尼龙蜗轮和蜗杆自锁的问题

foxfoxme

      我手上的一个案子弄了很久，还是达不到预期，是关于涡轮蜗杆自锁的问题。
3 U9 }! A5 z4 A( ?! j0 o      客户要求 吊重50公斤可以完全自锁，而且要可靠，客户自己开了涡轮，我给他提供蜗杆电机，反复修改方案，就是不能理想自锁，蜗轮参数如下：
       轴向模数1.0038，法向模数1.0，齿数65，压力角10°，螺旋角5°，变位系数-0.13，外径67，材料：PA66+30%GF。
- }; `* ], P/ u  y# x. f             蜗杆参数是我的供应商根据齿轮测算的，螺旋角5°齿形如图片所示，现在我把螺旋角直接改为3°，看效果，结果是仍然不能自锁。也试图求出当量摩擦系数，可是，这个装置要油润滑，而且随着工作时间会有所改变，该怎么办呢？
" L6 m8 B* y' O# r# [       请有经验的达人指出我从什么地方可以继续改进锁死的效果

foxfoxme

      居然没有人提供建议，我先把我昨天的实验结果说下：
    前几天，让供应商先将齿顶改厚，想增加啮合摩擦力，结果反而不如不改；
            后将齿底厚度改薄，齿底等于2.5倍齿顶厚度，结果没有达到预期，不过稍有改善。
" {& w8 C1 i% Q: {% @9 I    疑惑，查了很多资料，说螺旋角小于5°，大部分情况可以锁死，根据材料不同，可以将螺旋角小到4°或3°，我现在直接做到3°，确没有任何改善，反而要调整齿厚度，不知道是什么道理。

j.chen404

费那事，在电机上加个刹车不就结了

gaoyns

首先要计算当量摩擦角β，当蜗杆的螺旋角小于当量磨擦角时蜗杆副才能自锁，这是必要条件。
( D7 ~1 E$ a2 O2 W8 k钢与尼龙在有润滑情况的滑动磨擦系数查出为0.02， tanβ=0.02   得β=1.15°
! ^6 w8 x4 Q; n6 S  I9 x8 z+ ^9 a只有在螺旋角小于β时，蜗杆副才能自锁。

foxfoxme

gaoyns 发表于 2013-3-19 09:52 static/image/common/back.gif
首先要计算当量摩擦角β，当蜗杆的螺旋角小于当量磨擦角时蜗杆副才能自锁，这是必要条件。
钢与尼龙在有润 ...

9 q7 }4 q' h$ h8 \" }* K多谢，我的确计算过，但是得出的角度太小了，不敢相信，我联系供应商看看能做出来不能，稍后我会报告结果

中国槐

蜗杆刚性太差造成的不自锁。螺旋角的大小没错，刚性不够实际的螺旋角变大了。以前做的设备出现过这种情况，螺旋角做到了3.5也不行，再一方面蜗轮的齿形要与蜗杆匹配。

foxfoxme

中国槐 发表于 2013-3-19 11:00 static/image/common/back.gif
( I; J: N4 j0 y9 t蜗杆刚性太差造成的不自锁。螺旋角的大小没错，刚性不够实际的螺旋角变大了。以前做的设备出现过这种情况， ...

9 @+ z- W9 f- f/ w5 T5 R" j, [' z) r      我忘了说明一点，涡轮是两侧对称的，双蜗轮，所以蜗杆钢性应该可以了，底径有5mm了，蜗轮的齿形想等试验方案达到比较满意时候再要求客户更改，蜗轮模具修改难度比较大，谢谢你的建议。

foxfoxme

j.chen404 发表于 2013-3-19 08:32 static/image/common/back.gif
费那事，在电机上加个刹车不就结了

这是我最想做的，可是客户不同意，成本受不住，如果不用刹车，直接改为粉末冶金的蜗轮，也好做的多了，客户老大，没有办法，只能自己找办法了

tangcarlos3d

第一，这个方案是客户设计的，根据4楼的计算结果可以告诉客户：螺旋角大了，不能自锁。
第二，两种解决办法：1， 客户更改设计，a）减小螺旋角，b）加大压力角，间接加大摩擦系数使其自锁；2，更换蜗轮材料，用其他摩擦系数大的材料。

foxfoxme

tangcarlos3d 发表于 2013-3-19 13:00 static/image/common/back.gif
# G* |8 |( ~/ l  U: H第一，这个方案是客户设计的，根据4楼的计算结果可以告诉客户：螺旋角大了，不能自锁。
第二，两种解决办法 ...

" I, w. k* Z* _. z! ]9 h预计会采用你的第一种解决办法，让客户再改一次模具，最早客户的设计是7°的，我一再要求，客户就改到5°了，当时是计算摩擦角的时候，没有细算，用了个估计值，结果就弄成这样了，尼龙的摩擦系数太小了，多谢，后续试验结果（按4楼的数据去看看轴能不能做的好）出来了，给客户看了才能商量改模，客户怕一次改不好。

foxfoxme

昨天，供应商送来了修改压力角的样品，将压力角从14.5°改到10°，供应商说不能再改小了，否则不能批量生产，现在的蜗杆参数为螺旋角2°，压力角10°，齿顶厚度0.92左右。
8 {. W' U* B: ?4 [6 O* Q! f    从测试效果来看，吊起30kg时，无论上升和下降都没有问题，吊起35kg时，上升锁死没有，下降有少许下滑，吊起40kg时，上升锁死后有稍微下滑，下降时候锁不住。（理想是做到40kg算功德圆满）
     想要求供应商继续修改螺旋角，但是，如果把螺旋角修改到1.5°，与现在相比，会有什么后果，会降低传动速度吗？齿距会有变化吗？
     另外有个问题，就是在下降时，电机停止的时候，其实转子有个惯量，只有内部摩擦力能克服这个惯量才能下降时候完整自锁，从啮合上考虑，怎么才能将摩擦力增大？除了换材质哦。
  Y( Z! y5 I+ X3 [: r6 k
     还有，如果将蜗杆进行调质加硬，对自锁有没有什么影响？

liukaikai

长知识了 不错

青云独步2013

看了大家的讨论的确长见识了，蜗杆底径才只有5mm，蛮小的。要自锁的话螺旋升角手册上一般说是3°30′以内，但是这个是尼龙的材料，肯定不一样了，要做测试的吧，而且还有润滑油。不知楼主最后结果怎么样了，可否分享一下。

神經病

自鎖這問提~~有很細節要注意
1.壓力角可改小~有做過7.5度的~但效率會變差
2.螺絲角批配不同~如蝸桿6度~~蝸輪7~8度~~但要注意外殼垂直是否有在精度內
3.蝸輪齒厚可在增加~~加大在尼龍材質上摩擦力~~~不然只好改蝸輪材質看看POM也可~~強度許可的話
" h! ]" ?# d5 W- [; O4.全齒深加大也可~~~2.5M~~也是增加摩擦力辦法

foxfoxme

实在抱歉，因登陆不上，一年多没有上来了，感谢网站工作人员，最近终于可以重置密码：

    这个配合问题讨论了不少，多谢大家支持，现在这款产品已经可以量产，最后为了有始有终，把解决方案发上来供大家参考：
# ]+ \- F* A& e; n+ r: C2 }   
    因客户不愿意修改涡轮，及齿轮箱，最后，我用了3°的压力角蜗杆（飞刀的，齿比较薄）配客户的7°涡轮，自锁到25kg最多，
* U! H: c8 ?- d4 e9 ~" q, s. A然后在蜗杆受力端用两个轴承，一个含油轴承，一个滚珠轴承，在两个轴承之间用垫片调节滚珠轴承内圈和含油轴承之间的摩擦力
以此来增加蜗杆的阻力，现在可以再客户规定的电流范围内，达到35-40kg的自锁力，客户也算满意，就是量产过程中，两个轴承之间
调节间隙非常麻烦，每次的材料公差不同就要调整。量产了几个批次，不良率已经很低了。
( w# R+ n8 B6 q+ a4 Q( C
    再次谢谢各位提供方案和数据。

foxfoxme

追加说明，该产品工作时间很短（30秒左右），使用频率很低（每天工作大多只有1次，最多2到3次），才可以如此解决