劉桐柱/中國第一重型機(jī)械股份公司重型裝備制造分廠

淺析偏心套在齒輪減速機(jī)嚙合狀態(tài)應(yīng)用的工藝

劉桐柱/中國第一重型機(jī)械股份公司重型裝備制造分廠

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、對(duì)齒輪減速機(jī)的承載能力和使用壽命提出了越來越高的要求。這不僅要求齒輪減速機(jī)設(shè)計(jì)合理、制造工藝先進(jìn)、還要術(shù)攥高減速機(jī)的裝配質(zhì)量。偏心套綿構(gòu)在我們制造的2050熱連軋機(jī)組的齒輪傳動(dòng)中巳經(jīng)采用。并在飛剪裝置的齒輪減速機(jī)中應(yīng)用到非圓齒輪的傳動(dòng)付中。實(shí)踐證明是成功的。

一、通過偏心套調(diào)整齒輪嚙合位置的原理

齒輪減速機(jī)箱體軸承孔和軸承外環(huán)之間增加偏心套結(jié)構(gòu)。裝配時(shí)通過調(diào)整偏心套的偏心量來補(bǔ)償箱體和齒輪乃零件的加工誤差從而改善減速機(jī)的接觸精度。

偏心套可以補(bǔ)償以下加工誤差：

（1）箱體軸承孔的X方向軸線平行度誤差；

（2）箱體軸承孔的Y方向軸線平行度誤差；

（3）箱體軸承孔的中心距誤差I(lǐng)；

（4）齒輪的齒向誤（由于壓裝或銑齒造成的）；

由于減速機(jī)軸承孔加工誤差、齒輪制造誤差等因素的綜合影響，減速機(jī)齒輪實(shí)際嚙合位置常常達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的理想狀態(tài)，因此通常采用偏心套式結(jié)構(gòu)，在減速機(jī)裝配時(shí)通過偏心套的調(diào)整來達(dá)到滿意的齒輪嚙合狀態(tài)，如圖1所示。轉(zhuǎn)動(dòng)偏心套可以改變齒輪嚙合的中心距和單個(gè)齒輪齒面的傾斜度，即轉(zhuǎn)動(dòng)單個(gè)偏心套可以改變齒輪齒面的傾斜度，以此來改變齒輪齒面的接觸率。而同時(shí)使一根齒輪軸兩側(cè)的偏心套轉(zhuǎn)動(dòng)相同的角度（方向亦相同），可改變齒輪嚙合的中心距，從而改變齒輪嚙合側(cè)隙，最終保證齒輪的嚙合狀態(tài)達(dá)到設(shè)計(jì)要求的精度

圖1

二、齒輪嚙合誤差分析

1.齒面接觸誤差。如圖2所示為齒面接觸誤差情況，假定齒輪1為基準(zhǔn)輪，要消除接觸誤差△需將齒輪軸2的一側(cè)偏心套轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度θ，由圖2可導(dǎo)出θ的計(jì)算式為：

△1B＝△2L

△＝esinθ

θ＝arcsin（L△1Be）

式中，△－齒向接觸誤差；

△1、△2－偏心套相對(duì)于基準(zhǔn)線的偏移值；

B－齒寬；

e－偏心套的偏心距。

因△值可由塞尺直接測(cè)出或用壓鉛絲方法測(cè)出，θ角可直接由上式求出來。

圖2

2.2 齒輪嚙合側(cè)隙誤差。

若同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)一根齒輪軸兩側(cè)偏心套（方向、轉(zhuǎn)角均相同），即可改變兩嚙合齒輪的中心距，從而達(dá)到調(diào)整嚙合側(cè)隙的目的。問題是這樣做的同時(shí)是否能夠保持已調(diào)整好的齒面接觸率不變。

如圖3所示可以看出，當(dāng)齒面接觸調(diào)整好后，齒輪軸兩側(cè)偏心套若同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)相同的角度（方向亦相同），齒輪的嚙合線是平行移動(dòng)的，故齒面接觸率應(yīng)保持不變。因此只要求出嚙合側(cè)隙變化量與齒輪嚙合中心距變化量的關(guān)系，進(jìn)而求出偏心套應(yīng)轉(zhuǎn)角度即可達(dá)到調(diào)整嚙合側(cè)隙的目的。

如圖4所示，通過改變中心距而使齒輪齒廓嚙合位置發(fā)生相應(yīng)改變，其實(shí)質(zhì)相當(dāng)對(duì)齒輪進(jìn)行了變位處理，其變位后齒厚的變化量即為嚙合側(cè)隙的變化量△j（由實(shí)測(cè)得出）。

△j＝2△atgα

式中，△a－中心距變化量；

α－壓力角，為20？。

由圖3看出：

△a＝（e－ecosβ）－ecos（β＋φ）

S／2＝esin（β／2）

l／l1＝S／S1

S1／2＝esin（β1／2）

β1＝2arcsin［（l1／l）sin（β／2）］

φ＝arccos［1－cosβ1△j／（2etgα）］－β1

中心距變化量△a的計(jì)算取的是近似值，實(shí)際值應(yīng)是A點(diǎn)到基準(zhǔn)齒輪軸線的連線，但兩者偏差很微小，故而簡化計(jì)算。

圖3

圖4

三、齒輪嚙合位置的實(shí)際調(diào)整步驟

以圖1示三級(jí)傳動(dòng)齒輪組為例，其調(diào)整步驟簡述如下：

1.在機(jī)體上做好角度位置線，偏心套按基準(zhǔn)位裝好，實(shí)測(cè)出各齒輪的實(shí)際嚙合側(cè)隙，然后按上述方法計(jì)算出偏心套應(yīng)轉(zhuǎn)角度。轉(zhuǎn)動(dòng)偏心套，將嚙合側(cè)隙調(diào)整到要求值。因嚙合側(cè)隙是一個(gè)范圍值，應(yīng)將其調(diào)整到中值。

2.以2號(hào)齒輪為基準(zhǔn)輪，按上述方法檢查計(jì)算。轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪1、3上的偏心套，調(diào)整齒輪齒面接觸率合格，然后調(diào)整齒輪4與與齒輪3接觸率。

3.根據(jù)調(diào)整結(jié)果重新輸入數(shù)據(jù)，進(jìn)行修正至滿意狀態(tài)。

四、結(jié)束語

采用偏心套結(jié)構(gòu)不僅可以提高齒輪減速機(jī)的裝配質(zhì)量，彌補(bǔ)由于零件超差造成裝配質(zhì)量問題，而且在特殊情況下還有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.當(dāng)箱體由于軸承孔加工超差時(shí)，可以通過配制偏心套外徑來避免箱體報(bào)廢，減少損失。

2.由于減速機(jī)多次改型，雖然中心距中心高來做改動(dòng)，但軸的直徑，箱體軸承孔，連接寸均有不同程度的改變。采用偏心套結(jié)構(gòu)可以用新型號(hào)箱體毛坯代用舊型號(hào)箱體毛坯來進(jìn)行加工。滿足用戶按舊型號(hào)訂貨的要求。使用戶非常滿意。

3.由于長時(shí)間的使用，不可避免的造成齒輪減速機(jī)的齒面磨損，齒側(cè)間隙增大，造成噪音增加，采用偏心套結(jié)構(gòu)，可以通過調(diào)整偏心套來縮小中心距，減少齒側(cè)間隙，達(dá)到傳動(dòng)平穩(wěn)的目的。

綜上所述，通過程序利用計(jì)算機(jī)求出偏心套所需調(diào)整角度，按一定步驟進(jìn)行嚙合狀態(tài)調(diào)整，可行而準(zhǔn)確，大大提高了裝配調(diào)整效率，尤其適用于多級(jí)傳動(dòng)的減速機(jī)。