國產真空擠出機大約是在20世紀的70年代才開始起步，其減速器的設計和制造水平都比較低，有的采用了自行設計的專用減速器，而較多的磚機制造廠家大都是用標準減速器為主，再配上相應的輔助傳動的齒輪或者自制的簡易減速器滿足真空擠出機的傳動要求。

總的來說，這些減速器性能不太好，使用也不太方便，幾乎全部是軟齒面齒輪傳動，使用壽命很短，故障較多，傳動效率低，很難滿足真空擠出機的工作要求，淘汰這些落后的裝備已經成為必然的趨勢。

1.2   近期國產真空擠出機的減速器概況

最近幾年來，國產真空擠出機幾乎大都是許用擠出壓力在4MPa 以上的硬塑真空擠出機，其配套的減速器有了顯著的進步，總體來說是減速器的承載能力提高了，減速器的類型更多了，使用壽命更長了，傳動效率提高了，故障率也降低了，使用維修也更加方便了，凡此種種就足以說明總體水平確實有了很大的提高。

不過，如果進行全面的考察，近期生產的真空擠出機的減速器還遠遠沒有達到完美無缺的狀況，當前最大的問題是質量參差不齊，良萎并存的現象比比皆是。業內人士必須繼續提高認識，努力改進，更上一層樓，把真空擠出機的減速器提高到更高的先進水平。

2  國產真空擠出機的減速器類型選擇

當前生產的國產真空擠出機減速器的類型很多，有ZQ 型圓柱齒輪減速器，也有ZLY 型硬齒面圓柱齒輪減速器，還有行星齒輪減速器和真空擠出機專用減速器等。下面我們將對這幾種常用的真空擠出機的減速器進行分析比較。

2.1  ZQ型圓柱齒輪減速器

ZQ型圓柱齒輪減速器是大家最熟悉的一種減速器，在磚機行業的應用已經有幾十年的歷史，它的優點是價格低廉，結構簡單，維修方便；它的致命的缺點就是因為是軟齒面齒輪傳動，所以它的承載能力低，故障多，使用壽命短，傳動效率低，振動大，噪音大，在機械行業早在上世紀就已經列為淘汰產品，到了今天淘汰這種落后產品，也已經成為磚機行業的共識了。

ZQ型圓柱齒輪專用減速器的結構，如圖1所示。

圖1 ZQSH型圓柱減速器

2.2  ZLY型硬齒面圓柱齒輪減速器

ZLY型硬齒面圓柱齒輪減速器是ZQ型圓柱齒輪減速器的更新換代產品，它采用硬齒面齒輪傳動取代了落后的軟齒面齒輪傳動，因而具有很高的強度和很長的使用壽命，傳動效率也很高，故障率也大為減少。

但是，ZLY型硬齒面圓柱齒輪減速器畢竟是一種通用減速器，不是為真空擠出機專門設計的，不能滿足真空擠出機的使用要求。雖然基本上能夠滿足真空擠出機下級絞刀軸傳動的需要，但是，雙壓泥板軸還需要設置相應的傳動裝置，增加了一個齒輪箱或者一套傳動裝置，對使用和維修來說都很不方便。

由于真空擠出機的工作需要，在減速器的輸入軸上，（即高速軸）必須安裝一個氣動離合器，而ZLY型硬齒面圓柱齒輪減速器的高速軸端，只能安裝直徑較小的聯軸器，也只能傳遞扭矩，根本無法承受有皮帶傳動功能的氣動離合器，即使進行改裝也很困難。

真空擠出機的下級擠出絞刀軸，一般都是采用夾殼聯軸節和減速器的輸出軸聯接，面ZLY型硬齒面圓柱齒輪減速器的輸出軸軸端尺寸一般都不和夾殼聯軸節的尺寸一致，給安裝和使用帶來不便，即使進行改裝也較為困難。

還有一個更為重要的原因是ZLY 型硬齒面圓柱齒輪減速器齒輪的齒面接觸強度確實很高，使用壽命很長，但是它的齒輪的抗彎強度不太高，根本不能滿足硬塑真空擠出機的工作要求。硬塑真空擠出機工作時的峰值載荷可以達到額定載荷的好幾倍，很容易在工作中發生齒輪輪齒折斷的事故。由于上述原因，硬塑真空擠出機采用ZLY型硬齒面圓柱齒輪減速器的可能性是極小的。

2.3 行星齒輪減速器

行星齒輪減速器具有體積小，質量輕、傳動比大、傳動效率高、傳動功率大的特點，是一種十分先進的齒輪減速器，在硬塑真空擠出機還是可以作為一種選擇的品種，目前也已經被有的磚機制造廠配套選用，今后也可能在一定的范圍內得到推廣應用。

但是，由于行星齒輪減速器的價格高，其本身的制造精度很高，對于其配套的相關部件的精度要求也很嚴格，應用的效果還不明顯，行星齒輪減速器對使用、維修的技術要求比較高，一般磚廠的維修人員很難適應，所以在目前應用的范圍還不大，推廣還有一定困難。

2.4 真空擠出機的專用減速器

真空擠出機的專用減速器是目前使用較為廣泛的傳動裝置。因為它的輸入軸上可以安裝有皮帶傳動的氣動離合器，滿足了真空擠出機的傳動要求；它的輸出軸適合安裝夾殼聯軸節，實現了下級絞刀軸的驅動需要；它有3根輸出軸，可以分別驅動擠出絞刀軸和壓泥板軸或攪拌軸，滿足了真空擠出機的全部傳動要求；它的結構緊湊，故障少，使用壽命長，維修安裝很方便。因此，真空擠出機專用減速器自然成為真空擠出機首選的傳動裝置了。本文將對真空擠出機專用減速器設計制造的一些問題進行探討，希望能夠引起大家的關注和重視，不當之處，歡迎指正。

3  對真空擠出機的專用減速器的要求

3.1  真空擠出機的專用減速器必須具有足夠的強度，也就是說必須有很高的安全系數，有很高的可靠性

當前磚廠使用的大都是硬塑真空擠出機，許用擠出壓力比原來軟塑成型的真空擠出機大約高一倍，如果專用減速器的強度不高，就會發生箱體開裂，齒輪斷齒，傳動軸斷軸等嚴重故障，造成整條磚坯生產線停工停產，給磚廠帶來巨大的經濟損失，這是絕對不能允許的。因此，高強度、高可靠性是對真空擠出機專用減速器的剛性要求。

3.2 真空擠出機專用減速器必須具有很長的使用壽命，也就是說必須可以長期無故障運行

現在的真空擠出機幾乎都是常年連續生產，過去采用自然干燥的季節性生產的磚廠幾乎絕跡了。真空擠出機經年累月的運轉，這就要求專用減速器的齒輪等傳動零件有很好的耐磨性，有極高的使用壽命，這樣好的高耐磨性才能保證真空擠出機專用減速器能夠經久耐用，能夠極大地降低維修費用和提高經濟效益。

性能優良的真空擠出機專用減速器的壽命應該是多長呢？建材行業的標準中沒有明確的規定，一些為真空擠出機配套的專業減速機廠承諾的質保期大體上是一年，這樣低標準的規定和國際先進水平的差距實在太大了。國際先進水平的真空擠出機專用減速器的壽命是終身制，與真空擠出機配套的減速器可以做到終身無故障，可靠運轉。因為真空擠出機專用減速器只是真空擠出機的一個傳動裝置，工作載荷和運轉速度都在設定的范圍內，其使用壽命完全在可控的范圍內，一般來說，應該和機械行業的標準一致，保證10年以上的使用壽命是完全可以做到的，也是可以做到的。

以上兩點是對真空擠出機專用減速器的主要要求，能夠保證這兩項重要指標，其他的如傳動效率、噪音、振動等指標自然也是比較好的。

4  怎樣設計制造性能優良的真空擠出機專用減速器

4.1  齒輪的優化設計

齒輪是減速器的關鍵零部件，齒輪的性能決定減速器的性能，減速器的優劣基本上由齒輪決定，減速器的大部分故障都是齒輪故障。

有些減速器的生產廠家對齒輪設計很不重視，一般就只是采用類比設計的方法，根據功率、轉速等相關參數和類似的減速器齒輪對比就確定了新齒輪的全部參數，這種做法是完全不可取的。傳統的齒輪設計計算方法十分繁瑣，也限于經驗等方面的各種因素的制約，已經不能滿足工作需要。只有采用各種齒輪設計計算的各種先進的軟件，對齒輪的各項參數，如齒輪的模數、齒數、中心距、螺旋角、變位系數等各項參數反復計算分析，進行優化設計，才能算是高水平的精細化設計，才能確保減速器齒輪的高可靠性和最大的使用壽命。

4.2  要采用高強度的齒輪材料和各種先進的齒輪制造技術和工藝

傳統的常用齒輪材料，如鑄綱、45號鋼，有幾臺普通加工機床，就可以生產真空擠出機配套的減速器，這種現象再也不能繼續下去了。

齒輪的材料和制造工藝不同，將對齒輪的強度和機械性能產生巨大的影響，會極大地影響減速器齒輪的可靠性和使用壽命。

表1列舉了幾種不同齒輪用材料的制造工藝生產的齒輪的機械性能，從中可以看出它們之間的巨大差距。

由此可見，只有采用優質合金鋼加上相應的熱處理工藝，才能使齒輪獲得高的強度和優良的機械性能。

這里很有必要澄清一個所謂“中硬齒面”齒輪的問題。磚機行業配套的某些減速機廠，大力宣揚他們的減速機是采用了“中硬齒面”齒輪，有很好的耐磨性能。但實際情況證明，這種“中硬齒面”齒輪只不過是一種虛假宣傳的廣告詞，這種“中硬齒面”齒輪無論是材料，熱處理工藝，齒輪齒面硬度（齒輪硬度大約只有硬齒面齒輪的一半），都完全是軟齒面齒輪的范疇，根本不是硬齒面齒輪，這種“中硬齒面”齒輪的減速機承諾的質保期也只是一年，這就證明了不過是魚目混珠的一種手段，與硬齒面齒輪完全無關。

4.3  真空機擠出機專用減速器必須具有高強度、高剛度的減速器箱體

原來有不少真空擠出機配套的減速器的箱體，大多是采用灰鑄鐵材料，一般也很少經過自然時效處理或人工時效處理，在使用過程中，有的會發生減速器箱體開裂或變形，造成減速器無法運轉甚至報廢。性能優良的真空擠出機專用減速器的箱體必須是用鑄鋼材料或者用優質鋼板焊接而成，都需要進行人工時效處理或者自然時效處理，這樣才能防止在使用過程中減速器箱體變形而發生各種故障。鋼材不但抗壓強度高，抗拉強度和沖擊性能各方面都比鑄鐵高得多，有更高的可靠性。

4.4  專用減速器必須具有高的加工精度

性能優良的真空擠出機專用減速器的輸入軸和輸出軸除了采用優質鋼材和相應的熱處理工藝外，還要有很高的加工精度，還要根據真空擠出機的傳動要求進行優化設計。

標準減速器的輸入軸一般是采用直聯式聯軸器（如彈性柱肖聯軸器）聯接傳動的，一般只是傳遞扭矩，而真空擠出機專用減速器輸入軸端要安裝一個皮帶傳動用的大直徑的氣動離合器。因此，減速器的輸入軸除了要承受扭轉力矩外，還要承受皮帶傳動產生的彎曲載荷。受到彎曲、扭轉等聯合載荷的減速器的輸入軸必須有更高的強度和更優良的各項機械性能。

標準減速器的輸出軸一般也不能適應真空擠出機專用減速器的使用要求，因為真空擠出機專用減速器的輸出軸要和真空擠出機的下級絞刀軸聯結，必須滿足真空擠出機下級絞刀軸傳動的特殊要求。

標準減速器的輸出軸的聯結部位一般比較短，對于有些采用剛性聯結傳動的真空擠出機就難以適應，因為下級絞刀軸傳動必須滿足下級絞刀軸總成的懸伸長度和支承長度的比值（詳見2017年磚瓦第7期磚瓦機械中的聯軸器設計淺談），減速器輸出軸的懸伸部分，應該比標準減速器更長一些。對于緊湊型真空擠出機的專用減速器來說，由于結構的原因，減速器輸出軸的懸伸部分必須更長一些。

為了保證真空擠出機專用減速器的輸出軸與真空擠出機下級絞刀軸安裝后的同軸度，專用減速器的輸出軸的外形尺寸要使其便于安裝和檢查安裝精度，這樣才能使真空擠出機平穩運轉，提高工作效率。

4.5  真空擠出機專用減速器采用三級減速的必要性

長期以來，國產真空擠出機的減速器基本上都是采用二級減速的減速器，大家已經習以為常，覺得并無不妥。如果認真加以分析，時至今日仍然沿用二級減速的減速器，可以認為是步入了真空擠出機減速器設計的誤區，無論從技術方面或從經濟角度來衡量，都必須與時俱進，改弦易轍，采用三級減速器是勢在必行了。

4.5.1  近期國產真空擠出機的變化必然要求配套的減速器與其相適應

和20世紀的國產真空擠出機相比，現在的國產真空擠出機逐步向大型化、高擠壓力方向發展。原來生產量很多的400mm～500mm 真空擠出機，基本上被600mm～700mm的大型真空擠出機取代了；原來許用擠出壓力2MPa 的真空擠出機都升級為4MPa 的真空擠出機了。大缸徑、高擠壓力的真空擠出機必然要降低真空擠出機的轉速，原來真空擠出機的工作轉速一般都大于30r/min,現在生產的真空擠出機的工作轉速大多在16r/min~18r/min，工作轉速幾乎降低了一半。

新型真空擠出機還有一個更大的變化是配套動力增大了，原來配置110kW~132kW的驅動電機，現在的真空擠出機配套電動機都在315kW以上了。

真空擠出機有了這些變化，帶來的結果就是真空擠出機傳動系統的總減速比必然要大幅度增加了。

當真空擠出機的工作轉速為30r/min時，大約為49。

當真空擠出機的工作轉速為16r/min時，大約為92。

因為電動機的動力是先經過皮帶傳動減速以后再進入減速器，減速器的傳動比i減=i總/i皮其中皮帶傳動的減速比由于受到大皮帶輪直徑的限制，氣動離合器的生產廠家的產品已經定型了，其減速比一般在2.7~3。

由計算得知，當總動比為49時，減速器的傳動比大約為16.5；當總傳動比為92時，減速器的傳動比大約為33。

當然，以原來真空擠出機常用的ZQ 型標準減速器為例，ZQ型圓柱齒輪減速器二級減速的最大傳動減速比可達50，16.5-33 的減速比是完全可以采用的。

但是，如果從多方面因素來衡量比較，真空擠出機的下級減速器為30左右的減速比采用二級減速是很不恰當的。

4.5.2  降低真空擠出機減速器的每一級傳動的減速比可以增大減速器齒輪的彎曲強度，有利于提高減速器的可靠性。

真空擠出機減速器齒輪的彎曲強度是決定其可靠性的關鍵因素。因為真空擠出機的工作條件復雜，有時會有嚴重的超載和沖擊載荷，在最壞的情況下，很容易發生真空擠出機減速器齒輪斷齒之類的故障。

如果真空擠出機減速器齒輪彎曲強度的安全系數很大，就可以避免此類故障的發生，極大地提高了減速器的可靠性。

從圓柱齒輪的主要計算公式可以看出：

從以上圓柱齒輪的計算公式可以看出，在齒輪模數確定的條件下，減速比小時，小齒輪Z比較大，小齒輪的分度圓直徑d也大，齒輪分度圓與名義切向力Ft就變小，小齒輪齒根的彎曲應力就小，也就是齒輪所受到的名義切向力Ft小，齒彎曲強度的安全系數就增大了。

4.5.3  降低真空擠出機減速器每級傳動齒輪的減速比，同樣可以提高減速器齒輪的接觸強度，從而增加了真空擠出機減速器的使用壽命。

計算齒輪接觸應力的基本值的計算公式如下：

從以上齒輪接觸應力的計算公式同樣可以看出，當齒輪模數確定以后，每級齒輪的減速比的數值小，則小齒輪的齒數Z就可以大一些，齒輪的分度圓直徑也大，齒輪的接觸應力就小，齒輪接觸強度的安全系數也就增大了。

因為齒輪選用較好的材料和相應的熱處理工藝可以使齒輪的接觸疲勞極限比普通鋼材提高3倍以上，齒輪的抗彎強度的安全系數足夠大時，其接觸強度是完全不成問題的。

4.5.4真空擠出機減速器采用三級減速以后各級減速傳動比的變化。

采用三級減速的減速器和二級減速的減速器其各級傳動比的變化是很大的。

以減速器的總傳動比30 為例，當采用二級減速時，各級傳動比的計算結果如下：

I=i1×i2            30=6×5

當采用三級減速時，計算結果是：

30=3.33×3.03×3

由此可見，減速器采用三級減速時，各級齒輪的減速比差不多降低了一倍。

當減速器齒輪的減速比過大時，為了滿足齒輪強度的要求，小齒輪要適當增大，這就會使大齒輪尺寸過于增大，從而使整臺減速器結構十分龐大，必然帶來很多不利因素。這也是現在的真空擠出機專用減速器采用三級減速勢在必行的原因。

4.5.5 真空擠出機專用減速器采用三級減速以后，由于每級傳動的減速比都比較小，因而可以大幅度降低大齒輪的尺寸，從而減小了整個減速器的結構尺寸，既能降低減速器的制造成本，又能方便使用維護。

以傳遞功率132kW~16kW的緊湊型50/45真空擠出機的專用減速器為例，原來是采用二級減速的，結構非常龐大，大齒輪直徑約1000mm，質量約1000kg，制造成本很高，具體結構圖如圖2所示。而現在采用三級減速的真空擠出機專用減速器（如圖3所示），傳動功率315kW，在傳遞同等功率條件下，其外形尺寸要小很多，總體質量也更輕，由此可見，采用三級減速以后，可以大幅度節約材料，降低制造成本，經濟效益也是很可觀的。

圖2 采用二級減速的真空擠出機專用減速器

圖3 采用三級減速的真空擠出機專用減速器

4.5.6 真空擠出機專用減速器采用三級減速以后，主電機可以將6極電動機改為4極電動機，降低了設備成本。

由于二級減速的多級齒輪的減速比過大，只好選用轉速為6極電動機，以便降低減速器的傳動比，但是6 級電機比4 極電機的價格高得多，采用三級減速以后就可以用4極電動機了。