力, 是因为在锥面推力盘上不同接触点的圆
周线速度各不相同, 在锥面推力盘与大齿轮
之间产生有滑动的相对滚动运动, 容易生成
油膜, 达到液体摩擦, 是线接触, 其结构简图
如图3。
锥面推力盘功率损失计算公式为:
N
f=
f cp P N ∃V 75×102
(1)
式中 f cp ——液体摩擦系数
P N ——轴向力 (N )
提高高速重载齿轮传动装置性能的有效途径 丁宏 亮
从合理地选择模数与齿数、齿轮副配磨加工、合
理地修形与齿向倒坡及改进轴承结构提高传动效率 等五个方面, 阐述了提高齿轮传动装置性能的有效 途径。 叙词 齿轮 性能参数 结构
程控锁相技术在风机现场平衡中的应用 徐从裕 首先论述了程控锁相技术的基本原理, 然后在
四、对齿轮进行合理的修形和齿向倒坡
齿轮修形一般有长和短修形两种, 我们 采用的是起始点偏向齿根侧的长修形, 此种 修形方法不仅使齿轮负荷平缓变化, 减少了 啮合过程中的冲击现象, 还减少了齿根应力 变化。为了加工方便, 还将大齿轮顶修形移到 小齿轮齿根, 即小齿轮齿顶齿根同时修形。合 适的修形量, 增加了齿轮的弹性, 使其在受 力、受热所产生的变形能有利于接触面积的 增加, 通过对齿轮合理的修形及齿向倒坡口, 可进一步改善啮合性能, 减小振动和噪声。
图4 止推轴承结构图
这就从理论上解释了为什么锥面推力盘 承担轴向力比止推轴承更省功, 而实践也证 实了这一点, 在我公司A 、B、C 三台增速机的 负荷试车中, 将测试数据用热平衡方法计算 其功率损失分别如表1。
表1 功率损失比较
产品 转速 (r m in)
增速机A 1228 2985
轴向力 (N )
少它。因此, 在增速机低速轴 (主动轴) 径向轴
承结构设计中将非承载区 (轴承上瓦) 轴承宽
度故意减小, 以此减少摩擦面积, 降低功耗。
在减少啮合损失方面, 除了对啮合区喷 油量进行精确计算, 并选择合适的供油压力 外, 对不同线速度的齿轮, 建议采用不同的喷 油润滑方式, 如线速度< 100m s, 顺啮合方 向喷油, 线速度> 100m s, 10% 油量顺啮合 方面喷油, 90% 油量逆啮合方向喷油, 以此提
二、合理地选择模数与齿数
对高速、重载齿轮, 通常希望通过增大齿 轮模数来增加轮齿的抗弯强度, 增加运行的 安全可靠性, 但较大的模数会增加齿面的磨 损, 增大胶合的可能, 使运行平稳性及噪声指 标明显恶化。因此, 在满足强度的前提下, 我 们倾向设计中尽可能采用小模数、多齿数, 且 齿数应互为质数, 避免小齿轮在一个周期内 和大齿轮的同一齿相啮合, 形成磨损不均, 造 成平稳性降低, 噪声增大。
∃V —— 两锥面平均半径处的相对滑
动速度
∃V = V - 1cp V 2cp
五、改进轴承结构提高传动效率
齿轮传动的功耗, 是决定齿轮装置性能
Η——锥角 L ——两锥面接触线长度
优劣的一个关键指标, 一般说, 整个齿轮装置 功耗由三部分组成: 轴承损失、啮合损失、鼓 风损失。对一台经过配磨、修形后的高精度齿 轮增速机, 轴承损失占总功耗的70◊ ～ 80◊ 。 如一台设计参数为: 传递功率1 800kW , 传动 比为4. 25, 线速度71m s 的平行轴齿轮增速 机, 总功耗26. 1kW , 其中轴承损失21. 3kW , 占总损失的80. 89% , 而其中一副止推轴承耗 功为9. 8kW 占轴承耗功的46. 4%。因此, 除 选择合适的低功耗径向轴承外, 减少止推轴 承的功耗, 显得尤为关键。
轴承结构功率损失有明显的降低, 不失为提 高传动效率的有效手段。
当然锥面推力盘并非适用于所有场合, 对轴向力过大或齿轮几何尺寸过大, 及启动 频繁的齿轮传动装置, 由于受材料强度及加
工等方面原因的限制, 我们仍主张用止推轴
承更合适。
对径向圆柱轴承而言, 非承载区的摩擦 损失一般占轴承全部损失的1 3左右, 这部分 功耗只增加轴承温度, 需要在设计中尽量减
如前所述, 斜流通风机有很多优点, 也有 一些弱点, 如转速较高, 虽然满足同样的参数 其轴向尺寸小, 但相对叶轮其轴向尺寸大、主 轴直径大; 另外, 比起离心通风机制造上也有 一定难度。尽管如此, 斜流通风机的市场前景 良好, 不久的将来一定会得到普遍应用。
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止推轴承 (固定式扇形瓦推力轴承) 是利 用轴端与轴瓦两端面之间的楔形间隙形成液 体动压油膜, 是面接触, 其结构示意图如图4。
油膜将止推轴承推力面分成几个相等的 扇形瓦, 每个扇形瓦由斜面和平面两部分, 其 斜面部分与相对滑动的轴端平面形成油楔, 运转时将在整个瓦面上形成动压力, ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ承担 轴向力。
此基础上介绍了风机平衡检测系统的组成以及现场 平衡方法。 叙词 通风机 程控锁相 动平衡
罗茨鼓风机叶型的检测 鼓建辉 简介了测量原理, 重点介绍了检测方法、操作步
骤及对测量精度做了分析。最后指出了注意事项。 叙词 罗茨鼓风机 叶型 检测
多动能叶轮点焊胎的结构设计 黄学强 阐述了多功能叶轮点焊胎的技术指标, 分别从
超低噪声轴流通风机的研制 张惠忠等 简介了风机的研制条件, 重点介绍了风机的气
动设计、性能、试验、风机的结构设计与防腐处理, 得 出了效果良好的结论。 叙词 轴流式通风机 结构 噪声
轴流通风机叶片形状对作功规律的影响 张景松等 对单圆弧、双圆弧和抛物线等三种中线构成的
叶型进行了理论分析和计算。结果表明, 从叶道的进 口到出口, 轴流通风机叶片对气流的作用是一个渐 变的能量传递过程。叶型中线的形状决定了叶片对 气流的作功规律。 叙词 轴流式通风机 叶型 性能
斜流通风机的现状与应用 李泰勋 综述了通风机的发展, 叙述了斜流通风机需要
解决的难题及特点, 解答了用户对斜流通风机高速 旋转的种种疑问。同时介绍了引进的斜流通风机的 特点。 叙词 混流式通风机 结构 应用
可调式动叶片振动特性及动应力计算 刘东远 根据可调式动叶片的结构特点, 建立了叶片振
动特性和动应力进行计算的有限元力学模型。采用 空间单元使叶片型线部分及叶根和叶柄能准确离散 并建立统一的计算方法, 既解决了体单元刚度过大 的问题, 又避免了采用了不同种类单元分别离散叶 型和叶根叶柄所产生的困难。给出了某风机可调式 动叶片的算例。 叙词 轴流式通风机 动叶片 振动应力 计算
设计试验 提高高速重载齿轮传动装置性能的有效途径 风机技术1998 (4)
提高高速重载齿轮传动装置性能的有效途径
丁宏亮
(杭州制氧机集团公司透平压缩机厂)
一、前言
高速、重载齿轮传动, 其主要特点有: 高 线速度带来较大的振动、噪声和动载荷, 影响 整套机组的安全性、稳定性; 较大的传动比, 使齿轮啮合面相对滑动速度较高, 齿轮胶合、 磨损失效显著增加; 齿轮的力变形、热变形较 大; 大功率传递, 要求齿轮传动装置有较高的 传动效率。
对凉水塔风机可靠性的探讨 朱步新 通过对循环水场的10台进口凉水塔风机近年来
不断出现的设备问题进行调查统计, 分析了各种故 障产生的原因, 并提出了提高风机运行可靠性的措 施。 叙词 凉水塔风机 故障分析 可靠性
高润滑效果, 降低啮合损失。
(上接第17页) 我厂从川崎重工引进的斜流通风机性能 范围为: 流量 Q = 400～ 4 000m 3 m in, 全压 P = 100～ 18 000Pa, 效率 Γm ax = 86%～ 88% , 比转数 ns= 80～ 100, 共5种模型级, 均有单、 双吸之分。由于叶片倾斜不是太大, 获得能量 主要还是靠离心力, 所以, 不像轴流通风机那 样容易发生喘振, 可以全关闭启动。
在引进国外技术设计制造的平行轴齿轮 增速机获得成功后, 我们对其止推轴承结构 进行了改进, 用锥面推力盘代替固定式扇形 瓦推力轴承。
从理论上分析, 锥面推力盘能承担轴向
r1cp , r2cp ——为两锥面的平均半径 Θ1cp , Θ2cp ——两锥面平均半径处的曲率半径
Θcp —— rcp sinΗ 图3 锥面推力盘示意图
三、齿轮副配磨加工
如何处理齿轮传动过程中的振动与噪 声, 一直是每个齿轮设计者探索的难题。一般
图1 齿轮齿宽与噪声的关系
图2 齿轮齿宽与振动衰减性能的关系
但过分地增大齿宽 B , 会引起小齿轮的 弯曲、扭曲变形及高速运行时的热变形加大, 形成偏载严重。因此, 国内外一般推荐齿宽系
1998年5月26日收到 杭州市 310004 © 1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
b——止推面宽度, mm B ——止推面周向长度, mm J —— 功率损失系数, 与轴向力大小、
止推面平均速度有关 U ——止推面平均线速度, m s Z ——润滑油平均粘度, Cp 比较公式 (1) 和 (2) 可归纳得: N f∝ ∃V H ∝ V 2 一般 ∃V < V 2 故 N f < < H
上述特点, 决定了高速、重载齿轮设计的 特殊性。本文以我公司制氧设备中高速、重载 齿轮增速机为例, 从设计角度, 重点阐述如何 降低齿轮噪声, 减小振动, 提高传动效率的几 点做法。
情况下, 噪声的大小主要不取决于振源的能 量, 而与噪声的辐射面积有关。因而, 减小齿 轮分度圆直径 d f 是有利的。另一方面, 噪声 随齿宽的增加而减小 (如图1) , 这是因为齿宽 B 增加, 齿轮体对振动的衰减性能增加之故 (如图2)。因此, 从减小振动、降低噪声的角度 出发, 理想的设计是齿宽系数 B d f 值越大 越好。
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设计试验 提高高速重载齿轮传动装置性能的有效途径 风机技术1998 (4)