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减速设备挤出机中运用研讨


  1减速器的承载才能
  就是在额外寿命的期限内,抵抗强冲击载荷而本身不被毁坏的一种任务才能。承载才能的标记是:在某一额外输出转速下,许用功率的最大数值。许用功率的最大数值,标明了减速器承载功率的最大限制。
  本章节重点讲述减速器至关重要的承载才能成绩。
  1.1挤出机对减速器承载才能的要求
  挤出机是制砖工艺线中重要的成型设备,功能好坏影响到各个方面,特别是砖厂,环境及条件比拟恶劣,因此对挤出机的本身质量、顺应才能要求十分高,其中十分重要的一点就是对减速器承载才能的要求。
  (1)在传统粘土实心砖的消费中,成型压力普通都在10kgf/cm2以下,由于制砖原料的变化,页岩、煤矸石等原料普遍的使用,特别是不同制品的消费,成型阻力的添加,因此使挤出压力进步。半硬塑成型,挤出压力普通在15~22kgf/cm2,硬塑成型,挤出压力至多都在22kgf/cm2以上。成型压力进步招致主轴转(扭)距加大,负载减轻,为满足挤出压力的同时包管产量必定要添加功率,因此,成型压力的进步必定要求进步减速器的承载才能。
  (2)高转速的主轴(绞刀轴),不只绞刀磨损快,易发生螺旋纹等,并且挤出效率低。降低主轴转速是挤出机开展的必定趋向,转速降低充沛发扬每一转的挤出效率,克制诸多弊端,因此,在挤出机的设计中主轴转速大都有很大水平的下降。主轴转速下降,也就是减速器输入轴转速的下降,在速比不变的状况下,意味着输出轴输出转速的降低。由于减速器的许用功率是在输出轴输出额外转速下而到达的某一功率值,当输出转速降低后,其许用额外功率也要打折扣。因此,主轴转速的降低要求减速器的承载才能进步。
  折扣后的许用功率值其表达公式为:折扣后的许用功率值=降低后的转速额外的转速×许用功率(3)所谓抗冲击才能,是指能经得起霎时超强负载,即尖峰载荷的变化,如峰值扭矩、起动扭矩、制动扭矩等。抗冲击才能标明了减速器抵抗毁坏的才能,即对其承载才能的考验。抗冲击才能在规范减速器技术功能中并没有明白规则,其代表的仅是许用功率值,在设计减速器时则表现在对接触强度和弯曲强度的校核中。在减速器拔取的进程中,抗冲击才能的目标,本质就是减速器的工况系数,即ka值。工况系数说白了就是平安系数。工况系数高,则承载才能强,抗冲击才能强,反之,则相反。工况系数ka值的上下取决于额外的许用功率。
  挤出机其工况级别应属于强冲击载荷,重载泊车,超载启动,发生尖峰载荷,再加上某些不波动的要素,让挤出机功率霎时上升和超负荷启动。超负荷启动实践就是冲击启动。因此,强冲击载荷也要求减速器的承载才能进步。
  挤出压力进步,添加功率;主轴转速降低,招致减速器折算后的许用功率值下降;强冲击载荷,要求强冲击工况系数,上述三项均是进步装机功率的同时,要求减速器的承载才能进步。要求减速器的承载才能,本质就是在某一额外输出转速下,希望其许用功率的最大数值能满足装机功率的要求,满足强冲击工况系数的要求,这一点不容置疑。
  但是,这里需求郑重阐明,许用功率的数值从某种意义来讲并不克不及完全代表其真实的承载才能,缘由就是许用功率值的真实牢靠没有绝对应的构造办法给予包管。
  1.2减速器轮齿的生效
  轮齿的生效是指齿轮在啮合进程中,因某些要素遭到毁坏,得到了本来正常的任务才能。轮齿的生效是接触应力和弯曲应力两个方面。两个方面生效缘由是因齿面硬度不同,引出不同矛盾性质的变化,呈现不同河南电玩城的生效方式,是轮齿生效固有的特征。
  但从另一种意义上讲,报酬设计取舍呈现偏离形成轮齿生效也不该无视。因此从某种意义上讲,合理使用齿轮传动的固有特征,在平安牢靠的重要前提下,用最少的本钱投入,失掉最大的报答,是抱负的价值工程的设计。这里,平安牢靠是第一位的。
  软齿面被硬齿面替代是当今技术开展的必定后果,因而,减速器(轮齿)的生效方式侧重硬齿面齿轮传动,其中生效方式中的弯曲应力和接触应力,侧重弯曲应力。
  1.2轮齿生效方式
  (1)轮齿的受力齿顶受载时,轮齿根部的应力图。
  轮齿可以看成一个为b宽的悬臂梁。在齿顶受有载荷pn=qb.以pn与轮齿对称线的交点a为顶点,作一抛物线,与轮廓相切于根部的a、b两点,由资料力学可知,此抛物线为等强度梁,a、b截面就是轮齿上弯曲应力最大的截面,即风险截面。
  和弯曲应力公式,表达了轮齿的受力情况,这里不作任何计算,只是给出一个比拟直不雅的看法。
  受力后以齿根处发生的弯曲应力最大,再加上齿根处过度局部尺寸发作了急剧的变化,以及沿齿宽标的目的留下的加工刀痕等惹起应力集中作用,当轮齿反复受载后,齿根处就会发生疲劳裂纹,并逐渐扩展,致使轮齿折断,这是普通状况下,轮齿折断的缘由。
  (2)软、硬齿面轮齿生效的侧重面技术配备疲劳裂纹风险截面齿轮传动的生效次要是轮齿的生效,其表示在两个方面,也就是齿轮设计时需求停止计算校核的接触强度和弯曲强度。关于软齿面,即齿面硬度hb≤350,普通来讲,轮齿的次要生效方式是因接触强度低形成轮齿任务面点蚀、胶合、磨损、塑性变形等缘由而生效,因而,齿轮设计时首先应计算校核接触强度,其次是弯曲强度;关于硬齿面,即齿面硬度hb≥350,普通来讲,轮齿的次要生效方式是因弯曲强度低而直接形成轮齿折断。
  由理论得知,在闭式齿轮传动中,通常以包管齿面接触疲劳强度为主。但关于齿面硬度很高、齿芯强度又低的齿轮(如20、20cr、20crmnmo钢经渗碳淬火的齿轮)或材质较脆的齿轮,则应以包管齿根弯曲疲劳强度为主。
  (3)硬齿面轮齿硬度层惹起的轮齿生效为进步轮齿的承载才能,对轮齿停止热处置,硬齿面轮齿外表采用渗碳淬火,普通用于冲击功能较好的低碳合金钢,如20crmnmo,18crmoti等,齿面硬度可高达hrc58 ̄63,承载才能大、耐磨功能好是它有利的一个方面,但也有它不利的一面,渗碳淬火要求齿面到达必然的硬度,这个硬度要有必然的深度,普通为模数m的0.3倍,但不该大于单边1.5 ̄1.8mm,在两边加起来约3mm的硬度层,由本来的韧性材质经热处置手腕后转化为脆性材质,占轮齿断面积相当大的比例,至此减弱了全体截面厚度,降低了抗折的承载才能,在尖缝载荷很大时呈现硬度层零落和轮齿的折断。
  这一点,关于高速轴齿轮曾经失掉充沛证明。
  高速轴齿轮在减速器传动中,轮齿模数最小的,两边去掉耐磨层,其抵抗弯曲强度的才能显然遭到很大的减弱,因此,也就不难了解硬齿面减速器断齿大都呈现在高速轴上。
  这里补充一点,就是在渗碳淬火进程,因设备及技术手腕落后,呈现淬透性不平均,以及后续加工进程中形成硬度层伤痕,都会引发硬度层零落和轮齿的折断。
  (4)轮齿(齿廓)外形对弯曲应力的影响为阐明轮齿外形对弯曲应力的影响,这里我们用一个齿根弯曲应力公式来解释其外延。
  公式是计算齿根弯曲应力的根本公式,从公式中可以看出,影响轮齿弯曲应力的要素次要有三个:
  (1)轮齿单位宽度上的载荷q;(2)由模数m表征的轮齿大小;(3)由齿形系数y表征的轮齿的齿形外形。
  从公式中可以剖析出:当载荷必然时,增加轮齿的弯曲应力,一方面是加大模数m;另一方面就是进步齿形系数y值。齿形系数y与齿廓外形有关,即与齿数z有关,而与模数有关。齿形系数y值可以从设计手册中查出。
  压力角α=20,模数相反,齿数不同的规范轮齿。从中可以很抽象地看出,模数相反,齿数越少,齿形越瘦,齿形系数y则越小;齿数越多,齿形越胖,齿形系数y则越大。齿数多和齿数少齿形系数y值比照。
  表格中仅仅是几组数据比照,在模数相反时,随着齿数的增多,齿形系数y值逐级加大。依据齿根弯曲应力公式可以判别出,齿根弯曲应力随着齿数的增多而降低。
  齿条刀具切制关于hb≥350的硬齿面减速器,与软齿面电玩城中心距相反或相近的比拟,普通硬齿面减速器高速轴齿数分明少于软齿面高速轴的齿数,这次要是由于硬齿面轮齿资料采用合金钢,经热处置,齿面硬度进步后,大幅提升其抗弯曲应力和接触应力,技术配备到达与软齿面减速器相反级数,相反速比的状况下,进步运用寿命,降低本钱,延长了总中心距。这里,减少总中心距是必要的,但前提应是在寿命年限内不生效。
  模数相反,齿数增加,齿形瘦,齿形系数y值小,从下面公式可以得出结论,加大了弯曲应力。
  (5)压力角对承载才能的影响
  前一大节讲了齿形系数y与齿廓外形有关,即与齿数z有关。其实,齿廓外形与压力角更有直接关系。压力角是指作用于物体上力f的标的目的与物体受力后的速度υ标的目的之间的夹角α称为压力角。压力角愈小,程度分力愈大,传动的转距也愈大。反之则相反。
  当分度圆r必然时,假如压力角不同,则所得齿廓外形也就不一样,当压力角大时,基圆半径小,分度圆以下的轮齿厚,有利于进步齿轮传动的接触强度和弯曲强度。
  压力角的大小可以了解为轮齿传递功率效率的上下。压力角小,径向分力小,传递功率效率高;压力角大,径向分力大,传递功率效率低。
  模数相反,压力角α不同的两组图形,从中可以分明看出,压力角α=20度的轮齿齿廓,齿根薄,齿形系数y值小,弯曲应力大;压力角α=25度轮齿的齿廓,齿根厚,齿形系数y值大,弯曲应力小。
  1.3减速器轮齿的生效方式剖析
  剖析软、硬齿面轮齿的生效缘由,从中找出缘由的次要方面,并针对该方面采取绝对应的办法,是进步减速器轮齿承载才能的重要途径。
  轮齿的受力;软、硬齿面轮齿生效的侧重面;硬齿面轮齿硬度层惹起的轮齿生效;轮齿(齿廓)外形对弯曲应力的影响;压力角对承载才能的影响等5个方面,前2项是齿轮传动轮齿必定接受的,不用作过多剖析,然后3项则是轮齿固有的特征,是生效方式剖析的重点。
  (1)从轮齿生效可以看出,进步齿形系数y可以降低弯曲应力,这是应用弯曲应力公式和轮齿齿廓外形得出的结论,无疑是正确的。进步齿形系数y值,它的前提是树立在添加齿数的根底上,若高速轴添加齿数意味着:
  ①齿轮直径加大;②为包管原有的速比不变,互相啮合的一对齿轮中心距就要加大,这样就得到了硬齿面轮齿传递的优势和体积构造紧凑的意义,不经济,得失相当。因此,最好不采用添加齿数的方法。
  上面以两级传动硬齿面规范减速器zly560与大家十分熟习的jzq100软齿面规范减速器做一相应比照从数据看出,zly560规范硬齿面减速器高速轴,除模数相反、齿数不同外,其他目标都远远高于jzq100规范软齿面减速器,所换来的就是增加了3个齿,在近似相反中心距的状况下,速比进步了0.55。若将高速轴添加1~2个齿,或许异样为22齿,显然不经济,得到了硬齿面的意义。
  (2)冲击功能较好的低碳合金钢采用渗碳淬火,要求轮齿外表耐磨层有必然厚度,在模数相反,齿数增加的状况下,自身齿廓外形曾经变瘦了,增加了齿根抗弯的无效截面积,再加上轮齿外表局部无效截面积由韧性资料变为脆性资料,好像雪上加霜。
  既要包管耐磨层的厚度,又要包管齿根抗弯的无效截面积,在模数相反、齿数不变的状况下,添加轮齿齿根厚度,只要一个办法,就是进步压力角。
  进步压力角可使轮齿齿廓加肥无效添加轮齿齿根的截面积,进步了抗折才能。
  进步压力角会降低齿轮传动的效率,但从包管平安和运用寿命的角度来讲,进步压力角所降低的那一点效率,也就是说所多耗费的那一点功率应疏忽不计。
  应该讲,在其他条件不克不及改动的状况下,进步压力角是最经济的。
  规范硬齿面减速器,压力角为规范值α=20°,关于普通行业,也就是冲击载荷小的能够可以满足使用,而关于特殊行业就当别论。如飞机为包管升空时超强的尖峰载荷和飞行的平安,齿轮采用α=25°的压力角;火车头为包管启动时霎时牵引力的添加和紧急制动对轮齿的强冲击,齿轮采用α=22.5°压力角;汽车为顺应路面及载荷的变化,变速箱齿轮压力角α大于20°;日本为进步规范硬齿面减速器的承载才能,齿轮采用α=25°压力角。
  上述某些行业和日本规范硬齿面减速器,出于平安和综合经济效益思索,将压力角为规范值α=20°都做了相应的进步,而关于砖瓦行业,重复呈现硬齿面减速器断齿成绩,阐明规范压力角α=20°已不合适该行业。其实,在别的行业照样呈现此类成绩,如水泥行业等,因此,进步硬齿面减速器抗折才能已是火烧眉毛之事。
  (3)由于目前硬齿面规范减速器频繁呈现断齿成绩,因此,手册中标定的许用功率值还不非常牢靠,往往还要加大规则中的工况系数ka值强冲击载荷2的目标,而到达3以上才干根本满足承载才能的要求。也就是说,再加大一个电玩城的规范规格,许用功率值才干满足要求。这显然既不合理,又不经济,让运用者非常为难,违犯了新豪电玩城下载替代软齿面电玩城的初衷。所以在后面说:许用功率的数值从某种意义下去讲并不克不及完全代表其真实的承载才能,缘由是许用功率值的真实牢靠性没有绝对应的构造办法给予包管。
  经过上2大节轮齿生效综合剖析可以得出,硬齿面轮齿将选材、热处置、6级磨齿的加工精度等方面发扬的淋漓尽致,而惟独没有将轮齿齿廓固有的特性发扬出来,致使呈现断齿成绩。
  进步压力角不只能进步轮齿的接触应力和弯曲应力,并且还可以进步硬齿面减速器的许用功率值。上面就日本住友重机和国际手册规范,不同压力角的规范硬齿面减速器,许用功率等参数比照。
  同表也列出引进德国福兰特技术相反压力角,许用功率等参数比照。
  两级平行轴传递硬齿面规范减速器参数比照(1)zly可以看出,三种不同国度硬齿面减速器,在速比相反,输出、输入轴转速相反的状况下,许用功率的数值却大不相反。德国最高,日本次之,我国最低。由此可以看出,我们与先进国度比拟在硬齿面减速器技术上、看法上还有必然的差距,就像后面第一章节挤出机机型构造中所讲,挤出机的机型构造的配套组件可折射出国度根底工业的技术程度。
  (2)px8000(2段)型(日本住友重机)、th2德国福兰特,硬齿面规范减速器与zly硬齿面规范减速器,技术公称输出功率进步百分比及中心距尺寸比照
  经过数据可以看出:(1)在中心距相当的状况下,三种规格,日本住友重机械株式会社px8000(2段)型硬齿面规范电玩城比zly硬齿面规范电玩城公称输出功率辨别进步了23.5%~28.1%;26.2%~30%;27.8%~31%。德国福兰特公司硬齿面规范电玩城比zly硬齿面规范电玩城公称输出功率辨别进步了41%~50%;47.6%~57%;35%~43%。
  (2)公称输出功率的进步,反映在材质、构造上和齿形方面与zly有区别。
  与日本比拟,就是压力角的变化,zly新豪电玩城下载压力角为α=20°,px8000(2段)型新豪电玩城下载压力角为α=25°,所以许用功率失掉进步。至于材质和构造上的差别不非常清楚。
  与德国比拟压力角α=20°相反,所不同的是资料选择和构造上的差别,①zly新豪电玩城下载资料为20crmnmo,而德国选用的是20crnimo。两种资料价钱相差近1倍,添加ni元素,即添加了轮齿的韧性,进步了抗折才能,②添加齿宽,进而进步了轮齿的承载才能。
  ③加大了轴直径及轴承的型号,进步轴刚度和承载才能。
  (3)速比围相反,在i=16速比下限的是i=14,在其上限的是i=18,增多了选择范围,阐明这一项与国际接轨。
  经过轮齿生效和轮齿生效的综合剖析两章节的表述,以及硬齿面规范减速器的数据比照,让我们理解到国际外硬齿面规范减速器大约的内在差别,对今后选用硬齿面规范减速器、设计硬齿面公用减速器会有所协助。
  关于今后选择硬齿面规范减速器,或是设计硬齿面公用减速器,能否可以从三个方面思索:①当挤出机价钱不受太大约束时,也就是说价钱较高的60型以上的,能选择相似德国福兰特公司的技术,以以后盛行的受料箱与规范行星齿轮减速器传动为主的挤出机机型构造;
  ②当挤出机价钱遭到约束时,如60型以下的小型挤出机,可以按相似日本住友重机的技术选择,以到达顺应市场行情的要求,以平行轴齿轮减速器与受料箱传动为主的挤出机机型构造;③硬齿面公用减速器也可以参照上述两条准绳停止设计。
  不论基于上述那方面思索,都应与减速器消费厂家协商,针对所选减速器型号,对其输出、输入轴直径、齿数、模数、中心距、压力角给予适当修正,以适于挤出机任务特点,做到万无一失。
  别的在此对jzq软齿面规范减速器提点想法。
  毫不夸大地讲jzq软齿面规范减速器为砖瓦行业作出了宏大奉献,至今不克不及加入历史舞台在于它构成挤出机的昂贵价钱和满足小型挤出机承载才能的要求。估量在今后相当一段工夫内也很难消逝,因此,笔者以为应对其停止技术改造,让其更好地发扬余热。详细办法有:①改动箱体外形构造,满足挤出机机型构造要求;②进步其承载才能,改动材质,增强热处置手腕,加大轴直径和轴承型号;③进步加工精度;④添加运用寿命。
  1.4配套组件对减速器轮齿的生效影响
  所谓配套组件,就是指与减速器有直接联络的组件。目前,与减速器有直接联络的组件就是气动离合器。
  过来,气动离合器是以一个配套组件的身份直接装置在减速器的输出轴上,而如今,随着挤出机机型构造和设计上的某些要求,早已被归入到挤出机全体构造设计之中。其益处是:一方面进步挤出机中减速器的平安牢靠性,另一方面进一步开收回合适挤出机的气动离合器。这里重点强调一下,由过来独立走向的配套组件,融入到挤出机技术构造的设计中是今后开展的标的目的,也是配套组件占领市场最明智的选择。
  气动离合器是挤出机启动时离、合、传递扭矩,完成自动化控制的重要组件。其与减速器的衔接有三种构造方式:
  (1)悬挂式。即气动离合器直接装置在减速器高速轴的轴端上。悬挂式装置构造让减速器高速轴遭到弯扭的结合作用(即离合器自重和三角带径向拉力的作用),由此改动了高速轴本来的受力形态,从而使轮齿的啮合精度下降,轴承的承载才能下降,进而降低了减速器的运用寿命。
  在起重设备和其他行业机械设备中,很好看到减速器高速轴接受弯矩的构造;在减速器的选型计算办法中,也很难找到减速器高速轴接受弯矩的校荷计算,缘由就是高速轴不该接受弯矩。由于规范减速器不是专为挤出机而设计的,因而,关于砖瓦行业也是很为难的一件事,采用悬挂式装置构造也是不得已而为之。
  采用复杂的悬挂式装置构造,待减速器型号确定后,最好与消费厂家协商,加粗高速轴直径,进步轴的刚度;加大轴承型号,进步承载才能。
  别的,也可以用两个轴承座支承离合器,其轴端与高速轴轴端采用弹性联轴器衔接,该构造虽然略显复杂,但构造合理,并平安牢靠。
  (2)卸荷式。离合器没有直接装置在减速器高速轴的轴端上,而是装置在一个支承零件上,支承零件与减速器箱体衔接。扭矩的传递采用平键或许花键。此构造没有改动高速轴本来的受力形态,不毁坏轮齿的啮合精度和添加轴承的承载才能。该构造要求减速器箱体有装置支承零件的地位。
  卸荷式装置构造应该是悬挂式装置构造的替代产品,是在悬挂式根底上改良设计的新产品,是开展标的目的。其构造设计的改良应与挤出机设计者互相配合、协调以到达与减速器的装置要求。
  (3)拆卸式。离合器装置在减速器高速轴的延伸局部上(即适当加长高速轴尺寸),其轴端配以辅佐支承。由于添加了辅佐支承,因此对高速轴轮齿的啮合精度和轴承的承载才能不会有大的影响。
  拆卸式装置构造,虽然配以辅佐支承,但还应对延伸轴停止强度及刚度校荷,特别是装置大直径皮带轮,到达一级减速目的,必需对其停止强度及刚度校荷,以包管减速器不会遭到损伤。
  1.5输入轴装上压泥板齿轮对减速器生效影响
  在挤出机的构造设计中,有许多厂家将传递压泥板的大齿轮设计装置在减速器的输入轴端上,使输入轴遭到附加径向力。这一构造设计上是允许的,但应与减速器专业消费厂联络,处理其中所存在的成绩。建议最好在传递压泥板的大齿轮前端加一辅佐支承,辅佐支承不存在过定位成绩。这样不只处理了悬臂构造发生的不利要素,并且,又包管了设计时要求的齿轮啮合精度。这里,不再对因而构造对减速器生效停止剖析。
 
 

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