减速机

减速机顾名思义是一种减速的机械设备（也称为齿轮箱），是一种相对精密的机械设备，主要用于在电动机和执行机构之间，将输入轴的转速降低到用户需要的输出速度，应用非常广泛。根据减速器使用用途不同，型号分类各异，种类繁多，这里不再赘述。

本文主要讨论减速机轴端骨架油封的使用情况，以及骨架油封在减速机这一场景中使用而存在的特性进行分析。我们从以下几个方面来展开说明：

一、 输入输出转速差异（速比Ratio）：由于减速机主要用于降低传动设备的速度，所以在应用中，就会出现动力输入端和输出端的转速就存在巨大差异，从速比7.5到100（I=7.5;10;15;20;25;30;40;50;60;80;100）甚至更多。由此产生一个问题，就是输入端油封在高转速下运行，而输出端油封在低转速下运行。假设油封使用寿命相等，那么输入端油封和输出端油封的使用寿命理论上应该存在大倍数的差异。那么如何解决减速机涡轮蜗杆端不同的使用条件，就成为了油封设计的重要课题。

UKS密封件系统工程师们经过长时间的测试，摸索，钻研，认为该两个部位的油封应该存在结构差异，还可以存在材料差异。在输入端可以在压力临界点内，做结构优化，减少摩擦，还可以增加自润滑材料，从而大幅延长使用周期。

二、 运转时的温度：

油封在不同转速下，所产生的温度差异不小，动力输入端由于封闭在机械封盖内，加上高速和长时间的运转，产生的温度与输出端存在差异。加上减速机安装存在不同的方向。例如在E-RV、E-V、E-DRV、E-UDL等减速机条件下，不同品牌同一规格减速机，连续运转2小时以上，周边环境温度15℃，综合检测温度可以在35-55℃之间。说明不同减速机之间产生的温度是不同的，噪音也差异很大。

为什么在相同环境、相同转速、相同运转时长下，为何会存在这么大的差异？这关联到机械制造的精密程度、减速机材质、轴承质量、科学装配、油封和润滑。我们这里探讨重点则放在油封和润滑部分。如果油封结构设计合理，曲挠部位厚度长度和唇口a尺寸和唇口面积、以及挡簧臂厚度宽度所限定的对轴径向抱合力计算科学的话，那么2000转速下应该产生多少热量，3500转速下会产生多少热量，以及热量分散速度之间的交互程度，同样是油封设计时不得不考虑的细节。

三、 正转、反转、空载、负载（均匀负载、中等负载和重负载）、间歇和停止状态：

如上情况是减速机全面的状态。也恰恰对油封的选型和不同品牌之间的特点提出了要求，这里我们将针对性的对上面的状态一一进行论述。

1、 无论正转还是反转，长时间运行下都无法避免轻微的油膜渗出，如何解决呢？UKS品牌油封工程师在进行了大量和长时间减速机实验过程中发现了问题，经历了收集信息~提出方案~修正方案~理论验证~装机实验~数据采集等长时间工作后，提出了正反转动下的油膜回收双向回油设计理念，在1500-3000转的预定速度下，设计了30度角的双向锐三角型回油线，通过半流体微小的离心力，以微幅刮油清洁的理念，解决了正反转交互时刻油膜渗出的情况。

2、 负载状态：均匀负载下一般不出现问题，而在重负载条件下，轴扭力加大，在尤其E-DRV双极减速模式下，对油封的密封效果就提出了挑战。负载状态下，蜗轮蜗杆振动频幅大增，如果油封S和L尺寸没能根据减速机特点进行调整，从而缺乏良好的随轴性，漏油便成为了难以破解的谜题。UKS密封件设计系统的过盈补偿理论，借助18年密封润滑经验，有效弥补了以上缺憾。

3、 间歇和停止状态，在正反转之间的间歇，和机器临时停顿时的间歇，以及设备停止状态。成为密封部位的关键点，我们在实际应用中，遇到很多案例，运转中都没问题，停止状态下，或者是停止那一瞬间，油膜便出现微小渗出。经过不断的试验，和大量跟踪案例，我们发现这样的渗出其实是存油槽内，也就是油封主唇口和副唇口之间那间隙中的润滑油膜，在机械停止的刹那，随轴而出。这里就得重点说说IP67和IP68的防水性标准，这个标准最早用来衡量电子产品在特点条件下抵御液体渗透的等级标准。后来在各类机器装备、汽车、智能穿戴设备等领域被全面采纳。IP67主要在1米深的清水中停留30分钟屏蔽水分子进入。IP68则提出了更高的要求，一般由制造商自行规定。

UKS根据IP67的要求，提出了UKS公司自己的径向抱合力的理论架构，实现了更加符合骨架油封特点的反向防水和气密测试（并非简单的防水，还有防尘和防油品渗漏），而落实到骨架油封上，从而对骨架油封主唇口的径向抱合力，以及副唇口的半幅过盈，制定了更加科学的可衡量标准。解决了减速机在间歇和停止状态下的渗漏。

四、 机体的材料差异：

UKS公司优秀的工程师，在与减速机企业工程师沟通过程中发现，铝合金箱体（外壳）减速机，还曾经发生过端盖掉出或者油封在压力下整体外移的情况。在测量了腔体孔和油封外径的情况下，我们发现这是减速机不同外壳材料下的热膨胀系数差异导致的问题。现在的RV类减速机基本都采用铝合金箱体，而在斜齿硬齿面减速机上，则更多采用铸铁材料（铸铁类材料不存在本节所述问题）。

UKS专业的工程师以5454铝合金材料在20℃~300℃的范围内进行了测试验证，该材料的平均热膨胀系数为(线和面)23.2~25.6μm，也就是说这比铸铁的膨胀系数（线和面）8.5~12.2μm大出一倍有余。如果腔体孔的加工精度不变，油封的安装尺寸不变，那么铝合金材料箱体（外壳）减速机就存在因为温度增加膨胀系数大的情况下，油封外移的情况。UKS工程师们提出了解决方案。第一，增加油封和端盖的外径螺纹，增加摩擦力；第二油封和端盖外径设计时按照油封安装尺寸标准的超过中间值去做设计，尽量做到标准值内的75%以上去做安装尺寸。从而解决了因为箱体热膨胀系数而造成的工艺匹配问题。

五、 不同安装方向时油封的表现：

减速机由于应用广泛，使用场景各式各样。例如污水处理、挖掘机、纺织机械、钢铁铸造设备、输送设备、化工设备、水泥建筑机械、造纸等行业。从而对减速机提出了适用性的高标准。

UKS工程师与浙江格尔和杭州意德（兴达）的工程师们进行了高效沟通。对M1、M2、M3、M4、M5、M6安装方向，以及各种方向下不同的油封表现，进行了现场试验台实地勘察。而RV类减速机则因为型号众多，安装则更加复杂。总体而言是不同的安装方向下，最严苛的情况会导致油封正向完全受压于油品和完全失去润滑的情况。这种情况下，对油封的要求就更加严格。

UKS技术团队在采集研究了众多减速机生产企业在油封应用中的问题，最终拿出了TCGS方案，并进行了大量的测试，在不同安装条件下，不同温度下，不同速比下。我们不怕测试，48小时、72小时、96小时、130小时……，我们购买的多数样机日夜转动，视频观测，技术人员记录了大量基础数据。不断调整，不断试验，只有大量的试验数据，才是对设备安全运行的直接保障。

六、 油封径向抱合力对减速机动力的影响

我们从几个方面论述这个问题：

1、橡胶材料对减速机动力的影响

减速机油封的主要材料是高分子丁腈混合橡胶，当然也存在氟橡胶、氢化丁腈橡胶，笔者在德国全球著名的变速箱里还曾发现过丙烯酸酯材料。

不同的材料，其性能偏重也各不相同。那么材料之间具体有哪些区别呢？其他方面跟动力无关，我们不展开说明。这里我们仅就材料物性中的扯断伸长率、邵氏硬度来简单说明影响。

A.扯断伸长率可以俗称为“拉力”或者“韧劲”，韧劲越强，对轴施加的径向力就越大，从而对动力自然产生损耗。

B.而邵氏硬度与扯断伸长率在对轴的力上面，有接近的功能，硬度越大，就算同样的过盈量，安装拉伸时候高硬度材料对轴施加的力也就更大，从而也造成动力损耗。

2、唇口结构设计对减速机动力的影响

结构设计是个艺术过程，精密而简单。说它精密，是因为这样的设计需要理论体系的支持，更需要大量的数据支撑，还需要大量翔实的实践反馈信息的背书。这需要很长时间的研发和细致入微的材料收集才能完成。

UKS工程师从业18年来，收集了大量的市场反馈，接触了全球各大密封件公司的产品，分析了各个公司和品牌的核心竞争力。并且对GB/T9877-2008、DIN3760-1996和UNI ISO6194/1-1990等标准，曾经用论文的形式对几大旋转密封领域的重要标准，进行了分解和实际验证，制定了《UKS密封件系统设计知识汇总》。从此UKS油封不再依托任何标准，企业的内部标准已经涵盖了整个标准体系，从严肃专业的态度出发，修整了部分国家或者行业标准中存在的问题。而说它简单，当产品生产拥有了理论研究，科学数据，技术验证体系和品控体系的时候，这样的工作就是简单的，是可以按部就班达成目标的。由于本部分涉及公司技术秘密，不再展开说明，诸君用心体会之即可。

3、唇口过盈量对减速机动力的影响

唇口过盈量到底多少合适？无论是GB/T9877-2008还是DIN3760-1996都做出了设定，如下表：

这表格中未说明是簧前还是簧后，是修边内径还是模边内径。按照UKS的逻辑，如果按照修边内径簧后，即使去掉极限偏差值，这表中的不少范围油封是不能起有效密封作用的。而且这样的过盈量，必须依托于唇口设计理念。不合理的设计理念，例如某些品牌将二道辅助唇口设计在曲挠部位的产品，同样的过盈量，对轴的径向力是完全不同的。更谈不上达到UKS公司所提出的过盈损耗补偿理论所述要求。说到这儿，必须明确说明，在同等设计结构下，过盈量大的油封，对轴施加的径向力必然大，从而必然影响减速机动力轴。

4、材料的自润滑功能与轴动力的关系

随着高分子技术的不断发展，现在无论是气相法炭黑，还是聚四氟乙烯微粉，或者二硫化钼，或者氟碳涂层等，都在旋转摩擦结构中，帮助材料在缺油干磨结构中产生自润滑功能，一定程度的减少磨耗和阻力。

最后，我们坚信，工业技术的发展是永无止境的，质量和客户服务同样没有终点；为了至臻完美的理想和追求，UKS从未停止脚步。只要世界在进步，您就能看到UKS勤奋而专注的身影。