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世界上直徑最大的齒輪,硬齒面齒輪的特點(diǎn)及注意事項(xiàng)

小知識生活百科

1、硬齒面齒輪的特點(diǎn)及注意事項(xiàng) 眾所周知 ， 齒輪的強(qiáng)度設(shè)計(jì)是從考慮潤滑條件的齒面壓力和齒根強(qiáng)度兩個(gè)方面進(jìn)行的 。隨著技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，世界傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展趨于采用硬齒面 。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于硬齒面齒輪的采用大大地促進(jìn)了機(jī)器的重量輕、小型化和質(zhì)量性能的提高，使機(jī)器工作速度提高了一個(gè)等級 。如高速線材軋機(jī)的軋制速度從過去的30m/s以下提高到90-120m/s 。采用硬齒面齒輪傳動(dòng)使傳動(dòng)裝置的體積大大地減少，可以降低制造成本，一某軋機(jī)主減速機(jī)為例進(jìn)行比較：
中心距 表面積 重量 軋制速度 硬度
調(diào)質(zhì)齒輪 2400 100% 100% 30m/s HB360
硬齒面齒輪 1695 34% 60% 90-120m/s HRC57+4
硬齒面中氮化硬齒面，由于氮化層深度很淺，不適合作低俗重載齒輪傳動(dòng) ， 而且氮化工藝本身的成本較貴 ， 所以很少采用 。
表面淬火（如高、中頻或火焰淬火）的淬硬層與非淬硬層過渡界面明顯，硬度的分布剃度太大，同時(shí)淬硬質(zhì)量不均勻，齒根淬硬困難，易生成表面裂紋，齒面硬度較低（HRC55左右）所以應(yīng)用也逐漸減少 。
深層滲碳、淬火磨削的高精度硬齒面齒輪，精度高、表面硬度高（HRC58+4），齒面硬化層均勻等多方面的優(yōu)點(diǎn) ， 特別適用于低速重載齒輪傳動(dòng) 。它表面硬度高，接觸強(qiáng)度比調(diào)質(zhì)齒輪成倍增長，而彎曲強(qiáng)度比調(diào)質(zhì)齒輪約增加50%以上 。所以FALK、（LUS）、費(fèi)蘭特公司、雪鐵龍-梅西安-杜朗公司等全部采用深層滲碳-淬火-磨齒齒輪 。高精度硬齒面齒輪代表了工業(yè)用，船用齒輪傳動(dòng)裝置的發(fā)展方向 。為了提高齒輪的承載能力，利用計(jì)算機(jī)對齒輪的幾何參數(shù)和變位系數(shù)，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) 。由于表面硬化技術(shù)的采用，齒輪承載能力得到提高，LUS通過多年生產(chǎn)實(shí)踐認(rèn)為：對于齒輪齒面應(yīng)力的計(jì)算，對小型齒輪，用赫茲應(yīng)力公式還可以 ， 它基于齒面接觸區(qū)的最大表面壓縮 。而對于大模數(shù)、大直徑的齒輪、用赫茲公式計(jì)算齒面壓應(yīng)力強(qiáng)度，則不能真實(shí)反映齒輪的實(shí)際受力情況 。因?yàn)殡S著模數(shù)的增大，齒高和齒輪當(dāng)時(shí)接觸半徑增大，應(yīng)力的危險(xiǎn)點(diǎn)已不在齒輪硬化層的表面層，而是在內(nèi)部的某一個(gè)深度 。例如：中心距A=1000（mm） ， I=3的齒輪箱的大齒輪，應(yīng)力危險(xiǎn)齒面以下應(yīng)力分布及其強(qiáng)度計(jì)算的研究，提出了“三向應(yīng)力理論“：齒面以下受三向單個(gè)應(yīng)力組成的合成應(yīng)力作用，應(yīng)用主延伸假設(shè)得到包括齒面應(yīng)力在內(nèi)的齒截面的應(yīng)力分布曲線 。能確切地反映齒面嚙合時(shí)的應(yīng)力狀態(tài) 。
計(jì)算齒根應(yīng)力，主要考慮輪齒嚙合時(shí)的彎曲強(qiáng)度、壓縮應(yīng)力、剪應(yīng)力、齒輪熱處理效應(yīng)及裝配時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力 。
用計(jì)算機(jī)對齒面齒根合成應(yīng)力的計(jì)算，綜合考慮接觸強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度，確定齒輪的幾何參數(shù)、材料、許用疲勞強(qiáng)度及齒輪的硬度曲線和齒面的硬化層深度 。為了提高齒輪的彎曲強(qiáng)度 ， 選用優(yōu)質(zhì)合金鋼 。這些材料經(jīng)LUS與西德材料進(jìn)行同爐處理對比試驗(yàn) 。結(jié)果證明其機(jī)械性能、淬硬性、硬化層金相組織、硬度、碳勢層深度分布等性能較高 。
利用此材料 ， ，采用現(xiàn)行熱處理工藝滲碳淬火并磨齒制造的試驗(yàn)齒輪，齒輪試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行接觸疲勞強(qiáng)度試驗(yàn) 。參試齒輪精度6HK（JB179-83），試驗(yàn)驗(yàn)證工作在GB3480-83規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行，按升降法，測定材料的疲勞極限，通過試驗(yàn)，推薦設(shè)計(jì)選用值為1450-1550N/ ，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO268文推薦滲淬硬齒輪材料接觸疲勞強(qiáng)度極限框圖范圍在1300-1650kg/ ，此試驗(yàn)齒輪材料在ISO268推薦框圖的中上限 。
試驗(yàn)時(shí) ， 齒輪單位齒寬、單位模數(shù)上的圓周力為171 。62N/  ， 齒輪接觸強(qiáng)度K系數(shù)為156kg/cm，經(jīng)5×107次循環(huán)，所有被試齒輪均未發(fā)生斷齒和點(diǎn)蝕現(xiàn)象 。在表面硬化方法中，氮化由于硬化層薄而限制了齒輪的承載能力 。高頻淬火又很難得到理想的硬化層分布，對大模數(shù)齒輪淬火時(shí)，齒輪淬硬深度太淺或沒有淬火造成應(yīng)力分布不均勻而降低了齒輪彎曲強(qiáng)度 。

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