用于蜗轮减速器的密封制造技术

蜗杆装置密封性能通过如下途径改进：（１）使用带有青铜蜗轮（２０）的硬化钢蜗杆（１４）；（２）使用硬化钢蜗杆和青铜蜗轮，以及在蜗杆螺纹或螺旋（１４）和蜗轮齿（１８）中的一个或者两个上的摩擦涂层；（３）使用硬化钢蜗杆和青铜蜗轮，以及在输入／输出轴（１２）或轴套中的一个或者两个上的摩擦涂层；或者（４）使用带有青铜蜗轮的硬化钢蜗杆，以及被涂敷于蜗杆螺纹（１４）、蜗轮齿（１８）、输入／输出轴（１２）或者轴套、或者其组合上的摩擦涂层。在每种途径中，蜗杆（１４）、蜗轮（２０）以及输入／输出轴（１２）或轴套可以经历表面精加工处理。此外，在每种途径中，碳或碳／氮浓度梯度可以被加到蜗杆（１４）上。每种途径都建立在前一种途径基础上，以便进一步改进密封性能，从而减少密封泄漏并延长密封寿命。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及蜗轮减速器装置，具体而言，涉及用于该减速器轴的改进的密封。
技术介绍
蜗轮系统的相关商业实用性在某种程度上基于齿轮箱密封阻止润滑剂泄漏的能力；齿轮箱密封阻止细碎污染物进入的能力；齿轮箱密封使发热最小化的能力；以及齿轮箱密封使该密封本身和/或其配合轴的磨损最小化的能力。因此，蜗轮箱的密封在蜗轮系统的商业实用性方面起到重要作用。然而，当前用于蜗轮箱的密封具有比任何其他齿轮箱部件更短的寿命。润滑剂泄漏表示密封失败。将润滑剂泄漏到环境中一般是不可接受的，并且更换密封耗时耗财。碎屑会擦伤并损坏密封弹性体和/或刮擦并磨损轴或轴套。反过来，密封也会被与润滑剂之间的化学反应、由与轴或者轴套间的接触而带来的磨损以及会使弹性体脆化的热所影响。在齿轮箱的使用寿命期间，密封可能会被更换一次或者更多次。
技术实现思路
本专利技术提供一种蜗轮装置，包括具有蜗杆轴和螺旋螺纹的蜗杆，具有蜗轮齿的蜗轮，以及从该蜗轮中心伸出的蜗轮轴。该蜗杆螺旋以及蜗轮以啮合关系被包含在一外壳中。该蜗杆轴和蜗轮轴从该外壳伸出并被轴承支撑在该外壳的壁内。该外壳壁处的密封在该蜗轮外壳中的开口与该蜗杆轴和蜗轮轴之间延伸。所述密封防止润滑剂的漏出以及碎屑进入。密封与轴的接触面被形成于所述密封接触该蜗杆轴以及蜗轮轴或者轴套之处。我们已经发现，密封性能可通过如下途径来提高(例如，可增加密封的使用寿命)(1)使用具有青铜蜗轮的硬化钢蜗杆；(2)使用硬化钢蜗轮和青铜蜗轮，以及在蜗杆螺纹或螺旋和蜗轮齿中之一个或两者上的摩擦涂层；(3)使用硬化钢蜗轮和青铜蜗轮，以及在输入轴或输出轴或者轴套中的一个或两个上的摩擦涂层；或者(4)使用带有青铜蜗轮的硬化钢蜗轮，以及被涂敷于蜗杆螺纹、蜗轮齿、输入轴和输出轴或者轴套，或者其组合上的摩擦涂层。在每种途径中，蜗杆、蜗轮以及输入轴和输出轴或者轴套可具有表面精加工处理。此外，在每种途径中，可将碳或者碳/氮浓度梯度加到蜗杆中。附图说明图1为包括本专利技术的密封在内的减速器装置的横截面视图；图2为沿图1中的圈2的放大横截面视图，其更为详细地示出了密封；并且图3a-d是示出当被渗碳(图3a)、被渗氮(图3b)、被碳氮共渗(图3c)以及被氮碳共渗(nitrocarburize)(图3d)时，本专利技术蜗杆的示例性碳分布图和氮分布图。这些示例性分布图没有按照比例绘制。相应的附图标记将会被用于这些附图的若干图中。具体实施例方式下面详细的描述通过示例的方式而非限制的方式来说明本专利技术。这种描述将会使得本领域人员能够清楚地执行并使用本专利技术，并且描述了本专利技术的若干个实施例、适应、变化、替换以及使用，包括我们当前认为的实施本专利技术的最佳方式。此外，应该理解，本专利技术在其应用中不局限于以下描述中所阐述的或者附图中所图示的部件的结构和装配的细节。本专利技术可以具有其他实施例，并且可以以各种方式来付诸实践或执行。而且，应该理解，这里所使用的措辞和术语是以描述为目的并且不应被认为是限制。图1中总体上示出了蜗杆装置。该蜗杆装置包括具有形成于其上的螺旋蜗杆螺纹14的蜗杆输入轴12。输入轴12被连接到原动机或者驱动装置16上，例如电动机。蜗杆螺纹14与蜗轮或者轮20的齿18相啮合。输出轴22从蜗轮20的中心伸出，以便在蜗轮作用下旋转。蜗杆输入轴12和蜗轮20被包含在外壳24之中，并且输入和输出轴从外壳中伸出，以被连接到驱动装置16和被驱动构件(未示出)上。虽然驱动装置16被示为被连接到蜗杆输入轴12上，但是可替代地，驱动装置16可以经由蜗轮轴22而被连接到蜗轮20上，以便蜗轮20驱动蜗杆轴12。输入轴12和输出轴22分别通过密封26和28被密封。如图2的放大视图中最好可见，密封26位于支持输入轴12的输入轴轴承30的外部。轴承30被容纳于外壳内的轴承座32之中，该轴承座32环绕开口34，轴12穿过开口34而伸出。所述输出轴也被一轴承(未示出)所支撑。密封26在限定开口34的表面和轴12之间延伸并且是一弹性密封。可以通过增强密封性能来增加蜗轮箱的使用寿命。而密封性能可通过选择最适宜的材料、光洁度(finish)、和/或用于蜗杆、蜗轮、轴和/或轴套的涂层选择物来改进。选择最适宜的材料、光洁度和/或涂层可带来增加的密封寿命；更少的密封生热；更低的扭矩和功率损耗；以及更小的密封泄漏。可以通过如下方式来实现上述好处减少摩擦并且阻止由蜗杆和蜗轮的粘蚀磨损和磨料磨损引起的碎屑形成；减少蜗杆/蜗轮啮合中摩擦生热；减少密封接触面内的摩擦生热；减少由密封和轴或者轴套间相互接触或与第三方污染物接触引起的磨损。改进密封性能的一个方法是采用靠在标准青铜蜗轮上操作的具有平滑、无定向的表面形貌的硬化的钢蜗杆。该形貌上被增强的蜗杆将通过最小化蜗杆和蜗轮间的固体间(solld-solid)粘接相互作用，来减少碎屑形成。这种结构会促进低啮合摩擦损耗，从而可允许低粘性润滑剂的使用。减少润滑剂中碎屑量和来自于啮合摩擦损耗的热生成会减少密封磨损量，从而减少密封泄漏并延长密封寿命。用于蜗杆的钢可以通过加热的工序来硬化，以产生奥氏体。优选地，加热工序在钢中产生至少50％的奥氏体。蜗杆可以在熔炉中或者由激光、电子束、磁感应或者可见光加热。在加热之后，可对钢进行淬火和回火。被加热的部分可在基于烃或者基于水的液体、空气、部分真空或者气体中淬火。加热时间和温度的选择、淬火介质选择以及回火时间和温度的选择基于钢的成分以及所需要的特性，例如硬度和刚性的值。在一个示例中，蜗杆可由锻造的AISI/SAE型4140钢制成。这种钢会在大约1575(大约855℃)的温度下奥氏体化大约一(1)小时，在油中淬火，而后在大约400(约204℃)回火约两小时，以遍及该部件产生近似50HRC的硬度。该蜗杆也可由不同类型的钢制成和/或以其他方式进行热处理。可以在蜗杆的螺旋螺纹上形成碳梯度或者碳氮梯度。也可以允许所述轴形成碳梯度或者碳氮梯度，或者屏蔽(mask-off)所述轴，以防止这些梯度的形成。可以通过对蜗杆进行渗碳来形成碳浓度梯度。这种渗碳处理可以通过气体渗碳、真空渗碳、离子渗碳或者装箱(pack)渗碳来执行。在渗碳之后，可利用气体渗氮、真空渗氮、离子渗氮或者盐浴渗氮在蜗杆中形成氮浓度梯度。可替代地，可通过蜗杆的碳氮共渗或者氮碳共渗在蜗杆内同时形成碳和氮浓度梯度。可利用气体碳氮共渗、真空碳氮共渗、离子碳氮共渗或者装箱碳氮共渗来执行碳氮共渗。可利用气体氮碳共渗、真空氮碳共渗、离子氮碳共渗或者盐浴氮碳共渗来执行氮碳共渗。碳和/或氮的浓度会在表面最大化。浓度会随着从表面增加的距离而降低。包括中心在内的蜗杆的一部分会具有原始成分。示例性的碳和氮梯度分布图被示于图3a-3d中。所示出的分布图没有按照比例绘制而仅为示例性的。换言之，实际的分布图可与图3a-3d的图形中所示的分布图不同。在一个示例中，蜗杆可由锻造的AISI/SAE型8620钢制成。这种钢会在具有诸如甲烷和氮之类的含碳气体混合物的熔炉中在约1700(约925℃)的温度下被渗碳大约六(6)小时，在减少碳势时将温度降低到大约1550(大约845℃)；而后在油中淬火，并且在大约350(大约177℃)回火约两(2)小时，以产生近似60HRC的表面硬度。该硬度会随着从表面增加的距离而降低，直到达本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于改进蜗轮减速器装置的密封的特性的方法，在运转期间该密封与蜗轮减速器装置的轴或轴套的任一部分相接触，该蜗轮减速器装置包括：具有螺旋螺纹的蜗杆轴；具有蜗轮齿的蜗轮；从该蜗轮中心伸出的蜗轮轴，该蜗杆螺旋和蜗轮被包含在一外壳内，并且该蜗杆轴和蜗轮轴从该外壳伸出；支撑该蜗杆轴和蜗轮轴的轴承；以及在该蜗轮外壳中的开口与该蜗杆轴和蜗轮轴之间延伸的密封，所述方法包括：在该蜗杆螺旋和蜗轮齿中之一或两者上进行表面光洁度处理，以便提供所述齿的增强的抗粘附磨损性，从而将使该轴与密封的接触面处的磨蚀磨损最小化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔夫比绍夫，卡尔里波多，莱恩伊文斯，理查德波罗斯基，
申请(专利权)人：迪姆肯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]