齿轮_蜗轮减速机结构改进.pdf

收稿日期2003Ο11Ο07 作者简介姜雪艳1964 - ,女,吉林梅河口人,工程师,从事煤矿机电设备管理工作。 实用技术 齿轮、 蜗轮减速机结构改进 姜雪艳,宋虎森,魏珍文,蒋国文 潞安矿业集团公司 石圪节煤矿,山西 长治 046032 摘 要对国内传统蜗轮蜗杆减速机和国外先进齿轮蜗轮减速机进行了对照比较,介绍了齿轮蜗轮减速机 在设计计算、 安装等方面较为先进的方法、 经验。在设计模数、 螺旋角、 蜗轮外形结构时充分考虑其经济 性;在设计安装方式时考虑到其实用性;其它方面如油封安装,法兰拆卸等细微之处亦有其独到见解。 关键词齿轮;蜗轮;减速机;结构 中图分类号TH13214 文献标识码B 文章编号1005Ο2798200401Ο0031Ο02 减速机是传动机械中最重要的基础件,广泛用 于煤矿生产的各作业点。国内减速机的设计、 生产 早已制订标准,形成系列,并且还在不断丰富完善。 笔者从事煤矿机械设备管理工作多年,接触过国内 外很多减速机,其中对国外的一些减速机感触颇深。 国外减速机除了性能突出外,还在齿轮、 蜗轮设计、 计算方法、 外形设计、 安装方式等方面较为先进实 用,现将笔者了解总结的几个系列的齿轮、 蜗轮的减 速机的有关设计、 安装等方面的经验介绍给大家,以 供参考探讨。 1 齿轮、 蜗轮结构模数设计 在齿轮参数方面,有关设计手册上要求动力传 动的齿轮m 2。由于模数大会导致金属切削成本 加大、 减速机的体积增大、 齿轮齿数减少在中心距 一定时而导致噪声增大,所以应在满足齿根弯曲疲 劳程度的前提下尽量采用小模数,例如在设计高速 级齿轮时采用m 2,如取m 1.25配套电机功率 0137 kW ,4级。一般认为斜齿轮螺旋角β取8～ 16 之间。笔者认为虽然螺旋角加大会使轴向分力 加大而不利,但也会使齿线重合度加大而使传动噪 音降低。对一些噪音要求比较严格的场合,用这种方 法降低噪音比用提高齿轮加工精度的方法要经济。 国外一些公司在中小减速机普通蜗轮设计时颇 有新意,采用了新型外形,见图1 a ,与传统蜗轮相 比,见图1 b ,省去了蜗轮边缘的圆弧部分。这种 设计能减小蜗轮径向尺寸,从而减小减速机的体积; 能节省大量贵重有色金属在轮芯采用钢或铸铁时 图1 蜗轮外形结构比较 能节省1/ 3左右有色金属。由于这种设计便于实 现轴向装配,这样使其它零件设计有更大的灵活性。 如箱体可设计成整体式,利于加工和给用户留出安 装面。具体做法可采用蜗轮蜗杆参数全部按现有标 准取值;蜗杆的几何尺寸计算按现有公式;蜗轮的最 大径向尺寸就是齿顶圆,齿顶圆和以下部分的计算 按现有公式;蜗轮轮缘宽度按现有公式计算后,减去 10 ,因为齿顶圆以上部分不存在,按现有公式计 算,会造成轮缘宽度比啮合区宽度多出一些,而多出 的宽度对承载不起作用可通过接触斑点看出。这 种设计对蜗轮表面接触应力的影响是在啮合区内, 见图2 ,啮合接触线总长度变短,而使接触应力增 加。但从图中可看出,接触线总长变短幅度较小,因 而使接触应力增加不大。为尽量减少这种不利影 响,可把蜗轮、 蜗杆中心距稍稍加大,因为公式 1 000 Z EZFσHP 2 KAT2≤a3 式中 ZE 材料弹性系数; ZF 传动接触系数; σHP 许用接触应力; KA 使用系数; T2 许用扭矩; a 中心距。 13煤 第13卷第1期 可以看出,中心距与许用扭矩是立方关系,中心 距加大一点,许用扭矩便增加许多。 图2 蜗轮蜗杆啮合示意 2 保证用户安装方便方面的结构思考 减速机设计应尽量考虑各类用户的安装条件, 方便用户安装、 使用。目前国内形成系列的减速机 大都采用底座安装作为惟一的安装方式。这种安装 方式应用在工作面现场有诸多不便。而国外的减速 机在这方面却有很多巧妙独到之处,见图3。这种 减速机箱体采用左右对称结构,上、 下、 左、 右都有安 装平面和安装螺钉孔。电动机安装法兰和电动机可 根据需要置于左、 右任一侧。用户可选择除电动机 一侧的其它三个安装面安装减速机。减速机的前后 也是对称结构。前后两个安装法兰完全相同,提供 了前后方向的安装平面、 止口和螺纹孔。采用这种 方式安装时,整个减速机可悬挂在用户的输入轴或 输入法兰之上一般采用铝合金作箱体以减轻重 量。这种安装方式特别适用于将减速机装在生产 线的侧面。这样省去了链、 胶带等中间传动环节,不 但节省了费用,而且生产线美观、 整齐,方便维护。 图3 对称结构示意 3 其它方面的几点思考 油封安装处的结构。有关资料上推荐的结构见 图4,这种结构对油封的装配、 更换不方便在使用 中油封常会失效。若采用图 4 b 结构,这种结构 装卸方便,只要轻轻锤击油封背部就可装入,这种结 构一般不会出现油封松动现象。 图4 油封安装结构 为方便拆卸,在法兰上应设计顶出螺丝孔,见图 5a 。这样利用螺丝可方便拆卸法兰。与电机配合 的法兰或其它平面应设计出缺口,以便拆卸时用 工具楔入,拆卸电机,见图5b ,这些措施在其它的 机械设计中经常可以见到。 图5 法兰结构设计 减速机的外观设计应力求美观。实际设计中可 采用对称结构,用平面代替曲面等。尤其要注重散 热片的设计,散热片布置方向,布置间距、 宽度直接 影响整机外观,好的散热片设计可起到散热和装饰 双重作用。中小功率减速机设计应尽可能采用铝合 金材料采用压注工艺,这样既减轻了重量,减少了切 削加工量,也可提高美观程度。 [责任编辑李巧英] 上接第26页 参考文献 [1] 牛之琏.时间域电磁法原理[M].长沙中南工业大学 出版社,1992. [2] 阎 述.瞬变电磁法探测地下洞体的有效性[J ].煤田 地质与勘探,1999 ,272 64～68. [3] 郭崇光.山西省贤者村地质灾害勘察报告[ R].太原 山西煤田水文地质二二九队,2001. [责任编辑李月成] 23Coal 1/ 2004