礦用提升機(jī)鋼絲繩換繩車同步齒輪特性分析（5）(圖文)

時(shí)間：2024-07-02 08:50:30  點(diǎn)擊數(shù)：

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4.3 齒輪zui大等效應(yīng)力分析
在有限元模型中，利用探針提取從動(dòng)輪一個(gè)齒面與一個(gè)齒根面的zui大等效應(yīng)力。觀察恒定轉(zhuǎn)矩的zui大等效應(yīng)力變化，當(dāng)齒輪嚙合時(shí)間到達(dá)0.11s 時(shí)，位于從動(dòng)輪齒面與齒根面的zui大等效應(yīng)力達(dá)到zui大，zui大等效應(yīng)力處于齒根處；應(yīng)力的變化趨勢(shì)整體呈現(xiàn)出金字塔形；隨著同步齒輪嚙合的進(jìn)行，zui大等效應(yīng)力的幅值逐步升高；達(dá)到zui高點(diǎn)之后，應(yīng)力幅值又逐步降低，表明嚙合過程的結(jié)束。因?yàn)辇X輪嚙合過程中是單齒對(duì)接觸與兩齒對(duì)接觸交替出現(xiàn)形式，所以會(huì)出現(xiàn)zui大等效應(yīng)力的波動(dòng)。當(dāng)處于單齒對(duì)接觸時(shí)，應(yīng)力波動(dòng)大，同時(shí)應(yīng)力值將達(dá)到zui大；在雙嚙合區(qū)，其所受載荷與接觸壓力較平穩(wěn)，受到?jīng)_擊較小，且應(yīng)力波動(dòng)較小。

如圖12所示，一次波動(dòng)轉(zhuǎn)矩的zui大等效應(yīng)力變化趨勢(shì)基本與恒定轉(zhuǎn)矩的zui大等效應(yīng)力變化趨勢(shì)一致，同樣是先增 大后減小；但是zui大等效應(yīng)力幅值變大，甚至超過了材料的屈服ji限。同時(shí)，由于一次波動(dòng)轉(zhuǎn)矩的輸出，即使位于雙嚙合區(qū)時(shí)，其應(yīng)力波動(dòng)相較于恒定轉(zhuǎn)矩輸出時(shí)的應(yīng)力波動(dòng)也是更大。

如圖13所示，三角波動(dòng)轉(zhuǎn)矩的zui大等效應(yīng)力變化趨勢(shì)基本與恒定轉(zhuǎn)矩的zui大等效應(yīng)力變化趨勢(shì)一致。不同的是，由于三角波動(dòng)轉(zhuǎn)矩輸出是先達(dá)到峰值再降低，而后又升高，導(dǎo)致齒輪嚙合進(jìn)入雙嚙合區(qū)之后，其zui大等效應(yīng)力相較于恒定轉(zhuǎn)矩的zui大等效應(yīng)力出現(xiàn)“起伏式”波動(dòng)。
 
如圖14所示，指數(shù)波動(dòng)轉(zhuǎn)矩的zui大等效應(yīng)力變化趨勢(shì)基本與恒定轉(zhuǎn)矩的zui大等效應(yīng)力變化趨勢(shì)一致，且zui大等效應(yīng)力波動(dòng)相較于恒定轉(zhuǎn)矩zui大等效應(yīng)力更大。
 
5 結(jié)論
針對(duì)礦用提升機(jī)鋼絲繩換繩車送繩機(jī)構(gòu)中同步齒輪在實(shí)際工作中可能遇到的問題，首先考慮馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)輸出的3種情況，建立了3種轉(zhuǎn)矩波動(dòng)輸出函數(shù)；隨后通過有限元法進(jìn)行了分析，對(duì)比了3種波動(dòng)轉(zhuǎn)矩輸出下齒輪的接觸壓力與zui大等效應(yīng)力。

(1)有限元仿真得到齒輪靜強(qiáng)度分析下，齒面接觸應(yīng)力和齒根彎曲應(yīng)力與赫茲公式計(jì)算結(jié)果相比，誤差不超過8.3%，驗(yàn)證了該齒輪模型的可行性和仿真分析數(shù)據(jù)的可靠性。

(2)一對(duì)接觸齒輪面的齒面壓力變化趨勢(shì)基本與波動(dòng)轉(zhuǎn)矩輸出函數(shù)一致，表明齒輪接觸面所受接觸壓力隨所受轉(zhuǎn)矩變化而變化，且轉(zhuǎn)矩波動(dòng)越大，齒輪面接觸壓力波動(dòng)也越大。

(3)一對(duì)齒輪嚙合是以單齒對(duì)接觸與兩齒對(duì)接觸交替的形式出現(xiàn)。當(dāng)處于單齒對(duì)接觸時(shí)，應(yīng)力波動(dòng)大，同時(shí)應(yīng)力值將達(dá)到zui大；在雙嚙合區(qū)，其所受載荷與接觸壓力較平穩(wěn)，其區(qū)域齒輪受到?jīng)_擊較小，且應(yīng)力波動(dòng)較小。

(4)在齒輪的齒面與齒根面提取zui大等效應(yīng)力，3種波動(dòng)轉(zhuǎn)矩的zui大等效應(yīng)力變化趨勢(shì)基本與恒定轉(zhuǎn)矩的zui大等效應(yīng)力變化趨勢(shì)一致；齒輪齒面與齒根面的zui大等效應(yīng)力的幅值，會(huì)隨轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的增 大而變大，同時(shí)這也會(huì)導(dǎo)致在齒輪雙嚙合區(qū)的zui大等效應(yīng)力波動(dòng)變大。