冶金機械齒輪傳動裝置的制造技術與發展趨勢

發布時間：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鍵的一種形式，其與設備的整體運轉水平密切相關，并且會直接影響產品的制造過程及質量，同時其也是影響設備性能的關鍵因素。因此在冶金領域應用該裝置的過程中必須明確各項性能參數及主要的制造技術，并根據齒輪的特點

　　摘要：齒輪傳動裝置是機械傳動中最為關鍵的一種形式，其與設備的整體運轉水平密切相關，并且會直接影響產品的制造過程及質量，同時其也是影響設備性能的關鍵因素。因此在冶金領域應用該裝置的過程中必須明確各項性能參數及主要的制造技術，并根據齒輪的特點選擇合適的技術，同時還應結合齒輪的應用現狀對其未來的發展方向進行預測，進而在精度、技術等多個方面加以調整，本文就對此問題進行了詳細探討。

　　關鍵詞：冶金機械,齒輪傳動裝置,制造技術,發展趨勢

　　冶金行業自上世紀70年代誕生以來一直呈高速發展之勢，各地區在短時間內建立了多個規模較大的冶金企業，如寶鋼和武鋼等，在此期間各冶金企業購置了德國、比利時、日本等多個國家所生產的性能較好的傳動裝置，有效提升了齒輪裝備的整體水平，但目前我國還應根據冶金企業發展的特點研發先進的制造技術，提升我國的自主冶金水平。

　　1制造技術

　　1.1現狀

　　目前企業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，如果齒輪結構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要求較高，因此多采用單斜齒，如果在設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。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，則需要反復進行調整。

　　1.2性能參數選擇

　　齒輪傳動對于使用期限、經濟效益、技術特點、承載能力等各個方面要求較高，為滿足這些標準，必須做好性能參數的選擇工作。具體來說，齒輪的副參數之間關聯性較強，如果其中一項參數出現問題，必然會影響其他參數，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標準。另外，在選擇齒輪參數時還應遵循以下幾項基本原則。第一是中心距，需要根據強度進行計算，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，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，影響傳動的穩定性，齒寬系數應取得適當。

　　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上增加5~10mm。第三是模數和齒數，在中心距確定后兩者成反比關系。增加齒數，減小模數，能增大重合度，改善傳動的穩定性，但降低了輪齒的彎曲強度。為了使齒輪的彎曲強度更大，應選擇較小的齒數，這樣便能夠增大模數。

　　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質合金鋼，具體來說，在加工調質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，必須在計算應力分布特點的基礎上對硬化層深度加以調整。

　　1.4技術應用

　　輪齒修形是重載高精度齒輪加工的一個重要加工環節，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的處理方式，在修形過程中應從單雙齒的分界點開始，修形量應控制在角誤差的兩倍左右，但這兩種修形方式都需要經過磨削處理環節，可由砂輪機完成。并且這兩種修形方式均可用于調質、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，還應把握好以下幾項要點。第一，如果齒輪為短粗型，則應選擇圓錐型軸承，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上減少軸承與鏜孔的壓力比。同時，還應控制好這兩項參數的配合程度，確保最終的配合較為松動，以免軸向游動效果受到影響。

　　2發展趨勢

　　目前隨著生產工藝要求及技術水平的提升，傳動裝置將會朝著以下幾個方向發展。

　　第一是高強度，即齒輪中超過95%的部分應采用性能較好的硬齒面技術，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展，即在確保齒輪精度滿足生產要求的同時還能促使其在傳動過程中更加平穩，并且使用期限能夠延長，同時還能夠有效控制噪音，進而有效保障生產環境的質量。

　　第三是輪齒修形技術的應用，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。另外，減速器也進行了修形處理，對于保障嚙合質量具有重要作用。

　　第四，目前冶金設備的體積逐步增大，并且已經逐步實現自動化操作，在這種狀況下需要重點考慮的是齒輪的運轉是否足夠可靠，只有設備的可靠性達標，才能滿足生產要求。為了使設備性能更好，需要遵循少齒數、大模數的基本原則，這樣不僅能夠保障設備質量，同時還能在原有基礎上極大地縮減制造成本。

　　例如上世紀70年代和80年代減速機的齒數分別介于125到189之間和65到160之間，因此齒數明顯有所減少，目前已經能夠將齒數控制在61到108之間，而未來則會朝著這一方向持續發展。第五是柔性均載機構，其是齒輪發展的主要方向，目前企業多采用的是扭力桿柔性裝置，并且運用了柔性傳動技術，在原有基礎上明顯提升了齒輪的承載能力，這對于改善設備性能具有重要作用，未來隨著柔性傳動技術功能的擴展，其應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，進而控制設備慣性，促使過渡過程速度更快。另外，目前計算機技術應用較為普遍，因此可通過計算機對傳動機構進行控制，這樣能夠使該機構運行的準精確性達標，未來隨著計算機功能的不斷完善，對機構控制的精確性也將會進一步得到提升。

　　第七，工作機構在驅動時會導致供電系統的電流量增大，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，進而節約供電資金，同時也能夠起到減少發熱損失的作用，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，但這會明顯提升設備的性能并擴大其應用范圍。

　　3結語

　　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，但在冶金要求持續提升的過程中還需要對各項參數及零部件進行調整，不斷提升技術水平，使得冶金行業能夠進一步得到發展，也能促使設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

　　[1]陶慧明.淺析冶金機械齒輪傳動裝置的制造技術與發展方向[J].寶鋼技術，2015(15)：176-178.

　　[2]王成，魏志饒，崔煥勇.齒輪傳動效率測定試驗裝置的研究進展[J].制造技術與機床，2015(11)：218-219.

　　[3]廖少華.齒輪加工技術和裝備的發展現狀與趨勢[J].世界制造技術與裝備市場，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，2017(11)：310-313.

　　相關期刊推薦：《工程技術研究》雜志于1978年創刊，是由廣州金屬學會主辦，廣東工程學院編輯出版的，面向國內外公開發行的國家級優秀科技期刊。國內刊號CN44-1727/N，國際刊號ISSN2096-2789。本刊圍繞工程技術進步，報道工程前沿技術及相關信息，刊載有關冶金、建筑、機械、計算機、化工、電力、交通、水利等相關工程技術、工藝、設備、新產品研發、新技術應用等內容。