一、背景與意義
擺線減速機(jī)是上世紀(jì)六十年代從國(guó)外引進(jìn),目前已是國(guó)內(nèi)減變速機(jī)行業(yè)中的主導(dǎo)產(chǎn)品。
“十一.五”期間行業(yè)重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)品。目前國(guó)內(nèi)擺線減速機(jī)的現(xiàn)狀是:(1)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一技術(shù)停滯不前;(2)產(chǎn)品質(zhì)量與國(guó)外差距大;(3)設(shè)計(jì)、加工、檢驗(yàn)技術(shù)落后;(4)缺乏基礎(chǔ)性研究;(5)產(chǎn)品出口遠(yuǎn)不及德國(guó)SEW、日本住友等國(guó)外公司。
要根本改變現(xiàn)狀,只是引進(jìn)、追趕國(guó)外先進(jìn)技術(shù)是很難短時(shí)間做到。必須在基礎(chǔ)性研究方面有創(chuàng)新、有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品,才能打破國(guó)外公司在國(guó)際市場(chǎng)的壟斷地位。
二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
擺線減速機(jī)的傳動(dòng)原理是用外擺線嚙合原理設(shè)計(jì)的外擺線輪和針齒嚙合的行星傳動(dòng),是1926年德國(guó)學(xué)者勞倫茲*勃朗發(fā)明的。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展其理論完善、產(chǎn)品成熟,產(chǎn)品已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。由于擺線減速機(jī)具有體積小,重量輕,傳動(dòng)比范圍大,傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音低、工作可靠等優(yōu)點(diǎn),已廣泛在冶金、礦山、石油、化工、船舶、環(huán)保、輕工、食品、紡織、印染、起重運(yùn)輸以及軍工等許多部門(mén)應(yīng)用。
目前國(guó)內(nèi)外的主要研究方向是:(1)采用新材料、新工藝及計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)以提高產(chǎn)品性能;(2)變形與混合機(jī)構(gòu)的研究;(3)將擺線減速機(jī)應(yīng)用于大功率傳動(dòng),目前擺線減速機(jī)的最大功率國(guó)外已達(dá)250KW,國(guó)內(nèi)最大功率可達(dá)173KW。
內(nèi)擺線針輪行星傳動(dòng)專(zhuān)利對(duì)擺線減速機(jī)的傳動(dòng)原理作了重大改變和創(chuàng)新,在保留現(xiàn)有擺線減速機(jī)的優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,克服了現(xiàn)有擺線減速機(jī)轉(zhuǎn)臂軸承承載能力差、壽命短等一系列弱點(diǎn),使內(nèi)擺線減速機(jī)的綜合性能與現(xiàn)有擺線減速機(jī)相比得到成倍的提高。同時(shí),在大功率傳動(dòng)方面解決了現(xiàn)有擺線減速機(jī)輸入軸動(dòng)平衡的難題,是擺線減速機(jī)的最理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。
三、專(zhuān)利實(shí)施主要內(nèi)容、技術(shù)關(guān)鍵與創(chuàng)新點(diǎn)、預(yù)期目標(biāo)
專(zhuān)利實(shí)施的主要內(nèi)容:(1)按內(nèi)擺線原理設(shè)計(jì)的15KW內(nèi)擺線減速機(jī)圖紙?jiān)囍茦訖C(jī)及樣機(jī)的各項(xiàng)性能進(jìn)行測(cè)試;(2)內(nèi)擺線輪專(zhuān)用加工設(shè)備的研制(3)進(jìn)行大功率(250KW以上)的內(nèi)擺線減速機(jī)的設(shè)計(jì)、試制及測(cè)試。技術(shù)關(guān)鍵是內(nèi)擺線輪的加工,創(chuàng)新點(diǎn)是采用內(nèi)擺線的嚙合、傳動(dòng)原理及針孔式輸出機(jī)構(gòu),從下表的主要參數(shù)的對(duì)比可明顯看出:內(nèi)擺線減速機(jī)的承載能力成倍提高,結(jié)構(gòu)更加緊湊。
減速器類(lèi)型 |
主要參數(shù) |
擺線針輪減速器 |
內(nèi)擺線針輪減速器 |
針齒中心圓直徑 Dz (mm) |
218 |
218 |
減速比 i |
35 |
36 |
偏心矩 A (mm) |
2 |
2 |
針齒套直徑 dz (mm) |
14 |
14 |
針齒銷(xiāo)直徑 d (mm) |
10 |
10 |
短幅系數(shù) K1 |
0.66 |
0.66 |
轉(zhuǎn)臂軸承壽命 Lh (小時(shí)) |
8142 |
16120 |
輸入功率 P (kw) |
5.5 |
15 |
輸出轉(zhuǎn)矩 MV (N.mm) |
1127536 |
3266100 |
減速器重量 (kg) |
131 |
192 |
減速器尺寸(臥式) L N H ( ) |
476 430 425 |
494 430 425 |
注:減速比35的15KW擺線針論減速器重量為245kg,臥式尺寸為600 530 529。
預(yù)期的目標(biāo)是生產(chǎn)出世界上第一臺(tái)內(nèi)擺線針輪減速機(jī),使內(nèi)擺線減速機(jī)的單位重量(或體積)傳遞的轉(zhuǎn)矩(功率)提高一倍以上,并能制造250KW以上的內(nèi)擺線減速機(jī),將國(guó)內(nèi)擺線減速機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)水平提升到國(guó)際領(lǐng)先地位。
四、產(chǎn)業(yè)化前景與市場(chǎng)需求
內(nèi)擺線減速機(jī)的產(chǎn)業(yè)化只須解決內(nèi)擺線輪的專(zhuān)用加工設(shè)備即可在現(xiàn)有的擺線減速機(jī)生產(chǎn)廠或通用機(jī)械廠生產(chǎn),對(duì)大功率的內(nèi)擺線減速機(jī)可在礦山、冶金、化工等大型機(jī)械廠實(shí)現(xiàn),也可新建專(zhuān)業(yè)的內(nèi)擺線減速機(jī)廠。由于內(nèi)擺線減速機(jī)性能的優(yōu)越、市場(chǎng)前景廣闊,除可占有國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有擺線減速機(jī)的市場(chǎng)外,隨內(nèi)擺線減速機(jī)功率的提高將會(huì)有更多、更大的市場(chǎng)需求。若2010年內(nèi)擺線減速機(jī)的產(chǎn)量占有減變速機(jī)市場(chǎng)1%的份額其銷(xiāo)售收入達(dá)3800萬(wàn)元,產(chǎn)生利潤(rùn)約760萬(wàn)元,2015年 占有30%的市場(chǎng)份額 ,產(chǎn)生銷(xiāo)售收入可達(dá) 15億,利潤(rùn)約3億
五、現(xiàn)有工作基礎(chǔ)、條件和優(yōu)勢(shì)
目前,已基本完成內(nèi)擺線針輪行星傳動(dòng)的形成、嚙合、傳動(dòng)原理及主要構(gòu)件的設(shè)計(jì)、驗(yàn)算等基礎(chǔ)研究,并對(duì)內(nèi)擺線減速機(jī)的結(jié)構(gòu)及加工工藝做了深入的研究,完成了內(nèi)擺線減速機(jī)樣機(jī)的設(shè)計(jì)工作圖,只需投入資金便可進(jìn)行試制工作。優(yōu)勢(shì):1.該項(xiàng)目持有全球唯一內(nèi)擺線針輪減速機(jī)專(zhuān)利,有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán);2.內(nèi)擺線減速機(jī)超越傳統(tǒng)產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)明顯且研究工作超前。
六、專(zhuān)利實(shí)施方案、進(jìn)度安排
該專(zhuān)利的實(shí)施分三步
(一).2010年前完成15KW內(nèi)擺線減速機(jī)圖紙?jiān)囍茦訖C(jī)及對(duì)樣機(jī)的各項(xiàng)性能進(jìn)行測(cè)試。
(二)2010年進(jìn)行內(nèi)擺線輪專(zhuān)用加工設(shè)備的研制,批量生產(chǎn)中小功率的內(nèi)擺線減速機(jī),并進(jìn)行大功率(250KW以上)的內(nèi)擺線減速機(jī)的設(shè)計(jì)、試制及測(cè)試。
(三)2015年力爭(zhēng)內(nèi)擺線減速機(jī)的產(chǎn)量達(dá)到減變速機(jī)市場(chǎng)的份額30%。
七、研究人員簡(jiǎn)況
周曉汀,男,68歲,機(jī)械專(zhuān)業(yè)本科畢業(yè),貴州省畢節(jié)地區(qū)農(nóng)機(jī)研究所享受?chē)?guó)務(wù)院特殊津貼的高級(jí)工程師,退休前曾任貴州省機(jī)械工程學(xué)會(huì)理事,中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員,貴州省發(fā)明協(xié)會(huì)會(huì)員。曾獲國(guó)家專(zhuān)利6項(xiàng)、省地科技成果多項(xiàng)、在國(guó)家及省級(jí)學(xué)術(shù)刊物發(fā)表論文5篇。多年從事機(jī)械傳動(dòng)研究,曾發(fā)表論文《差動(dòng)行星減速器》、《諧波鏈傳動(dòng)》及《內(nèi)擺線針輪行星傳動(dòng)》(收入2006年重慶召開(kāi)的國(guó)際機(jī)械傳動(dòng)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集是該學(xué)術(shù)會(huì)唯一的內(nèi)擺線行星傳動(dòng)的論文,目前,國(guó)內(nèi)外尚未發(fā)現(xiàn)相關(guān)的論文),近年來(lái)在擺線行星傳動(dòng)領(lǐng)域有了重大突破,發(fā)明的《內(nèi)擺線針輪行星傳動(dòng)裝置》已獲國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利(專(zhuān)利號(hào):ZL200610001307.9)。
八、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益分析
由于現(xiàn)有擺線減速機(jī)產(chǎn)品技術(shù)落后、不具競(jìng)爭(zhēng)力,產(chǎn)品的利潤(rùn)很低。據(jù)減變速機(jī)行業(yè)的統(tǒng)計(jì):2005年行業(yè)的產(chǎn)品產(chǎn)量60.5萬(wàn)臺(tái),銷(xiāo)售收入29.2億元,利潤(rùn)總額1.6億,預(yù)計(jì)到2010年行業(yè)的產(chǎn)品產(chǎn)量85萬(wàn)臺(tái),銷(xiāo)售收入38億元,利潤(rùn)總額3億元,其利潤(rùn)只占銷(xiāo)售收入的6~8%。
而內(nèi)擺線針輪行星減速器具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、高性能,其利潤(rùn)可占銷(xiāo)售收入的20%,2015年內(nèi)擺線減速機(jī)的產(chǎn)量達(dá)到減變速機(jī)市場(chǎng)的份額30%(約30萬(wàn)臺(tái))可增加銷(xiāo)售收入8.5億元,利潤(rùn)6億元,以50kg/臺(tái)計(jì),可節(jié)約材料1.5萬(wàn)噸。若能盡快的使產(chǎn)品更新?lián)Q代將會(huì)產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益,并能打破德國(guó)、日本等少數(shù)公司在國(guó)際市場(chǎng)的壟斷地位。
以上可行性報(bào)告懇請(qǐng)有關(guān)部門(mén)、領(lǐng)導(dǎo)、專(zhuān)家進(jìn)行評(píng)估。
周曉汀 2008年8月4日
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