牛晉昌
摘 要 燒結(jié)機(jī)星輪和臺車的輥輪可分別視為機(jī)構(gòu)中的齒輪和銷齒。驅(qū)動機(jī)構(gòu)在低速、重載、多粉塵和無潤滑等惡劣工況下運(yùn)行,使齒板的齒面上形成磨損、塑形變形等損傷。通過對燒結(jié)機(jī)星輪齒板齒形的研究,采用新型齒板齒廓曲線以提高齒板的承載能力。
關(guān)鍵詞 燒結(jié)機(jī) 齒板齒廓曲線 承載能力
中圖分類號:U260.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
0引言
帶式燒結(jié)機(jī)的傳動采用齒輪——銷齒條驅(qū)動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。燒結(jié)機(jī)星輪和臺車的輥輪可分別視為機(jī)構(gòu)中的齒輪和銷齒。驅(qū)動機(jī)構(gòu)的精度較低,并且在低速、重載、多粉塵和無潤滑等惡劣工況下運(yùn)行,使齒板的齒面上形成磨損、塑形變形和飛邊等損傷。影響驅(qū)動裝置的正常嚙合,造成帶式燒結(jié)機(jī)的核心部件星輪的報(bào)廢。因此提高星輪齒板的承載能力的研究,意義重大。
1研究方案
1.1研究目標(biāo)
帶式燒結(jié)機(jī)星輪的尺寸大、精度低、臺車的輥輪無精確的定位,星輪與輥輪軸的平行度很差并且在低速重載、多粉塵和無潤滑等惡劣工況下運(yùn)行,給星輪驅(qū)動臺車輥輪運(yùn)行時(shí)的承載能力帶來極大的影響。諸多因素中,齒面接觸應(yīng)力過大是決定性的。
如圖1所示為星輪齒板與輥輪嚙合時(shí),齒寬方向上一端接觸較嚴(yán)重的一種塑性變形和飛邊損傷形式。
圖1:星輪齒面塑形變形和飛邊
對于星輪齒板的失效也在不斷的采取措施進(jìn)行補(bǔ)救,可以采取將飛邊用氣割割除,或?qū)X面堆焊的方法進(jìn)行處理,處理方法也有一些弊端。對于較大的塑性變形、飛邊和磨損,常常采取更換齒板的方法進(jìn)行處理,恢復(fù)精度。頭部星輪因溫度較低,齒板更換較容易實(shí)行。但尾部齒板因溫度較高,齒板螺栓尤其是配合螺栓及其難拆除而且在安裝時(shí)可能存在與星輪本體螺栓孔有偏差的情況,存在“邁步”現(xiàn)象。
因此,研究的目標(biāo)是合理準(zhǔn)確的分析星輪齒面的接觸強(qiáng)度和損傷原因,并給出降低接觸應(yīng)力的方法。
1.2技術(shù)方案
1.2.1傳統(tǒng)帶式燒結(jié)機(jī)星輪齒廓曲線
目前,齒廓曲線有兩種形式,第一種如圖2(a)所示,是由兩端圓弧和一段直線組成。第二種如圖2(b)所示,由三段圓弧光滑過度連接組成。
因?yàn)榕_車輥輪列的間距是不相等的。傳統(tǒng)的帶式燒結(jié)機(jī)星輪的齒距為定值,輥輪的輪距為變值,兩者相嚙合時(shí),相鄰的兩個(gè)臺車端面將產(chǎn)生空隙。傳統(tǒng)星輪的定齒距與臺車交替變化的輥輪輪距的不匹配,這造成了星輪投入使用一段時(shí)間后便會發(fā)生齒面的異常磨損。所以傳統(tǒng)的星輪齒廓曲線方程與共軛齒廓嚙合原理不符。
軌道上運(yùn)行的臺車成一列擺放,為避免臺車之間異常擠壓、磨損和相互干擾,在頭部彎道的入口、尾部彎道的入口水平軌道過渡到彎道段時(shí),應(yīng)使臺車之間先產(chǎn)生縫隙再進(jìn)行轉(zhuǎn)彎;在頭部彎道出口、尾部彎道出口彎道過渡到水平軌時(shí),使臺車先擺平之后再對前車追趕,消除間隙后與前面的臺車一起成列向前運(yùn)動。為滿足上述的運(yùn)行要求,臺車執(zhí)行牽引機(jī)構(gòu)的星輪齒廓曲線必須滿足一定的要求。
1.2.2新型燒結(jié)機(jī)星輪齒廓曲線
如圖3所示,我們先建立直角坐標(biāo)系 oxy ,原點(diǎn)在星輪的運(yùn)轉(zhuǎn)中心 o點(diǎn)。先設(shè)定初始位置,x 軸水平,y 軸鉛垂向上。燒結(jié)機(jī)星輪和臺車的輥輪的軸線平行且都垂直于oxy 平面,并設(shè)定星輪和輥輪的軸線在沿 y方向的偏置距離為e 。輥輪沿 x 軸水平運(yùn)動,其半徑為Rr。曲線 1 為帶式燒結(jié)機(jī)星輪齒板節(jié)曲線,曲線2 為帶式燒結(jié)機(jī)星輪齒板輪廓曲線。
初始位置時(shí),輥輪的運(yùn)動距離s=s0,臺車輥輪與燒結(jié)機(jī)星輪齒廓接觸點(diǎn)的公法線過節(jié)點(diǎn)p0,法線長度ln0=c0p0=Rr;節(jié)曲線的極徑為r0=op0;齒廓曲線的壓力角為 0 。根據(jù)平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動理論分析,齒廓曲線的壓力角為
=arctan
設(shè) C 為星輪齒廓曲線上任一點(diǎn),R為基礎(chǔ)圓半徑, 為星輪的旋轉(zhuǎn)角度,根據(jù)三心定理和幾何問題的分析和計(jì)算,可得C點(diǎn)的坐標(biāo),即星輪的齒廓曲線為標(biāo)準(zhǔn)漸開線,其方程為
1.2.3齒廓曲線的受力情況
如圖4所示,假設(shè)臺車在運(yùn)行過程中阻力Fs是一定,星輪齒板與輥輪之間的法向壓力為 Fm=Fs/cos 。當(dāng)嚙合壓力角 €? 0 時(shí),法向壓力值最小。但是,目前我國在線的傳統(tǒng)星輪齒形的嚙合壓力角不等于零,有時(shí)可達(dá)30€白笥遙虼擻捎諮沽欽庖徊問芰Ψ較蠐牘趼值腦碩較蠆灰恢?jǐn)n賈陸喲ビαυ齟螅⒉邢蛄???
本論文中所研制的齒板齒形,齒廓曲線均為漸開線形式。漸開線與輥輪嚙合的壓力角 €?。? ,則可在很大程度上提高星輪的承載能力。
2實(shí)施效果
采用新型齒板結(jié)構(gòu)之后,,我們對齒板的使用狀況進(jìn)行了定期檢查,與理論上的分析結(jié)果一樣齒板的飛邊狀況得到較大的改善,延長的齒板的使用壽命和更換周期,降低了燒結(jié)機(jī)的維護(hù)費(fèi)用和設(shè)備事故的發(fā)生,保證了生產(chǎn)順行。
參考文獻(xiàn)
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