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减速机是什么?原理好处说给你听

发布日期:2022-01-05 17:14
  减速机或减速器是一种动力传达的装置,通常是利用大小不同的齿轮,组合成一个齿轮箱,连结电机与机械设备两端,将电机的回转数降低,得到较大的转矩。1901年考古学家在希腊安提基特拉岛海岸外的沈船中发现了一个由多个齿轮组成的青铜机器,将它命名为安提基特拉机械。安提基特拉机械是目前世界上已知最早的金属齿轮装置,推测它制造的年代大约在公元前150到100年之间,距今已有二千多年。现今的金属齿轮加工技术,则是在13到14世纪才逐渐成形。因此,安提基特拉机械的出现,让考古学界惊叹不已。它的功能应该是古希腊人用以计算天体在天空中的位置而设计的一种复杂而精确的天文钟。即使它的功能不在于减速,但我们可以知道,精确的金属齿轮加工工艺,以及利用大小不同的齿轮组合而得到需求输出转速的技术,可能在数千年前就已经出现。


  减速机的原理是什么?


  通常减速的方法有很多,在工业应用上,最常用的方法是利用齿轮来减速,所以也有人称减速机为齿轮箱(Gearbox)。此外,利用齿轮、皮带轮或链轮组成一个传动系统,也具有减速的功能。利用齿轮减速的工作原理是透过大小不同齿轮间的啮合运转来达到降低电机转速与提高扭力的目的。电机动力通过齿轮减速器的齿轮相互转换,把齿数少的输入轴小齿轮啮合在输出轴上齿数多的大齿轮。输出轴大齿轮旋转得慢,因此降低了输入速度,但却增加了扭矩。常见的齿轮减速器都是由几组大小不同的齿轮,用相同的原理达到减速的效果。


  为什么要使用减速机?


  由于电机运转时转速很高,但扭力很小,此时利用一个减速装置来降低电机转速,同时提升负载能力(提升扭力或扭矩),等于提高了电机的工作能力。此外,也可以透过减速机改变输出方向。原本电机输出轴由顺时钟旋转改变成逆时钟旋转,或输出方向转向90度,可以节省电机与减速机的安装空间。


  使用减速机的好处有哪些?


  降低成本


  一般而言,电机的价格相对于减速机高出许多。搭配减速器可以提升扭矩,相当于增加了电机的功率,所以可以采用较小功率的电机搭配减速器,达到需要的输出功率。因为使用较小输出功率的电机,整体配置的费用也能大幅降低。


  保护电机


  减速器安装在电机与机械设备之间,在运转时会承受较大的扭矩。如果出现负载过大时,减速器会先损坏,有保护电机的功能。同时,维修或更换减速器的费用相对较低,也能够降低维护成本。


  节约能源


  电机直接连接机械设备运转时,为了满足需求的扭矩而低速运转,此时电流将大幅上升,不仅会消耗更多能源,电机也会发热。再加上如果电机散热不良,很可能会导致电机烧毁。故使用减速器可以减少能源消耗,同时也可以避免电机损坏。


  减速机的种类有哪些?


  减速器种类繁多,依结构和传动方式不同,大致上可分为齿轮减速机(例如圆柱齿轮减速机、蜗轮蜗杆减速机、行星式减速机、摆线针轮减速机)、谐波减速机等。不同的种类有不同的特色与用途。齿轮减速器具有体积小、传送扭矩大、传动效率高等特性,在设计制造上,有相当多的结构组合与安装形式,大小齿轮组间可匹配出细密的减速比,应用范围广泛。


  蜗轮蜗杆减速机


  主要透过蜗轮及蜗杆做为主要传动零件,输入轴和输出轴在不同轴在线,形成90度夹角。蜗轮蜗杆减速机可以有较大的减速比,而且在一定条件下具有反向自锁功能,不会逆转,安装简单、易于保养维修,但缺点是传动效率与精密度都不高。


  行星式减速机(行星减速机


  行星减速机具有结构紧凑、回程间隙(背隙)小、高刚性、高精密度、高输出扭矩、低运转噪音等优点,传动效率可达95%以上。因为高精密度的特性,使得齿轮制造加工过程较为复杂,精密加工要求门坎较高。高质量的行星减速器不仅具备上述优异的性能,还有终身免换油、免维护的特点,可以降低日后的维修成本。行星减速机多数是安装在伺服电机和步进电机上,达到提高输出扭矩、精准定位等动态控制的需求。


  摆线针轮减速机


  摆线针轮减速机是一种结合了行星式减速传动原理与摆线针轮结构的减速器,具备小型轻量化、高精密度、低回程间隙、运转平稳、低噪音、定位精准等特性。


  谐波减速机


  谐波减速机是利用传动组件的弹性变形来传输动力,具有体积小、重量轻、高精度、高效率、高减速比等优势。因为传动精密度极高,相当适合来回正反向转动,常搭配伺服电机应用于高动态与精准定位场合(例如多轴机器手臂、半导体制造设备)。但缺点是刚性较低、传动组件寿命较短。


  减速机可以用在哪里?


  减速机作为一种机械传动的工业产品,看似与一般大众距离遥远,甚至很多人还是第一次听到「减速机」这个名词。但其实它比我们想象中还要贴近我们的生活。早期减速器确实只有出现在机械设备上,但是多年来随着经济发展与金属加工技术持续不断精进,在工业与民生产品上都能看到减速机的应用。从「机械之母」的工具机到满街跑的电动机车,都用到了减速机。


  机床业:金属切削机床、综合加工中心机床、钻孔中心机、车床、铣床、磨床、金属成型工具机、冲床、弯管机、管材与线材加工机、锻造机械、激光切割机、水刀等。


  产业机械设备:包装机、食品饮料机械设备、烘焙设备、农业机械、纺织机械、制鞋机、木工机、印刷机、塑橡胶机械、吹瓶机、激光焊接设备、半导体制造设备等。


  自动化设备:输送机、输送带、自动仓储、工业机器人、码垛机器人、无人搬运车AGV、自动贴标机、自动装填机、自动装箱机、栈板机、锁盖机等


  航天工业:电波望远镜、天线升降机


  医疗复健设备:电动轮椅、移动辅助机器人、口罩机、MRI病床、数字微控牵引机、电动闸门等


  电动车:电动代步车、电动机车、电动自行车


  绿能相关产业:太阳能光电追日系统


  检验仪器:自动取样分析设备、恒温培养箱


  减速机厂商推荐-世协电机


  世协电机已有30年专业电机及减速机制造销售经验,厂房座落于台中市神冈区,位于台湾精密机械黄金纵谷-全球单位面积产值第一、密度最高的精密机械聚落。世协主要从事感应式电机、齿轮电机、减速机、高精密行星式减速机之研发、生产、制造与销售,我们的优势来自:


  世协累积多年感应式电机、齿轮电机与减速机的设计制造经验,产品质量稳定,可满足客户从基础动力传输到高动态运动与精准定位控制的全方面应用。


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  世协SESAME不仅为国内高市占率品牌,更营销全球超过50个国家,拥有国内外超过30家代理商及经销商,提供全球客户售前咨询与售后服务。


  结论


  常见的齿轮减速器,透过精密的齿轮参数计算与金属切削、研磨、表面处理等技术,以及大小不同齿轮的组合配对,达到降低电机转速与提升输出扭力的需求。据统计,在台湾的制造业中约有70%的电力消耗是用于电机。从节能减碳的角度而言,除了提高电机的能源效率之外,使用减速机也是有效的方法。减速机不仅在工业上应用普遍,近年来在热门的机器人、自动化与电动车产业上,也成为不可或缺的关键零组件。精密度不断提高之余,专业应用领域也不断拓展延伸。在AI与自动化的普及浪潮下,世协电机深耕电机与减速机产业超过30年,已于自动化趋势列车中占有一席之地。同时,世协电机名列台湾逾百家机器人产业链相关企业,所生产的减速器为机器人驱动模块中的关键零组件之一。未来,世协仍将专注本业,持续升级与转型,致力提供稳定而可靠的动力传动组件,创造客户之优势竞争力。
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