提高行星減速機(jī)承載能力的方法
朱朱
上海諾廣機(jī)械有限公司
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經(jīng)多年來在實(shí)踐使用中，證明在眾多的行星變速機(jī)家族中，具有獨(dú)特風(fēng)格，由于該系列產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合操作 方便、傳動(dòng)穩(wěn)定等特點(diǎn)，所以廣泛用于食品機(jī)械、印刷、造紙機(jī)械、橡膠、塑料機(jī)械、陶瓷機(jī)械、制藥機(jī)械及各種工作生產(chǎn)流水線中的要求工藝參數(shù)多變和速度連續(xù)變化的場(chǎng)合，還具備了新產(chǎn)品試制過程中探求機(jī)器最佳的工作速度。在現(xiàn)代行星傳動(dòng)中，為了滿足重載條件下的使用性能（外徑尺寸要�。欢行莻鲃�(dòng)中，往往較弱環(huán)節(jié)在齒輪的傳遞上，為提高減速機(jī)承載能力，故需要提高漸開線圓柱齒輪在重載下的使用性能，滿足重載的需求。重載齒輪傳動(dòng)中，內(nèi)外嚙合齒輪副必須滿足強(qiáng)度壽命和嚙合質(zhì)量要求，普通的設(shè)計(jì)已不能達(dá)到使用要求 ，建議用一下方法解決。
1. 增加齒寬
在傳動(dòng)外徑要求不變時(shí)，適當(dāng)增加內(nèi)部齒輪寬度，可以有效的加大齒輪的承載能力，提高減速機(jī)的承載力矩。同時(shí)，可以減少恒定扭矩下的單位負(fù)荷。同時(shí)可以降低輪齒撓曲，減少噪聲激勵(lì)，起到降低傳動(dòng)噪聲的作用。齒寬系數(shù)過大，可能會(huì)導(dǎo)致小齒輪剛性差，變形大，在齒寬上造成偏載，不能保證接觸精度。通常圓柱齒輪齒寬系數(shù)為0.4～0.8。
2.增大齒輪模數(shù)、增大齒形角
減速機(jī)外徑尺寸要保持不變，需要增大承載能力，可以采用合理增大齒輪模數(shù)，減低齒輪齒數(shù)來滿足。大模數(shù)齒輪可以提高齒輪抗彎強(qiáng)度，抗彎強(qiáng)度是齒輪承載能力的重要指標(biāo)。同時(shí)也可以增大嚙合角a′,嚙合角增大有利于增大綜合曲率半徑，減少赫茲應(yīng)力，起到提高承載能力的作用。
3 .增大齒圈許用接觸應(yīng)力
在行星減速機(jī)機(jī)傳動(dòng)中，往往內(nèi)齒圈比外齒輪硬度要低，材料也不相同，加工熱處理工藝上也有差距。行星減速機(jī)校核強(qiáng)度通常是校核太陽輪－行星輪的傳動(dòng)接觸應(yīng)力（滿足傳動(dòng)接觸應(yīng)力小于太陽輪行星輪許用接觸應(yīng)力）；太陽輪－行星輪彎曲應(yīng)力（滿足彎曲應(yīng)力小于許用彎曲應(yīng)力）；行星輪－內(nèi)齒輪傳動(dòng)接觸應(yīng)力（滿足傳動(dòng)接觸應(yīng)力小于行星輪內(nèi)齒圈許用彎曲應(yīng)力）。齒圈許用接觸應(yīng)力通常是最先失效。所以要想增大承載能力，就要保證齒圈許用接觸應(yīng)力。
4. 齒輪修形
齒輪副在承受重載條件下，輪齒嚙合時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的彎曲變形。由于變形，使得主動(dòng)輪參加嚙合齒的基節(jié)變短，從動(dòng)輪相應(yīng)齒的基節(jié)變長(zhǎng)，在進(jìn)入和退出嚙合時(shí)會(huì)產(chǎn)生干涉，并且發(fā)生在齒頂和齒根處對(duì)于重載齒輪，一般在齒端修行可防止由于齒向誤差引起的齒端過載。齒形修緣、修根和齒端修形是改善重載齒輪傳動(dòng)性能較好的辦法。齒頂修緣量大小與載荷大小有密切關(guān)系，恰當(dāng)?shù)男蘧壙梢员ＷC齒輪副嚙合（嚙入和嚙出）時(shí)的平穩(wěn)性，降低動(dòng)載和噪聲，提高抗彎強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度。
5 .潤(rùn)滑選擇
潤(rùn)滑油脂使用不當(dāng)是齒輪失效的主要原因之一。潤(rùn)滑油脂參數(shù)直接與齒輪負(fù)載、運(yùn)轉(zhuǎn)速度、齒輪形式、工作溫度有關(guān)，選用合適、合理的潤(rùn)滑方式和潤(rùn)滑油脂，可以有效的提高設(shè)備的使用壽命。
行星減速機(jī)大致有三種潤(rùn)滑方式。①潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑②飛濺潤(rùn)滑（油浴潤(rùn)滑）③強(qiáng)制潤(rùn)滑（循環(huán)油站噴油潤(rùn)滑）。潤(rùn)滑方法需要根據(jù)齒輪的使用條件進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇，選擇的基準(zhǔn)主要依據(jù)齒輪的圓周速度（m/s）及轉(zhuǎn)速（min-1）。按一般原則，根據(jù)圓周速度對(duì)潤(rùn)滑法進(jìn)行分類的話，低速時(shí)使用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑（v>7m/s），中速時(shí)使用油浴潤(rùn)滑（2.5m/s 15m/s），高速時(shí)使用強(qiáng)制潤(rùn)滑（12m/s
要想使齒輪維持高效率的動(dòng)力傳動(dòng)，必須在嚙合齒面上形成安定的油膜以防止金屬接觸。為達(dá)到此目的，必須要選擇合適粘度的油脂。高粘度指數(shù)表示該油隨溫度變化而粘度變化較小，有利于在工作溫度范圍內(nèi)保持較小的粘度變化量，從而提高潤(rùn)滑性能。在實(shí)際選擇中潤(rùn)滑油脂是按載荷、速度選取的，還要考慮傳遞功率、嚙合效率、軸承效率及進(jìn)出油口溫差等因素。降低齒面粗糙度對(duì)潤(rùn)滑有利，容易形成全油膜。對(duì)漸開線齒輪嚙合的點(diǎn)線接觸問題給出了解釋。從理論上計(jì)算出油膜的厚度及強(qiáng)度，再選擇合適的潤(rùn)滑油脂。潤(rùn)滑油脂裝入量的取值，潤(rùn)滑油脂過少，達(dá)不到潤(rùn)滑目的，相反的，在密封齒輪箱中，潤(rùn)滑油脂過多會(huì)造成攪拌損失過大。
6.設(shè)計(jì)參數(shù)綜合調(diào)整
行星減速機(jī)傳動(dòng)中，模數(shù)、中心距、齒寬是按負(fù)荷大小計(jì)算得出的。中心距和齒寬與接觸強(qiáng)度有關(guān)，還有齒數(shù)、螺旋角、重合度、嚙合角、加工精度、變位系數(shù)等因素的影響。其中，變位系數(shù)是一個(gè)很重要的參數(shù)，它直接影響多種其它參數(shù)。設(shè)計(jì)時(shí)可通過調(diào)整變位系數(shù)來提高彎曲強(qiáng)度、改善嚙合質(zhì)量、湊合中心距，以提高齒輪使用壽命。
7 .變位系數(shù)的調(diào)整
為了提高齒輪的承載能力，必須分析齒輪傳動(dòng)的失效原因及破壞方式，找出主要矛盾，從而確定選擇變位系數(shù)的基本原則。行星減速機(jī)一般采用硬齒面（HB<350）齒輪。對(duì)于硬齒面閉式齒輪傳動(dòng)，其主要危險(xiǎn)是在循環(huán)應(yīng)力的作用下齒根的疲勞裂紋逐漸擴(kuò)展而造成齒根折斷。但是，實(shí)際上也有許多硬齒面齒輪傳動(dòng)因齒面點(diǎn)蝕剝落而失去工作能力的。因而，對(duì)這種齒輪傳動(dòng)，應(yīng)盡量增大傳動(dòng)的嚙合角a（即盡量增大總變位系數(shù)），這樣不僅可以提高接觸強(qiáng)度，還能增大齒形系數(shù)值，提高齒根的彎曲強(qiáng)度。必要時(shí)還可以適當(dāng)?shù)姆峙渥兾幌禂?shù)，使嚙合齒輪變位系數(shù)相等，即達(dá)到兩齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度大致相等。正確的選擇變位系，可使齒輪承載能力提高20—30％。
8. 齒輪精度與誤差
齒面強(qiáng)度不僅與齒輪精度等級(jí)有關(guān)，而且與基節(jié)誤差的絕對(duì)值有關(guān)。若齒輪具有最大基節(jié)誤差，則加在輪齒上的滾動(dòng)壓力也最大，所引起的點(diǎn)蝕破壞也最嚴(yán)重。故需要嚴(yán)格控制。
9. 降低輸入轉(zhuǎn)速
行星減速機(jī)輸出承載力矩跟輸出速度的關(guān)系是，同一行星減速機(jī)，在保證壽命前提條件下，輸出轉(zhuǎn)速高，承載力矩小；輸出轉(zhuǎn)速低，承載力矩大。轉(zhuǎn)速高時(shí)，針對(duì)齒輪在單位時(shí)間內(nèi)嚙合次數(shù)會(huì)多，故疲勞時(shí)間會(huì)短；反之，疲勞時(shí)間長(zhǎng)。
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