發(fā)布時間：2019-01-23所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：齒輪傳動裝置是機械傳動中最為關(guān)鍵的一種形式，其與設(shè)備的整體運轉(zhuǎn)水平密切相關(guān)，并且會直接影響產(chǎn)品的制造過程及質(zhì)量，同時其也是影響設(shè)備性能的關(guān)鍵因素。因此在冶金領(lǐng)域應(yīng)用該裝置的過程中必須明確各項性能參數(shù)及主要的制造技術(shù)，并根據(jù)齒輪的特點
摘要：齒輪傳動裝置是機械傳動中最為關(guān)鍵的一種形式，其與設(shè)備的整體運轉(zhuǎn)水平密切相關(guān)，并且會直接影響產(chǎn)品的制造過程及質(zhì)量，同時其也是影響設(shè)備性能的關(guān)鍵因素。因此在冶金領(lǐng)域應(yīng)用該裝置的過程中必須明確各項性能參數(shù)及主要的制造技術(shù)，并根據(jù)齒輪的特點選擇合適的技術(shù)，同時還應(yīng)結(jié)合齒輪的應(yīng)用現(xiàn)狀對其未來的發(fā)展方向進行預測，進而在精度、技術(shù)等多個方面加以調(diào)整，本文就對此問題進行了詳細探討。
關(guān)鍵詞：冶金機械,齒輪傳動裝置,制造技術(shù),發(fā)展趨勢
冶金行業(yè)自上世紀70年代誕生以來一直呈高速發(fā)展之勢，各地區(qū)在短時間內(nèi)建立了多個規(guī)模較大的冶金企業(yè)，如寶鋼和武鋼等，在此期間各冶金企業(yè)購置了德國、比利時、日本等多個國家所生產(chǎn)的性能較好的傳動裝置，有效提升了齒輪裝備的整體水平，但目前我國還應(yīng)根據(jù)冶金企業(yè)發(fā)展的特點研發(fā)先進的制造技術(shù)，提升我國的自主冶金水平。
1制造技術(shù)
1.1現(xiàn)狀
目前企業(yè)所采用的傳動裝置中的齒輪多為硬齒面，包括磨削、淬火等多種不同的形式。在齒輪制造過程中需要采用噴砂、齒根、壓力淬火及探傷等多種先進技術(shù)，如果齒輪結(jié)構(gòu)較為復雜且體積較大，還需要進行焊接。
另外，齒輪制造對于精度及承載能力等多項參數(shù)要求較高，因此多采用單斜齒，如果在設(shè)計過程中存在一些限制條件，可將單斜齒進行組裝，并且可以選擇多流式傳動裝置，這樣能夠使力矩的傳遞效率更高[1]。另外，為了使齒輪的承載能力能夠達到最高，需要采用變位、修緣等多種技術(shù)。此外，軋制機械中齒輪制造要求高，必須確保其精度高于80%，如果未能達到這一標準，則需要反復進行調(diào)整。
1.2性能參數(shù)選擇
齒輪傳動對于使用期限、經(jīng)濟效益、技術(shù)特點、承載能力等各個方面要求較高，為滿足這些標準，必須做好性能參數(shù)的選擇工作。具體來說，齒輪的副參數(shù)之間關(guān)聯(lián)性較強，如果其中一項參數(shù)出現(xiàn)問題，必然會影響其他參數(shù)，因此需要考慮載荷是否均勻及強度等各項要素。對于配對齒輪來說，需要把握好大、小齒輪的載荷，確保兩者載荷的分配足夠均勻;對于同一齒輪來說，載荷均勻性的控制要點在于齒面和齒根。
只要把握好這些要點，就能夠確保齒輪的各項指標達到相關(guān)標準。另外，在選擇齒輪參數(shù)時還應(yīng)遵循以下幾項基本原則。第一是中心距，需要根據(jù)強度進行計算，而沒有直接可參考的標準，從制造成本上考慮，在滿足要求的前提下，盡可能的選擇小的中心距。第二是齒寬系數(shù)，輪齒越寬，承載能力越高，但增大齒寬會使齒面的載荷分布趨于不均勻，影響傳動的穩(wěn)定性，齒寬系數(shù)應(yīng)取得適當。
標準圓柱齒輪計算公式為椎d=b/d1，b、d1分別代表的是有效齒寬、小齒輪分度圓直徑[2]，并加以圓整，通常為防止裝配后齒輪錯位導致嚙合齒寬減小，常把小齒輪的齒寬在計算齒寬的基礎(chǔ)上增加5~10mm。第三是模數(shù)和齒數(shù)，在中心距確定后兩者成反比關(guān)系。增加齒數(shù)，減小模數(shù)，能增大重合度，改善傳動的穩(wěn)定性，但降低了輪齒的彎曲強度。為了使齒輪的彎曲強度更大，應(yīng)選擇較小的齒數(shù)，這樣便能夠增大模數(shù)。
1.3齒輪材料
當前冶金機械用傳動裝置中的齒輪、齒圈等各個部件在加工過程中均選擇的是性能較好的優(yōu)質(zhì)合金鋼，具體來說，在加工調(diào)質(zhì)齒輪時主要選擇的是42SiMn及40Cr等材料，其硬度HB280~320。如承受重大沖擊載荷的齒輪，選用低碳合金滲碳鋼或碳氮共滲鋼，一般采用20Cr、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等材料，熱處理后齒面硬度HRC58~63。另外，對于重載齒輪來說，必須在計算應(yīng)力分布特點的基礎(chǔ)上對硬化層深度加以調(diào)整。
1.4技術(shù)應(yīng)用
輪齒修形是重載高精度齒輪加工的一個重要加工環(huán)節(jié)，可分為齒向和沿齒高兩種不同的修形形式。前者的修形長度為L=0.1cos茁，修行量介于0.1到0.15之間。后者主要采用的是修齒頂?shù)奶幚矸绞剑谛扌芜^程中應(yīng)從單雙齒的分界點開始，修形量應(yīng)控制在角誤差的兩倍左右，但這兩種修形方式都需要經(jīng)過磨削處理環(huán)節(jié)，可由砂輪機完成。并且這兩種修形方式均可用于調(diào)質(zhì)、淬火等多種類型的齒輪，主要處理方式為磨齒[3]。另外，在處理齒輪時主要采取的是粗加工的方式，而對于齒根則需要控制好相切曲線，確保齒根足夠光滑，這樣就能夠避免應(yīng)力過于集中。
1.5軸承的選擇
對于減速機而言，主要采用的是滾動類型的軸承。但在具體選擇的過程中，還應(yīng)把握好以下幾項要點。第一，如果齒輪為短粗型，則應(yīng)選擇圓錐型軸承，并將彎曲度控制在0到2之間。第二，對于人字齒輪裝配，則可選擇球面軸承，盡可能的選用較寬系列，這樣就能夠在原有基礎(chǔ)上減少軸承與鏜孔的壓力比。同時，還應(yīng)控制好這兩項參數(shù)的配合程度，確保最終的配合較為松動，以免軸向游動效果受到影響。
2發(fā)展趨勢
目前隨著生產(chǎn)工藝要求及技術(shù)水平的提升，傳動裝置將會朝著以下幾個方向發(fā)展。
第一是高強度，即齒輪中超過95%的部分應(yīng)采用性能較好的硬齒面技術(shù)，而在加工過程中所選擇的材料必須在強度、彎曲度和抗疲勞度等多個方面達標。為了促使齒根的過渡效果更好，需要進行噴丸處理，這對于提高齒輪整體的承載力具有重要作用[4]。
第二是高精度，目前在加工時多采用的是磨齒和刮削等工藝，精度最高可達六級，粗糙度介于0.8到1.6之間，而未來則會得到更進一步的發(fā)展，即在確保齒輪精度滿足生產(chǎn)要求的同時還能促使其在傳動過程中更加平穩(wěn)，并且使用期限能夠延長，同時還能夠有效控制噪音，進而有效保障生產(chǎn)環(huán)境的質(zhì)量。
第三是輪齒修形技術(shù)的應(yīng)用，目前所采用的傳動裝置最大的特點在于速度較高且承載能力較強，能夠承受極大的負重，這與齒輪的嚙合效果較好密切相關(guān)。另外，減速器也進行了修形處理，對于保障嚙合質(zhì)量具有重要作用。
第四，目前冶金設(shè)備的體積逐步增大，并且已經(jīng)逐步實現(xiàn)自動化操作，在這種狀況下需要重點考慮的是齒輪的運轉(zhuǎn)是否足夠可靠，只有設(shè)備的可靠性達標，才能滿足生產(chǎn)要求。為了使設(shè)備性能更好，需要遵循少齒數(shù)、大模數(shù)的基本原則，這樣不僅能夠保障設(shè)備質(zhì)量，同時還能在原有基礎(chǔ)上極大地縮減制造成本。
例如上世紀70年代和80年代減速機的齒數(shù)分別介于125到189之間和65到160之間，因此齒數(shù)明顯有所減少，目前已經(jīng)能夠?qū)X數(shù)控制在61到108之間，而未來則會朝著這一方向持續(xù)發(fā)展。第五是柔性均載機構(gòu)，其是齒輪發(fā)展的主要方向，目前企業(yè)多采用的是扭力桿柔性裝置，并且運用了柔性傳動技術(shù)，在原有基礎(chǔ)上明顯提升了齒輪的承載能力，這對于改善設(shè)備性能具有重要作用，未來隨著柔性傳動技術(shù)功能的擴展，其應(yīng)用范圍將會越來越廣。
第六，齒輪傳動總體來說較為可靠，但也必須減少原動機的種類，并嚴格控制傳動速比，進而控制設(shè)備慣性，促使過渡過程速度更快。另外，目前計算機技術(shù)應(yīng)用較為普遍，因此可通過計算機對傳動機構(gòu)進行控制，這樣能夠使該機構(gòu)運行的準精確性達標，未來隨著計算機功能的不斷完善，對機構(gòu)控制的精確性也將會進一步得到提升。
第七，工作機構(gòu)在驅(qū)動時會導致供電系統(tǒng)的電流量增大，這樣必然難以控制電機成本。針對這一問題，需要采用高速電配機，這樣能夠縮小電機尺寸，進而節(jié)約供電資金，同時也能夠起到減少發(fā)熱損失的作用，對于控制能耗量具有重要作用。第八，齒輪傳動裝置的系統(tǒng)未來將會更加復雜，需要用到各種力學知識，整個分析過程難度較高，但這會明顯提升設(shè)備的性能并擴大其應(yīng)用范圍。
3結(jié)語
總而言之，目前齒輪傳動裝置的性能較為完善，并且運用了各種先進的制造技術(shù)，但在冶金要求持續(xù)提升的過程中還需要對各項參數(shù)及零部件進行調(diào)整，不斷提升技術(shù)水平，使得冶金行業(yè)能夠進一步得到發(fā)展，也能促使設(shè)備的性能能夠更加完善，本文就對此問題進行了深入探究。
參考文獻
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[3]廖少華.齒輪加工技術(shù)和裝備的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].世界制造技術(shù)與裝備市場，2014(13)：49-51.
[4]張鵬.冶金機械齒輪傳動裝置常見故障及預防措施[J].工程技術(shù)，2017(11)：310-313.
相關(guān)期刊推薦：《工程技術(shù)研究》雜志于1978年創(chuàng)刊，是由廣州金屬學會主辦，廣東工程學院編輯出版的，面向國內(nèi)外公開發(fā)行的國家級優(yōu)秀科技期刊。國內(nèi)刊號CN44-1727/N，國際刊號ISSN2096-2789。本刊圍繞工程技術(shù)進步，報道工程前沿技術(shù)及相關(guān)信息，刊載有關(guān)冶金、建筑、機械、計算機、化工、電力、交通、水利等相關(guān)工程技術(shù)、工藝、設(shè)備、新產(chǎn)品研發(fā)、新技術(shù)應(yīng)用等內(nèi)容。
