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如何提高齿轮减速机的承载能力

时间:2012-09-12 09:13 作者:曙光传动 点击: 次

随着行星传动技术的迅速发展,凭借行星减速机的体积小,重量轻,结构紧凑,承载能力大,传动效率高,运转平稳,抗冲击能力强,传动比大,可以实现运动的合成与分解等特点。行星齿轮减速机在各行业中得到广泛应用。
在现代行星传动中,为了满足重载条件下的使用性能(外径尺寸要小),然而行星传动中,往往较弱环节在齿轮的传递上,为提高减速机承载能力,故需要提高渐开线圆柱齿轮在重载下的使用性能,满足重载的需求。重载齿轮传动中,内外啮合齿轮副**满足强度寿命和啮合质量要求。

1 、齿轮材料的选择
对于重载齿轮,要求表面要达到一定的硬度,保证接触强度金属耐磨性,芯部有一定的韧性。满足这些要求,齿轮需要渗碳淬火。材料一般采用含碳量低于0.2%的合金钢,合金元素一般为Cr、Ni、Mo、Ti等。这些元素对提高淬透性、细化晶粒、提高耐磨性和韧性等分别有显著的作用。
2、增加齿宽
在传动外径要求不变时,适当增加内部齿轮宽度,可以有效的加大齿轮的承载能力,提高减速机的承载力矩。同时,可以减少恒定扭矩下的单位负荷。同时可以降低轮齿挠曲,减少噪声激励,起到降低传动噪声的作用。齿宽系数过大,可能会导致小齿轮刚性差,变形大,在齿宽上造成偏载,不能保证接触精度。通常圆柱齿轮齿宽系数为0.4~0.8。
3 、增大齿轮模数、增大齿形角
减速机外径尺寸要保持不变,需要增大承载能力,可以采用合理增大齿轮模数,减低齿轮齿数来满足。大模数齿轮可以提高齿轮抗弯强度,抗弯强度是齿轮承载能力的重要指标。同时也可以增大啮合角a′,啮合角增大有利于增大综合曲率半径,减少赫兹应力,起到提高承载能力的作用。

4 、齿轮修形
齿轮副在承受重载条件下,轮齿啮合时会产生较大的弯曲变形。由于变形,使得主动轮参加啮合齿的基节变短,从动轮相应齿的基节变长,在进入和退出啮合时会产生干涉,并且发生在齿顶和齿根处

对于重载齿轮,一般在齿端修行可防止由于齿向误差引起的齿端过载。齿形修缘、修根和齿端修形是改善重载齿轮减速机齿轮传动性能较好的办法。齿顶修缘量大小与载荷大小有密切关系,恰当的修缘可以保证齿轮副啮合(啮入和啮出)时的平稳性,降低动载和噪声,提高抗弯强度和接触强度。

5、齿根喷丸强化
齿轮弯曲强度与齿根表面状况关系很大。特别是渗碳淬火齿轮的齿根部位表面存在脱碳层等缺陷,难以保证残余压应力,使齿根弯曲疲劳强度降低。此时采用齿根表面喷丸处理除掉缺陷层,可以保证齿根弯曲强度,提高疲劳强度。
6 、圆弧齿圆柱齿轮传动
圆弧齿轮传动是一种斜齿圆柱齿轮传动,是圆柱齿轮传动的一种形式,具有承载能力高,生产成本低,制造工艺简单,使用寿命长等优点。例:模数为0.8、输入转速、工况条件、寿命、齿轮宽度均相同条件下,β=15°斜齿圆柱齿轮的承载能力是普通圆柱齿轮的1.36倍左右。
7、增大齿圈许用接触应力
在行星减速机机传动中,往往内齿圈比外齿轮硬度要低,材料也不相同,加工热处理工艺上也有差距。行星齿轮减速机校核强度通常是校核太阳轮-行星轮的传动接触应力(满足传动接触应力小于太阳轮行星轮许用接触应力);太阳轮-行星轮弯曲应力(满足弯曲应力小于许用弯曲应力);行星轮-内齿轮传动接触应力(满足传动接触应力小于行星轮内齿圈许用弯曲应力)。齿圈许用接触应力通常是*先失效。故,要想增大承载能力,就要保证齿圈许用接触应力。

8、齿轮精度与误差
齿面强度不仅与齿轮精度等级有关,而且与基节误差的**值有关。若齿轮具有*大基节误差,则加在轮齿上的滚动压力也*大,所引起的点蚀破坏也*严重。故需要严格控制。

9 、设计参数综合调整
行星减速机传动中,模数、中心距、齿宽是按负荷大小计算得出的。中心距和齿宽与接触强度有关,还有齿数、螺旋角、重合度、啮合角、加工精度、变位系数等因素的影响。其中,变位系数是一个很重要的参数,它直接影响多种其它参数。设计时可通过调整变位系数来提高弯曲强度、改善啮合质量、凑合中心距,以提高齿轮使用寿命。
10 、变位系数调整
为了提高齿轮减速机机的承载能力,**分析齿轮传动的失效原因及破坏方式,找出主要原因,从而确定选择变位系数的基本原则。行星减速机一般采用硬齿面(HB<350)齿轮。对于硬齿面闭式齿轮传动,其主要危险是在循环应力的作用下齿根的疲劳裂纹逐渐扩展而造成齿根折断。但是,实际上也有许多硬齿面齿轮传动因齿面点蚀剥落而失去工作能力的。因而,对这种齿轮传动,应尽量增大传动的啮合角a(即尽量增大总变位系数),这样不仅可以提高接触强度,还能增大齿形系数值,提高齿根的弯曲强度。**时还可以适当的分配变位系数,使啮合齿轮变位系数相等,即达到两齿轮的齿根弯曲强度大致相等。正确的选择变位系,可使齿轮承载能力提高20—30%。
11、降低输入的转速
同一行星减速机,在保证寿命前提条件下,输出转速高,承载力矩小;输出转速低,承载力矩大。转速高时,针对齿轮在单位时间内啮合次数会多,故疲劳时间会短;反之,疲劳时间长。
12、 润滑选择
润滑油脂使用不当是齿轮失效的主要原因之一。润滑油脂参数直接与齿轮负载、运转速度、齿轮形式、工作温度有关,选用合适、合理的润滑方式和润滑油脂,可以有效的提高设备的使用寿命。
行星减速机大致有三种润滑方式。①润滑脂润滑②飞溅润滑(油浴润滑)③强制润滑(循环油站喷油润滑)。润滑方法需要根据齿轮的使用条件进行适当的选择,选择的基准主要依据齿轮的圆周速度(m/s)及转速(min-1)。按一般原则,根据圆周速度对润滑法进行分类的话,低速时使用润滑脂润滑(v>7m/s),中速时使用油浴润滑(2.5m/s 15m/s),高速时使用强制润滑(12m/s
要想使齿轮减速机维持**率的动力传动,**在啮合齿面上形成安定的油膜以防止金属接触。为达到此目的,**要选择合适粘度的油脂。高粘度指数表示该油随温度变化而粘度变化较小,有利于在工作温度范围内保持较小的粘度变化量,从而提高润滑性能。在实际选择中润滑油脂是按载荷、速度选取的,还要考虑传递功率、啮合效率、轴承效率及进出油口温差等因素。降低齿面粗糙度对润滑有利,容易形成全油膜。对渐开线齿轮啮合的点线接触问题给出了解释。从理论上计算出油膜的厚度及强度,再选择合适的润滑油脂。润滑油脂装入量的取值,润滑油脂过少,达不到润滑目的,相反的,在密封齿轮箱中,润滑油脂过多会造成搅拌损失过大。

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