大速比銷齒傳動工藝的改進

0惡劣環境下,件差的環境下,以下簡稱齒壓動脈主要用于低速設備。通常在惡劣環境中，它通常工作于灰塵多、磨損不良的環境中。比如電站回轉空氣預熱器的圍帶驅動中,在預熱器的外壁圓周上均勻布置一圈圍帶銷,由特制齒形的銷齒輪撥動圍帶銷運轉,從而實現大中心距、大速比傳動。1定軸外耦合齒輪齒輪的設計銷齒傳動中(圖1),圍帶銷軸心一方面繞d2圓心轉動,圍帶銷與齒輪接觸點也在繞自身軸心旋轉,當銷齒輪的齒形設計剛好與圍帶銷的運轉情況相符時,則圍帶銷與銷齒輪之間只發生純滾動的相對運動,此時的運動副磨擦損失最小,傳動效率最高。參考文獻46-47,齒形就是外擺線內側等距曲線,該傳動就是擺線針輪傳動的定軸外嚙合傳動,銷齒輪相當于擺線輪,圍帶銷相當于針齒輪。其齒形設計分析見圖2,O1、O2分別為兩輪回轉中心,r1為擺線輪半徑,r2為針齒輪半徑,P為嚙合節點,Os為針齒銷圓心,rs為其半徑。建立固定坐標系xPy,通過O1、O2建立動坐標系x1O1y1和x2O2y2,O1y1和O2y2分別通過擺線輪的齒槽中心和針齒輪的針齒銷圓心,在起始位置,O1y1和O2y2重合并通過O1O2,由嚙合原理可知,當兩輪自起始位置分別轉過φ1、φ2角,此時M點嚙合,擺線輪在M點處的公法線OSM必通過節點P。M點在x2O2y2上的軌跡為半徑rs的圓弧,M點在x1O1y1上的軌跡為擺線輪齒廓曲線,其方程如下x1=?r2sin(aφ1r2)+asinφ1+rscos(r2+a2r2φ1)y1=r2cos(aφ1r2)?acosφ1+rssin(r2+a2r2φ1)(1)47x1=-r2sin(aφ1r2)+asinφ1+rscos(r2+a2r2φ1)y1=r2cos(aφ1r2)-acosφ1+rssin(r2+a2r2φ1)(1)472織物設計方案校核銷齒傳動的設計,參考文獻50中表8.2-5(擺線針輪定軸傳動承載能力校核計算公式),其計算校核主要包括針齒銷(圍帶銷)和擺線輪(銷齒輪)的齒面接觸強度校核和彎曲強度校核。先按接觸強度核算,計算公式51為ds≥576KT(ds/m)z1?σ2HP???????√3(2)ds≥576ΚΤ(ds/m)z1?σΗΡ23(2)式中,ds為針齒銷直徑;K為工況系數;T為傳遞轉矩;z1為擺線輪齒數;?為齒寬系數;σHP為許用接觸應力,MPa;一般初選1.5,計算出ds后參照表1圓整,選取ds和m,接觸應力校核公式51如下σH=310dsKF1?????√≤σHP(3)σΗ=310dsΚF1?≤σΗΡ(3)式中,Ft為擺線輪節圓切向力。彎曲強度校核對擺線輪和針齒銷分別進行,擺線輪校核公式51為σF1=5.1KFtbm≤σFP1(4)σF1=5.1ΚFtbm≤σFΡ1(4)針齒銷校核公式51為σF2=2.5KFtd3s(L?b2)≤σFP2(5)σF2=2.5ΚFtds3(L-b2)≤σFΡ2(5)式中,b為齒寬;L為針齒銷跨距;σFP1和σFP2為擺線輪和針齒銷的許用彎曲應力。具體幾何尺寸計算參考文獻49中表8.2-4(幾何尺寸計算公式)。根據上面設計公式驗算的ds,從表1圓整并選取標準的ds和m,則擺線輪節圓直徑d1=mz1,針輪節圓(圍帶銷中心圓)直徑d2=mz2,擺線輪頂圓直徑按:da1=d1+2×1.27m計算并圓整即可。注意要驗算重合度滿足要求。擺線輪其他尺寸逐項設計即可。3擺線齒輪的二維難檢測算法有了以上參數,針齒銷和擺線輪的設計不難,關鍵在于擺線輪的齒形設計和制造。擺線輪的齒形輪廓可以用本文中式(1)連續計算得到,根據上面已經設計得到的參數:中心距a=(d1+d2)/2;r1=d1/2;r2=d2/2;da1=d1+2×1.27m;擺線輪齒根圓弧半徑Rf=0.52ds,齒根圓弧中心距節兩切圓切點距離c=0.4m,擺線輪齒廓過渡圓半徑Rg=0.5m,把這些數據計算出并圓整,用來繪制擺線輪齒根圓弧中心圓和齒頂圓。在二維制圖軟件中,我們先自原點(0,0)為圓心,繪出節圓、齒頂圓和擺線輪齒根圓弧中心圓。把設計數據填入式(1)并簡化式子。在二維CAD中,一般都有公式曲線繪圖功能,如在北航海爾CAXA中,點取公式曲線功能,在隨后彈出的公式曲線中填入簡化公式如圖3所示。依次填入公式名,精度值,起始、終止值和X(t)、Y(t)公式,CAXA即可做出外擺線齒形。裁減掉超出齒頂圓的部分,即可得到該輪外擺線內側曲線,再作圖與齒根圓和過渡曲線相切,則得到擺線輪單側擺線曲線。對該曲線進行鏡像和陣列操作,得到完整擺線齒輪齒形曲線。由于此類擺線輪尺寸較大,工廠一般采用精密分度、成型刀加工的方法。將此圖電子數據經處理后輸入數控設備,就可用于制造成型刀具,成批生產所需銷齒輪了。如批量小,將此圖電子數據經輸入數控線切割機床,也可以直接切割制齒。4擺線輪ds/m設置條件參數,主要分為3.某電站GGH(煙氣換熱器)有如下要求,減速箱輸入功率18.5kW,減速箱輸出轉速21.35r/min,要求GGH轉速約1.23r/min,GGH外壁直徑約13000mm。減速箱帶動銷齒輪,銷齒輪帶動圍帶運轉,我們來設計這個銷齒圍帶傳動系統。銷齒輪材質選用42CrMo,調質、表面淬火,心部硬度250～269HBS,齒面硬度50～55HRC。圍帶銷選用40Cr,調質、表面淬火,表面硬度45～50HRC,心部硬度241～285HBS,圍帶銷為可更換結構,兩種材質許用接觸應力和許用彎曲應力均為σHP=1300MPa;σFP=200MPa。速比i=21.35/1.23=17.358為安全起見,忽略減速箱功率損失,則轉矩T1=9549P1n1=9549×18.521.35=8274N?mΤ1=9549Ρ1n1=9549×18.521.35=8274Ν?m初選z1=25,z2=iz1=17.358×25=433.95,(實際上經過了多次試算,z1=25即可滿足結構尺寸“GGH外壁直徑約13000mm”的要求,安全強度也比較經濟合適)取z2=434,考慮電站安全要求高,取工況系數K=2,以上參數代入式(2),有ds≥576KT(ds/m)z1?σ2HP???????√3=5762×8274×1.525×2.2×13002?????????√3=37.09ds≥576ΚΤ(ds/m)z1?σΗΡ23=5762×8274×1.525×2.2×130023=37.09參照表1,考慮到電站安全性能要求高,選取較大值:ds=48mm,m=32,則有擺線輪d1=mz1=32×25=800mm;圍帶d2=mz2=32×434=13888mm(滿足布置到GGH外壁的結構要求)中心矩a=(800+13888)/2=7344mm擺線輪齒寬:b=?ds=2.2×48=105.6mm圓整取b=105mm,實際齒寬系數?=bds=10548=2.1875?=bds=10548=2.1875針齒銷跨距:L=(1.2～1.6)b=126～168mm綜合考慮GGH的安裝因素,取L=160mm擺線輪節圓上切向力Ft=2000Td1=2000×8274800=20685NFt=2000Τd1=2000×8274800=20685Ν接觸應力校核:將以上各參數代入式(3),得σH=310dsKFt?????√=31048×2×206852.1875??????√=888.2MPaσΗ=310dsΚFt?=31048×2×206852.1875=888.2ΜΡaσHP=1300MPa,接觸應力安全。擺線輪彎曲應力校核,將各參數代入式(4)σF1=5.1KFtbm=5.1×2×20685105×32=62.79MPaσF1=5.1ΚFtbm=5.1×2×20685105×32=62.79ΜΡa圍帶銷子彎曲應力校核,將各參數帶入式(5)σF2=2.5×2×20685483×(160?1052)=100.5σF2=2.