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1、 1 一种重载低速传动末级小齿轮自调位 装置的设计研究 贺元成 1 , 2 罗旭东 3 冯彦宾 4 郑自求 4 （1 . 泸州职业技术学院 泸州 6 4 6 0 0 5 ；2 . 上海大学 上海 2 0 0 1 2 6 ；3 . 鸿鹤化工有限责任 公司 自贡 6 4 3 0 3 3 ；4 . 四川理工学院机电工程系 自贡 6 4 3 0 0 0 ） 摘要：DMGH 传动装置是一种适用于重载低速的新型传动，在消化该传动基础上提出了一种适用于传统 重载低速传动末级用的小齿轮自调位装置，介绍了该装置的基本结构及工作原理、优缺点和应用，进行 了自调位运动学分析。 关键词：齿轮传动 小齿轮自调位 0 前
2、言 重载低速传动的主要特征之一是末级偏载较严重，该偏载产生的原因是： 制造误差，如齿 轮相邻两齿不平行等； 安装误差，即两轴心线相互位置偏差； 在工作载荷作用下轴心线的挠 曲，温度变化以及基础沉降等引起的大齿轮位置偏移等，这些误差的积累，将导致末级齿轮不能正 确啮合而致偏载(图 1)， 后果是轮齿的严重磨损甚至是折断等。 郑州铝厂某回转窑因基础不均匀下沉 导致大齿轮偏位曾发生过传动卡死事故。我们通过分析认为，可以借鉴德国弗兰德(FLENDER)公司 DMGH 传动13末级小齿轮自调位装置来解决这一问题，该装置立体示意图如图 2 所示。 图 1 传统传动末级偏载示意图 图 2 DMGH 传动末级
3、小齿轮自调位装置立体示意图 1 基本结构及工作原理 我们与某厂合作，针对该厂 f 3200 蒸汽煅烧炉传动末级所设计小齿轮自调位装置结构简图如图 3 所示，在轴 1 中部有鼓形齿轮 4，该轮与小齿轮 6 轮毂内的内齿轮 5 相啮合，这等同于是通过一 齿轮联轴器将轴 1 上的力矩传递给小齿轮 6，这就允许小齿轮 6 与轴 1 间在有相对位置变化的条件 下仍能正常传递力矩。小齿轮 6 通过置于其两侧的球面滑动轴承 3 被支承在轴 1 上，由于球面滑动 轴承 3 的球心在小齿轮 6 的对称中心点上，因此轮 6 可绕自身对称中心点沿球面转动，这样，小齿 轮 6 就可通过偏转来调整自身位置，而自适应于大
4、齿轮位置的变化，从而使末级齿轮处于最佳啮合 2 状态。本装置与图 2 所示的 DMGH 传动末级小齿轮自调位装置不同的是它采用了一种特殊的密封 装置柔性密封装置 2，该密封装置具有柔性，在小齿轮 6 位置变化时仍具有良好的密封性能。 2 自调位运动学分析 自调位运动学分析示意图如图 4 所示。假定大齿轮原始位置 1 与小齿轮原始位置 5 处于正常啮 合合状态。大齿轮的可能位移不外乎是沿空间三维坐标系各坐标轴的直线位移和绕各坐标轴的转动 角位移，一般是其空间的综合位移。当大齿轮产生偏移而致它的中心线与小齿轮中心线不平行时， 这将导致末级轮齿齿面上载荷分布不均，由此对小齿轮将产生一个附加转矩4，则
5、小齿轮在该附加 转矩，即自适应力的作用下将绕其对称中心点 O 转动，直至小齿轮中心线与大齿轮中心线平行时为 止，此刻，齿面上载荷分布均匀，自适应力随之消失。2 为大齿轮偏移后位置，3 为小齿轮转动后 位置，不难看出，由于小齿轮仅能绕其对称中心点 O 转动，而不能作直线位移，因此该轮绕 O 点转 动后的中心线能保持其与大齿轮中心线平行，但不能维持两者中心距及沿齿宽方向上的相对位置不 变，中心距由原 A 到 A的变化将引起齿侧间隙的变化，两者沿齿宽方向的相对位置变化B 会导致 啮合宽度的减小，我们说，这两个问题是可以解决的，由于渐开线齿轮具有可分性，只要限制中心 距变动在允许范围内仍可保持正常啮合
6、。另外，适当增加小齿轮宽度可以补偿大齿轮与小齿轮间在 齿宽方向上相对位置变化，从而仍保持原有的啮合宽度。 图 3 小齿轮自调位装置结构简图 图 4 自调位运动学分析示意图 1. 轴 2. 柔性密封装置 3. 球面滑动轴承 1. 齿轮原始位置 2. 大齿轮偏移后位置 3. 轮转动后位置 4. 鼓形齿轮 5. 内齿轮 6. 小齿轮 4. 小齿轮转动中心点 O 5. 齿轮原始位置 3 优缺点及应用 3.1 优缺点 本装置的优点有三： 可克服重载低速传动末级偏载弊病。 承载能力提高，因小齿轮能自 调位，轮齿接触率提高，另外，在设计时可打破常规采用较长的齿宽(齿宽系数可大于设计规范)， 故承载能力提高。
7、 安装较方便。由于末级小齿轮可自调位，安装时该级大齿轮与小齿轮中心线 间有一定的角位移偏转仍能保持正常啮合，故安装较方便。缺点是小齿轮自调位装置比传统小齿轮 装置复杂，制造成本高一些。 3.2 应用 显然，本装置的优点是主要的，并且是比较成熟的，因其自调位功能已经 DMGH 传动实践证 明是有效可靠的，该装置特别适用于末级偏载较大而寿命较低，或为提高承载能力采用较长齿宽情 3 况。它可用于冶金，建材及化工领域如回转窑、磨机、蒸汽煅烧炉及园筒混和机等重型机械传动中。 4 结论 提出的一种小齿轮自调位装置可推广应用于传统重载低速传动末级中。 参 考 文 献 1 Juergen Thuilot. D
8、iret meshing gieth gear units for tube mills,AGU 1995,World Cement. 2 Dr S Morgenroth krupp polysius,Malayaian ball mill innovations,MAY 1998,World Cement. 3 郑自求, 等. DMGH 传动装置. 2004 中国机械工程学会年会论文集. 机械工业出版社, 2004 年 10 月 4 罗怀林, 郑自求, 等. 重载低速齿轮传动自适应机构机理及创新探讨、现代制造工程, 2002(10) 作者简介：贺元成 男，1965 年生，教授，研究方向为机械工程、制造业信息化技术。