采煤机齿轮齿顶修形设计与加工.pdf

1 9 9 1 年第 4 期 煤 矿机 械 i ， 一 气 设计 计算 t ～ ． ．． ．． ． 采煤机齿轮齿顶修形设计与加工 汽 阳煤矿建设 札械厂繁重■ 【 内容提要1本文针对采煤 机特球工 况 条 件， 对 低 速 1 4 m ／ s 、大模 敷 MS MI 2 圆柱直齿轮进行啬顶修形 的设计与加工。所谓修形 就是改 变轮齿 顶部渐 开鲢形状， 用一 条分度 圆压 力角 变 天 丁的渐开 鲢代替原 来 的轮 齿 顶部渐开 线。修 形量 是 暇齿 顶法 向修 形量 、修 形长度和 修形渐开 缦分皮 田上 的压 力角 8个 量 值表 示。 齿顶惨形设 计是根据 双齿啮 合 区轮齿 的 法向挠曲变形和接触变形，利用计算机源程 序，通过MD Y - I 5 0 采煤机截煤 部 齿轮轮齿 齿顶计算验证了从实际加工制造 中总结出来 的落顶修形计算经验公式。这个公式筒化了 齿轮肯顶惨形的设计，又特别 方 便于 工艺 制造与检瞳。 ’ 在修形加工上，采用砂轮惨整法磨削修 形齿轮 的工 艺方法 ，配用专用量 具检测 ，保 证了修形设计的实现。 ． 一 、概 述 随着现代技术的发展，近年来国内外对 齿轮的设计进行了很多 研究 为了 改善齿 轮的传动质量，提高齿轮的承载能力和使用 寿命 ，应对轮齿进行修形由 Ⅱ 工。有的对轮齿 的齿顶进 行修形加工 有 的对轮齿 的齿顶 和 齿 根 同时进 行修形加工 ，有 的用 渐开线 、过 渡 曲线代替原齿廓齿形．形成对轮齿的修形 设 计工 艺 。 ’ 所谓齿顶修形就是改变轮齿顶部渐并线 形状。如图1 所示。虚线是一 条分度圆 压力 角变大 了 的 渐 开线 代 替 原来 的 齿顶 渐开 线，使齿面顶部实体减小 在齿轮工作过程 中，避免了由于轮齿弹性变形造成的啮入啮 图I 出时的冲击，使轮齿载荷平稳过渡，减少齿 轮传动系统噪音，尤其是有利于齿面澜滑油 膜的形成，提高齿面的抗胶合能力，从而提 高齿轮的使用寿命 。 截煤部是采煤机主要传动部件，整机 总 功率8 0 以上都要经过截煤部的齿轮传递。 对采煤机齿轮齿磺进行台理 的修形，将对提 高产品质量 起列重要 作用 。 截煤部齿轮大都是睡拄直齿轮，模数都 在M8 MI 2 之阿，运动 速 度 在．1 4 m／ s 范 围之内。本戈 从现 场蒂 要出发，解决曲l柯 对这些低速、 。 犬横浆￡ ， 匮牲直齿轮齿顶秘嘭 进行设计 与椰 工髓造 。 ⋯ 二 、齿轮 齿顶修 形设计 如图l 所示，对齿轮齿 顶修形的 大小以 齿顶法向修形量CA， 修形长度L 和骖形鬻开 维普资讯 -2 0 煤矿机械 i 9 9 1 年第4 期 线分度圆上的压力角W M这三个量值表示o 1 ． 公式 计算 根据 在双齿啮 合区 内轮齿 的挠 曲度变形 和接触变形量，确定轮齿的齿顶修形量 如 图 2 图2 齿轮2 的齿顶法向 修形量C A 应等于齿 轮副在K - 位置时舶 法 向总变形量 。齿轮 1 的 齿顶法向修形量C A- 应等于 齿轮剐 在K 位 置时的法向总变形量。 。 t1 巳知参数 一 传 动功 率 ，k W ， ’ N￡ ～奎传动速度，r ／ mi “ } Br一 齿宽．I Ⅱ ； W一分度圆压力角，度， ’R 一 馥顶徊半径，mm， 。 ． 一移距系数 Z 齿教， ．． - 模数， ． A一中心 距 ， mm ’ ． 。 ． E -材料弹性模量， 。 ‘。 、 - 。 。 j g ． t x1 0 。 mm ， ． 0 - - - 材料泊椽系数，D 3 ， 中间参数 d 啮台角 。 ‘ 2计算分虞圆半径R 和齿轮基圆半 往R t m R 一 ZM RBRe o s W 3计算单位齿宽齿面法向力 F N／ ram 塑 里 ‘ N 1 R B B I 4计算啮合线上几个特征尺寸 C0f 一 s l n t ／ T t 等 Q Ⅱ Me o s W K t N t R B I R B t g a 一 √R A 一 R B Q R A 一 R B 一 Q 丽 RBI RB1 t g a ～ √ r R A R B Q 丽 √ r R A 一 R B 一 Q 5 计算修形起点所在圆周半径R R ， RRl ra m ， 一 R R I √K】 N】 R B RR z √K t N t R B l 6计算齿顶法向 修形量C A c Aj p m， ． C A S l S 2 S c 7轮齿法向挠曲变形量 m D l 0 。 F 订 百 _ 瓦 T ‘ 百 维普资讯 1 9 9 1 年第 4期 煤矿机械 2 1 D 1 1 ． 0 5 0 ． 1 6 6 1 Z一2 ’ B _o ． 3 2 C 十 1 ． 2 23 8 ．4 ， R M 1 X 一 R I M 式 巾I Z／2 5 时取 “一 号 Z 1 3 5 时取 Z1 3 5 8齿轮 副接 触变 形量 m S oo． 5 7 9 Lo g 十O． 8 1 4 1 O 。 G 器 计算CA． 中 S。 时， R I √K 2 N l R B l 计算C A． 中 S 时，R IR R。 计算CAl 中S c 时， V J K N J 。 V 2 K 2 N 2 计算CA{ 中 SI 时， R IRR 计算 c A 中 s 时， R I J 1 { 丙 R B 计算CAl 中 S c 时， V． 丽，V 丽 9计算修形渐开线在分度圆上的压 力角W w w x 壁 t g W ／ R Az -R B 2“ 一v R R -R B 2 ． 动载荷系数的确定 由于轮齿的制造误差和系统的积累误差 影响，轮齿在工作中都伴有附加动载荷，在 应用上述公式进行计算时，计算载荷应该等 于轮齿传递载荷乘 以动载荷系数。经过这样 处理后，轮齿的齿顶修形更为接近实际。 按经验，动载荷系数选取如下z 毫l ‘3 5 0 1 ． 2 6 I 1 ． 5 7缎 3-5 0 1． 20 1． 30 ‘ 35 O 1． 3 5 1． 55 8级 35 0 1． 3 0 1． 蚰 3 ． 结果分析 经计算的四种齿轮，在工作中考虑存在 附加动载荷影响，计算时计算载荷为传递名 义载荷乘 以动载荷系数，其计算结果如下。 ＼ 零件号 lMDY O 2 0 MD 2 0 6 MD Y啦 l 醯DY0 2 o B 卜一 2 一 l 一 分 管移 量＼ - M 1 0 ． 1 o i 2 l 2 S A mm 0 ． 0 7 0． 0 Z 0 ． 0 9 0 ． 0 9 L mm 4． 2 6 3 ． 6 2 。 S ． 1 2 W Ⅱ C 。 2 0 ． 9 6 2 0 ． 趵 ． 9 l 2 0 ． 9 1 4 ． 经验公式 ‘ ． 为TT芑制造上自 便，我们对于大模 数段的圆柱直齿轮齿磺修形量值的确定好纳 如 下{ ． _ 1 修形 渐开 期蛸 压力 角 WM的确定。 wM在我们研究的逡个模数段内变化很 小，官对整个轮 暂齿顶修形敢罘 影响 也耩 维普资讯 2 2 煤矿机械 1 9 9 1 年第 4期 小。为 了便于修 形齿 的磨 削，可 以把 它取为 一 个 定值。W 2 1 。 注意I对 于 其 它模 数段W 痘该有相应的变化。 2 修形 长度L和法 向修 形量CA的确 定 。 轮齿 的齿 顶修 形量 L和 C A，随 着 轮齿 的承载能力的增大而增大，也就是说两个量 值随着齿轮模数的变化而变化。通过公式计 算验证 ，可以归纳如下的关系 L0 ． 4 M 单位 1 2 1 m C A 0 ． 0 0 7 M 单位； mm 图3 图4 三 、齿轮 齿顶 修形的加工 采煤机的截煤 部齿轮精度 等级一 般取 8 - 8 7 Dc ，渗碳淬火后，齿面须进 行精磨加 工，齿顶修形部分与齿面同时磨出是最佳的 工艺肯 法。 采用砂轮修整法磨削修形齿轮 如图 3 所 示， 把砂轮修整成双重磨削角，即 标准 磨削 角W 和修 形磨 削角W ，在一 次调 整磨 削中 砂轮的标准磨削角磨出轮齿 的标准渐开线齿 形部分，而砂轮的修形磨 削角磨出轮齿的修 形渐开线齿形部分。 西德产的齿轮磨床H6 3 0 配有 专门 的砂 轮修整机构见图4 。砂轮两 侧 的金 刚石在仿 形轮的引导下沿仿形样板，实现对砂轮的准 确修形 。精确 修整砂轮是 磨齿工 艺 的削键 ， 其重要的工作是对几个参数的确定。 1 ． 齿形压力角W和修形压力角W 齿形压力角W与磨 削标 准齿形 相同， 修 形齿形压 力 角W 由仿 形样板 Y角度保 证 参考图4 t g Y g w Mw 式中b ／ a 仿形机构杠杆比。 例 如； W M2 1 。 ，W 2 0 。 ，Y9 ． 9 。 2 ． 砂轮外圆至折点距离A A H L S ‘ 2． 2 5 M 一0． 4 M 0 ． 1 5 M ；2． 0 M ． 齿全 高H 2 ． 2 5 M 齿顶修 形长度 L 0 ． 4 M 齿顶 问隙 S0 ． 1 5 M 3 ． 样板调正尺寸B 参看图4 式 中 C一仿 形机构 中的 定值。 4 ． 样板位置词正 维普资讯 1 9 9 1 年第 4期 煤矿机械 2 3 使 用砂轮 形状 专用 检具 参 看图5 ， 通过尺 寸 D换算 出检 测尺寸 A。 图5 另外通 过对砂轮两 个侧面分别 检测和通 过对 样 板位置调 正，保证砂轮两侧 面 的 A值 相 同。 5 ． 完 工检测 通过使用专 用修形齿形 检具 见图6 来 验收 修形齿形 。 圈6 这是个相对测量的检具，使用时先用齿 顶修形的标准齿形为样板标准检具，再通过 测量齿形某一固定的相对差值 ，实现对齿形 的验收。 用这种检具，在零件加工中可以 随时测量出修形量，使用方便。 6 ． 修形齿形检具的设计 关键是进行渐开线齿形和修形渐开线齿 形部分 的设计 计算。 例如某齿轮M l ， Z 2 3 ， l 0 ． 6 4 ，a 0 2 0 。 ，a o t 2 1 。 ，精度 等 级 8 8 7D c 。 A M s 0 ． 2 0 6 1基 圆半 径 ri M_墨 1 2 9 ．6 776m i l l j 1 2 8． 8 34 1 2分度 圆齿问半 角 0． 0 4 8 8 2 r a d 【 0 ． 0 4 7 7 2 r a d 8任 意半 径处r 上 的压力 角 a a r ccos ．ri 。 一 4任意圆 半径为r 的齿间半角 v vf i n va 0 i n v az r a d 5 坐标 值Xr s [ n v ram Y r cq s v m 6齿形座标计算值 见表 3 l 32 1 34 1 36 l 38 1 4 0 1 4 2 14 4 【 l4 7 1 4 9。 。 ． ．， X 4 ． 7 7 B ． 3 O 5 ． 口 6 6 ． 7 4 7 ． 6 l 8 ． 5 8 9 ． 6 3 1 1 ． 3 7 1 2 ． 6 2 ， I ● ● Y 1 3 1． 9 1 3 3 ． 0D 1 3 5 ． 8 7 1 3 7 ． 8 4 1 3 9． 7 9 1 4 1． 7 4 1 4 3 ． 6 B 1 4 6 ． 5 6 1 4 8 ． 4 6 - J 1日 l l6 2 1 53 l 1 55 15 5． B 1 55 ． B l 55 ．8 15 3． B _ ‘ X 1 3 ． 96 1 4 ． 6 7 1 5 ． 4 3 1 6 ． 1 7 1 6 ． 9 4 1 7 ． 5 6 1 B ． 9 9 2 1 ． 6 B 耋 4 ． 3 7 I 、 Y l 5 D ． 3 5 1 5 1 ． 2 9 l 5 2 ． 2 2 1 5 3 ． 1 4 1 5 4 ． 0 7 1 5 1 ． 8 O 1 5 4 ． 6 l’ 1 5 4 ． 2 B 1 B S , B B ’ 维普资讯 _ 2 4 煤矿机械 1 9 9 1 年第 4期 铲插式装岩机工作机构参数的选择与计算 哈 尔滨煤矿机械研究所祝思单 【 内容提要】 本文着重介 绍 7铲斗式 装岩机 的一 个新 的分支 铲插 式装 岩机 的结构和特 点，并叙 述 7铲斗 的结构 、参数的 连择 。铲斗 讦 { 状 及 几竹 足寸与 铲插 式 装岩机主要性能参数的关系与计算。 铲擂式装岩 机 是一 种新 型的铲斗装岩 机，属铲斗装岩机的一个新的分支。该铲插 式装岩机的铲斗 工作机构由前壁 侧壁 和斗齿组成，无斗底 饺接在刮扳输送机的 机尾轴上 。 铲插式装岩机的组成如图 1所示。 图l 铲插 式装岩机 1 一 铲 斗，2 一摆 臂} 3 一 翻斗 油缸 -4 一 措 斗油 缸 -5 一舌 | 椒■ 避机 -6 一 撵缴 箱 7 一行走 机 扮 J 8 一 电 气控 制箱 I 9 一 禳压 马达 铲斗装岩机按卸载方式的不同，一般可 分为直接姆载韵装岩机和有转载输送机卸载 的装岩机。 直接卸载的铲斗装岩机，按卸载位置的 不 同又可分 为 前装后 卸 式和 前装 侧卸式 两 种 。 前装后卸式铲斗装岩机是我国七十年代 前广泛使用的装岩机。装岩机作业时，铲斗 铲取的岩石被抛卸到机器后边的矿车内，其 行走机构主要采用轨轮式。由于生产率低， 作业 时需巷道高度较大， 目前已被淘汰。 前装侧卸式装岩机是近三十年发展起来 的，它的铲斗无璜 l 臂或保留某一面的铡壁， 铲取岩石后，通过斗栖的l_动作使铲斗向一佣 倾斜，从而把岩石饭 坤蓟运输设备内。前装 铡卸式装岩机与前装后卸式装岩机在结构上 主要区别是斗柄为非曲线的，铲斗的提起或 侧卸多为油缸的伸缩来实现舳。其行走机构 多为履带装置。这种装岩机具有能力大、机 动性好、生产率高等优点，故六十年代后在 国外 发展很 快。 铲插式装 岩机 即是 前装直接卸载，同 时又是带转载输送机的装岩机。铲斗插入岩 堆霏机器的行走机构实现的，铲斗的翻转和 抬起 由油缸的伸缩来实现 的，将岩石翻堆于 单 链刮板 输送机 的尾部，刮 板链 由液压马 达 驱动将岩石运 入机器 卸载 端的 矿车或梭车 四、质■情况 MD Y - 1 5 0 采煤 机截煤 部在进行1 5 0 0 小 时寿命试验中发现，修形齿轮传动平稳，噪 音明显减小。试验后拆检齿面没有剥落 、点 饿 胶合等破坏现象。 拆检井下使用一年半的采煤机时发现， 修形齿 轮齿 面没有任 何破 坏 现 象 ，磨 损正 常 ，齿面光 亮。 用户 反 映修 形 齿 轮传 动平 稳 ，改善了齿轮的传动性能，也大大地提高 了齿轮的使用寿命。 维普资讯