进入的,因此接触齿数多、噪音低,代价是轴承要承受轴向力。
- 硬齿面:高强度优质合金钢经渗碳淬火,齿面硬而芯部韧。它是同样机座能承受更大载荷的原因。
- 级数:一对啮合算一级。H/B系列做一级到四级,级数决定了可用的传动比区间。
- 单元结构模块化设计:级数、轴、安装方式、冷却方案由一套通用箱体和零件组合而成,不是逐单设计。
- 装配布置形式(A、B、C、D):轴系与箱体相对于传动的布置方式,型号里的一个字段,订货时定下。
- 供油系数f9:热平衡计算中反映供油方式的系数,卧式1.0,采用强制润滑时1.05(表24)。
- 热容量(热功率):可长期散出的功率。它与机械强度是两个各自独立的限制条件。
H/B系列在全系列中的位置
| 系列 | 传动形式 | 规格 | 配用/输入功率 | 输出转速 | 最大输出转矩 |
|---|---|---|---|---|---|
| R系列 | 同轴斜齿轮 | 13种(R17~R167) | 0.12~160kW | — | 17,700N·m |
| F系列 | 平行轴斜齿轮 | 10种(37~157) | 0.12~200kW | — | 16,800N·m |
| K系列 | 直角斜齿轮—螺旋伞齿轮 | 12种(K37~K187) | 0.18~200kW | — | 49,400N·m |
| H/B系列 | 模块化斜齿轮(YFH)或锥—斜齿轮(YFB),1~4级 | 22种(1~22) | 2.52~5366kW | 1.7~1200转/分 | 470,000N·m |
| ZDY/DBY系列 | 国标硬齿面圆柱、圆锥—圆柱齿轮 | ZDY 80~560,ZLY 112~710 | ZDY表中公称输入功率最高约6666kW | — | — |
| P系列 | 两级或三级行星传动 | 9~36 | 0.4~1293kW | 0.19~60转/分 | 2,600,000N·m |
这张表上有两条边界值得单独读。
下面一条是减速电机系列。 F系列最大许用输出转矩16800N·m,K系列49400N·m,而且两者都可以按电机直连的减速电机供货,一台整机、一块铭牌。H/B系列是按配用电机功率给参数的,所以电机、电机的安装和对中都算在你的范围里。这个取舍——整机还是"齿轮箱+电机"——在齿轮减速电机还是单独减速机里讲过,它是实实在在的成本差别,不是形式问题。
旁边还有两个转矩相近的替代方案。 如果输出转速低于60转/分,该比的根本不是另一台斜齿轮箱,而是行星系列——行星齿轮减速机选型解释了为什么单台斜齿轮传动往往是减速比先不够用,箱体却还没到极限。如果技术规格书明确要求按国家标准设计制造的减速机,那是ZDY、DBY系列:中心距和公称传动比均经优化设计,主要零件能互换,圆柱型传动比单级1.25~6.3、双级6.3~20、三级22.4~100,圆锥圆柱型双级8~14、三级16~50。它的型号里是末级中心距(YFD B Y K 160 14 Ⅲ S),而H/B系列是机座号,光看这一点就知道两个系列是从不同的起点选起的。九个系列的并列比较见工业减速机系列总览。
型号标记怎么读
样本上印的形式是 YFB 2 S H -10 -12.5 -A -CW,每一段都是订货前必须定下的决定:
| 字段 | 示例值 | 它定下的内容 |
|---|---|---|
| 系列类型 | YFB |
直交轴锥齿—斜齿轮型;YFH 为平行轴斜齿轮型 |
| 传动级数 | 2 |
一级至四级,决定传动比区间 |
| 输出轴结构形式 | S |
实心轴;H 空心轴,D 带胀紧盘空心轴 |
| 安装方式 | H |
卧式带底脚;M 卧式不带底脚,V 立式 |
| 规格代号 | 10 |
1~22号机座之中的一档 |
| 公称传动比 | 12.5 |
样本表格里的比值,和算出来的往往不一样 |
| 装配布置形式 | A |
轴系与箱体的布置;另有 B、C、D |
| 输入轴旋转方向 | CW |
顺时针;CCW 逆时针 |
级数怎么定
级数是最常被凭经验"估"出来的一项,而它其实由传动比直接决定。热容量表中给出的公称传动比是:
| 型式 | 级数 | 公称传动比 |
|---|---|---|
| H1SH | 一级 | 1.25~5.6 |
| H2/B2 | 二级 | 5~28 |
| H3/B3 | 三级 | 12.5~112 |
| H4/B4 | 四级 | 80~450 |
按输入转速(表格是围绕750、1000、1500转/分编的)和工艺要求的输出转速算出所需传动比,再对照上表取级数。注意表中刻意留出的重叠:12.5~28既可以二级也可以三级,80~112既可以三级也可以四级。落在重叠段时,不要顺手取级数少的那个——级数少、机座大,和级数多、机座小,两种都能满足转矩,真正起决定作用的是热平衡校核和表里实际能给出的公称传动比。
输出轴与安装方式
输出轴这一项改变的其实是安装现场,而不是齿轮箱本身。**实心轴(S)**是常规做法:联轴器、底架,加上随之而来的对中工作。**空心轴(H)或带胀紧盘空心轴(D)**把齿轮箱直接套在工作机轴上,上述三项都省掉了,代价是需要一个扭力臂反支箱体,以及一条要有人核算的、经由工作机轴的载荷路径。
安装方式是另一个字段:H 卧式带底脚、M 卧式不带底脚、V 立式。它不只是方位问题。卧式安装标准采用浸油飞溅润滑;强制润滑可按用户要求提供,立式安装时使用强制润滑。 也就是说,按V订的同一台机器,供货范围和按H订的并不一样,供油系数f9也随之从1.0变为1.05。安装方式同时决定通气帽、油位观察和放油位置,这属于维护问题,详见减速机维护保养。
这个系列强制要求的两项校核
样本把原则写得很直白:减速器的承载能力受机械强度和热平衡许用功率两方面的限制,两者都要校核。顺序是:计算传动比;按工作机系数、原动机系数、起动系数和减速机安全系数确定额定功率;校核最大扭矩;校核输出轴附加径向力;确认实际传动比;最后校核热平衡功率。
热平衡要对应具体的冷却条件。 样本的热容量系数表给了四套:不带辅助冷却装置、带冷却风扇、带冷却盘管、带冷却风扇和冷却盘管。要按你实际会装的那一套取值,不是按最有利的那一套。吸收功率超过该条件下的热功率时,加冷却装置,而不是放大机座——用机座解决发热问题是最贵的做法。ZDY系列也是同一个道理:热功率PG1(没有冷却措施)为13~1020kW,PG2(盘状管冷却或循环润滑)为43~1780kW,视规格和环境气流速度而定,光靠冷却就差了将近一倍。
最大扭矩与附加径向力。 长期额定值不等于全部工况。带载起动、换向或有冲击的传动存在一个峰值,机座必须扛得住;输出轴上有悬挂载荷时,还要落在该规格的许用附加径向力之内。这两项都是按你的工况查表,也都该由我们来做。
样本自己的选型示例是高炉输送碎料的胶带输送机减速器——连续、多尘、重载,正是冷却条件和f9起决定作用的场合。如果就是胶带输送机,先看输送机减速机选型,那篇是从带速和滚筒直径算起,再谈系列的。
H/B系列选型步骤
- 给出工况:工作机吸收功率、输入转速、要求的输出转速或传动比,有输出转矩就一并给出。
- 按传动比取级数,并按布置图定型式(YFH平行轴或YFB直交轴)。
- 按工作机系数、原动机系数、起动系数和安全系数确定额定功率,与该规格、该传动比下的参数对比。
- 校核最大扭矩:每小时起动次数、载荷性质、是否换向。
- 输出轴上有悬挂载荷时校核许用附加径向力。
- 确认表格里的实际公称传动比,以及由此得到的输出转速。
- 按实际会安装的冷却条件校核热平衡,必要时加冷却风扇、冷却盘管,或两者都加。
- 最后定供货范围:输出轴S/H/D、安装方式H/M/V、装配布置形式A~D、输入轴旋转方向CW/CCW。
我们的建议
传动已经超出减速电机的功率范围,而输出转速仍高于60转/分时,选H/B系列——这个区间正是模块化多级斜齿轮或锥—斜齿轮箱该干的活,而两侧的替代方案一个太慢(行星),一个属于规格书要求而非工程选择(国标ZDY/DBY)。YFH还是YFB按布置图定,级数按传动比定,输出轴按齿轮箱能不能直接套在工作机轴上定。然后把冷却条件当成选型输入条件:它是唯一一个不改动任何机械参数就能改变额定值的因素,也是询价时最常缺的一项。
请通过联系我们把吸收功率、输入与输出转速、载荷性质、每小时起动次数、悬挂载荷、安装方式以及设备安放的环境发给我们。减速机销售部和工程师会回复机座号、传动级数、完整型号标记、对应的额定功率与许用转矩、你所选冷却条件下的热功率,以及外形图;H/B系列样本和其他系列样本都在减速机页面上。中国·雁峰集团有限公司自1987年起在温州平阳设计制造减速机和塑料编织机械。上班时间为周一至周六08:00–17:30,周日09:00–17:30(北京时间,UTC+8)。
常见问题
- 什么是硬齿面齿轮箱,什么时候该用H/B系列而不是减速电机?
- 硬齿面指齿轮用高强度优质合金钢经渗碳淬火处理,齿面硬、芯部韧,因此同样的箱体能承受更大的载荷。我们的R、F、K、S减速电机系列覆盖0.12~200kW、最大许用输出转矩49400N·m;H/B系列从这里往上接:电机功率2.52~5366kW,输出转矩高至470000N·m,输出转速1.7~1200r/min。如果工况能落在减速电机系列的某个机座里,就买那个;H/B系列是给落不进去的传动用的。
- YFH和YFB有什么区别?
- 区别在齿轮型式和轴系布置。YFH是平行轴型,全部为斜齿轮传动,输入轴与输出轴平行;YFB是直交轴型,增加一级锥齿轮,输入轴与输出轴成90°。两者共用1~22号机座、同样的硬齿面齿轮和同一套参数表,所以这一项是按布置图决定的,不是按转矩决定的。
- H/B系列齿轮箱该做几级?
- 由传动比决定。热容量表中给出的公称传动比是:一级H1SH为1.25~5.6,二级H2、B2为5~28,三级H3、B3为12.5~112,四级H4、B4为80~450。先按输入转速和工艺要求的输出转速算出所需传动比,再取包含这个数值的级数。12.5~28和80~112两段是重叠的,落在重叠段时,通常由热平衡校核和机座大小来定,而不是习惯性地取级数少的那个。
- 硬齿面到底带来什么?
- 同样箱体尺寸下更高的承载能力。齿轮采用高强度优质合金钢渗碳淬火,样本列出的优点是效率高、寿命长、可承受较大轴向力和径向载荷、运行噪音低、可靠性高、结构紧凑。换成工程上的说法:正因为是硬齿面,470000N·m才装得进1~22号这22种机座,而不必为同样的工况放大箱体。
- H/B系列齿轮箱需要加冷却风扇吗?
- 取决于工况和周围的空气,而样本要求你必须校核这一项。它针对四种冷却条件分别给出热容量系数表:不带辅助冷却装置、带冷却风扇、带冷却盘管、带冷却风扇和冷却盘管。卧式安装标准为浸油飞溅润滑,可按用户要求提供强制润滑,立式安装则使用强制润滑;表24的供油系数f9为卧式1.0、强制润滑1.05。如果吸收功率超过所选冷却条件下的热功率,该加的是冷却装置,不是更大的机座。