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齒輪的徑向變位法在傳動機械方面的應用
由于灌酒機的多年使用,灌酒機大齒輪又長期與酒液接觸,輪齒嚴重磨損,造成嚙合間隙過大,不能滿足罐酒工藝要求,在此情況下,作者對大齒輪做了負變位修復,重新加工小齒輪并做了正變位:
1 傳動要求
對灌酒機傳動部分的要求:只是平穩(wěn)定比,但由于是修復,必須保證中心距不變,且是齒輪副零變位傳動,這種情況方案有:
(1)重新加工兩齒輪;
(2)重新加工小齒輪作正變位,修復大齒輪為負變位;
(3)重新加工大齒輪作正變位,修復小齒輪為負變位。
根據(jù)加工難易程度,考慮到費用高低,選擇了方案(2)。這樣既節(jié)約資金又減少加工時間。
2 齒輪模數(shù)m的測定
1)被測齒輪齒數(shù):Z1=30,Z2=180
2)測量小齒輪齒頂圓直徑D′=257 mm
3)m=D′/Z1+Z2=8
4)實測中心距 A=840 mm
5)核對中心距 A=(Z1+Z2)m/2=840 mm
3 變位系數(shù)的確定
3.1 最小變位系數(shù)
對于α=20° ha*=1的齒輪,Zmin=17,Xmin=-9.57
3.2 考慮到變位后齒輪輪齒強度問題,和現(xiàn)有大齒輪輪齒磨損情況,對大齒輪齒厚,進行測繪:
S=m(π/2+2xtgα)
經(jīng)測繪S= 10 mm,取加工余量S=8,cosα′=cosα,a不變值,a=a′ α=α′=20°取S=8.20得:x=(S/m-π/2)/2tgα=0.784取x=-0.75>xmin滿足條件
4 強度計算:P=30 kW n1=20 r/min
4.1 載荷計算
小輪傳遞扭矩:T1=9.55×106P/n1
=1.432×106(N.m)
Ft=2T1/α,Fr=Ft.tgα,Fn=Ft/cosα,
Wm=Fn/b
W=k0.Wm k=kA.k4.kβ
KA=1工況系數(shù);k0=1.25動荷系數(shù);kβ=1荷分布系數(shù)。
4.2 齒面接觸疲勞強度計算:
接觸疲勞強度計算是針對齒面疲勞點蝕進行的,對開式傳動不必做校核。
4.3 齒根彎曲強度計算:
強度條件:σF=σb=M/W≤[σ]F (1)
σF——齒根彎曲應力;[σF]——許用彎曲應力;M——齒根彎曲力矩;W——齒根危險剖面的剖面模量
計算得:
(2)
YF——齒形系數(shù) YF=2.2;YS——齒根應力集中系數(shù) YS=1.72;ψ′d=b/d1=0.21,b=50,d1=240,Z1=30,m=8,k=1.25,T1=1.432 5×106N.m。
許用彎曲應力[σF]的計算:
單向受載的齒輪,其許用應力按下式計算:
[σF]=σOF/SF.YN.YX (4)
σOF——輪齒單向受載時齒輪材料彎曲疲勞強度極限;σOF=1.8HB=540(N/mm2);SF——安全系數(shù) SF=2.0;Yx——尺寸系數(shù)Yx=0.91;YN=1彎曲壽命系數(shù)。
代入式(3)得:[σF]=245.7 N/mm2
代入式(2)得[σF]=140 N/mm2<245.7 N/mm2彎曲強度足夠。
4 結論
由以上論述可知,對磨損的大齒輪做負變位修復方案是可行的,即節(jié)約資金又保證了原設計的效果。