摘 要 本文運(yùn)用可靠性設(shè)計(jì)理論分析了螺旋槳式攪拌機(jī)鏈傳動(dòng)失效的原因，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法。

關(guān)鍵詞 攪拌機(jī)，鏈傳動(dòng)，可靠性，改進(jìn)

1引言

螺旋槳式攪拌機(jī)因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、維修性能好等優(yōu)點(diǎn)而在陶瓷工業(yè)中廣泛使用。其攪拌棒采用套筒滾子鏈傳動(dòng)，具有傳動(dòng)效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)?？傮w來(lái)看，鏈傳動(dòng)的運(yùn)行是安全可靠的，基本能滿足生產(chǎn)的需要，但也有少數(shù)因發(fā)生疲勞破壞而失效的例子。除了一些使用和維護(hù)不當(dāng)?shù)囊蛩刂?，設(shè)計(jì)方面是否存在欠缺也是一個(gè)不容忽視和值得探討的問(wèn)題。本文利用可靠性設(shè)計(jì)理論對(duì)螺旋槳式攪拌機(jī)鏈傳動(dòng)進(jìn)行了分析，找出了鏈傳動(dòng)失效的原因，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法。

2可靠性設(shè)計(jì)的基本理論

承受交變載荷作用的機(jī)械零件的失效多屬疲勞破壞。常規(guī)的疲勞強(qiáng)度計(jì)算是將外載荷、零件的幾何尺寸、材料的強(qiáng)度性能等當(dāng)作固定不變的值來(lái)處理。因此也就不能解答機(jī)械零部件在運(yùn)行過(guò)程中的失效概率問(wèn)題。事實(shí)上，很多零部件由于受材質(zhì)、制造加工、測(cè)量、試驗(yàn)等諸多因素的影響，以上參數(shù)的值有時(shí)會(huì)與實(shí)際情況不相吻合?？煽啃栽O(shè)計(jì)彌補(bǔ)了這一缺陷，它將這些參數(shù)，作為屬于某種分布的隨機(jī)變量來(lái)處理；在應(yīng)用概率統(tǒng)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算的理論進(jìn)行分析計(jì)算后，給出機(jī)械零件在一定設(shè)計(jì)條件下的失效概率，從而得到產(chǎn)品的可靠度^[1]，使人們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的把握更為準(zhǔn)確。

鏈傳動(dòng)的主要失效有鏈板的疲勞破壞和滾子套筒間的沖擊疲勞破壞。鏈傳動(dòng)的可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：鏈傳遞極限功率的概率應(yīng)大于或等于鏈實(shí)際傳遞功率的概率，即：

從(2)式可知，若要計(jì)算鏈傳動(dòng)的可靠度，必須知道鏈傳動(dòng)狀態(tài)變量的聯(lián)合分布概率密度。研究表明，鏈傳動(dòng)的失效大多是由各種綜合因素造成的，因此，欲知其傳遞功率的概率分布是很困難的。在無(wú)試驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明確切的分布或無(wú)統(tǒng)計(jì)資料時(shí)，假設(shè)鏈傳動(dòng)的均值功率服從正態(tài)分布模型，且計(jì)算出來(lái)的可靠度是偏于安全的，即：

3鏈傳動(dòng)的可靠性實(shí)例分析

以某型號(hào)的螺旋槳式攪拌機(jī)的鏈傳動(dòng)為研究對(duì)象，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。鏈傳遞的功率P=6.0kW，小鏈輪轉(zhuǎn)速n₁=750r/min，小鏈輪齒數(shù)z₁=19，傳動(dòng)比i=2.8，鏈的型號(hào)為12B-120，節(jié)距為19.05mm的鏈條?，F(xiàn)用可靠性設(shè)計(jì)理論分析該鏈傳動(dòng)的可靠度。

3.1 鏈傳遞的極限功率均值

在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下單列套筒滾子鏈允許傳遞的功率為：

式中：

n₁ —— 小鏈輪轉(zhuǎn)速，r/min

z₁ —— 小鏈輪齒數(shù)

p —— 鏈條節(jié)距，mm

極限功率均值為：

P₁ =k_Y k_H k_T k_H PO （6）

式中：

k_Y —— 潤(rùn)滑條件系數(shù)

k_H —— 工作環(huán)境系數(shù)

k_T —— 張緊狀態(tài)系數(shù)

k_H —— 壽命系數(shù)

k_Y、k_H、k_T的取值參照表1。

k_H的取值原則為：當(dāng)設(shè)計(jì)壽命為標(biāo)準(zhǔn)值15000h時(shí)， k_H=1；當(dāng)設(shè)計(jì)壽命小于標(biāo)準(zhǔn)值，可按有限壽命設(shè)計(jì)方法計(jì)算，詳情可參考文獻(xiàn)^[2]。

根據(jù)鏈傳動(dòng)的實(shí)際使用條件，取k_Y=0.90，k_H=0.92， k_T=0.95，k_H=1

從表面上看，鏈傳動(dòng)的可靠度較高，失效概率較低，但與可靠性設(shè)計(jì)中規(guī)定的一般零件可靠度大于0.99相比，還有一定的差距，由此可見(jiàn)發(fā)生失效并非偶然。

3.4 提高攪拌機(jī)鏈傳動(dòng)可靠度的途徑

為避免攪拌機(jī)鏈傳動(dòng)失效，在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮零件的可靠性，應(yīng)用可靠設(shè)計(jì)理論進(jìn)行設(shè)計(jì)?？刹扇≡龃笮℃溳嘄X數(shù)或增大鏈的節(jié)距等措施來(lái)提高傳動(dòng)的可靠性。由于工藝要求和安裝尺寸等條件的限制，改進(jìn)措施應(yīng)以對(duì)原設(shè)計(jì)修改最少、取得的效果最佳為原則。綜合考慮，保持傳動(dòng)的中心距、傳動(dòng)比、鏈節(jié)距，僅增大小鏈輪齒數(shù)的方案最為簡(jiǎn)便有效。

此外，對(duì)于舊設(shè)備需從日常維護(hù)、保養(yǎng)入手，如正確選擇潤(rùn)滑油牌號(hào)，采取恰當(dāng)?shù)臐?rùn)滑方式，減小磨損；做好清潔工作，防止粉塵污染；合理調(diào)節(jié)中心距，采用合適的張緊方式，使鏈?zhǔn)芰鶆?；啟?dòng)、停止平穩(wěn)，防止振動(dòng)沖擊；物料投放均勻，避免過(guò)載等，這些都可對(duì)鏈傳動(dòng)的可靠度的提高起到一定的積極作用。

4結(jié)論

常規(guī)設(shè)計(jì)采用安全系數(shù)法，有一定的局限性。其一，它受設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)的局限，取值往往不夠準(zhǔn)確；其二，它未能考慮各種設(shè)計(jì)參數(shù)受到復(fù)雜因素的影響而表現(xiàn)出來(lái)的變化性和隨機(jī)性。而可靠性設(shè)計(jì)，由于考慮了載荷、零件尺寸和材料強(qiáng)度性能數(shù)據(jù)的分散性，將它們看作具有某種概率分布的統(tǒng)計(jì)量，比常規(guī)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法更接近實(shí)際。通過(guò)概率理論計(jì)算將機(jī)械零件的質(zhì)量定量化，就能將零件在指定的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)的失效概率限制在預(yù)先給定的一個(gè)較小的范圍內(nèi)，為產(chǎn)品的定期批量檢修提供必要的依據(jù)。本文利用可靠性設(shè)計(jì)的理論對(duì)螺旋槳式攪拌機(jī)鏈傳動(dòng)的可靠性進(jìn)行了分析計(jì)算，由結(jié)果可看出：對(duì)于新設(shè)計(jì)的設(shè)備，只需增加少量小鏈輪齒，就可以使傳動(dòng)滿足可靠性要求；對(duì)于舊設(shè)備，則需從平常的維護(hù)保養(yǎng)入手，提高鏈傳動(dòng)的可靠性。

參考文獻(xiàn)

1 濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997

2 王 啟.機(jī)械零部件的可靠性設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996 Analysis of Chain Transmission Reliability of Propeller MixerShuFuhua(College of Mechanical and Electrical EngineeringWuhan University of TechnologyWuhanHubei 430070)

Abstract：The reason that propeller mixer chain lost efficacy was analyzed by the reliability design theory，and some advices were given in this paper.

Keywords：mixer，chain transmission，reliability，improvement