隨著機械工業和高性能工程塑料的發展和科研水平的不斷提高,塑料齒輪在向小型化、微型化的方向發展,通過采用塑料齒輪代替金屬齒輪設計出的微小型行星減速器,可大大降低生產成本并且提高生產效率。
2019年,在長江學者石照耀教授和郝雷帶領下,以李海周,于渤,沈亞強,辛棟,付瑛,朱祖良為代表的技術團隊開展了微小型行星減速器強度性能的研究。本項目聯合北京工業大學機械工程與應用電子技術學院、北京工業大學精密工程研究所、深圳市密姆科技有限公司、深圳市兆威機電股份有限公司等承擔了北京市教委北京市基金聯合資助項目(KZ201910005005),成功硏制了微小型行星減速器強度性能試驗臺,實現對微小尺寸行星減速器斷裂強度的測量,可測量出斷裂破壞實驗中減速器齒輪承載力矩和轉角的關系。
微小型行星減速器作為一種結構緊湊的動力傳遞機構,其性能直接關系到系統的使用性能和壽命。
國外已經有很多學者對微小模數塑料齒輪的強度進行研究并將成果應用于生產制造中,然而國內的這類成果應用還處在起步階段,特別是微小模數塑料齒輪應用在微小型行星減速器上的強度研究,國內基本空白。
在這之前,國內測量行星減速器的儀器主要針對較大的行星減速器,且內部均采用金屬齒輪。尚未有一臺成熟的儀器用于測量的微小型行星減速器強度性能。為了測量微小型行星減速器強度性能,企業基本采取人工檢測方法,即將微小型行星減速器裝卡完畢后,使用力矩扳手進行測量。但是這種方法工作效率低,檢測成本高,操作人員勞動強度大,不能滿足實際生產中大批量抽檢的要求,嚴重制約了企業的發展。
從前瞻產業研究院的數據反饋,近年來,我國減速機產量波動變化,2018年,中國減速機產量為563.03萬臺,較2017年下降16.1%,2019年上半年,中國減速機產量為463.59萬臺,增長31.6%。 市場集中度能夠反映了產業內企業之間的競爭和壟斷程度。從行業集中度來看,2018年我國減速機行業CR3為20.86%,CR5為22.68%,說明中國減速機制造行業為競爭型市場結構。
競爭型市場結構的減速器行業想發展,只有提高其產品質量才是硬道理。隨著我國減速機行業創新步伐的加快,我國減速機行業的競爭也一度呈現白熱化的發展態勢。提高科學技術研究力度,加緊研制新型的減速機,促進產品質量和個性化服務不斷提升的,為我國減速機行業的高端化邁進提供了新的契機。
長江學者石照耀教授和郝雷帶領下,以李海周,于渤,沈亞強,辛棟,付瑛,朱祖良為代表的技術團隊研制的微小型行星減速器強度性能試驗臺可以測量絕大多數類型微小型行星減速器的斷裂強度,填補我國對微小型行星減速器強度性能測量的空白。
該試驗臺由機械系統、測控系統和測量軟件構成,主機采用立式結構,結構簡單,裝卡方便,便于操作。重點介紹了試驗臺的工作原理、構成和主要零部件的設計。試驗結果表明,該試驗臺可以實現微小型行星減速器齒輪強度性能的快速測量,為測量結果的統計分析和改進微小型減速器的設計提供了依據。
讓國產高精密傳動設備替代進口,并進而擠進國際高端市場應用領域,是減速機企業的發展視角的高切入點。目前,減速機生產正向著輕量化、簡約化、環保型進發,我國減速器行業也要在產品結構的研發上創造市場新需求,用前瞻性的眼光延展市場領域。相信隨著全球經濟浪潮的涌入,減速機企業的加工手段和設計理念能隨之提高,更新產品周期,以個性化服務融入國際化的競爭大潮中,迸發強勁力量。
根據減速器的技術指標和測量需求,研發的微小型減速器強度性能試驗臺,解決了企業中大批量抽檢的需求。多次測量實驗結果表明,該試驗臺可以實現對微小型減速器斷裂強度的測量,被測減速器產品強度性能穩定。通過更換不同減速器安裝機構,可實現對不同微小型減速器的強度性能測量,為國產微型減速器加速替代進口做好了堅實的基礎工作,助力企業發展,提高中國制造的國際影響力。
附:《微小型行星減速器強度性能試驗臺的硏制》論文圖片。
