阀门电动装置蜗杆副传动质量研究.pdf

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1、、GM通用机械制造IGMM．nufacfure扬州电力设备修造厂(江苏225003)徐声云汤占峰中国能建集团装备有限公司南京技术中心(江苏210015)余于仿【摘要】针对阀门电动装置蜗杆副传动效率低1的问题，分析了影响蜗轮蜗杆传动质量的主要原因，介绍了蜗轮齿面啮合区的特征，提出了利用最佳啮合图制遣“人工油涵”、合理设计几何参数、正确使用润滑方式和科学选择蜗轮蜗杆的配对材料等方法提高阀门电动装置蜗杆副的传动质量。【关键词】蜗杆副传动质量啮合阀门电动装置一．前言阀门电动装置的主传动机构一般为齿轮类减速机构。蜗杆副因具备传动比大、承载能力强，结构紧凑、工作平稳及噪声较低等优点，在阀门电动装置上得到

2、广泛应用。此外，当蜗杆螺旋角小于当量摩擦角时，蜗杆副具有自锁性，能实现对阀门的自锁功能。与国际著名阀门电动装置厂家(如德[虱Auma、英国Rotork、美国Limitork-等)相比，目前国内大多数厂f家的设计和制造水平相对落后，阀门电动装置中的蜗杆副传动质量相对较差，同传动比情况下传动效率要低5％～15％，导致国内阀门电动装置的体积偏大、电动机功率偏高，严重影响了国内产品的市场竞争力。=、研究与分析1．影响传动质量的原因圆柱蜗杆传动质量的综合指标是承载能力(或使用寿命)和传动效率。蜗杆传动主要失效形式是油的温升过高及由此而引起的各种蜗轮表面失效。实践证明，影响油的温升过高的主要因素是共轭齿

3、面间接触应力大小和摩擦因数的大小，而以摩擦因数大小起主导作用。此外，蜗杆副的传动质量在一定程度上还受到载荷性质、材料配对、热处理、润滑油及润滑方式的影响。2．蜗轮齿面啮合区特征分析蜗轮是蜗杆传动中的易损件，研究蜗轮啮合区域的啮合特征是非常必要的。根据蜗轮蜗杆啮合时接触位置分布情况，蜗轮齿面划分／_—≯—L——r一＼耄竺黑嚣4：黧三倦：：j#娑区为啮出侧区；Ⅱ区为中央I“—广II々B区；Ⅲ区为啮入侧区；Ⅳ区。＼～一斗～～～为节线附近区。各啮合区的图1啮合区域划分示意啮合特征见表1。表1蜗轮啮合区啮合特性通用觚麓、、mL‘m：KCOIll2014年第7期通甬机械钠造提高传动质量的方法和途径1．最

4、佳啮合图法根据表1分析可知，I、Ⅱ区啮合特性良好，设计和制造时应充分利用。为此，提出如下两种最佳啮合方式(见图2)。出13、l，入(a)最佳啮合方式a(b)最佳啮合方式b图2最佳啮合方式(1)最佳啮合方式a此种方法的啮合区位于I区偏齿顶处，占整个啮合区的25％～30％，特点是在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ形成“人工油涵”，可避开“危险区”，减少载荷集中。实现此方法有两种途径：1)调整蜗轮轴向位置，当蜗杆副工作一段时间后，需要再调整；注意加载后，啮合斑点要向出1：I移动；入13侧形成油涵(见图3)。勉曝图32)移动刀架位置，用对偶范成法加工蜗轮，再按图示方法移动刀具，将入口处金属多切去一块AX=0．3～0．6m

5、m，可使入口处形成“人工油涵”(见图4)。调整蜗轮法示意图4移动刀架位置法示意(2)最佳啮合方式b此时啮合区位于蜗轮齿顶占整个啮合区的30％～40％，特点是在I、Ⅲ、Ⅳ形成“人工油涵”，避开了大部分“危险区”和主要的点蚀“弱区”，动压润滑条件良好。实现最佳啮合方式b的方法：通过修正齿形角(见图5)来实现。蜗杆齿形角为口，滚刀齿形角为口。，取口。=口一△口。，这样可以把蜗轮齿根多切去一层金属，齿顶少切去一层金属以实现“最佳”啮合方式b。图5修正齿形角示意2．合理设计几何参数对圆柱蜗杆传动质量有明显影响的几何参数是变位系数和蜗杆头数。(1)变位系数的选择为了改善圆柱蜗杆传动的啮合特性及提高传动质

6、量，动力蜗杆传动多采用径向变位。径向变位系数墨的选择要受蜗轮轮齿的根切和齿顶变尖因素限制。美国E．I．Radzimovsy等人，对齿轮传动的摩擦因数进行了研究，指出在“渐近”和“渐远”啮合部分的平均摩擦因数分别为厂近=o．11，如=o．05。如果使蜗杆啮合位置接近于蜗杆的根径(即负变位)，将扩大“渐远啮合”的范围，缩短“渐近啮合”的范围，此时0角较大，也有利于油膜形成。(2)合理选择蜗杆头数当传动比、中心距给定时，改变蜗杆头数必然要改变蜗杆模数及蜗轮齿数。经分析蜗杆采用多头数、多齿数、大直径d，是良好的设计方案，特别对于圆弧齿蜗杆传动，更加明显(见图6)。3．正确选择润滑方式蜗杆蜗轮传动时滑

7、动速度大、发热量高，易于发生磨粒磨损、胶合等失效形式，润滑方式对其传动质量．．。GM西用棚_Q22014年第7期Ⅵmv．etyjx．COIn口UIGM通用税税雠GMManu7factul—e：；◆{圜■■■一{=，科学选择材料和工艺1．蜗轮、蜗杆的材料选择蜗杆材料应选择硬度高、刚性好的材料，同时也要具有良好的切削和磨削工艺性能。蜗轮则要选择耐磨和减磨性能好的材料。蜗轮、蜗杆常用材料见表3。表3蜗轮、蜗杆常用配