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甘蔗壓榨機(jī)專用JY系列中心傳動(dòng)硬齒面減速器

文章出處:本站 人氣:9122 發(fā)表時(shí)間:2013-10-31 13:21:35

眾所周知,一臺(tái)機(jī)器通常由三個(gè)部分組成即動(dòng)力機(jī)、傳動(dòng)裝置、工作機(jī)。此外,根據(jù)機(jī)器工作需要,可能還有控制系統(tǒng)、潤滑、照明等輔助系統(tǒng)。機(jī)械傳動(dòng)裝置是指將動(dòng)力機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能以機(jī)械的方式傳送到工作機(jī)構(gòu)上去的中間裝置。甘蔗壓榨機(jī)的傳動(dòng)裝置一般采用減速器,其作用是增大電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩,降低轉(zhuǎn)速,以滿足甘蔗壓榨機(jī)的使用要求。

與通用減速器相比,甘蔗壓榨機(jī)專用減速器的特點(diǎn):

1.工作平均轉(zhuǎn)矩在31~274t.m之間,輸出轉(zhuǎn)速為6~48r/min,連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。載荷性質(zhì)為強(qiáng)沖擊,最大短時(shí)負(fù)荷可能比正常負(fù)荷大50%,是典型的低速重載齒輪減速器。

2.工作季節(jié)性很強(qiáng)。每年冬春工作120~150天,必須完成農(nóng)民全年生產(chǎn)的甘蔗壓榨任務(wù)。

3.減速器的尺寸重量大、造價(jià)高,生產(chǎn)、安裝周期長(zhǎng),制造難度較大。

由于以上原因,甘蔗壓榨機(jī)減速器必須在長(zhǎng)時(shí)間滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下不會(huì)出現(xiàn)重大故障。

 

為了滿足減速器高可靠度、低失效概率的要求,我們?cè)谠O(shè)計(jì)制造過程中遵循以下原則:

1.以用戶提供的準(zhǔn)確的使用參數(shù)為設(shè)計(jì)的依據(jù),進(jìn)行有針對(duì)性的專項(xiàng)設(shè)計(jì)制造。參數(shù)包括原動(dòng)機(jī)型號(hào)規(guī)格、轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩,壓榨機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、短時(shí)過載大小、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間,車間的環(huán)境條件以及環(huán)境的最高最低溫度等。

2.正確選擇傳動(dòng)型式。壓榨機(jī)減速器類型很多,如:側(cè)傳動(dòng)圓柱齒輪減速器,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造、維護(hù)方便,但重量較大;雙圓弧齒輪減速器,齒輪加工切齒深度要求高,不允許活向變位切削,裝配誤差要求嚴(yán)格,承載能力不夠充分發(fā)揮,存在嚴(yán)重點(diǎn)蝕斷齒現(xiàn)象,失效機(jī)率也很高,同時(shí),齒輪精度不高,磨齒又困難;中心傳動(dòng)功率分流圓柱齒輪減速器,其重量、制造與維護(hù)難度、造價(jià)等比較適中,具有良好的綜合性能;三環(huán)、二環(huán)減速器,內(nèi)外齒輪偏心嚙合,同時(shí)嚙合齒數(shù)較多,理論上重量較小,但其嚙合處滑動(dòng)較大,潤滑不充分,運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn),軸承承受沖擊負(fù)荷,且在制造上難以提高內(nèi)齒輪的硬度和精度,在大型低速重載傳動(dòng)中我們不采用三環(huán)、二環(huán)傳動(dòng)。此外按齒形和熱處理方法不同,還有漸開線、硬齒面和中硬齒面之分。為了達(dá)到良好的性能價(jià)格比、便于維護(hù)保養(yǎng),我們選擇中心傳動(dòng)功率分流圓柱齒輪減速器為最佳傳動(dòng)方案,齒輪為漸開線齒硬齒面齒輪,與雙圓弧齒相比它具有可淬硬、磨齒的優(yōu)點(diǎn),精度可達(dá)到6級(jí)甚至更高,承載能力高,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

3.優(yōu)化齒輪幾何參數(shù),優(yōu)選齒輪材料,采用先進(jìn)的制造工藝,保證足夠的強(qiáng)度裕度。在設(shè)計(jì)過程中我們主要的設(shè)計(jì)依據(jù)是德國施羅曼—西馬克(SMS)公司的設(shè)計(jì)公式、數(shù)據(jù)和我們積累的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。減速器的承載能力和性能主要決定于齒輪副。優(yōu)化齒輪幾何參數(shù),既包括齒輪傳動(dòng)中心距、模數(shù)、齒數(shù)、螺旋角、齒寬等參數(shù)的搭配組合,各級(jí)齒輪等強(qiáng)度,也包括對(duì)強(qiáng)度、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性、噪聲影響很大的變位系數(shù)、軸向重合度最佳值的選定。優(yōu)化、合理的幾何參數(shù)可提高承載能力10%~25%,降低噪聲 2~3分貝。

我們采用高強(qiáng)度低碳合金鋼(20CrMnMo、20CrNi2MoA等)為齒輪的材料,毛坯經(jīng)鍛造、預(yù)先熱處理、探傷后進(jìn)入粗加工,滾齒后進(jìn)行氣體滲碳、淬火,齒面硬度56-62HRC,精加工為磨齒、精度達(dá)到GB10095國家標(biāo)準(zhǔn)的6級(jí)精度甚至更高。采用這樣的材料的工藝加工出的齒輪基礎(chǔ)極限應(yīng)力均值δHlim=1500N/mm2、齒根彎曲極限應(yīng)力均值δFlim=450N/ mm2,比中碳合金鋼調(diào)質(zhì)滾齒中硬齒面的δHlim=750mm2、δFlim=280mm2,有大幅度提高。而齒輪的承載能力(以傳遞的轉(zhuǎn)矩T表示)與δHlim的平方成正比。當(dāng)幾何參數(shù)尺寸相同時(shí),硬齒面減速器比中硬齒面減速器的δHlim翻一番,承載能力翻兩番。但必須說明,硬齒面齒輪必須磨齒精加工,確保齒面接觸率沿齒長(zhǎng)達(dá)到80%以上,沿齒高達(dá)到70%以上,才能有效發(fā)揮其高承載能力的優(yōu)勢(shì)。

減速器承載能力計(jì)算和安全度、失效概率的確定,我們主要按SMS方法選定,并用GB3480國家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法校核??紤]到我國材質(zhì)與工藝水平比德國低,在計(jì)算中偏安全取值,一般將計(jì)算出的承載能力降低20-30%作為實(shí)際承載能力。如用于甘蔗壓榨機(jī)減速器的齒輪點(diǎn)面應(yīng)力,德國SMS按它的公式計(jì)算允許δH=1150N/mm2、我們?nèi)ˇ?sub>H1000N/mm2,SMS允許δH=150 N/mm2、我們?nèi)ˇ?sub>F120N/mm2,設(shè)計(jì)中我們以安全系數(shù)SF、SH大于1.25為前提,確保失效概率低于1/1000,高速級(jí)甚至低于1/10000。

4.先進(jìn)可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是發(fā)揮齒輪傳動(dòng)性能的保障。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)我們?nèi)圆捎肧MS的數(shù)據(jù),機(jī)體的壁厚、軸承座的強(qiáng)度剛度按輸出轉(zhuǎn)矩確定,因?yàn)槲覀儗?shí)際選用的承載能力低于按SMS計(jì)算出的承載能力,所以相對(duì)強(qiáng)度剛度不低于SMS。SMS在結(jié)構(gòu)可能時(shí)采用軸承偏心套調(diào)整齒面接觸率,我們?cè)诙啻未笮头菢?biāo)設(shè)計(jì)中的成功應(yīng)用證明這是一項(xiàng)行之有效的高速措施,我廠已出廠的在制的甘蔗壓榨機(jī)減速器均采用了偏心套結(jié)構(gòu)。齒輪和軸承一律采用專用齒輪油,循環(huán)供油強(qiáng)制潤滑,油量、油牌號(hào)和噴油嘴均按SMS的設(shè)計(jì)。

需要特別說明的是:均載機(jī)構(gòu)是中心傳動(dòng)減速器至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。中心傳動(dòng)減速器在實(shí)際使用中如果沒有采取有效的均載措施,則會(huì)造成大齒輪兩邊的小齒輪無法同時(shí)帶動(dòng)大齒輪,先接觸到的齒輪承受200%的載荷,造成嚴(yán)重的偏載,導(dǎo)致嚴(yán)重的齒面損傷甚至斷齒。我們參考了德國、美國、日本等國的多種均載方案,采用了兩流負(fù)荷均載的辦法,利用人字齒輪浮動(dòng)機(jī)構(gòu),精確計(jì)算浮動(dòng)工力和靈活性,采用無鍵聯(lián)結(jié),促使兩流工作同步。下面我在圖上給大家作一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。

……

綜上所述,JY系列中心傳動(dòng)硬齒面減速器是甘蔗壓榨機(jī)理想的傳動(dòng)裝置,我們?cè)谠O(shè)計(jì)和制造上均采取了諸多的先進(jìn)措施,確保減速器能在榨糖機(jī)獨(dú)特的工況下持續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

 

JY系列中心傳動(dòng)榨糖機(jī)減速器有九種規(guī)格(最小2×650、最大2×1400),傳動(dòng)速比有十種(最小31.5,最大125),產(chǎn)品已形成系列化。而我廠又有生產(chǎn)坦克齒輪箱配備了精良的設(shè)備,擁有一批經(jīng)驗(yàn)豐富的優(yōu)秀人才,因此,本系列減速器從設(shè)計(jì)制造技術(shù)是成熟的。多年以來,我們開發(fā)多種類型的大型重載、高精度齒輪減速器,全部使用良好,至今未見損壞、失效。如為涿神公司生產(chǎn)鑄鋁軋機(jī)主傳動(dòng)裝置(輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)2×50t·m),為上鋼五廠鋼管拉拔機(jī)配套的大型減速器(工作轉(zhuǎn)矩達(dá)123 t·m),均在長(zhǎng)期滿負(fù)荷工作的情況下,使用了近10年,完好無損,仍在使用。

針對(duì)糖廠用戶的不同需求,我廠開發(fā)中心傳動(dòng)硬齒面減速器的同時(shí),還致力于多出軸減速器等多種產(chǎn)品的研究開發(fā),為用戶提供更全面的服務(wù)。

任何機(jī)械設(shè)備在連續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下,要想達(dá)到預(yù)期壽命(一般按每天工作8小時(shí),工作10年),都需用戶精心的維護(hù)與監(jiān)管。例如:及時(shí)加油潤滑、更換潤滑油和易損件、排除小故障、嚴(yán)格遵守操作規(guī)程等。從圖上大家可以看出,對(duì)著各個(gè)齒輪副嚙合的位置我們都設(shè)置了觀察窗或視孔蓋,工作過程中很容易觀察到齒輪的嚙合情況。從結(jié)構(gòu)上看,安裝、拆卸、維修都較方便,也便于使用過程中的維護(hù)、保養(yǎng)。希望我們供需雙方密切合作,讓中心傳動(dòng)硬齒面減速器作為榨糖機(jī)傳動(dòng)家族新的成員,為我國榨糖工業(yè)的發(fā)展作出更多的貢獻(xiàn)。

為進(jìn)一步優(yōu)化傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、降低能耗,我廠正在研究開發(fā)新的一代產(chǎn)品組合式行星減速器。

 

 

                  巢湖市眾鑫機(jī)械設(shè)備有限公司技術(shù)部編寫

 

2012年12月12日

 

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