發(fā)布時間:2022-09-19
全球制造業(yè)自動化大幅提升,工業(yè)機器人普及率不斷創(chuàng)新高,中國已經(jīng)連續(xù)5年全球第一大機器人應用市場。隨著工業(yè)機器人市場的不斷發(fā)展與增長,對工業(yè)機器人減速機用油以及潤滑管理提出了更高的要求。
日本機械振興協(xié)會對設備故障原因的統(tǒng)計結果見圖1:
由圖1可以看出,約40%的故障與潤滑不良或不當有關。也就是說,潤滑油費用雖然占比很小(見圖2),但它的性能和管理卻會大大影響故障損失和維修費用。
由于潤滑油費用占設備總操作費用的比例很小,為了節(jié)省潤滑油費用而過度延長換油期,所得的經(jīng)濟利益有限,而非正常的設備故障概率及維修費都可能增加(見圖3)。
1.工業(yè)機器人減速機的分類、特點及技術發(fā)展趨勢
工業(yè)機器人主要是由本體、減速機、伺服系統(tǒng)和控制器四大部件構成,其中潤滑部件——減速機又稱“機器人的關節(jié)”是其核心部件之一,占機器人整體成本的三分之一,控制著工業(yè)機器人力量輸出和操作精度,起到將電機等高速運動轉(zhuǎn)動力通過齒輪來減速并傳遞更大轉(zhuǎn)矩的目的,其性能的好壞直接影響工業(yè)機器人的性能。它具有傳動比大、傳動效率高、運動精度高、回差小、低振動、剛性大和高可靠性等特點,一般情況下,一臺工業(yè)機器人需要關節(jié)減速機個數(shù)為4至8套。目前應用于工業(yè)機器人領域的減速機主要有RV減速機和諧波減速機,一般RV減速機放置在機座、大臂、肩部等重負載的位置,而諧波減速機放置在小臂、腕部或手部。目前全球機器人行業(yè)75%的精密減速機為日本Nabtesco 和Harmonic Drive 兩家壟斷,國際主流機器人廠商的減速機均由上述兩家公司提供。
目前國外在工業(yè)機器人減速機方面較國內(nèi)機器人減速機呈現(xiàn)出精度高、速度快、運行穩(wěn)定的優(yōu)點,硬件的整合技術水平成熟。而國內(nèi)工業(yè)機器人減速機在使用壽命、精度等方面還有不小差距,這也導致國產(chǎn)商的減速機基本依賴進口,且國內(nèi)企業(yè)購買減速機的價格是國外企業(yè)價格的將近5倍。近年來,隨著工業(yè)機器人國產(chǎn)化進程的不斷加快,研制減速機的企業(yè)也越來越多,目前來看,諧波減速機可能比較快實現(xiàn)國產(chǎn)化,RV減速機實現(xiàn)國產(chǎn)可能還需要一些時間。
2、工業(yè)機器人減速機潤滑油的作用及性能要求
目前工業(yè)機器人減速機可以使用潤滑油或潤滑脂作為介質(zhì)。不同的機器人供應商對不同的客戶,側(cè)重點不同。對于使用潤滑油作為潤滑介質(zhì)來說,它具有(1)熱量分配平衡,利于冷卻;(2)添加劑的消耗量慢(3)易于更換;(4)清潔,沉積物控制好等優(yōu)點,但也存在易泄露,與其他類型的油不能混用,與個別密封材料及噴漆有可能不適應等缺點。
一般來說,歐系機器人供應商更側(cè)重于潤滑介質(zhì)的冷卻性以及易更換性,多數(shù)推薦潤滑油。而潤滑脂潤滑相較于油來說,不易泄露、不易污染但也存在不易更換,易老化、添加劑損耗快等缺點,日系機器人供應商側(cè)重考慮的潤滑介質(zhì)的不易滲漏性,故多數(shù)推薦潤滑脂。
對于采用潤滑油作為潤滑介質(zhì)的工業(yè)減速機來說,由于柔輪和鋼輪高速嚙合的過程中,齒面間相對滑動速度大,其配套潤滑油的作用在于減少齒輪摩擦副在傳動過程中產(chǎn)生的熱量,起到散熱作用,保證齒輪充分潤滑,減少摩擦,防止齒輪發(fā)生磨損甚至膠合,達到提高傳動效果和承載力的目的。而隨著工業(yè)機器人減速機趨于小型化、輕量化、高速化,重載化的發(fā)展趨勢,其工況條件勢必更加苛刻,對其配套用油提出了更高的性能要求。歸納起來,主要有以下幾點。
(1)優(yōu)異的黏溫性能和低溫性能,保證在減速機溫度變化時,能充分潤滑齒輪摩擦副,并能清潔齒面;
(2)更低的摩擦系數(shù)和牽引系數(shù),良好的油性,帶來減速機傳動效率的提升和能耗的降低。
(3)優(yōu)異的極壓抗磨性,提供優(yōu)異的抗磨性能和承載能力,降低齒輪間的磨損;
(4)優(yōu)良的防銹防腐性,提供良好的防銹保護,對銅等有色金屬部件無腐蝕;
(5)優(yōu)良的氧化安定性和熱安定性,更長的油品使用壽命,滿足工業(yè)機器人減速機換油周期;
(6)優(yōu)良的抗泡性能,抑制泡沫的產(chǎn)生并使泡沫迅速消失,保證工業(yè)機器人安全運行;
(7)優(yōu)異的清潔性能和可生物降解性,抑制油泥沉積且不污染環(huán)境。
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