彈簧板連接分段式大齒圈技術研究

李浩 苗闖

摘 要：目前，對于分段式大齒圈，只有德國SEW公司研制生產此類產品，國內對于分段式大齒圈的需求只能來源于SEW公司。國內依然停留于傳統材料的整體或者兩段（四段）大齒圈的生產應用。國外產品昂貴的價格和不及時的售后服務，使得打破國外產品在國內的壟斷地位成為必然趨勢。有鑒于此，我公司預將分段式大齒圈技術國產化，并將之與各行業工作機的傳動部件共同做到“成套化”、“國產化”、“環保化”、“節能化”。

關鍵詞：齒圈；彈簧板；分段；自主研發

中圖分類號：TQ050.3 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）11-0142-02

Abstract： At present， for segmented large ring， only Germany's SEW company developed and produced this kind of product， the domestic demand for segmented large gear ring can only come from SEW company. Domestically， it remains the traditional material of the whole or two-stage （four） large gear ring production applications. The expensive price of foreign products and the untimely after-sales service have made it an inevitable trend to break the monopoly position of foreign products in China. In view of this， our company will firstly make large segmented ring gear technology localized， and get it and the transmission components of working machines in many industries to achieve "complete set"， "localization"， "environmental protection" and "energy saving".

Keywords： gear ring； spring plate； segment； independent research and development

前言

分段式齒圈主要應用于水泥廠的回轉窯和磨機、采礦處理的回轉窯和磨機、制漿和造紙的制漿鼓、電廠的中速磨煤機、化工廠的回轉窯和干燥機、冶金行業的熔爐和轉爐、食品加工的旋轉烤箱和干燥機、環保行業的垃圾焚燒爐等等帶有回轉工作主機的領域，以及遍布了各個行業。

伴隨著市場的飛快發展，各行各業的生產線也在不斷向著大規模發展，更多更大規格的分段式齒圈應用到了各個行業當中。

在回轉體主機邊緣驅動結構中，根據主機的工況環境不同，在窯/筒體固定方式中分為三大類：

（1）通過彈簧板連接（焊接緊固）到窯/筒體上的分段齒圈。

（2）通過法蘭連接（螺栓緊固）到窯/筒體上的分段齒圈。

（3）通過焊接法蘭連接（螺栓緊固）到窯/筒體上的分段齒圈。

在熱窯/筒體（回轉窯）應用：因為筒體受熱會發上膨脹變形，所以彈簧板安裝在窯/筒體上，從而保持齒圈的位置固定。

在冷窯/筒體（磨煤機）應用：可以用安裝法蘭或焊接法蘭安裝在窯/筒體上，從而保持齒圈的位置固定。

我公司基于通化建新鎳鐵礦項目生產的彈簧板連接分段式大齒圈，成為我公司自主研發的新型產品之一（圖1所示）。

1 齒圈結構說明

1.1 彈簧板連接分段式大齒圈的結構

大齒圈的結構大致有：若干齒段（由大齒圈規格型號決定）、高強度螺栓和銷軸（齒圈的主要連接件，主要用來承受各齒段帶來剪切力等）、彈簧板（大齒圈的主要部件，焊接在主機筒體上，用來傳遞較大扭矩）。

1.2 彈簧板連接分段式大齒圈的安裝方式

隨著材料科學的發展和更加現代化的加工制造能力的應用，彈簧板連接分段式大齒圈以它獨特的結構、簡單方便的加工、拆裝、更換特點，解決了傳統齒圈各種問題。

（1）安裝時，將銷軸的油孔均應預先充滿鈉基潤滑脂ZN-2（GB492-77）。

（2）為了保證彈簧板與窯筒體的焊接質量，首先應使彈簧板在無壓緊情況下與筒體緊密貼合，檢查合格和定位后按“向旋轉”所示箭頭方向進行焊接操作。

（3）大齒圈安裝公差：大齒圈徑向圓跳動公差≤1.5，大齒圈端面圓跳動公差≤1，大齒圈與相鄰輪帶的軸向中心線偏差≤3。

（4）密封墊與擋油環及分段式大齒圈的結合面必須涂以密封膠，以保證密封嚴密。

（5）擋油環現場就位安裝完后，將其齒段的對接縫焊好并打平磨光。

1.3 彈簧板連接分段式大齒圈的潤滑系統

對于齒圈的潤滑，我公司可提供以下幾種潤滑系統：

（1）浸油潤滑：即傳統的浸油潤滑方式，可根據齒圈嚙合情況或客戶要求采取齒圈浸油或小齒輪浸油等方式。

（2）噴油強制潤滑：配備油池以及潤滑泵，對嚙合部位進行強制噴油潤滑。

（3）噴霧強制潤滑：采用噴霧潤滑裝置，讓潤滑油以油霧形態潤滑齒圈，可增強齒部表面濕潤能力，當油霧高速撞擊到表面時會轉變為液態，在齒輪表面形成潤滑油膜，同時可防止油霧通過下載縫隙溢出到空氣中。

（4）油脂潤滑：用潤滑脂涂抹在大齒圈齒面上進行潤滑。

2 大齒圈分段優勢說明

傳統齒圈由于分段尺寸大，普通滾齒機和立式車床很難滿足要求，運輸成本也比較高，彈簧板連接分段式大齒圈對于傳統大齒圈的缺點進行了很好解決，對比傳統齒圈結構有以下幾個優點：

（1）加工性優勢：傳統方法鑄造的大齒圈，多數采用整體鑄造或兩段（四段）鑄造，對于大齒圈即使分成四段，每段仍然體積巨大，需要大體積的鑄造砂型，如此大的鑄造砂型必然會導致鑄造質量不好控制、易產生瑕疵等問題，造成后期加工和熱處理工序需要大規格的加工機床和熱處理設備，這樣就直接導致加工質量不易保證，同時熱處理效果達不到要求等問題。而彈簧板連接分段式大齒圈則是根據齒圈型號的不同，將齒圈等分為偶數段的齒段，每個齒段長度保證在1-2m左右。因為每個齒段的體積很小，所以在普通規格的加工機床與熱處理設備上即可完成加工與熱處理工序，每段齒段都可以做到高精度，高質量，保證了整體齒圈傳動精準平穩。

（2）互換性優勢：齒圈的每個齒段都是完全互換的。如果大齒圈上的單個齒段意外損壞時，新的齒圈齒段能很方便的替換掉受損部分，使設備快速恢復生產。而不像傳統齒圈需要將整個齒圈拆下來更換或等待將來損壞程度更大時整體更換。

（3）材料性優勢：彈簧板連接分段式大齒圈采用QTD1

050-6等溫淬火球墨鑄鐵材料，此材料具有強度高、塑性好、質量輕的特點和優勢，想對比20CrMnTi調質普通鍛鋼具有：彎曲疲勞和接觸疲勞、動載性能高、極好的耐磨、抗磨性的優點。

3 經濟效益分析和應用前景展望

彈簧板連接分段式大齒圈新結構和新材料的應用，和國外進口產品相比，具有同等性能價格低、售后服務和維護及時等顯著優點，徹底改變了該類產品依賴進口的歷史。

彈簧板連接分段式大齒圈是將一個整體大齒圈均分為偶數段完全相同的小齒段，模具成本可降低60%-85%左右。同樣因為每個分段體積小，普通規格的加工機床與熱處理設備上即可完成每個齒段的加工與熱處理工序，大大節省加工成本，能耗成本。相對傳統齒圈而言，彈簧板連接分段式大齒圈是分段狀態運輸發貨，現場裝配成整體，對于包裝成本可降低至少50%以上。

彈簧板連接分段式大齒圈是單段加工，組裝使用，如果單個分段意外損壞，可方便更換掉受損分段，這樣就大大增強了大齒圈的互換性。

參考文獻：

[1]成大先.機械設計手冊（第五版）[M].化學工業出版社，2007.

[2]《齒輪手冊》編委會.齒輪手冊[M].北京：機械工業出版社，2000.

[3]李慶余，張佳.機械制造裝備設計[M].北京：機械工業出版社，2007.

[4]梁曉光.優化設計方法在齒輪減速器設計中的應用[J].山西機械，2003.

[5]范順成，馬治平，馬洛剛.機械設計基礎[M].機械工業出版社，2002.

[6]朱孝錄.齒輪傳動設計手冊[M].化學工業出版社，2004.