開放式煉膠機驅(qū)動齒輪的換位修復(fù)法略談
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論文導(dǎo)讀：齒輪是機械傳動的一個關(guān)鍵部件。特別是開放式煉膠機的驅(qū)動齒輪由于負荷大,受沖擊嚴重,轉(zhuǎn)速低,潤滑不良,而且工作環(huán)境惡劣，粉塵污染嚴重,齒面常發(fā)生劇烈磨損。2復(fù)焊法修復(fù)大小驅(qū)動齒輪。
關(guān)鍵詞：開放式煉膠機，齒輪，修復(fù)
1 概述
齒輪是機械傳動的一個關(guān)鍵部件�？萍颊撐摹Ｊ懿馁|(zhì)、加工精度、熱處理工藝、幾何精度、潤滑狀態(tài)及負荷、轉(zhuǎn)速、環(huán)境等諸多因素的影響,齒輪會發(fā)生各種各樣的損傷,如斷齒、點蝕剝落、膠合或磨損,造成齒輪失效,至使齒輪的壽命差別很大,長則十幾年,短則數(shù)十天。
在橡膠等行業(yè)常用的橡膠機械設(shè)備上,因受空間、重量等限制, 常采用制造簡單、更換方便的開式齒輪傳動。特別是開放式煉膠機的驅(qū)動齒輪由于負荷大, 受沖擊嚴重, 轉(zhuǎn)速低,潤滑不良, 而且工作環(huán)境惡劣，粉塵污染嚴重,齒面常發(fā)生劇烈磨損。其小齒輪長則使用十幾個月,短則使用5 個月,其齒厚磨損量就已達到報廢標準, 大齒輪壽命也只有2～3 年左右。頻繁更換齒輪,不僅耗費了大量的人力、物力、財力,同時也常因檢修而影響生產(chǎn), 更重要的是因齒輪壽命不穩(wěn)定,現(xiàn)場必須時時關(guān)注設(shè)備的安全運行問題,現(xiàn)場人員思想壓力較大。科技論文。
2原用齒輪的磨損失效分析
由于開放式煉膠機作業(yè)區(qū)的空氣中漂浮有大量粉塵, 這些微粒多為碳黑、鈣、硅等元素的化合物,其中有些顆粒硬度超過齒輪齒面硬度,當這些顆粒落到齒面上, 則被油脂粘附在上面不易滑落,隨著輪齒的相互嚙合, 受強大壓力作用, 較硬的粉塵顆粒被嵌入齒面;因為齒輪齒面間是滾滑混合運動,粉塵顆粒被擠搓前進,就會在齒面上劃出一條條鱗刺狀劃痕;繼續(xù)受壓應(yīng)力作用, 一個個鱗刺疲勞脫落, 就形成磨損顆粒�？萍颊撐摹ｋS著磨粒越來越多, 齒面磨損會越來
越快,嚴重時會一層層剝下,或一條條撕脫。
3 開放式煉膠機驅(qū)動齒輪的修復(fù)方法
開放式煉膠機在橡膠混煉工藝中，因其負載高，操作環(huán)境差，因而造成驅(qū)動齒輪的主要失效形式是，齒輪齒面磨損。
以某廠煉膠車間XK560煉膠機為例，在大修理中出現(xiàn)以下情況，大小驅(qū)動齒輪磨損嚴重。實測數(shù)據(jù)為，小驅(qū)動齒輪齒根厚20mm，大驅(qū)動齒輪齒根厚28mm。
一、 修理方案的選擇：1 更換新的大小驅(qū)動齒輪。
2復(fù)焊法修復(fù)大小驅(qū)動齒輪。
3大小驅(qū)動齒輪換位修復(fù)法。
二、 方案的比較：如果磨損后的齒根強度足夠的話，第3種方案最為經(jīng)濟可靠，而且修理工藝簡便易行。
三、 為防止磨損后的輪齒發(fā)生折斷，對輪齒的彎曲強度進行如下校核，為安全起見，假定全部載荷都作用在一個輪齒齒頂上，輪齒根部受到彎矩最大，輪齒相當于一個懸臂梁，磨損后的齒根處是危險斷面，其彎曲應(yīng)力最大。在校對時應(yīng)保證驅(qū)動齒輪σb不超過許用彎曲應(yīng)力[σb]。
即 
圖 1
式中K…載荷系數(shù).取K=1.3
T1…小驅(qū)動齒輪傳動的扭矩. XK560開放式煉膠機 取8.562×106Nmm
αf…負荷線與O點速度方向之間的夾角.載荷作用角,取30°
Lf…危險截面與壓力Ft的距離. 取Lf=34mm （實側(cè)值）
b…齒輪工作寬度. 已知為270mm
d1…小驅(qū)動齒輪分度圓直徑. 已知為288mm
α…齒輪壓力角. 取α=20°
[σb]…許用彎曲應(yīng)力. 查表計算得 152N／mm2
S1…磨損后的齒根危險截面寬度. Mm
計算結(jié)果
S1≥18.37mm
圖2圖 3
因為小驅(qū)動齒輪齒根厚實側(cè)值為20mm，大驅(qū)動齒輪齒根厚實側(cè)值28mm。
因此齒根危險截面實側(cè)值均大于S1值。所以在此齒輪反面修復(fù)法對的彎曲
強度來講是不存在問題的。但從結(jié)構(gòu)方面來講，小驅(qū)動齒輪可不經(jīng)任何直接
反面裝配。而大驅(qū)動齒輪的結(jié)構(gòu)如圖2，由于其臺階的影響不能直接反面配.
于是提出將齒輪臺階切斷,將原大驅(qū)動齒輪結(jié)構(gòu)分成2件,即圓套1齒輪將齒
輪2原斜鍵加工成與原斜度相反的鍵槽后反面裝配的方案如圖3.
這樣鍵的工作長度減少了,需對它進行強度校核,楔件聯(lián)接裝配后的受力情況,如圖4a所示,其主要失效形式是相互楔緊的工作面被壓擠,故應(yīng)校核各工作面的抗擠壓強度.
當傳遞扭矩時(圖4b) 為了簡化把鍵和軸視為一體,并將下放分布在半圓柱面上徑向壓力集中力N代替,由于沿鍵的工作長度L及沿寬度b上的壓力分布情況均較以前發(fā)生了變化,壓力的合力N不再通過軸心.計算時假設(shè)沿鍵長均勻分布,沿鍵寬為三角形分布, 則整個工作面上壓力合力N的最大許用值為
N ＝bL[σb]P／2
X ＝b／6 Y ＝d／2
取鍵與輪轂及鍵與鍵與軸槽面的摩擦系數(shù)f,則可近似求得允許的傳遞扭矩為:
T＝1／12bL（b﹢6fd）[σb]N㎜
修理后的楔鍵應(yīng)滿足下列關(guān)系
T＝1／12bL（b﹢6fd）[σb]≥T
式中 T--鍵傳遞的扭矩 Nmm
b--鍵寬. 已知b=70mm
L--鍵的工作長度 已知L=270mm
f--摩擦系數(shù) 0.15 (查表)
d--軸徑 已知d=300mm
[σb]－許用擠壓應(yīng)力 90MPa
T1－工作扭矩 3.45×107 N㎜ （XK560開放式煉膠機計算值）
將以上數(shù)據(jù)代入(3)得
T＝4.82×107N㎜ ≥ T1
即鍵的工作長度雖然減少,但強度足夠,證明該方案可行,根據(jù)以上計算結(jié)果,可采用換位修復(fù)法,此法維修工藝簡單,維修費用低,比更換一對驅(qū)動齒輪節(jié)約費用20000元.
圖 4a 圖 4b
4 結(jié)論
但需要說明的一點是,采用此法,由于齒厚未恢復(fù)到原齒厚,同時輪齒在一個方向上作用負荷后又反方向作用時,其彎曲疲勞壽命、疲勞極限都將減少.因此,在使用壽命上不能達到原設(shè)計要求,此外,對裝有反轉(zhuǎn)點動及反接制動裝置的開煉機,在反轉(zhuǎn)時有較大的沖擊,盡管如此,筆者認為,這種修復(fù)齒輪的實際生產(chǎn)中是確實可行的,特別對大驅(qū)動齒輪的修復(fù)效益是顯著的.此法在該廠開煉機的大修中已多次使用過,如果能在齒厚磨損剛超過1/5齒厚時進行反面修復(fù),效果更好,此法也同樣適用于速比齒輪及其他傳動齒輪的修復(fù).
參考文獻:
〔1〕橡膠工業(yè)手冊第七分冊 化學(xué)工業(yè)出版社，1982
〔2〕材料力學(xué) 浙江大學(xué)主編 人民教育出版社，1979
〔3〕機械設(shè)計手冊（第三版） 化學(xué)工業(yè)出版社，1993
〔4〕實用機械傳動設(shè)計手冊 科學(xué)出版社。1994
〔5〕機械設(shè)備維修技術(shù)吳先文主編 人民郵電出版社，2008
