水工機(jī)械的變位齒輪傳動(dòng)方法探究

摘要：隨著科學(xué)的進(jìn)步與發(fā)展，水工機(jī)械的研究與應(yīng)用已經(jīng)取得了相當(dāng)大的成果。對(duì)于水工機(jī)械而言，變位齒輪著極其重要的作用。由于變位齒輪具有頗多優(yōu)點(diǎn)，使得其在齒輪泵領(lǐng)域具有著廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合了水工機(jī)械的特點(diǎn)，研究了確定變位系數(shù)與齒輪傳動(dòng)方式之間的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上探討了選擇變位齒輪的變位系數(shù)的措施及其對(duì)齒輪的動(dòng)態(tài)性能影響。

Abstract： with the development and the progress of science， the research and application of hydraulic machinery has made considerable progress .For hydraulic machinery， the modified gear with an extremely important role. Because the modified gear has a lot of advantages， make it has a widespread application in the field of gear pump. This paper combines the characteristics of hydraulic machinery， determine the displacement coefficient is studied and the relationship between the gear transmission way， and on this basis discusses the measures that can choose modified gear modification coefficient and its impact on the dynamic performance of gear.

關(guān)鍵詞：水工機(jī)械;變位;齒輪;傳動(dòng)

Key words： hydraulic machinery; Displacement; Gear; drive

1.前言

隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，水工機(jī)械在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的建設(shè)和發(fā)展中取得了諸多成功應(yīng)用。而水工機(jī)械中的變位齒輪對(duì)于水工機(jī)械的發(fā)展又有著重大的推動(dòng)作用。其主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：首先，啟閉機(jī)的卷?yè)P(yáng)裝置的末級(jí)傳動(dòng)一般為閉式齒輪傳動(dòng)。其次，一些卷?yè)P(yáng)裝置和行走裝置的前級(jí)傳動(dòng)通常是以閉式齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)為主。而一些特大型的水工機(jī)械裝置則是以重載齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)為主。齒輪失效的形式取決于齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的工況。若想提高齒輪的承載能力，從而科學(xué)的延長(zhǎng)齒輪的壽命以節(jié)約成本就需要采取科學(xué)合理的變位齒輪傳動(dòng)方式。本文基于此，研究了齒輪傳動(dòng)和變位系數(shù)之間的關(guān)系，并進(jìn)一步探討了水工機(jī)械的傳動(dòng)變位方式和定位系數(shù)的方法。

2.變位系數(shù)和齒輪傳動(dòng)方式之間的關(guān)系

在實(shí)際的應(yīng)用中，水工機(jī)械根據(jù)場(chǎng)合的不同要求、空間的限制以及傳動(dòng)的配合要求等需要設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)構(gòu)緊湊等要求的齒輪油泵。為了能夠使得齒輪泵滿足特殊的場(chǎng)合需求，就需要使其具有良好的齒合性能、增強(qiáng)其耐磨性以及提高其抗膠合能力。而在實(shí)際的加工過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)根切現(xiàn)象而大大削弱齒輪的強(qiáng)度等情況。面對(duì)這樣的問(wèn)題，就需要考慮通過(guò)設(shè)置齒輪參數(shù)和改變齒輪形狀來(lái)制造出滿足性能要求的尺寸大小和性能。

變位齒輪的變位系數(shù)選擇需要符合一定的標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)具體的水工機(jī)械工況特點(diǎn)來(lái)分析齒輪傳動(dòng)的失效方式，從而找到影響變位齒輪正常工作的因素，從而確定變位的類型。具體來(lái)說(shuō)如下：第一，針對(duì)潤(rùn)滑較好的軟齒面來(lái)說(shuō)，齒面疲勞點(diǎn)剝傷為其主要的失效形式。這種情況下，應(yīng)該盡可能的選擇大的變位系數(shù)，并增大齒合角。第二，針對(duì)于潤(rùn)煥良好的硬齒面而言，需要達(dá)到的最終目標(biāo)是使相齒合的兩個(gè)齒輪具有相近的彎曲強(qiáng)度。第三，針對(duì)于水工機(jī)械的開(kāi)式齒輪傳動(dòng)而言，一般不容易出現(xiàn)斷齒顯現(xiàn)象。而由于在長(zhǎng)時(shí)間使用的過(guò)程中出現(xiàn)落入灰塵的問(wèn)題，使得齒面表面容易出現(xiàn)磨損而導(dǎo)致傳動(dòng)失效。這種情況下就需要選擇總變位系數(shù)盡可能大的正變位齒輪，以適當(dāng)?shù)姆峙渥兾幌禂?shù)，減少齒輪的滑動(dòng)率，從而提高其耐磨特性。第四，對(duì)于經(jīng)常有重載的齒輪傳動(dòng)而言，容易發(fā)生齒面膠合破壞而影響其傳動(dòng)能力。這時(shí)除了需要在齒輪表面采取潤(rùn)滑措施外，還需要盡可能的減小齒面接觸應(yīng)力和滑動(dòng)率。

3.選擇變位齒輪的變位系數(shù)的措施及其對(duì)齒輪的動(dòng)態(tài)性能影響

3.1變位齒輪的變位系數(shù)選擇方式

變位齒輪的變位系數(shù)與尺度的變位齒輪分歧，該變位系數(shù)是不確定的。因此，在一樣的情況下，變位系數(shù)可以具備多種選擇和組合。為了計(jì)較加倍簡(jiǎn)潔，人們鉆研了許多種肯定變位系數(shù)的方式。此中較為常見(jiàn)的是：圖表法、封鎖圖法等。各個(gè)機(jī)械手冊(cè)都有選擇的方法，這些方法都有一定的局限性，即根據(jù)特定的情況來(lái)選擇處理。比方，對(duì)大的齒輪角變位齒輪，應(yīng)當(dāng)盡可能使兩個(gè)根處最大滑動(dòng)率相稱或相靠近。圖1為封閉圖法。封閉圖是按照特點(diǎn)個(gè)的齒輪編制的，一對(duì)不同的齒輪齒數(shù)有不同的封閉圖。圖1中的兩個(gè)齒輪組成為了一對(duì)齒輪封鎖圖。

圖1 封閉圖示意

3.2 變位齒輪變位方式的影響

通過(guò)對(duì)變位齒輪的分析能夠發(fā)現(xiàn)：變位對(duì)齒輪動(dòng)態(tài)性能有著嚴(yán)重影響。這種影響可以分為以下兩個(gè)方面。其一是變位對(duì)動(dòng)載荷的影響。雖然當(dāng)前變位齒輪的應(yīng)用范圍已經(jīng)很廣，但是有關(guān)于變位系數(shù)對(duì)于齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)性能影響的研究還較少。對(duì)于大變位的齒輪談?wù)撘埠苌?。舉例來(lái)說(shuō)，在T1=5000N.M的載荷下，為了能夠有效研究變位對(duì)齒輪動(dòng)載荷的影響，可以選取Z1=37，Z2=180，m=36。從圖2中可以看出，動(dòng)載系數(shù)隨著轉(zhuǎn)速的提升先升后降。變位系數(shù)在不同的轉(zhuǎn)速情況下是不同的。隨著變位系數(shù)的增加，動(dòng)載系數(shù)不斷的變大，當(dāng)變位系數(shù)高于1的時(shí)候，動(dòng)載系數(shù)則開(kāi)始全面的降低。其二是變位系數(shù)對(duì)齒輪剛度、重合度和節(jié)點(diǎn)所處的位置療養(yǎng)影響。在齒輪變位后，齒合剛度、重合度和節(jié)點(diǎn)所處的位置均會(huì)遭到必然的影響。而通過(guò)仿真研究可以得出結(jié)論，等位移的變位齒輪會(huì)隨著變位系數(shù)的增加而重合度有所減少。當(dāng)參與齒合的一對(duì)齒輪存在根切時(shí)，因?yàn)椴荒軌虺浞掷谬X合線的長(zhǎng)度，重合度比較低，就造成了不良后果。進(jìn)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，等位移的變位對(duì)各種因素的影響既有有利的一面，也有不利的一面，其對(duì)動(dòng)載荷的影響是綜合作用的結(jié)果。

圖2 動(dòng)載系數(shù)與轉(zhuǎn)速的關(guān)系

4.結(jié)論

終上所述，變位齒輪傳動(dòng)在水工機(jī)械領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用。其傳動(dòng)方法的好壞將直接影響水工機(jī)械裝置能夠順利工作。比較發(fā)現(xiàn)，變位齒輪的變位系數(shù)高于1時(shí)，動(dòng)載系數(shù)會(huì)全面的減小。因此，大的變位齒輪對(duì)動(dòng)載性能有較為明顯的改善。在齒輪進(jìn)入節(jié)點(diǎn)齒合之后，整個(gè)齒合過(guò)程中的摩擦力方向沒(méi)有改變，減少了沖擊與摩擦，在一定程度上提高了齒輪的機(jī)械性能和壽命，對(duì)于水工機(jī)械的性能改善有著非常重要的作用。當(dāng)然，目前我國(guó)在水工機(jī)械的變位齒輪傳動(dòng)方面的研究尚不成熟，還需要進(jìn)一步的改善和提高。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

楊勝軍（1992-），男，現(xiàn)為長(zhǎng)江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科學(xué)生。