水工机械的变位齿轮传动方法探究

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摘要：随着科学的进步与发展，水工机械的研究与应用已经取得了相当大的成果。对于水工机械而言，变位齿轮着极其重要的作用。由于变位齿轮具有颇多优点，使得其在齿轮泵领域具有着广泛的应用。本文结合了水工机械的特点，研究了确定变位系数与齿轮传动方式之间的关系，并在此基础上探讨了选择变位齿轮的变位系数的措施及其对齿轮的动态性能影响。

Abstract： with the development and the progress of science， the research and application of hydraulic machinery has made considerable progress .For hydraulic machinery， the modified gear with an extremely important role. Because the modified gear has a lot of advantages， make it has a widespread application in the field of gear pump. This paper combines the characteristics of hydraulic machinery， determine the displacement coefficient is studied and the relationship between the gear transmission way， and on this basis discusses the measures that can choose modified gear modification coefficient and its impact on the dynamic performance of gear.

关键词：水工机械;变位;齿轮;传动

Key words： hydraulic machinery; Displacement; Gear; drive

1.前言

随着科技的进步与发展，水工机械在国民经济的建设和发展中取得了诸多成功应用。而水工机械中的变位齿轮对于水工机械的发展又有着重大的推动作用。其主要表现在以下几点：首先，启闭机的卷扬装置的末级传动一般为闭式齿轮传动。其次，一些卷扬装置和行走装置的前级传动通常是以闭式齿轮转动为主。而一些特大型的水工机械装置则是以重载齿轮转动为主。齿轮失效的形式取决于齿轮转动的工况。若想提高齿轮的承载能力，从而科学的延长齿轮的寿命以节约成本就需要采取科学合理的变位齿轮传动方式。本文基于此，研究了齿轮传动和变位系数之间的关系，并进一步探讨了水工机械的传动变位方式和定位系数的方法。

2.变位系数和齿轮传动方式之间的关系

在实际的应用中，水工机械根据场合的不同要求、空间的限制以及传动的配合要求等需要设计出结构简单、机构紧凑等要求的齿轮油泵。为了能够使得齿轮泵满足特殊的场合需求，就需要使其具有良好的齿合性能、增强其耐磨性以及提高其抗胶合能力。而在实际的加工过程中往往会出现根切现象而大大削弱齿轮的强度等情况。面对这样的问题，就需要考虑通过设置齿轮参数和改变齿轮形状来制造出满足性能要求的尺寸大小和性能。

变位齿轮的变位系数选择需要符合一定的标准。针对具体的水工机械工况特点来分析齿轮传动的失效方式，从而找到影响变位齿轮正常工作的因素，从而确定变位的类型。具体来说如下：第一，针对较好的软齿面来说，齿面疲劳点剥伤为其主要的失效形式。这种情况下，应该尽可能的选择大的变位系数，并增大齿合角。第二，针对于润焕良好的硬齿面而言，需要达到的最终目标是使相齿合的两个齿轮具有相近的弯曲强度。第三，针对于水工机械的开式齿轮传动而言，一般不容易出现断齿显现象。而由于在长时间使用的过程中出现落入灰尘的问题，使得齿面表面容易出现磨损而导致传动失效。这种情况下就需要选择总变位系数尽可能大的正变位齿轮，以适当的分配变位系数，减少齿轮的滑动率，从而提高其耐磨特性。第四，对于经常有重载的齿轮传动而言，容易发生齿面胶合破坏而影响其传动能力。这时除了需要在齿轮表面采取措施外，还需要尽可能的减小齿面接触应力和滑动率。

3.选择变位齿轮的变位系数的措施及其对齿轮的动态性能影响

3.1变位齿轮的变位系数选择方式

变位齿轮的变位系数与尺度的变位齿轮分歧，该变位系数是不确定的。因此，在一样的情况下，变位系数可以具备多种选择和组合。为了计较加倍简洁，人们钻研了许多种肯定变位系数的方式。此中较为常见的是：图表法、封锁图法等。各个机械手册都有选择的方法，这些方法都有一定的局限性，即根据特定的情况来选择处理。比方，对大的齿轮角变位齿轮，应当尽可能使两个根处最大滑动率相称或相靠近。图1为封闭图法。封闭图是按照特点个的齿轮编制的，一对不同的齿轮齿数有不同的封闭图。图1中的两个齿轮组成为了一对齿轮封锁图。

图1 封闭图示意

3.2 变位齿轮变位方式的影响

通过对变位齿轮的分析能够发现：变位对齿轮动态性能有着严重影响。这种影响可以分为以下两个方面。其一是变位对动载荷的影响。虽然当前变位齿轮的应用范围已经很广，但是有关于变位系数对于齿轮系统动力学性能影响的研究还较少。对于大变位的齿轮谈论也很少。举例来说，在T1=5000N.M的载荷下，为了能够有效研究变位对齿轮动载荷的影响，可以选取Z1=37，Z2=180，m=36。从图2中可以看出，动载系数随着转速的提升先升后降。变位系数在不同的转速情况下是不同的。随着变位系数的增加，动载系数不断的变大，当变位系数高于1的时候，动载系数则开始全面的降低。其二是变位系数对齿轮刚度、重合度和节点所处的位置疗养影响。在齿轮变位后，齿合刚度、重合度和节点所处的位置均会遭到必然的影响。而通过仿真研究可以得出结论，等位移的变位齿轮会随着变位系数的增加而重合度有所减少。当参与齿合的一对齿轮存在根切时，因为不能够充分利用齿合线的长度，重合度比较低，就造成了不良后果。进过分析发现，等位移的变位对各种因素的影响既有有利的一面，也有不利的一面，其对动载荷的影响是综合作用的结果。

图2 动载系数与转速的关系

4.结论

终上所述，变位齿轮传动在水工机械领域有着非常重要的应用。其传动方法的好坏将直接影响水工机械装置能够顺利工作。比较发现，变位齿轮的变位系数高于1时，动载系数会全面的减小。因此，大的变位齿轮对动载性能有较为明显的改善。在齿轮进入节点齿合之后，整个齿合过程中的摩擦力方向没有改变，减少了冲击与摩擦，在一定程度上提高了齿轮的机械性能和寿命，对于水工机械的性能改善有着非常重要的作用。当然，目前我国在水工机械的变位齿轮传动方面的研究尚不成熟，还需要进一步的改善和提高。

参考文献：

[1]陈平叶.变位齿轮在齿轮泵中的应用[J].机械传动，2010（34）

[2]郝创博.浅析齿轮泵中变位齿轮的作用[J].科技资讯，2011（05）

作者简介：

杨胜军（1992-），男，现为长江大学机械工程学院本科学生。