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如何提高重载齿轮传动的性能?
发布时间:2022-04-29 15:32:23 点击次数:658

近年来,由于其具有体积小、质量好、结构简单、负载大、传动速度快、运行稳定、耐撞击、大传动、大传动比、能够完成各种动作组合和拆装等优点。在现代的行星传动中,为达到大载荷工况下的工作特性,必须要有更大的外径,但在行星传动中,一般都是薄弱环节,因此,要改善减速机承载力,必须改善其工作特性,以适应重型负荷的要求。

在重型齿轮中,无论是内部还是外部的齿形都要符合其强度和齿形品质,常规的结构已经无法适应这种情况。本文结合生产实践,对此,给出了一些建议,以作借鉴。

1、增加齿宽度

在相同的外径条件下,通过适当增大内齿的宽度,可以有效地增大齿面的载荷,并使其承受力矩增大,并在一定的转矩下减小单元载荷。并能减小齿轮的弯曲,减小噪音的激发,达到减小齿轮噪音的目的。但是,由于齿面的宽度因数太大,会使齿面产生较大的刚度和较大的变形,从而使齿面宽度发生偏移,从而影响到啮合的准确性。

2、圆弧型圆锥齿轮的应用

圆弧齿轮是一种带有斜齿的圆锥齿轮,它是一种具有较高的载荷、较少的生产费用、加工方法和使用寿命。在输入转速、工作工况、寿命和齿轮宽度等条件下,斜齿轮的受力比一般的圆柱齿轮要好得多。

3、增加齿轮模数和增加齿面角度

为了保证减速器的外径大小和增加其承载力,可以通过适当增加齿轮的模量和减少齿数来达到。大模齿轮能够有效地改善齿轮的弯曲性能,而弯曲性能是其主要性能参数之一。增加齿面的齿面接触角度对增加整体曲率半径、减小赫兹力、改善载荷性能具有重要意义。

4、增加齿轮齿的接触面压力

在行星减速器的驱动过程中,由于内部齿环较外齿面的硬度较小,且材质不同,且在加工和热处理方面存在差异。行星减速器的检查强度一般为对太阳轮-行星轮的驱动啮合应力进行检查(要求啮合的表面张力比太阳轮的啮合应力要小);本文研究了太阳轮-行星轮的弯折问题。行星轮-内齿轮的啮合应力(啮合力比行星轮的啮合极限值要小)。一般情况下,环形齿轮的接触压力是第一个发生故障的。因此,为了提高轴承的承载力,必须确保齿环的接触应力。

5、齿轮的成形

在载荷作用下,轮齿在啮合过程中会发生很大的弯曲。由于该变形,导致了驱动轮参与齿的基本节数缩短,随动轮对应的齿节增加,从而在进、退啮合过程中出现干扰,在齿顶和齿根部位出现,而对重型齿轮,通常在齿端修形上进行修形可以避免因齿方向偏差而造成的齿端超载。修缘、修根和修形是提高重型齿轮传动性能的有效途径。齿尖处的修边值与负载的尺寸有着直接的联系,合理的修边能确保在啮合(啮合和啮合)时的平稳性能,减少动负荷、噪音、弯曲和接触面。

6、选择润滑

润滑油脂的使用是导致齿轮损坏的一个重要因素。润滑油脂的特性与齿轮的负荷、转速、齿轮的形式、工作温度等因素有关,选择合适的润滑方法和润滑油脂能大大延长机械的使用年限。一般情况下,减速齿轮的润滑分为三种:润滑脂润滑、溅油润滑(润滑液润滑)、强迫润滑(循环润滑)。在选用合适的润滑方式时要考虑到不同的传动工况,而选用的参考标准则是以齿轮的周向速度和转速为基础。在通常情况下,按照循环转速来划分油脂,在低速时采用油脂,在中等转速时采用油浴,在高速时采用强迫式。为了保持高效的驱动,在齿面上要有稳定的润滑薄膜,避免与金属发生摩擦。为了实现这一目标,应选用适当的粘性油。高粘性指标表明,随着温度的改变,其粘性的改变很少,这有助于在工作温度区间中维持低的粘性,改善其润滑性。在实际选用时,应按负荷、速度选取润滑脂,并考虑传动功率、啮合效率、轴承效率和出口温度等。减少齿轮表面的粗糙度,有利于提高其表面的润滑性能,并使其易于在表面上产生完全的油膜。给出了渐开线齿轮的点-线接触问题。在此基础上,对油层进行了理论分析,确定了油层的厚度和强度,并选用了相应的润滑油。加载少量润滑油油脂,不能达到润滑目标;反之,在密闭式变速箱中,过量的润滑油会导致大量的混合损耗。

7、齿根加强

齿根处的条件对其弯矩的影响较大。尤其是对渗碳硬化的齿根处,由于其齿根处出现了脱碳膜等原因,导致了齿根处的剩余压力很难得到保障,从而导致了齿根处的疲劳性能下降。这时牙根处要进行去除,才能确保牙根的抗弯强度和增加其疲劳性能。

8、设计参数的全面调节

在齿轮减速机上,根据载荷的不同,分别对模数、中心距、齿宽等进行了分析。齿的中心间距、齿宽度与齿的啮合程度、齿数、螺旋角、重合度、啮合角、加工精度、位移系数等都会对其产生一定的作用。在这些因素中,位移因子是一个非常关键的因素,对许多其它因素都有很大的作用。为了提高齿轮的疲劳性能,可以在结构上调节变形因子,提高啮合质量和凑合中心间距,从而提高了齿轮的工作寿命。

9、调节变位因子

要想改善齿轮的受力性能,首先要对其失效机理和失效模式进行深入的研究,找到其主要问题,并据此制定合理的选用变量因子。行星减速机常使用硬齿轮。在硬齿面封闭齿轮中,最大的风险是齿根处的疲劳裂缝在循环应力的影响下会逐步扩大,从而导致齿根处断裂。然而,在实践中,由于齿面磨损和剥落,很多硬齿面的齿面齿轮都丧失了工作性能。因此,对于此类齿轮,必须使其啮合角度*(也就是使其整体位移因子尽可能地增加),既能增加接触强度,又能增加齿型系的值,从而增加齿根处的抗拉强度。若有需要,也可以合理配置位移因子,使得两个齿轮的齿根处的弯曲强度基本相同。合理选用变形机构,可以增加传动机构的承载力。

10、齿轮的精度和错误

齿形强度不但与齿形的精度水平相关,还与齿节的绝对误差密切相关。如果最大的基础偏差是最大的,那么对轮齿施加的滚压也是最大的,从而造成最大的磨损量。所以必须要严加管束。

11、降低输入速度

行星减速机所具有的输出负载扭矩与其输出速度之间的函数是:在满足使用年限的情况下,相同的行星减速机的功率和较低的负载扭矩;输出速度较慢,负载扭矩较大。高速度下,对于每一段时间的齿轮,会有较多的啮合,从而使其疲劳的持续期缩短,而对于较高的速度,则会导致较大的疲劳。

12、选用齿轮材料

在选用重载齿轮时,应根据其工作特性选择合适的材料,并要使其具有某种硬度,以确保接触强度和金属的耐磨性能,并具有较高的韧性。要达到上述条件,必须采用渗碳和硬化的齿轮。重型齿轮通常选用含碳小于0.2%的合金钢,而合金成分主要是铬、镍、钼、钛等。结果表明,上述成分对提高淬透性、细化晶粒、提高耐磨性、延展性均有明显效果。在进行结构优化时,应从强度、工艺等方面进行全面的考虑。

上述介绍了一些改进减速机承载力和延长其工作寿命的措施,经实际应用证明,这些措施均是行得通的,具有一定的借鉴意义。文章来源:http://www.twpnk.com/


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