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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