冶金机械齿轮传动装置的制造技术与发展趋势

发布时间：2019-01-23所属分类：科技论文浏览：1次

摘 要： 摘要：齿轮传动装置是机械传动中最为关键的一种形式，其与设备的整体运转水平密切相关，并且会直接影响产品的制造过程及质量，同时其也是影响设备性能的关键因素。因此在冶金领域应用该装置的过程中必须明确各项性能参数及主要的制造技术，并根据齿轮的特点

　　摘要：齿轮传动装置是机械传动中最为关键的一种形式，其与设备的整体运转水平密切相关，并且会直接影响产品的制造过程及质量，同时其也是影响设备性能的关键因素。因此在冶金领域应用该装置的过程中必须明确各项性能参数及主要的制造技术，并根据齿轮的特点选择合适的技术，同时还应结合齿轮的应用现状对其未来的发展方向进行预测，进而在精度、技术等多个方面加以调整，本文就对此问题进行了详细探讨。

　　关键词：冶金机械,齿轮传动装置,制造技术,发展趋势

　　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椎d=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.

　　相关期刊推荐：《工程技术研究》杂志于1978年创刊，是由广州金属学会主办，广东工程学院编辑出版的，面向国内外公开发行的国家级优秀科技期刊。国内刊号CN44-1727/N，国际刊号ISSN2096-2789。本刊围绕工程技术进步，报道工程前沿技术及相关信息，刊载有关冶金、建筑、机械、计算机、化工、电力、交通、水利等相关工程技术、工艺、设备、新产品研发、新技术应用等内容。