水工機械的變位齒輪傳動方法探究

摘要：隨著科學的進步與發展，水工機械的研究與應用已經取得了相當大的成果。對于水工機械而言，變位齒輪著極其重要的作用。由于變位齒輪具有頗多優點，使得其在齒輪泵領域具有著廣泛的應用。本文結合了水工機械的特點，研究了確定變位系數與齒輪傳動方式之間的關系，并在此基礎上探討了選擇變位齒輪的變位系數的措施及其對齒輪的動態性能影響。

Abstract： with the development and the progress of science， the research and application of hydraulic machinery has made considerable progress .For hydraulic machinery， the modified gear with an extremely important role. Because the modified gear has a lot of advantages， make it has a widespread application in the field of gear pump. This paper combines the characteristics of hydraulic machinery， determine the displacement coefficient is studied and the relationship between the gear transmission way， and on this basis discusses the measures that can choose modified gear modification coefficient and its impact on the dynamic performance of gear.

關鍵詞：水工機械;變位;齒輪;傳動

Key words： hydraulic machinery; Displacement; Gear; drive

1.前言

隨著科技的進步與發展，水工機械在國民經濟的建設和發展中取得了諸多成功應用。而水工機械中的變位齒輪對于水工機械的發展又有著重大的推動作用。其主要表現在以下幾點：首先，啟閉機的卷揚裝置的末級傳動一般為閉式齒輪傳動。其次，一些卷揚裝置和行走裝置的前級傳動通常是以閉式齒輪轉動為主。而一些特大型的水工機械裝置則是以重載齒輪轉動為主。齒輪失效的形式取決于齒輪轉動的工況。若想提高齒輪的承載能力，從而科學的延長齒輪的壽命以節約成本就需要采取科學合理的變位齒輪傳動方式。本文基于此，研究了齒輪傳動和變位系數之間的關系，并進一步探討了水工機械的傳動變位方式和定位系數的方法。

2.變位系數和齒輪傳動方式之間的關系

在實際的應用中，水工機械根據場合的不同要求、空間的限制以及傳動的配合要求等需要設計出結構簡單、機構緊湊等要求的齒輪油泵。為了能夠使得齒輪泵滿足特殊的場合需求，就需要使其具有良好的齒合性能、增強其耐磨性以及提高其抗膠合能力。而在實際的加工過程中往往會出現根切現象而大大削弱齒輪的強度等情況。面對這樣的問題，就需要考慮通過設置齒輪參數和改變齒輪形狀來制造出滿足性能要求的尺寸大小和性能。

變位齒輪的變位系數選擇需要符合一定的標準。針對具體的水工機械工況特點來分析齒輪傳動的失效方式，從而找到影響變位齒輪正常工作的因素，從而確定變位的類型。具體來說如下：第一，針對潤滑較好的軟齒面來說，齒面疲勞點剝傷為其主要的失效形式。這種情況下，應該盡可能的選擇大的變位系數，并增大齒合角。第二，針對于潤煥良好的硬齒面而言，需要達到的最終目標是使相齒合的兩個齒輪具有相近的彎曲強度。第三，針對于水工機械的開式齒輪傳動而言，一般不容易出現斷齒顯現象。而由于在長時間使用的過程中出現落入灰塵的問題，使得齒面表面容易出現磨損而導致傳動失效。這種情況下就需要選擇總變位系數盡可能大的正變位齒輪，以適當的分配變位系數，減少齒輪的滑動率，從而提高其耐磨特性。第四，對于經常有重載的齒輪傳動而言，容易發生齒面膠合破壞而影響其傳動能力。這時除了需要在齒輪表面采取潤滑措施外，還需要盡可能的減小齒面接觸應力和滑動率。

3.選擇變位齒輪的變位系數的措施及其對齒輪的動態性能影響

3.1變位齒輪的變位系數選擇方式

變位齒輪的變位系數與尺度的變位齒輪分歧，該變位系數是不確定的。因此，在一樣的情況下，變位系數可以具備多種選擇和組合。為了計較加倍簡潔，人們鉆研了許多種肯定變位系數的方式。此中較為常見的是：圖表法、封鎖圖法等。各個機械手冊都有選擇的方法，這些方法都有一定的局限性，即根據特定的情況來選擇處理。比方，對大的齒輪角變位齒輪，應當盡可能使兩個根處最大滑動率相稱或相靠近。圖1為封閉圖法。封閉圖是按照特點個的齒輪編制的，一對不同的齒輪齒數有不同的封閉圖。圖1中的兩個齒輪組成為了一對齒輪封鎖圖。

圖1 封閉圖示意

3.2 變位齒輪變位方式的影響

通過對變位齒輪的分析能夠發現：變位對齒輪動態性能有著嚴重影響。這種影響可以分為以下兩個方面。其一是變位對動載荷的影響。雖然當前變位齒輪的應用范圍已經很廣，但是有關于變位系數對于齒輪系統動力學性能影響的研究還較少。對于大變位的齒輪談論也很少。舉例來說，在T1=5000N.M的載荷下，為了能夠有效研究變位對齒輪動載荷的影響，可以選取Z1=37，Z2=180，m=36。從圖2中可以看出，動載系數隨著轉速的提升先升后降。變位系數在不同的轉速情況下是不同的。隨著變位系數的增加，動載系數不斷的變大，當變位系數高于1的時候，動載系數則開始全面的降低。其二是變位系數對齒輪剛度、重合度和節點所處的位置療養影響。在齒輪變位后，齒合剛度、重合度和節點所處的位置均會遭到必然的影響。而通過仿真研究可以得出結論，等位移的變位齒輪會隨著變位系數的增加而重合度有所減少。當參與齒合的一對齒輪存在根切時，因為不能夠充分利用齒合線的長度，重合度比較低，就造成了不良后果。進過分析發現，等位移的變位對各種因素的影響既有有利的一面，也有不利的一面，其對動載荷的影響是綜合作用的結果。

圖2 動載系數與轉速的關系

4.結論

終上所述，變位齒輪傳動在水工機械領域有著非常重要的應用。其傳動方法的好壞將直接影響水工機械裝置能夠順利工作。比較發現，變位齒輪的變位系數高于1時，動載系數會全面的減小。因此，大的變位齒輪對動載性能有較為明顯的改善。在齒輪進入節點齒合之后，整個齒合過程中的摩擦力方向沒有改變，減少了沖擊與摩擦，在一定程度上提高了齒輪的機械性能和壽命，對于水工機械的性能改善有著非常重要的作用。當然，目前我國在水工機械的變位齒輪傳動方面的研究尚不成熟，還需要進一步的改善和提高。

參考文獻：

[1]陳平葉.變位齒輪在齒輪泵中的應用[J].機械傳動，2010（34）

[2]郝創博.淺析齒輪泵中變位齒輪的作用[J].科技資訊，2011（05）

作者簡介：

楊勝軍（1992-），男，現為長江大學機械工程學院本科學生。