齿轮的传动装置【冶金机械齿轮传动装置发展趋势】

冶金机械齿轮传动装置发展趋势

关键词：冶金机械；
齿轮传动装置；
制造技术；
发展趋 势 引言 冶金行业自上世纪70年代诞生以来一直呈高速发展之 势，各地区在短时间内建立了多个规模较大的冶金企业，如 宝钢和武钢等，在此期间各冶金企业购置了德国、比利时、 日本等多个国家所生产的性能较好的传动装置，有效提升了 齿轮装备的整体水平，但目前我国还应根据冶金企业发展的 特点研发先进的制造技术，提升我国的自主冶金水平。

1制造技术 1.1现状 目前企业所采用的传动装置中的齿轮多为硬齿面，包括 磨削、淬火等多种不同的形式。在齿轮制造过程中需要采用 喷砂、齿根、压力淬火及探伤等多种先进技术，如果齿轮结构较为复杂且体积较大，还需要进行焊接。另外，齿轮制造 对于精度及承载能力等多项参数要求较高，因此多采用单斜 齿，如果在设计过程中存在一些限制条件，可将单斜齿进行 组装，并且可以选择多流式传动装置，这样能够使力矩的传 递效率更高[1]。另外，为了使齿轮的承载能力能够达到最 高，需要采用变位、修缘等多种技术。此外，轧制机械中齿 轮制造要求高，必须确保其精度高于80%，如果未能达到这 一标准，则需要反复进行调整。

1.2性能参数选择 齿轮传动对于使用期限、经济效益、技术特点、承载能 力等各个方面要求较高，为满足这些标准，必须做好性能参 数的选择工作。具体来说，齿轮的副参数之间关联性较强， 如果其中一项参数出现问题，必然会影响其他参数，因此需 要考虑载荷是否均匀及强度等各项要素。对于配对齿轮来说， 需要把握好大、小齿轮的载荷，确保两者载荷的分配足够均 匀；
对于同一齿轮来说，载荷均匀性的控制要点在于齿面和 齿根。只要把握好这些要点，就能够确保齿轮的各项指标达 到相关标准。另外，在选择齿轮参数时还应遵循以下几项基 本原则。第一是中心距，需要根据强度进行计算，而没有直 接可参考的标准，从制造成本上考虑，在满足要求的前提下， 尽可能的选择小的中心距。第二是齿宽系数，轮齿越宽，承 载能力越高，但增大齿宽会使齿面的载荷分布趋于不均匀， 影响传动的稳定性，齿宽系数应取得适当。标准圆柱齿轮计算公式为Φd=b/d1，b、d1分别代表的是有效齿宽、小齿轮 分度圆直径[2]，并加以圆整，通常为防止装配后齿轮错位 导致啮合齿宽减小，常把小齿轮的齿宽在计算齿宽的基础上 增加5~10mm。第三是模数和齿数，在中心距确定后两者成反 比关系。增加齿数，减小模数，能增大重合度，改善传动的 稳定性，但降低了轮齿的弯曲强度。为了使齿轮的弯曲强度 更大，应选择较小的齿数，这样便能够增大模数。

1.3齿轮材料 当前冶金机械用传动装置中的齿轮、齿圈等各个部件在 加工过程中均选择的是性能较好的优质合金钢，具体来说， 在加工调质齿轮时主要选择的是42SiMn及40Cr等材料，其硬 度HB280~320。如承受重大冲击载荷的齿轮，选用低碳合金 渗碳钢或碳氮共渗钢，一般采用20Cr、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA 等材料，热处理后齿面硬度HRC58~63。另外，对于重载齿轮 来说，必须在计算应力分布特点的基础上对硬化层深度加以 调整。

1.4技术应用 轮齿修形是重载高精度齿轮加工的一个重要加工环节， 可分为齿向和沿齿高两种不同的修形形式。前者的修形长度 为L=0.1cos茁，修行量介于0.1到0.15之间。后者主要采用 的是修齿顶的处理方式，在修形过程中应从单双齿的分界点 开始，修形量应控制在角误差的两倍左右，但这两种修形方 式都需要经过磨削处理环节，可由砂轮机完成。并且这两种修形方式均可用于调质、淬火等多种类型的齿轮，主要处理 方式为磨齿[3]。另外，在处理齿轮时主要采取的是粗加工 的方式，而对于齿根则需要控制好相切曲线，确保齿根足够 光滑，这样就能够避免应力过于集中。

1.5轴承的选择 对于减速机而言，主要采用的是滚动类型的轴承。但在 具体选择的过程中，还应把握好以下几项要点。第一，如果 齿轮为短粗型，则应选择圆锥型轴承，并将弯曲度控制在0 到2之间。第二，对于人字齿轮装配，则可选择球面轴承， 尽可能的选用较宽系列，这样就能够在原有基础上减少轴承 与镗孔的压力比。同时，还应控制好这两项参数的配合程度， 确保最终的配合较为松动，以免轴向游动效果受到影响。

2发展趋势 目前随着生产工艺要求及技术水平的提升，传动装置将 会朝着以下几个方向发展。第一是高强度，即齿轮中超过95% 的部分应采用性能较好的硬齿面技术，而在加工过程中所选 择的材料必须在强度、弯曲度和抗疲劳度等多个方面达标。

为了促使齿根的过渡效果更好，需要进行喷丸处理，这对于 提高齿轮整体的承载力具有重要作用[4]。第二是高精度， 目前在加工时多采用的是磨齿和刮削等工艺，精度最高可达 六级，粗糙度介于0.8到1.6之间，而未来则会得到更进一步 的发展，即在确保齿轮精度满足生产要求的同时还能促使其 在传动过程中更加平稳，并且使用期限能够延长，同时还能够有效控制噪音，进而有效保障生产环境的质量。第三是轮 齿修形技术的应用，目前所采用的传动装置最大的特点在于 速度较高且承载能力较强，能够承受极大的负重，这与齿轮 的啮合效果较好密切相关。另外，减速器也进行了修形处理， 对于保障啮合质量具有重要作用。第四，目前冶金设备的体 积逐步增大，并且已经逐步实现自动化操作，在这种状况下 需要重点考虑的是齿轮的运转是否足够可靠，只有设备的可 靠性达标，才能满足生产要求。为了使设备性能更好，需要 遵循少齿数、大模数的基本原则，这样不仅能够保障设备质 量，同时还能在原有基础上极大地缩减制造成本。例如上世 纪70年代和80年代减速机的齿数分别介于125到189之间和 65到160之间，因此齿数明显有所减少，目前已经能够将齿 数控制在61到108之间，而未来则会朝着这一方向持续发展。

第五是柔性均载机构，其是齿轮发展的主要方向，目前企业 多采用的是扭力杆柔性装置，并且运用了柔性传动技术，在 原有基础上明显提升了齿轮的承载能力，这对于改善设备性 能具有重要作用，未来随着柔性传动技术功能的扩展，其应 用范围将会越来越广。第六，齿轮传动总体来说较为可靠， 但也必须减少原动机的种类，并严格控制传动速比，进而控 制设备惯性，促使过渡过程速度更快。另外，目前计算机技 术应用较为普遍，因此可通过计算机对传动机构进行控制， 这样能够使该机构运行的准精确性达标，未来随着计算机功 能的不断完善，对机构控制的精确性也将会进一步得到提升。第七，工作机构在驱动时会导致供电系统的电流量增大，这 样必然难以控制电机成本。针对这一问题，需要采用高速电 配机，这样能够缩小电机尺寸，进而节约供电资金，同时也 能够起到减少发热损失的作用，对于控制能耗量具有重要作 用。第八，齿轮传动装置的系统未来将会更加复杂，需要用 到各种力学知识，整个分析过程难度较高，但这会明显提升 设备的性能并扩大其应用范围。

3结语 总而言之，目前齿轮传动装置的性能较为完善，并且运 用了各种先进的制造技术，但在冶金要求持续提升的过程中 还需要对各项参数及零部件进行调整，不断提升技术水平， 使得冶金行业能够进一步得到发展，也能促使设备的性能能 够更加完善，本文就对此问题进行了深入探究。

参考文献：
[1]陶慧明.浅析冶金机械齿轮传动装置的制造技术与 发展方向[J].宝钢技术，2015（15）：176-178. [2]王成，魏志饶，崔焕勇.齿轮传动效率测定试验装置 的研究进展[J].制造技术与机床，2015（11）：218-219. [3]廖少华.齿轮加工技术和装备的发展现状与趋势[J]. 世界制造技术与装备市场，2014（13）：49-51. [4]张鹏.冶金机械齿轮传动装置常见故障及预防措施 [J].工程技术，2017（11）：310-313.