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我国齿轮发展趋势分析与展望

发布日期:2016-11-12 00:00 来源:http://www。dlchilun。com 点击:

大连齿轮厂


    国际上,动力传动齿轮装置正沿着小型化、高速化、标准化方向发展.特殊齿轮的应用、行星齿轮装置的发展、低振动、低噪声齿轮装置的研制是齿轮设计方面的一些特点.为达到齿轮装置小型化目的,可以提高现有渐开线齿轮的承载推力。各国普遍采用硬齿面技术,提高硬度以缩小装置的尺寸;也可应用以圆弧齿轮为代表的特殊齿形。英法合作研制的舰载直升飞机主传动系统采用圆弧齿轮后,使减速器高度大为降低。随着船舶动力由中速柴油机代替的趋势,在大型船上采用大功率行星齿轮装置确有成效;现在冶金、矿山、水泥一轧机等大型传动装置中,行星齿轮以其体积小、同轴性好、效率高的优点而应用愈来愈多。


    由于机械设备向大型化发展,齿轮的工作参数提高了。如高速齿轮的传递功率为1000-30000kw。齿轮圆周速度为20~200m/s(1200-12000r/min),设计工作寿命为5X104-10X104小时;轧钢机齿轮的圆周速度已由每秒几米提高到20m/s,甚至30~50m/s。传递扭炬达l00~200t.m,要求使用寿命在20~30年以上。这些齿轮的精度等级一般在3~8级。并对平稳性与噪声有较高的要求。对于高速齿轮(包括透平机械齿轮)。在圆周速度超过100m/s时由于运转中的热效应要求在设计始对产生的热变形进行修正,使齿轮在工作时达到一个正常的啮合状态。特别对于高速重载齿轮。更要加以考虑。其次,对于低速重载齿轮如轧钢机齿轮,由于采用硬齿面齿轮后,其齿面负荷系数增加而引起的整个齿轮装置系统的弹性变形变得突出了,所以有时也要对反映到齿面的弹性变形进行修正。这种对齿轮轮齿修形的技术是目前大功率、高速、重载齿轮制造的一个重要趋势。在齿轮制造技术方面.重点是进行硬齿面加工,尤其是大型硬齿面齿轮的切切与热处理工艺的发展,如超硬切齿、滚内齿、成形磨齿、大模数齿轮珩齿、弹性砂轮抛光、轮齿修形、以及深层沙碳等新工艺正在生产上不断地试验与应用。


    齿轮制造工艺的发展很大程度上表现在精度等级与生产效率的提高.自七十年代以来各种齿轮的制造精度,普遍提高一级左右.有的甚至2~3级.一般低速齿轮精度由过去的8~9级提高到7~8级。机床齿轮由6~8级提高到4~6级.轧机齿轮由7~8级提高到5~6级。


    对于模数不大的中小规格齿轮,由于高性能滚齿机的开发,加上刀具材料的改善,滚齿效率有了显著提高。采用多头滚刀,在大进给且条件下,可达到的切削速度为90m/s。如用超硬滚刀加工模数3左右的调质钢齿轮,切削过度可达200m/s.提高插齿效率,要受到插齿机刀具往复运动机构的限制。最近在开发采用刀具卸载,使用静压轴承,增强刀架与立柱刚性等新结构后,效率有明显提高。新型插齿机的冲程数可达到2000次/分。


    由于硬齿面齿轮广泛应用,以及高速、高性能要求的齿轮日益增多,因此要求磨齿加工,在效率和质量上都要提高。一般来说。展成法磨齿用得较普遍.而成形法磨齿则少.MAAG磨齿法,虽然磨齿精度高,但效率低。不适合重磨削。而Niles与Hofler公司生产的单砂轮磨齿机刚性好精度可靠,适合于大进给量加工,效率高。近年来,为提高效率也在改进磨制方法,如减少磨削次数,压缩展成长度,缩短尾削冲程;为此MAAG公司提出的"K"一磨削法与Niles公司提出的"双面磨削法"都提高了实际磨削效率。目前对于成批磨削中、小用数齿轮,倾向于采用蜗杆砂轮磨齿机,磨削效率很高,对于磨削大模数齿轮,除可应用能重磨削的单砂轮磨齿外,采用成形图削方法。

也是一种高效磨削的有效途径。 


    此外,还有一些新的工艺方法,如美国格利森公司研制的G-TRACNo765型轨道式切齿机,每小时能加工88个齿轮,比普通滚齿机提高3~4倍。双刀盘高效切齿工艺.切削速度可达137m/s,粗、精加工一个m=1.5mm、外径24.43mm、齿宽19mm的斜齿轮,只需6秒钟,其效率为该齿的5~10倍.美国密芝根工具公司的多刀头插齿,效率比普通插齿提高5~10倍,汽车行业齿轮冷成型工艺,冷挤、热轧等少无切削工艺也不断获得新的发展。


    关于齿轮材料与热处理.随着便自面齿轮的发展,也逐渐受到人们的重视。


    齿轮用钢的发展趋势;一是含Cr,Ni,Mo的低合金钢;二是硼钢;三是碳氮共渗用钢;四是易切削钢。由于我国缺乏Ni、Cr,常用20CrMnTi渗碳钢或用含硼加稀土钢。重型机械常用18CrMnNiMo渗碳钢或中碳合金钢。机床行业食用40Cr,38CrMoAl等钢以及高速齿轮用25Cr2MoV钢进行氮化。


    齿轮热处理工艺一般有碳渗(或碳氮共渗)、氮化、感应淬火、调质等四类.当前总的趋势是提高齿面硬度,渗碳淬火齿轮的承载能力可比调质齿轮提高2~3倍,表111#出用不同加工方法制造的齿轮.其中心距、重量、安全系数的对比。


    渗碳淬火齿轮可以获得高的表面硬度、耐磨性、韧性和抗冲击性能,能提供高的抗点蚀、抗疲劳性能。心部和渗碳层的性能主要取决于选用何种热处理工艺,如将齿轮调质处理到360HB时,其齿面接触疲劳极限应ph.-750N/mm2,如表面淬火到HRC56-60-时,pJ1500N/mm2,如表面渗碳到同样硬度时yi.-1200N/mm2,对于调质齿轮.由于齿轮刀具材料的改进.已将小齿轮的齿面硬度提高到360HB,大齿轮提高到280HB以上。


    电子计算机在各工业领域的应用;促进了各项技术的发展.同样,在齿轮的设计、计算方面进展也很快,人们利用计算机能对各种可能的设计方实进行计算、分析和比较,并通过优选,取得较为理想的结果.还有,在齿轮修形计算与齿轮承载能力计算方面都编有程序.我国已编制了GB3480-83渐开线圆柱齿轮承载能力计算标准的程序软件,供生产应用.在齿轮加工方面,可以利用计算机控制整个切齿过程.使制造质量稳定可靠.目前,国内在研究应用微机对弧齿锥齿轮的切齿调整卡进行计算,可对加工偏差及时调整.使齿面接触达到比较理想的位置,并大大提高了工效。此外,根据数控原理,应用微机对环面蜗杆螺旋齿面进行抛物线修形,已经应用于生产。虽然这方面的工作在国内还处于起步阶段,但它对提高齿轮制造质量和技术水平具有重要意义。

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