時間:2022-04-09 10:08:32
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摘要:在科學技術快速發展的當今,促使技術水平的提高,使得大功率大容量的技術設備研發出來并廣泛投入使用,以促進機械設計制造業的快速發展。液壓機械傳動系統是一種新型的技術,在機械設計制造中得到較好的應用。文章通過對液壓機械傳動控制系統基本原理進行分析,研究了該系統的優缺點,并探討了該系統在機械設計制造中的應用。
在工業得到快速發展的過程中,在機械設計制造中液壓機械傳動控制系統的應用范圍逐漸擴大,并且液壓機械傳動控制系統的作用越來越重要。尤其該系統主要是以液體作為介質,以便達到能量的傳動與控制目的,在工業控制當中的應用范圍比較廣,能夠更好地促進工業化的發展。目前,對液壓機械傳動控制系統需要詳細了解,對其基本原理進行分析,以便將其更好地應用于機械設計制造中,從而發揮出最大的應用效果。
1 液壓機械傳動控制系統的基本原理
液壓機械傳動控制系統的基本原理主要是在確保液體平衡的系統中能夠靜止,同時,液壓機械傳動控制系統中的液體在每個階段的壓強是相同的,并且均處于一個相對平衡的系統中,活塞大小的不同,其承受的壓力范圍也就不同,還需要根據其大小來施加相應的壓力。針對較大的活塞,需要增加相對較大的壓力,并且需要以液體為傳動媒介來將壓力轉換為需要的能力。當液壓在傳動的過程中,需要配備相應的元件設備,以便支持液壓的傳動。其中主要的元件包括:(1)執行元件。主要是將液壓泵提供的液體轉換為機械能量,該執行元件的主要裝置為液壓馬達,能夠高效地將液壓能量轉換為機械能,以便確保液體對外的作用力。同時,液壓元件可以對液體的流動壓力與方向等進行全面的控制,以便有效地保障執行元件能夠滿足各種工作的需求;(2)動力元件。該元件主要是為系統提供重要的運行動力來源,主要的裝置為液壓泵。該裝置在運行的過程中主要是依靠容量的大小來運行的,其中動力部件也稱之為容積液壓泵,齒輪泵是其主要的容積液壓泵,通常是以齒輪的變化來促進液體的傳輸;(3)輔助元件。該類元件主要為管道,在液壓泵中主要是通過將動力元件、液壓馬達與管道等共同協作來完成的;(4)輔助元件。液壓機械傳送控制系統中的元件種類較多,其中輔助性元件的功能主要是建設液壓回路,以便確保液壓機械傳動控制系統正常運行。液壓機械傳動控制系統主要由液壓泵、液壓控制閥、液壓執行元件、液壓輔件組成,其液壓機械傳動控制系統的原理如圖1所示:
圖1 液壓機械傳動控制系統原理圖
2 機械設計制造中液壓機械傳動控制系統的優缺點
2.1 液壓機械傳動控制系統的優勢
該控制系統具有較廣泛的應用范圍,并且在各個領域中均有不同程度的應用。不管是在一般性的工業施工塑料加工機械中,還是在鋼鐵工業冶金機械中均具有較好的實用性價值。在各個領域中使用液壓機械傳動控制系統,可以取得較好的進展,并通常具備高效率、高壓以及高速等優勢。同時,由于液壓機械的傳動動力能量相對較大,該系統自身也具備較高的集成化作用,從而可以更進一步地促進一體化、小型化以及輕量化目標的實現。另外,由于液壓機械傳動控制系統與相關的電子技術具有緊密的合作關系,能夠在相對較小的空間內進行精準的操作,并且還可以在各個領域中均能夠發揮出該系統的最大化價值與作用。在當今世界科學技術得到較快的發展前提下,各個行業對液壓機械傳動控制系統的要求也在不斷提高。通過將該系統與電子技術相互結合應用,并且目前在海洋開發事業以及宇宙航行等事業中得到較好的應用,從而促進了該系統在各個領域中的應用進程。另外,由于電液伺服系統的研發與應用,極大地提高了液壓機械傳動控制系統的使用效率。并且在該系統的控制元件中,通過靈活、便捷的原則來布置,由于液壓機械傳動控制系統具有體積小、重量輕與反應速度快等特點,在使用過程中進行操作與控制比較方便。另外,這種系統可以在較大的范圍內進行調度處理,液壓機械傳動控制系統還可以對載荷進行適當調整。在該系統中,其主要的工作介質為礦物油,不僅對自身具有一定的潤滑作用,還可以有效地延長機械設備的使用壽命,并且能夠快速地完成直線運行,可以促進系統的自動化進程,具有較高的自動控制能力,從而可以有效地滿足人們工業生產的需求,適應當今時代的
發展。
2.2 液壓機械傳動控制系統的缺點與不足
首先,液壓機械傳動控制系統可能會出現漏油現象,并且會影響到該系統的正常運行,對其運行的穩定性與正確性具有一定的損害。其主要是由于漏油缺陷會導致液壓機械傳動的比率無法得到保存,從而使得液壓機械傳動控制系統的運行穩定與正確性受到影響。促使系統運行的穩定性與正確性水平下降,并影響整個系統的運行與運行效果。在一定程度上會影響工業的輸出產品質量,對企業的經濟效益造成一定的不利影響。其次,液壓機械傳動控制系統中主要是由液體為傳動媒介,如果液體的溫度發生變化,會導致系統的運動特性出現一定的變化。液壓機械傳動控制系統對溫度的要求比較高。因此,需要在系統運行的過程中,對溫度進行有效的控制,盡量減少溫度的變化,避免運行結果由于溫差而出現偏差。另外,液壓機械傳動控制系統的故障檢查與排查工作存在一定的難度。液壓機械傳動控制系統在運行的時候,通常會由于液壓元件的運行而產生一定的金屬粉末,其對機械設備造成一定的污染,并且容易引發機械故障。并且,一些外部的環境灰塵與粉塵等容易吸附在液壓機械設備上,從而對該系統造成一定的影響,尤其是對系統的穩定運行造成較大的不利影響。然而這些粉塵與金屬粉末在系統的運行過程中是不可避免的,從而給故障的排查與修復提高了難度。最后,液壓機械傳動控制系統在運行前,需要對系統進行嚴格的檢查與清掃。由于液壓機械傳動控制系統在運行之前,需要對系統進行全面的檢查與清掃,以便確保系統的正常運行,避免在運行的過程中出現一些由于外界因素引起的不良結果。
3 液壓機械傳動控制系統在機械設計制造中的應用
3.1 液壓機械傳動控制系統在機械設計制造中的發展
目前,我國現代化進程在不斷的加快,大多數行業在施工與運行的過程中需要借助大型的工程裝備,而液壓機械傳動控制系統可以滿足這一要求。另外,由于部分機械設備的功率要求較高,同時其生產效率與精準度也相對較高,使得液壓機械傳動控制系統在機械設計制造中的使用可以有效地滿足高集成化的需求,可以較快地滿足施工需求與相關環境與條件的需求,具有較高的應用效率。此外,我國一部分高水平的技術設備具備自身的核心技術,自主研發能力較好,可以為極端化的工作環境以及精準度化的工作需求提供較好的前提條件。而液壓機械傳動控制系統相關技術的發展,促使我國一些技術在研究方面取得了不錯的成績。液壓機械傳動控制系統的集成化發展也說明了及時把握住系統的研發方向,才能夠研究出社會需求的產品,更好地滿足當今社會的需求,并發揮出產品的最大化價值與作用。
3.2 液壓機械傳動控制系統在機械設計制造中應用的不足
我國液壓機械哈攢動控制系統在機械設計制造中的應用取得了較好的效果,但是液壓機械傳動技術在使用的過程中仍然會存在一定的不足與缺陷。其中我國液壓機械傳動控制系統中的相關元件使用時,部分元件主要依靠國外的液壓產品進行輔助,從而使得我國使用的部分產品與國際范圍內使用的產品存在一定的差別。為了促進我國液壓機械傳動技術的發展,要想躋身世界前列,就必須要對液壓機械傳動控制系統在使用過程中存在的不足與缺陷進行詳細的研究,以便采取相關措施解決,以便促進我國液壓技術與產品達到國際標準水平。這樣一來,才能夠促使我國液壓技術水平的提高,能夠減少或消除液壓機械傳動技術在使用過程中的不足與缺陷,從而達到液壓發展的目標。
3.3 液壓機械傳動控制系統在更多場合中的應用
隨著計算機技術的廣泛應用,液壓技術得到了較好的應用與發展。液壓技術與計算機技術的有機結合應用,可以不斷擴大液壓機械傳動控制系統的應用范圍與領域,并且發揮出更大的作用,同時可以高效率地完成預期目標與控制目標。另外,與傳統的機械傳動技術相比較,液壓機械傳動控制系統可以更加容易地實現運動與動力參數的控制。可以在一般的條件下提高液壓工業的銷售額,在工業領域中的應用比較重要。同時具有較好的傳遞效率,能夠對輸出進行有效的控制。另外,在該系統中配套的較大系統銅芯裝置,可以對正反方向的運轉進行有效的控制與實現,在機械操作的過程中能夠實現各種操作動作。液壓機械傳動控制系統在機械設計制造中的應用具有廣闊的前景,能夠對變量系統進行開發與調節。
4 結語
在目前高科學快速發展的時代中,機械設計制造技術得到較好的發展,從而促使液壓機械傳動控制技術的應用領域在不斷擴大,將液壓機械傳動控制系統應用于機械設計制造中,可以取得較好的成就。尤其是將液壓機械傳動技術與微電子技術相互結合起來,顯著提高了液壓機械傳動技術在機械設計制造中應用的重要性,也促進了機械設計制造的良好發展。另外,目前液壓機械傳動技術仍存在一定的不足與缺陷,還需要對其進行深入研究,以便彌補不足與缺陷,促進液壓技術的快速發展。
作者簡介:刁志印(1975-),男,重慶人,四川凌峰航空液壓機械有限公司工程師。
[摘 要]液壓機械傳動作為一種新型的技術在機械設計制造中不斷得到應用,對機械設計制造起著關鍵性的作用。液壓機械傳動主要是以液體為介質進行能量傳動和控制的方式,該系統以其較靈活的控制方式和便捷的控制屬性在工業控制中的使用最為廣泛。系統本身是以壓流體為能源介質對各種機械進行控制,由一個元件回路的控制對若干個組合進行控制來完成能量的傳遞。文章就液壓機械傳動控制系統在機械設計制造中的應用進行分析。
[關鍵詞]機械設計制造 液壓 傳動控制系統
1 液壓機械傳動的概述
1.1 系統的基本原理分析
液壓機械傳動的基本原理是保持液體在平衡的系統中能夠靜止。液壓系統中的液體在各處的壓強是一致的,在一個相對平衡的系統中,不同大小的活塞根據其本身承受壓力的能力施加不同的壓力就可以使得液體保持相對靜止,小的活塞上面應該施加較小的壓力,大活塞上面應該施加較大的壓力。通過液體的傳遞可以達到變換的目的。液壓在傳動的過程中需要較多的元件,其中主要的元件有執行元件、動力元件、輔助性的元件和控制元件等,通過動力元件可以讓系統產生運行的動力,主要代表元件有液壓泵。液壓泵在工作的過程中主要是依靠容量的變化進行工作,通常將這種動力部件稱為容積液壓泵。最常見的容積液壓泵是齒輪泵,它通過齒輪的變動使液體進行運動。在對液壓泵進行選擇時需要注意能量的消耗問題,還需要解決一些液壓效率問題。液壓的執行元件可以將液壓泵中提供的液壓轉換為機械能的裝置,與液壓泵相反的工作裝置是液壓馬達,這種裝置可以將液壓能量轉換為機械能,從而使液壓對外做功。液壓元件可以對液體流動的方向和壓力的高低進行控制,能夠確保其滿足特定工作的要求。液壓控制系統除了動力元件還有一些輔助性的元件,通過輔助性的元件可以建設液壓回路。
1.2 液壓機械傳動的優缺點分析
1.2.1 液壓機械傳動的優勢
液壓機械傳動的應用范圍相對廣泛,在各個領域都有基本的使用,無論是一般工業施工的塑料加工機械還是鋼鐵工業用的冶金機械都具有其自身的實用性。使用液壓機械傳動裝置在各方面都能夠取得較大的進展,這些裝置具有高壓、高速和高效率的特點,液壓機械傳動的功率較大,其本身也是高度集成化的系統,具有一體化、小型化和輕量化的特點,由于該系統和微電子技術可以緊密的配合,可以在小空間內實現對功率的準確控制,在各種行業的使用中發揮著較大的作用。
隨著科學技術的發展,各個部門對液壓機械傳動的要求也逐漸提高。較多的液壓機械傳動控制系統和電子技術的配合在海洋開發領域甚至是宇宙航行等各個領域發揮著重要的作用。各種電液伺服系統的使用將液壓機械傳動的應用逐漸提高。總之,對于液壓機械傳動的元件應該根據需要靈活、方便的布置;液壓機械傳動具有體積小、重量輕、反應速度快和運動慣性小等特點,方便在使用的過程中進行操縱和控制,此外,這種系統在較大的范圍內可以實現調速。傳動控制系統還可以對載荷進行適當的調整。液壓機械傳動控制系統主要的工作介質是礦物油,可以自動潤滑,具有較長的使用壽命。該系統比較容易實現直線運動和機械的自動化,如果使用電液聯合控制,可以確保高程度的自動控制。
1.2.2 液壓機械傳動存在的缺點
影響液壓機械傳動控制系統運行的平穩性和正確性關鍵在于液壓系統存在漏油的因素,從而導致液壓機械傳動的傳動比例不能得到嚴格的保存。溫度的變化對液壓機械傳動的影響相對較大,不同的溫度會導致液壓機械傳動控制系統中的液體粘性發生變化,從而使得傳動控制系統的運動特性發生改變,影響其工作的穩定性,為了保持液壓機械傳動控制系統工作較為穩定,應該避免在溫度較高的環境條件下作業。此外,液壓系統發生故障的情況下不能很好的對故障進行檢查和排除。液壓機械傳動控制系統在運行的過程中容易造成污染,一些液壓元件在機械加工的過程中容易產生金屬粉末,這些粉末粘貼到金屬管螺紋地區的膠帶碎片上容易造成密封膠的脫落。液壓機械傳動控制系統在運轉時其外部環境中的污染物也會吸附到液壓油箱上面,導致系統運行不穩定。此外,系統在運行前沒有對雜質清除徹底就會使得外部的雜質和系統本身附著的雜質復合,在元件的運行過程中產生一系列摩擦,不利于系統的正常運轉。
2 液壓機械傳動控制系統在機械設計制造中的應用
2.1 機械設計制造中對液壓機械傳動控制系統的應用和發展
無論是現代建設還是國防建設,都需要將一些大型的工程裝備融入到里面,液壓機械傳動控制系統作為一種新型的機械化系統能夠滿足當代設備的多種要求,由于一些機器設備的功率相對強大,具有較高的生產使用效率,精度也相對高,液壓系統在這些行業中的使用能夠滿足高集成化的要求,可以很好地適應施工環境和不同的工作條件。我國一些高水平的技術設備具有較好的自主研發能力,主要原因在于極端化的工作環境和精度化的施工技術。液壓技術的發展使得我國一些技術在研究方面也取得了較好的成就,系統的集成化說明只有抓住系統研究發展的方向,才可以研發出社會所需要的技術產品。
2.2 我國液壓機械傳動技術應用中的不足
我國液壓技術在應用的過程中雖然在一些產品的使用上面具有較大的進步,同時凸顯出液壓技術發展的潛力和發展動力,但是在使用和發展的過程中還存在較多的不足之處。我國的液壓技術在一些重要的元件使用上任然依靠外國的液壓產品進行輔助,我國使用的一些產品在國際范圍內和其他國家使用的產品之間存在著明顯的差別。需要將我國發展成為液壓強國,就必須彌補液壓研究方面存在的不足和缺陷,要對液壓技術進行研究,從而形成我國的自主產品和液壓技術制定詳細的發展目標,使我國的液壓產品和液壓技術超過國際上其他國家的產品和技術。只有這樣,才能夠使得我國的液壓技術水平逐漸提高,減少在裝備制造過程中的缺陷和不足,從而實現最終的液壓發展目標。
3 結束語
隨著工程機械技術的發展,一些新的技術和工藝逐漸出現,使得工程機械逐漸向智能化的方向發展,對工程機械裝置的要求也逐漸提高。液壓機械傳動技術的發展和其在工程機械中的使用也具有較大的優勢,尤其是液壓技術和微電子技術的結合使得液壓機械傳動技術在工程機械中的作用越來越突出,極大地促進了機械技術的發展。我國的液壓機械傳動控制系統還存在一些缺陷和不足,需要加強對該技術的研究,促進我國液壓技術快速的發展。
[摘 要]齒輪傳動是近代機器中最常見的一種機械傳動,是傳遞機器動力和運動的一種主要形式,是機械產品的重要基礎零部件。本文分析了齒輪在機械傳動系統應用中常出現的問題與原因,并提出了有效的控制策略。
[關鍵詞]齒輪;傳動;磨損;折斷
一、齒輪在機械傳動系統應用中的損傷和失效形式
齒輪傳動與帶、鏈、摩擦、液壓等機械傳動相比,具有功率范圍大、傳動效率高、圓周速度高、傳動比準確、使用壽命長等一系列特點。齒輪傳動是許多機械產品不可缺少的傳動部件,也是機器中所占比重最大的傳動形式。近幾年來,雖然其他機械部件的制造技術與電傳動技術有了較大的發展,但在生產中起到重要作用的傳動形式仍為各種齒輪傳動。齒輪在機械傳動系統應用中的損傷和失效形式主要如下:
(一)齒面疲勞點蝕
齒輪輪齒在交變應力的作用下,當循環次數超過某一極限時,工作齒面便會產生微小的疲勞裂紋。如果裂縫內滲入了潤滑油,在另一齒輪的擠壓下,封閉在裂縫內的油壓會急劇升高,加速裂紋的擴展,最終導致表面層上小塊金屬的剝落,形成小坑,這種現象稱為疲勞點蝕。
(二)齒面磨損
磨損是輪齒在嚙合傳動過程中,輪齒接觸表面上的材料摩擦損耗的現象。主要發生在開式傳動中的輪齒齒頂邊緣和齒根過渡曲線部位。在閉式傳動中,潤滑油不潔也可能發生。
(三)齒面膠合
在重載傳動中,由于潤滑不當或散熱不良等造成兩齒輪工作齒面發生金屬表面直接接觸并相互粘連,較軟齒面上的金屬被撕下來形成傷痕的現象。
(四)塑性變形
在過大的應力作用下,輪齒材料因屈服產生塑性流動而形成齒面或齒體的塑性變形。在較大載荷和摩擦力的作用下會產生。
(五)輪齒折斷
輪齒折斷是指輪齒的一個或多個齒的整體或其局部的斷裂。通常有疲勞折斷和過載折斷兩種。一般由于在載荷的反復作用下,齒根彎曲應力超過允許限度時,發生疲勞折斷;用脆性材料制成的齒輪,因短時過載、沖擊發生突然斷裂。
二、傳動齒輪出現問題的原因
(一)設計方面
齒輪的設計參數的技術要求,與不同應用領域機械的實際工況和使用條件結合不夠緊密,針對性不夠強,缺乏專項切實的科研和實驗。有些標準、規范和測試方法、計算方法不統一、不先進。
(二)制造方面
制造誤差齒輪制造時造成的主要異常有:偏心、齒距偏差和齒形誤差等。所謂偏心,是指齒輪(一般為旋轉體)的幾何中心和旋轉中心不重合。齒距偏差是指齒輪的實際齒距與公稱齒距之差;而齒形誤差是指漸開線齒廓有誤差。裝配不良齒輪裝配不當,會造成齒輪的工作性能惡化。
三、傳動齒輪問題的控制
(一)設計控制
對于傳遞功率較大的齒輪,齒根彎曲變形是主要影響因素,宜選用較大模數。而對于一般載荷不大的齒輪,應盡可能選用較小模數,因為此時的加工誤差是主要影響因素,而且模數小可增加齒數,是嚙合系數增大,有利于提高傳動平穩性。
(二)制造控制
1、選擇合適的齒輪材料
實踐表明,工件材料的硬度大于HB240-260時,滾刀的磨損會明顯上升,當走刀量過大時,引起切削過程的沖擊和振動也會過大,甚至折斷刀齒,進而造成齒輪表面加工質量的下降。因此在條件允許的情況下,被加工材料的硬度應盡可能控制在HB180-220范圍內。
2、控制滾齒精度來提高齒輪的加工質量
對一般精度不高的齒輪可采用精滾方法達到產品質量要求,用標準齒輪滾刀加工即可;對汽車用齒輪加工工藝則采用滾剃珩磨工藝加工,滾齒時用剃前齒輪滾刀加工,加工精度應提高1-2級,特別是周節累積誤差、公法線長度變動量和齒圈徑向跳動必須嚴格控制,這些項目的精度將直接影響剃齒的加工質量,加工精度應提高2級。
3、正確裝卡工件
在齒輪加工過程中,滾齒刀對齒輪的徑向壓力相當大,如果工件裝卡不牢,滾齒刀會在齒輪的齒面產生震動,這種震動有時會使齒輪的齒面產生微裂紋。微裂紋的大小及密度與振動的頻率和切削速度有關。?9級以下低精度的齒輪要求齒圈徑向跳動在0.07mm之內,齒圈徑向跳動過大的原因是工件安裝的徑向跳動及端面跳動。如果工裝上的夾瓣牙形角太尖,開始時能夾緊工件,使用一段時間以后,牙形角開始磨損,并出現工件夾不緊的現象,造成齒輪齒圈徑向跳動超差。如果把牙形角的角度改為70°角,并進行淬火處理,消除牙形角磨損的現象,齒圈徑向跳動就會在公差允許的范圍之內。
4、提高熱處理能力
滲碳齒輪的熱處理變形直接影響到齒輪的精度、強度、噪聲和壽命,即使在滲碳熱處理后加上磨齒工序,變形仍然會降低齒輪的精度等級。控制齒輪變形也必須在制造齒輪的全過程中設法去解決:減少齒輪材料冶金因素對變形的影響;采用控溫正火或等溫退火來處理齒輪鍛件;改進設備,優化工藝,減少淬火對變形的影響。
(三)維護
使用齒輪傳動時,在啟動、加載、卸載及換擋的過程中應力求平穩,避免產生沖擊載荷,以防引起斷齒等故障。經常檢查潤滑系統的狀況,油面過低則潤滑不良,油面過高會增加攪油功率的損失。對于壓力噴油潤滑系統還需檢查油壓狀況,油壓過低會造成供油不足,油壓過高則可能是因為油路不暢通所致,需及時調整油壓,還應按照使用規則定期更換或補充規定牌號的潤滑油。注意檢查齒輪傳動的工作狀況,如有無不正常的聲音或箱體過熱現象。潤滑不良和裝配不符合要求是齒輪失效的重要原因。聲響監測和定期檢查是發現齒輪損傷的主要方法。
[摘 要]隨著煤礦機械化、現代化水平的提高,煤礦機械的功率日趨增大。煤礦機械的齒輪大多為中、大模數(模數6~20ram),多為低速(6m/s以下)重載傳動,由于兩傳動齒輪之間是高副接觸,單位齒寬的載荷值很高(20kN/cm),因此要求齒輪材料相應的應力達到一定的值。近年來,我國煤礦機械齒輪的制造質量和使用管理水平得到不斷提高,但是從現場運轉狀況看,存在使用壽命不夠長等問題,與世界先進水平相比,尚有一定差距。
[關鍵詞]煤礦機械;齒輪失效;原因;改進
在煤礦生產過程中使用的機械設備廣泛采用了機械傳動齒輪新技術,使得煤礦機械可以有效進行節能控制,實現高效利用、可靠生產。大型、特大型礦井提升機功率達幾千千瓦,采煤機的功率增加了4~6倍,掘進機的功率增加了2~3倍。功率的增大導致機械的輸出扭矩增大,使煤礦機械的元部件特別是傳動齒輪的受力增大,由于受煤礦使用條件和機器尺寸的限制,傳動齒輪的外形尺寸卻沒有多大變化。為了提高煤礦機械的可靠性和使用壽命,對傳動齒輪必然要提出更高的要求。
一、煤礦機械傳動齒輪傳動原理
隨著煤礦機械現代化水平的提高,煤礦機械的功率日趨增大,為了提高煤礦機械的可靠性和使用壽命,在煤礦生產過程中煤礦機械傳動齒輪應進行科學控制,煤礦企業中使用的現在機械設備中的軸承傳動結構需要適應復雜多變的井下工作需求,機械傳動齒輪的應用有效提高了開采設備的使用效率,它良好的傳動效能比,科學解決了機械能耗的問題,煤礦機械傳動齒輪的優勢是體積較小,重量減輕,傳動比大,結構緊密,承載力高,提高工作效能,較少機械能耗。在我國的煤礦企業中廣泛使用,在煤礦機械傳動齒輪中由于工藝以及設計問題,機械傳動齒輪受到一些局限,這就使煤礦機械中減速器的設計使用成了障礙。
二、煤礦機械齒輪失效形式和失效原因
齒輪運轉承載后,齒面相互接觸并沿齒高方向滾動和滑動,接觸應力使齒面表層內相應產生很大的剪應力,齒面的相對滑動又使滑動前方受壓應力,后方受拉應力,齒面又受著拉、壓交變應力的作用。除潤滑不良、三體(磨粒)磨損、化學腐蝕外,一般地說,若輪齒承受的交變應力超過了材料的疲勞極限或強度極限應力,就會造成上述各種形式的磨損失效。
三、提高齒輪使用的措施
在煤礦生產過程中會存在煤礦機械齒輪傳動輪軸承承載過量的情況,對生產工作存在安全隱患,在礦井機械設計中需要著重考慮。利用現在科技與先進的工程機械設備進行煤礦機械齒輪傳動輪軸承的有效科學設計可以提高機械設備的使用壽命。在井下開采中煤礦機械齒輪傳動輪軸承需采用合理安裝以達到提高對煤礦機械齒輪傳動輪軸承使用壽命的效果。加強使用管理注意觀察噪聲、溫升是否正常、潤滑油的使用是否合理等,可以有效提高齒輪使用壽命。高效生產是安全保障的第一標準,煤礦生產中的能耗大多集中在齒輪傳動設備中,齒輪傳動中應用新技術進行電機齒輪調速可以有效地提升工作效率,減少能源消耗。在煤礦生產過程中使用的機械設備廣泛采用了高效的節能新技術。
1、煤礦機械齒輪的高效技術
煤礦機械齒輪的高效生產是節能的第一標準,煤礦生產中的能耗大多集中在電機設備中,采取煤礦機械齒輪電機功的變頻控制可以有效促進高效生產。煤礦機械齒輪的使用中最重要的是應用先進的節能設備進行科學管理,在煤礦機械齒輪傳動過程中,齒輪得到了廣泛的應用,齒輪中應用數字技術進行交流電機調速可以有效地提升工作效率,減少能源消耗。在煤礦生產過程中使齒輪的機械設備廣泛采用可以有效進行節能控制,實現高效利用、可靠生產。
2、煤礦機械齒輪的短圓柱滾子的應用
齒輪傳動輪軸承采用短圓柱滾子或自潤滑軸承是解決小直徑齒輪軸承設計技術難點的有效途徑。由于在煤礦生產過程中需要消耗大量的電力資源對機械設備進行科學控制,煤礦生產中的能耗大多集中在電機設備中,采取煤礦機械齒輪傳動控制可以有效解決電機的高消耗低效益的問題,實現能源的高效利用。在這個過程中最重要的是應用先進的節能設備進行科學管理,在生產控制過程中,煤礦機械齒輪傳動得到了廣泛的應用。煤礦機械齒輪傳動應用現代技術進行機械設計可以有效的提升工作效率,減少能源消耗。
3、煤礦機械齒輪的短圓柱滾子的結構
用輪內孔充當軸承滾子的外圈滾道,為保證多排圓柱滾子有良好的潤滑,采用在輪齒根處鉆幾個直通排與排之間小孔和在擋環圓周上開設潤滑油孔的方法。煤礦機械齒輪存在阻力較大、單位運輸量較少,但是功率消耗大,牽引電機運輸過程存在運輸間斷、生產消耗較大的問題,煤礦開采運輸系統應延用煤礦機械齒輪以此減少電能消耗。為減少煤礦機械齒輪損耗,首先需要畫出電氣設計圖以及繼電器柜的布局,這樣才可以安裝調試,方便修改控制。但是使用煤礦機械齒輪,潤滑油能順暢地進入密集的圓柱滾子間。煤礦機械輪內圈與軸均充當了軸承滾道,這樣就對輪和軸除要求有高的加工質量外,還要有很高的熱處理硬度。
4、煤礦機械齒輪的短圓柱滾子數量的確定
煤礦機械的短圓柱滾子的型號、直徑和長度等參數可在軸承樣本上選取。煤礦機械齒輪的短圓柱滾子數量選擇模型要具有估計歸納的最小錯誤,并且重新設定模型在煤礦機械的設計中體現。煤礦機械齒輪的短圓柱滾子數量的典型選擇中使用k=10。雖然每次擁有的是數據1/k(比以前的數據少很多),但計算還是比較貴的相對于不運用交義驗證,因此需要訓練每一個模型k次。然而k=10是通常的選擇,在真正的問題研究中數據往往是缺乏的,有時我們會用一種極端的選擇k=m,目的是每一次盡可能的避免無數據狀態。計算結果取整數部分,舍去的小數部分在0.2左右,如不符合,可修正軸承孔內徑。
5、煤礦機械齒輪的自潤滑軸承的應用
煤礦機械齒輪的滑動軸承有抗沖擊、振動性好、定心精度高、徑向尺寸較小等優點。滑動軸承的摩擦損耗大,煤礦機械齒輪對軸承材料的減摩耐磨性能要求較高,維護比較復雜,煤礦機械齒輪受國內材料業發展水平的制約。滑動軸承主要的失效形式為磨損,防止失效的關鍵在于能否保證軸頸和軸瓦間形成一層邊界油膜。煤礦機械齒輪的自潤滑軸承可以任意改變功能性間隔而不用真正改變任何有意義的東西。當壓強P較小時,即使P與pv都在許用范圍內,也可能因滑動速度v過大而加劇磨損。采用短圓柱滾子或自潤滑軸承是解決小直徑齒輪軸承設計技術難點的有效途徑。機械齒輪直接影響機械設備的使用性能,承受外部載荷,僅有周向壓縮應力把主軸受力傳遞給承力元件,機械內部沒有支環,在大型礦井中,煤炭機械設備工作量大,保證安全生產,機械齒輪的工作構件、受力情況等均與所裝配的工作元件有關。
結語
我國煤礦機械設備事故率多的現狀一直困擾著煤炭生產和運輸,是一個亟待解決的重要問題,其中機械齒輪的失效是造成煤礦機械設備不能正常運行的主要原因。因此,對各種齒輪的失效形式及原因的分析和討論,對改進煤礦機械設備事故率多的現狀有非常重要的現實意義。
摘 要:煤礦工作一般都是比較嚴謹和危險的工作,煤礦機械故障不僅影響著工程的進度,降低生產效率,也影響著施工人員的生命安全,而傳動齒輪的失效問題是煤礦機械最為常見的問題,所以加強對傳動齒輪失效問題的研究具有重要的意義,文章先分析傳動齒輪失效的表現形式,進而探索出現這些問題的原因,最后經過研究得出避免傳動齒輪失效的有效措施。
關鍵詞:煤礦機械;傳動齒輪;失效;有效措施
在煤礦產業中,傳動齒輪應用非常廣泛,是煤礦機械的一個重要組成部分,但是煤礦的運輸重量一般都很大,在施工過程中,很容易導致超重現象,長時間高強度的工作就會導致傳動齒輪出現問題,導致機器癱瘓,影響煤礦的施工作業,降低生產效率,甚至造成安全隱患。
1 傳動齒輪的工作環境及工作特點
煤礦的生產作業一般都是在礦井中進行的,傳動齒輪的工作環境大多都是在地下進行生產作業,井下的環境比較復雜惡劣,所以傳動齒輪要適應井下復雜的結構情況,因此相對而言傳動結構也復雜一點。由于煤礦是重型產業,要求傳動齒輪具有比較高的承載能力和性能,礦井一般空間不是很大,所以傳動齒輪還要滿足體積小,抗沖擊能力強等特點,傳動要求高效率,盡量減少過程中能量的損失。
2 傳動齒輪失效的表現形式
2.1 傳動齒輪磨損失效
磨損的程度分為很多種,一般分為:正常的磨損、中度磨損、破壞性磨損、磨料性磨損以及腐蝕性磨損等。一般性的磨損不會對齒輪的傳動造成重大的影響,比如正常的磨損,這是齒輪傳動過程中必然存在的,在齒輪的使用壽命中,不會造成齒輪失效,這個磨損是經過時間慢慢磨損的,不影響齒輪的正常轉動;對于中度磨損,這個要比正常的磨損速度快一點,在齒輪傳動工作的過程中,可能會發出噪音,由于磨損的程度比較大,損失機械能,會降低齒輪工作的效率;破壞性磨損,這個磨損的程度就很大了,齒輪表面會形成嚴重的損傷,嚴重影響傳動齒輪工作的效率,破壞了齒輪的結構,大大縮短齒輪的使用壽命;磨料性磨損是指在齒輪中間進入了一些顆粒,增大了齒輪間的摩擦系數,摩擦力增大,加速了齒輪的磨損,可能會出現齒輪停止轉動的現象;腐蝕性磨損就是在齒輪轉動的過程中與周圍的化學物質發生的反應,發生了齒輪表面的腐蝕,嚴重影響齒輪的工作效率。
2.2 傳動齒輪疲勞失效
在加工過程中,齒輪的表面肯定存在初始裂紋,加之傳動齒輪工作的過程中應力的反復作用下,造成材料的疲勞,當作用的應力超出了材料的疲勞極限時,裂紋就會延伸擴張,加速齒輪的損壞,出現齒輪失效。
2.3 傳動齒輪膠合失效
齒輪的轉動需要潤滑油的幫助,在強重力作用下,齒輪間的潤滑油不能及時的補充,造成兩個齒輪接觸面的油膜擠破,兩個金屬齒輪直接接觸在一起,在高速運轉的情況下,溫度上升,可能造成齒輪的膠合,出現失效。
2.4 傳動齒輪斷裂失效
齒輪的斷裂意味著徹底不能工作,斷裂分為疲勞斷裂,高負荷斷裂以及淬性斷裂等。疲勞斷裂就是齒輪在彎曲應力的反復作用下,出現裂痕,當應力超出了齒輪的疲勞極限時,裂痕繼續擴張,導致斷裂;高負荷斷裂是指在高強度的作業狀態下,負荷已經超出了齒輪的額定負荷導致的破壞性斷裂,或者由于腐蝕使得齒輪部分點出現點蝕,導致斷裂等;淬性斷裂是指傳動齒輪經過熱處理時產生了過大的內應力,產生裂紋,外界的壓應力與彎曲應力的作用下,產生疲勞,當超過它的疲勞極限時就會促使裂紋延伸,導致淬性斷裂,這種斷裂的特點就是初始斷裂的部位顏色會有點深,這是氧化的結果。
3 傳動齒輪出現失效的具體原因
設計階段:由于齒輪工作環境的特殊性,決定了煤礦機械齒輪設計的特殊性,在設計階段,可能忽視了傳動齒輪在礦井工作的特殊性,按照傳統的設計來設計煤礦機械傳動齒輪,造成傳動齒輪不能滿足礦井下高強度,環境復雜的要求,達不到韌度、抗沖擊和耐疲勞的要求,這是導致傳動齒輪失效的自身原因之一。
齒輪的制造加工階段:即使齒輪的設計沒有問題,若在制造加工方面不合格,齒輪一樣會失效,如果質量把控不嚴格,鍛造時化學成分超標或者化學成分有殘留,降低了齒輪的性能,不能滿足工作的需要。例如:在加工過程中C的含量超標,就會增加齒輪的脆性,容易發生斷裂,造成失效。
齒輪的安裝使用階段:不正確的安裝方式同樣會導致傳動齒輪的失效,安裝的位置出現偏差,影響整個傳動齒輪的安全,同時,傳動齒輪的工作需要潤滑油的不斷補充,一旦缺少潤滑油就會增大摩擦力,降低齒輪工作的效率,增加磨損,導致傳動齒輪的失效。
4 避免傳動齒輪失效的有效措施
根據上述傳動齒輪出現時效的形式和失效的原因,制定防止傳動齒輪失效的有效措施,避免失效問題的出現。
4.1 齒輪設計階段控制
設計階段要充分的對煤礦齒輪的工作環境進行研究考察,只有充分了解齒輪的工作環境和工作性能的需要,才能對齒輪提出合理化的設計。根據煤礦齒輪工作的特殊性,優化齒輪的設計方案,滿足齒輪抗沖擊力、耐疲勞性以及承載力的要求,進行精確的計算,在符合國家標準的前提下,選擇適合煤礦特殊工作的材料,尤其是鋼材的選用尤為重要,這直接影響著齒輪的強度,最好經過研究確定選材,確定潤滑油等,以免后期工作出現漏洞。
4.2 齒輪工藝制造階段控制
選材好工藝也好才能保證傳動齒輪的質量,要嚴格控制齒輪制造過程中的質量,改善制造工藝,提高工藝質量。傳動齒輪的表面不能過于光滑,研究表明,表面略微粗糙的齒輪要比表面光滑的齒輪使用壽命更長,這個粗糙度應該根據實驗來確定,合理的控制粗糙度,將齒輪的性能提升到最佳狀態。
4.3 齒輪安裝階段控制
齒輪的安裝看起來很簡單,其實有比較高的要求,對于傳動齒輪的平衡度、垂直度都是有要求的,而且這個標準還很嚴格,稍微有一點偏差就會影響整體的性能,所以,在安裝階段應該有專業人士來進行指導,運用專業的工具輔助安裝,最大限度的減少齒輪間的摩擦,降低損耗,提高工作效率,延長使用壽命。
4.4 齒輪使用及維護階段控制
在傳動齒輪的使用過程中,應盡量不要超過傳動齒輪的額定負荷量,潤滑油也要及時補充,保證傳動齒輪是在潤滑油的輔助下工作,此外,潤滑油不能摻入雜質,保持純凈,雜質進入齒輪間會增大摩擦系數,影響齒輪的正常工作。設備的使用過程中應該定期維護保養,并檢查傳動齒輪,及時發現問題并處理問題,對于可能發生的問題做到及早預防,防患于未然,防止出現傳動齒輪的失效問題。
5 結束語
煤礦產業是我國比較重要的一部分,煤礦的產量決定于煤礦機械的工作效率,影響著經濟的發展,傳動齒輪在煤礦機械中發揮著重要的作用,保證傳動齒輪的正常工作是保證煤礦機械正常工作的重要前提,傳動齒輪失效是齒輪常見的問題,我們必須對其進行研究,找到避免失效的有效措施,每個階段嚴格把關,將失效概率降到最低,提高生產效率。
【摘要】 隨著科學技術水平不斷提高,機械技術得以快速發展,機械傳動技術是作為機械技術體系的核心組成部分之一,為機械產業的發展提供了重要的技術支持。本文就業機械傳動技術發展現狀和未來的發展趨勢進行淺顯探討,以期能夠為機械技術研究人員提供一定參考價值。
【關鍵詞】 機械傳動技術 發展現狀 發展趨勢
一、引言
近些年來,隨著社會經濟建設規模的不斷擴大,機械在社會生產領域的應用力度越來越大,以機械代替傳統的人工生產,在生產效率方面顯現較強優勢。機械系統有原動力系統、傳動系統和執行系統三大部分組成。各個部分在機械系統中發揮著不同的作用。機械的動力由動力系統提供;機械執行系統的結構比較復雜,并具有功能多樣性;傳動系統是聯系這兩個系統的橋梁。如果機械系統沒有傳動系統,那么機械系統也就無法運轉。所以,不管是在任何時期,不管是機械技術如何的發展,都離不開機械傳動系統。本文就機械傳動技術發展現狀進行了探討和分析,并對其未來的發展趨勢進行了展望,以期通過本論文的淺談,能夠給機械傳統技術研究者提供一定的參考。
二、機械傳動技術的雛形
早在我國春秋時代,先人們就已經開始研究機械。桔槔就是先人們充分利用缸蓋原理設計制造的簡單的機械,這是我國機械的雛形。該種機械可謂是我國機械的鼻祖,對未來我國機械技術的發展有著歷史性的影響。先人們所制造的桔槔采用的是缸蓋原理。缸蓋原理就涉及到傳動系統。與其說桔槔是機械技術的雛形,不如說是人類智慧的結晶。隨著歷史車輪的滾滾向前,我們的先人們又發明了指南車,該種車是利用齒輪傳動系統和離合裝置開控制和指示車的方向。不過對于指南車的具體敘述在現有歷史文獻資料上沒有詳盡的記載。但這也從某種意義上表明了該種車確實存在和使用過,是人類機械技術發展的重要標志。到了西漢,人類發明了齒輪,通過齒輪傳動完成某個簡單動作。放眼于國外,許多文獻資料上都能找到有關機械的記載。從羅馬國的谷物碾磨機到法國的谷物磨中率先采用了斜齒輪傳動,都見證了傳動技術的發展歷史。不過需要提出的是,該時期的齒輪的材質是石頭,耐久性不是很好。這和當時的社會生產力和科技水平有著必然的聯系。從上述我們可以得知不管是我國還是外國從古代就開始研究機械傳動技術。到了十四世紀,歐洲所發明的鐘表中使用了齒輪系統。基于時鐘對工藝要求比較嚴格,相應地對傳動齒輪的精密度要求也比較高,如果采用原始的石材作為齒輪制作原料。那么時鐘的準確性將很難得到保障。這個時期,歐洲人使用金屬作為齒輪的材質,極大地提高了時鐘走時的準確性。不過,我們需要注意的問題是,在第一次工業革命爆發之前,機械和齒輪只是一種概念,尤其是機械傳動技術并沒有進行深入發展。機械傳動技術真正意義的發展是在第一次工業革命爆發后;該時期世界上的一些國家都加大了對機械傳動技術的研究力度。蒸汽機是將蒸汽的能量轉換為機械功的往復式動力機械。蒸汽機的出現曾引起了18世紀的工業革命的全面爆發。第一臺蒸汽機器是一個名叫紐克曼的蘇格蘭鐵匠發明制造的,這在當時是最先進的蒸汽機了。直到20世紀初,它仍然是世界上最重要的原動機,后來才逐漸讓位于內燃機和汽輪機等。
三、現代機械傳動技術的發展現狀
隨著社會經濟的發展,機械傳動技術得到了廣闊的發展空間。十九世紀末,內燃機和電動機在社會領域中得以廣泛的應用,相應地對機械傳動技術提出了更高要求。到了二十世紀,隨著科學技術的發展,傳動技術更是取得了巨大進步,一些構造比較復雜的齒輪在這個時期已經出現,比如直齒輪、斜齒輪、錐齒輪及蝸桿傳動。這些齒輪在機械中的應用推動了工業的發展,使工業逐漸向機械化和精密化邁進。二十世紀五十年代,出現了齒輪幾何學,并逐漸發展成為一門獨立學科,該學科知識在高速重載汽輪發電機傳動系統中涉及的比較多。自進入二十一世紀,機械傳動技術已經相當成熟,齒輪作為傳動系統的重要載體,在社會多領域中都有涉足。比如齒輪在航空航天領域的應用。基于航天領域特殊性,相應地對傳動系統的要求也比較高,這就促使傳動系統的發展也被推向了新的高度。就我國機械傳動技術發展總體情況而言,同國外發達國家技術水平相比,還存在一定的差距,這是我國機械領域需要重點研究的技術課題。
四、機械傳動技術未來發展趨勢
隨著社會生產力的不斷提高,人們對機械傳動技術勢必會提出更高要求,以滿足社會生產需求。當今時代是信息爆炸時代,計算機技術、微電子技術、通信技術這些先進成熟技術在當今機械傳動系統中的融合力度越來越大。這也必將推進機械傳動技術向智能化、信息化方向發展。在這樣多種技術共存的年代,機械領域的科技人員應緊握時展脈搏,結合我國機械傳動技術發展現狀,積極探索機械傳動新技術,研究出高品質的機械傳動技術,逐漸縮短我國同世界發達國家機械傳動技術水平差距,促使我國同世界機械傳動技術水平接軌,成為技術強國,進而提升我國的國際地位。
摘要:農業機械中傳動皮帶是負責帶動各種輔助機構運轉的部件,拖拉機安上皮帶輪,可以進行各種固定作業,如抽水、脫粒和發電等。如果傳動皮帶出現了斷裂或打滑故障時,將導致農機性能下降,直接影響到農業機械的正常使用。最常見的是三角形傳動皮帶,三角形傳動皮帶通常是數根并用,帶輪上有相應數目的型槽,用三角形皮帶傳動時,帶與輪接觸良好、打滑小,傳動比相對穩定,運行平穩。三角形皮帶傳動適用于中心距較短和較大傳動比的場合,在垂直和傾斜的傳動中也能較好工作。但在作業中,傳動皮帶因制造質量、使用維護等方面的原因,往往會出現不同的故障,使其使用性能下降,不能很好地完成工作,影響到農業機械的正常使用,因此要定期檢查保養傳動皮帶的技術狀態。
關鍵詞:農業機械傳動帶;安全使用;維護
1 農業機械傳動帶安全拆裝注意事項
農業機械上動力輸出皮帶輪是一個獨立部件,可根據需要安裝,不用時應拆下。各種機型的皮帶輪結構大同小異,一般規定,15.7千瓦以上的拖拉機,在發動機標定轉速下,皮帶輪圓周速度為(16±1)米/秒。皮帶輪的旋轉方向可以改變。
更換、安裝工作的復雜性取決于農業機械的構造,安裝人員通常能夠在發動機上或附近的路徑圖中找到所需的資料。假若沒有路徑圖,下述簡易規則將有助于安裝人員:(1)傳動皮帶有V形槽的一邊和傳動輪槽相互嚙合。(2)傳動皮帶一般環繞傳動輪。(3)通常若只有一個傳動輪繞帶,安裝可能不正確,該傳動輪靠近傳動輪組的中央,而且總是一個無槽傳動輪。(4)假若安裝的傳動皮帶顯得過長或過短,那很可能是繞過傳動輪的路徑不對。(5)傳動皮帶應穩妥地安裝在所有的傳動輪槽上,傳動皮帶應自由地跨越而不觸及發動機的任何部件。另外,還要注意以下事項:
一是更換傳動皮帶時,必須使皮帶的張力降到最低,才能取出,嚴禁同步帶在有高張力的情況下,利用非專業的工具硬性撬下來。
二是更換皮帶時要斷開蓄電池,以免手在引擎室內時,風扇葉會意外旋轉。在卸下舊的傳動皮帶之前,先檢查傳動輪的校準。如果驅動軸不平行,或者傳動輪偏離軸線位置,那么驅動裝置就會磨損傳動帶,使其提前報廢。
三是安裝時要按廠家規定的安裝張力要求進行安裝。農業機械皮帶傳動是利用皮帶與帶輪之間的摩擦來傳遞動力的。皮帶張力的大小很重要,過大會加劇皮帶疲勞損傷,過小會引起皮帶的打滑。安裝時,應注意使皮帶的松邊在上,以增大帶輪包角,可靠傳遞動力。
四是安裝傳動皮帶時,首先將中心距縮小,將皮帶套在帶輪上后,慢慢增加中心距,滿足規定的初拉力要求,嚴禁用其他工具強行撬入和撬出,以免對傳動皮帶造成不必要的損壞。安裝傳動皮帶時兩帶輪軸線應相互平行。一組傳動帶的型號要相同,長度要相同,以免各傳動皮帶受力不均。要采用安全防護罩,以保證操作人員的安全。
2 農業機械傳動帶安全使用注意事項
一是產品選購的注意事項。要看好皮帶輪的型號及選擇合適的長度。選擇好的品牌并注意其防偽標志。
二是傳動皮帶都是橡膠制品,因此在使用中要防止油、酸、堿對其腐蝕。在拆卸安裝、檢查調整傳動皮帶時,如果手上沾有油脂,要擦拭干凈再進行操作,更不要將傳動皮帶放置在油污中。如果傳動皮帶不慎沾上油污,請謹慎使用,最好立即更換。
三是機器長期不使用,應放松傳動皮帶。避免弄上油污,否則應及時用肥皂水清洗。
四是注意傳動皮帶工作溫度不能過高,一般不超過50℃~60℃。傳動皮帶應保存在陰涼干燥的地方,掛放時應避免打卷。
五是傳動皮帶靠兩個側面工作,如帶底與帶輪槽底接觸摩擦,則需更換傳動皮帶。及時清理帶輪槽中的雜物,防止銹蝕,以減少V型帶和帶輪的磨損。
3 農業機械傳動帶的維護保養
一是在日常檢查中要特別注意皮帶的磨損情況。如果皮帶磨損嚴重,就會使皮帶和皮帶輪的接觸面積銳減,這時只要用力一壓皮帶,皮帶就深深地下沉到皮帶輪的槽內。此外,如果發現皮帶表面出現龜裂以及剝落等現象,或者皮帶出現滑磨聲,表示皮帶可能會斷裂,必須立即更換。如果不及時更換,皮帶一旦在行駛途中斷裂,機械將不能正常行駛。
二是定期檢查皮帶是否有松弛和斷裂現象,如有一根松弛或斷裂則應全部更換新帶。在發動機正常工作的條件下,建議每4年換一次皮帶。但發現皮帶過度磨損或撕扯時必須隨時更換。不同功能皮帶的使用情況也影響到皮帶的磨損程度。當傳動皮帶顯示出以下情況,就應加以更換:底膠有規律地出現斷層、帶輪側壁閃亮或光滑。
三是傳動皮帶在使用過程中要適當調整。傳動系統在使用過程中,要經常檢查皮帶的張力。傳動皮帶過松,磨損會加快,而過緊則會使傳動皮帶拉長,同時還會縮短軸承的使用壽命。正常的張力是:用大拇指按壓大小皮帶輪切點中間時,能按下15~20毫米為合適。
四是三角形傳動皮帶在使用過程中,其受力面為兩側,三角形傳動皮帶兩側成楔形磨損后會自動向內走,繼續保持原有的摩擦面。若是三角形傳動皮帶最窄處與皮帶輪的底部接觸,兩側的摩擦面就不能正常受力,這時就應該更換三角形傳動皮帶,否則傳遞效率會降低。
五是安裝帶輪時應保證同一回路中帶輪槽對稱中心面位置度偏差不大于中心距的0.3%。調校不準的情況下可以用直角加以檢驗。如果在傳動輪表面和直角之前出現間隙,就表明存在著軸線不平行的現象。一旦軸線不平行,就必須調校或更換失效的傳動輪、傳動輪支架或軸。
作者簡介:韓鵬,大專學歷,公主嶺市龍山鄉農機技術推廣站,助理工程師,研究方向:農機推廣。
一、液壓機械傳動控制系統的原理
液壓機械傳動控制系統的原理:保持系統內各處壓強相等,即保持在系統中的液體能夠靜止。對不同大小的活塞進行控制,根據不同大小的活塞本身受力能力的差異來調整各處壓力,使得小活塞壓力相對小一點,大活塞壓力則相對大一點,即可保證系統內各處壓強相對平衡,液體在系統內能夠維持靜止不動的狀態。通過液體作為介質進行傳遞來達到能量變換的目的。整個變換過程需要液壓控制閥作為控制元件、液壓泵作為動力元件、液壓馬達等作為液壓執行元件、管道等作為液壓輔助性元件等共同完成。液壓泵是一種常用的動力元件又稱容積液壓泵,能夠在系統的運行過程中提供運行所需要的動力,工作原理是容量的變化產生壓力的差異。注意事項是,在選擇液壓泵時應注意液壓效率以及能量的消耗問題。液壓馬達在系統運行過程中充當執行元件,與液壓泵的作用剛好相反,其作用是將容積液壓泵提供的液壓轉換成機械能,達到液壓對外做功的目的。液壓控制系統以及一些輔助性的元件的作用則是建設液壓回路,對系統內的液體進行控制,保證系統能夠達到預計需要的效果,從而達到滿足工作需求的目的。
二、液壓機械傳動控制系統的優勢和缺陷
1.液壓機械傳動控制系統的優勢。(1)高壓、高速、高效率。液壓機械傳動控制系統在控制元件、動力元件、液壓執行元件以及液壓輔助性元件的共同作用下,使得液壓機械傳動的功率較傳統的液壓傳動和機械傳動要大。同時,系統與微電子技術相結合,使得系統本身高度集成化,能夠實現小空間內對功率的準確控制。(2)小型化、輕量化、反應快、慣性小。由于液壓機械傳動控制系統本身又具有高度集成化的特點,所以系統具有輕量化、小型化、運動慣性小等特征。此外,各種元件的相互協調配合,能夠使得系統操作靈活簡單,系統內的控制元件可以對載荷做適當調整,從而實現自動變速換擋。并且整個系統與電液聯合控制,將會實現機械高程度的自動化控制,能滿足人們越來越高的需求,適應時代的發展趨勢。
2.液壓機械傳動控制系統的缺陷。(1)液壓系統漏油影響系統運行的平穩性和正確性。液壓機械運動控制系統存在漏油的缺陷會導致液壓機械傳動的傳動比率不能得到保存,導致液壓傳動系統運行的平穩性和正確性受到影響,使得液壓傳動系統的平穩性和準確性降低,對整個系統的運行以及運行的效果極為不利,進而影響到企業輸出產品的質量。(2)溫度的變化會導致系統的運動特性發生改變。液壓機械運動控制系統對溫度要求比較嚴格,當溫度較高時,會改變系統中液體的黏性,從而使得液壓機械運動控制系統的運動特性發生改變,造成工作的穩定性受到影響。因此,在系統的運行過程中應格外注意溫度的變化,避免運行結果因為溫度的變化產生偏差。(3)故障的檢查和排除工作不易進行。液壓機械運動控制系統在運行過程中會因為液壓元件的運作產生一定量的金屬粉末對機器設備造成污染容易發生故障。同時,一些外部環境的灰塵粉也極易吸附到機器設備上,從而對系統穩定性的運行產生影響。而這些在系統運行中都是不可避免的,又比較復雜對故障的檢查和排除會造成很大麻煩。(4)系統運行前需要對系統進行嚴格的清掃。液壓機械運動控制系統在運行前首先需要對系統進行全方位的嚴格清掃,最大限度的避免系統運行過程中一些外界因素可能對系統運行的結果產生影響。
三、液壓機械傳動控制系統在機械設計及制造中的具體應用
液壓機械運動控制系統利用其自身系統的高度集成化能夠滿足各個領域中企業建設對一些大型的工程裝備的需要、較大功率的需求、精度和工作效率較高的需求等。同時,由于其自身兼具慣性小、輕量化、小型化、反應快等特點,使得操作靈活簡單,適應各種施工環境和施工條件。在一些自主研發的機械的設計及制造中,液壓機械運動控制系統能夠充分的發揮作用。機械設計可以跟液壓機械運動控制系統的工作原理相適應,借助系統自身的各種優勢不僅能彌補傳統機械傳動和液壓傳動的缺陷,而且將二者結合起來以后對機械制造的難度的降低,精準度的提高以及工作效率的大幅度提升都有促進作用。此外,液壓機械運動控制系統能夠較容易實現自動化的控制,將其引入到機械設計和制造的應用中,能夠促進機械設計和制造的自動化進程,對機械業的發展具有極其重要的意義,是未來機械設計和制造的發展方向,能夠較大的改善產品的質量,縮短產品生產周期,促進產品功能的高效,有效的滿足人們對機械產品越來越高的要求。液壓機械運動控制系統已經廣泛應用到國防建設和現代建設中機械的設計和制造中了。
四、液壓機械傳動控制系統在機械設計及制造的應用中存在的問題
隨著液壓機械運動控制系統的提出和發展,液壓機械運動控制系統已經開始廣泛應用到各個生產領域,并為人們的生活帶來了極大的便利。但是,在目前的系統中仍然存在著一些缺陷。一個突出的表現就是,我國目前液壓機械運動控制系統中使用的一些動力元件、控制元件、輔助性元件、執行元件等都需要從國外進口,并且在國際范圍和其他發達國家相比有明顯的差異。根據液壓機械運動控制系統的工作原理以及一些重要元件在系統運行過程中充當的角色,重要元件在系統運行中的重要性可想而知,重要元件的水平直接影響著液壓機械運動控制系統的完善性以及功能的高低。因此,要想機械的設計和制造業能夠自主創新穩固的發展,應該重點彌補液壓系統中重要元件存在的缺陷,學習借鑒并實現創新,提高液壓元件的功能和適應性以及液壓機械運動控制技術。只有這樣,才能從根本上發展我國的液壓機械運動控制系統,并提高其在機械的設計和制造上的應用,帶動各個行業領域的共同發展進步。
總結
液壓機械運動控制系統,是一種新型的技術,能克服傳統機械傳動和液壓傳動的缺陷,運用液壓使能量進行轉換的原理,并通過控制系統進行一系列的控制,實現機械循環運轉的目的,對各類需要大型設備的企業建設具有重要作用。將其運用到機械的設計和制造中能提高工作效率、產品質量,更好的滿足人們的需求。但其在發展過程中,仍然存在一些不足,尚需進一步的改善和發展。
(作者單位:空軍南京航空四站裝備修理廠)
摘要 :在伺服系統中,傳動鏈剛度是影響伺服性能的關鍵因素。本文主要對伺服機械的傳動鏈剛度進行了特性分析及影響因素分析,在此基礎上結合工程實際給出了傳動鏈剛度的一些驗證估算算法。
關鍵詞 :伺服機械 傳動鏈 剛度
引言
在伺服系統中,機械結構占有比重很大,優良的機械結構是伺服系統的基礎,沒有該基礎,即使有再好的伺服技術也發揮不了作用。因此如何提高動態性能成為機械結構設計的難點。一般常用機械諧振頻率的高低來衡量系統的動態性能[1],式中,K為傳動鏈等效剛度,JA為負載轉動慣量。目前,有兩個可使諧振頻率提高的方法,一是減小轉動慣量。一般結構設計的目的就是減小轉動慣量,但由于限制因素比較多,如果要達到一定的精度和承載能力,那么結構件就不可太單薄,這樣會使重量和慣量都有所增加;二是提高(傳動鏈)剛度,提高傳動鏈剛度并不會明顯增加轉動慣量。
1、傳動鏈剛度特性
傳動鏈剛度是指傳動鏈承受載荷時發生彈性變形的程度。當電機驅動負載運動時,因為受力不同,會令伺服機械系統的所有零部件都產生不同程度的彈性變形,這會降低整個系統的結構諧振頻率,同時限制伺服帶寬,從而影響伺服系統的穩定性、動態響應和伺服精度。因此,提高傳動鏈剛度可提高整個系統的諧振頻率,保證傳動精度。
對于傳動鏈來說,每根軸的扭轉剛度折算到電機軸上,各軸剛度需除以減速比的平方。那從電機軸的角度來說,如果各軸按等效剛度條件來設計時,就需要相當大的末級輸出軸直徑,然而很難將這一設想在結構設計中實現。顯然,傳動鏈的末級就是傳動鏈剛度的薄弱環節[2]。
2、影響傳動鏈剛度的因素
影響剛度的主要因素有材料及其結構形式。增加剛度就會選用彈性模量較高的材料;而通過扭轉剛度的公式可知,軸的扭轉剛度與軸直徑的四次方成正比,那么在結構允許的前提下,增加傳動鏈末級軸的直徑可明顯提高剛度[3]。
設計傳動鏈時,由于負載轉動軸的本身剛度比較強,傳動鏈的末級輸出軸以及輸出軸上的零部件就尤為關鍵,故而影響剛度的薄弱環節不適合安排在傳動鏈的末級輸出端。
在總傳動比一定且結構尺寸許可的情況下,增加傳動鏈末級速比,可以使末級輸出軸的折算剛度相應提高。
3、傳動鏈剛度的驗證估算
伺服機械系統是精密的傳動系統,通常為了減少彈性變形對伺服系統的影響,需在方案設計階段對傳動鏈剛度進行驗證估算。
3.1 霍爾茲法計算驗證
傳動鏈的剛度是由扭轉引起的,對傳動鏈的每根傳動軸來說,它的剛度主要是由軸的扭轉剛度、齒輪軸彎曲變形引起的附加扭轉剛度,以及齒輪的彎曲變形引起的扭轉剛度串聯疊加組成。一般計算時,分別計算每根傳動軸上的各因素影響剛度,再按照串聯系統等效剛度算法得出各傳動軸的剛度。
現以某伺服系統為例,對傳動鏈剛度的計算作簡要介紹。圖1是其雙鏈伺服傳動系統的結構簡圖,該系統是電機驅動減速機帶動末級齒輪傳動。在此傳動鏈剛度計算時,選擇軸的扭轉剛度、齒輪軸彎曲變形引起的附加扭轉剛度為主要影響因素。
齒輪傳動鏈中齒輪軸的支撐方式有簡支梁和懸臂梁,不同支撐方式下的齒輪軸彎曲剛度KW按各自方式計算,有輔助支撐的簡支梁在計算時,可將該梁分為兩段簡支梁計算其各自的彎曲剛度后串聯計算該梁的總剛度。本文示例中的齒輪軸為懸臂梁。
K為伺服傳動鏈總的等效剛度。文中示例僅為簡單的一級雙鏈傳動,伺服傳動系統通常是多級傳動,為了方便計算,一般都將其轉化成等效直線系統,計算方法依據以上算法類推。
3.2 簡要估算
上述的計算方法比較繁雜,因為傳動鏈輸出端是剛度比較薄弱的環節,故在實際工程中對剛度進行估算比對時可先進行簡單的估算。通常情況下主要考慮末級小齒輪的扭轉剛度對系統的影響,對末級小齒輪在ansys下進行模擬加載,求解出其扭轉變形,再通過剛度的原始公式進行計算。
4、結論
本文分析了傳動鏈剛度特性,結合工程實際情況,簡單羅列出了傳動鏈剛度的驗證估算方法,可供結構設計人員在伺服傳動鏈設計時進行參考。
【摘要】在機械方面,主要包括三個部分,分別是原動力,傳動和執行系統,三者是環環相扣緊密相連,原動力系統結構較為簡單,主要負責給機械的運轉提供相應的動力,相反執行系統種類就比較多。而我們通常所說的傳動系統就是一種結合起來的系統,它既起到輸出動力的作用,也起到執行的作用。傳動系統在當今機械的發展中尤為重要,其優劣也是衡量一臺機械好壞的重要指標,一個好的傳動系統不僅意味著高效性,并且還具有多功能性和使用壽命長等優點,所以傳動系統的優化和發展一直是當今機械領域的熱點課題,本文針對機械傳動系統的發展歷程和前進方向作了相關的介紹和探討。
【關鍵詞】機械制造;傳動系統;機械傳動
1 機械傳動的種類及起源1
當今機械的傳動方式主要有以下幾種,帶傳動、鏈傳動、曲柄連桿傳動、齒輪傳動等。當然隨著科技的不斷發展,也有很多新興技術應用在傳動方面,使得傳動系統的局限性變小,傳動系統的發展所涉及的領域也會相應的擴寬,難度也就會相應的增加。但不管怎樣,機械傳動仍然是當今機械傳動領域的主流,一個的傳動系統的好壞直接決定了機器的優良與否。隨著我國改革開放的進行,鄧小平同志強調科學技術是第一生產力,使得我國各行業技術領域有了飛躍式的發展,尤其是最近這三十年,機械傳動技術更是得到了日新月異的發展,當然機械傳動技術的發展是與機械本身的發展離不開的,兩者相輔相成,相互推進,傳動技術的發展對于當今社會生產力的發展有著極其重要的作用,能夠幫助我們解決生產過程中的很多問題,使我們的生產力得到飛速的發展。在古代,我國是世界上生產力最強的國家,最主要的原因是我們的農業文明發達,能夠運用很多的機械原理去服務人們的生產和生活,現在想想覺得祖先們的智慧真是令人嘆服啊,他們所發明的齒輪結構,在指南車方面的應用極大的提高了當時人們的生產效率,指南車更是在20世紀中期在美國進行展覽。早至戰國時期,齒輪已然誕生,但將齒輪運用于實際生產卻花費了幾百年的時間,在此期間人們也在不斷地探索,直至宋代人們才發明了指南車,不過對于這一說法目前尚有爭議。
2 機械傳動的發展歷程
據史料記載,機械傳動的產生大致可以追溯到三千年以前。很早以前在羅馬時代,人們用水力驅動齒輪來碾磨稻谷,使得傳動首先出現。最難得的是瑞典人率先發明了斜齒輪技術,雖然只是用石頭做的一點斜齒輪的樣子,但卻是傳動發展史的一個偉大的進步。
到了14世紀,時鐘被人們發明了出來,始終是起到計時的作用,因此時鐘的機械設計要求就需要更加精準,這就使得時鐘內部的零部件必須很精細,而這些零部件很多都是齒輪或與齒輪相關的結構,而最開始出現的木齒輪顯然已經不能滿足人們的要求,于是即有人開始研究能否用金屬來制作齒輪,使得齒輪既能夠滿足精度要求,又不至于體積過大。到了18世紀的初期,人們發明了蒸汽機,而這一發明使得英國的工業革命迅速展開,蒸汽機也被廣泛運用于個各行各業,英國的生產力大大提高,經濟更是迅猛發展,一躍成為世界第一大國,自稱為日不落帝國,由此可見機械傳動的進步對于推進一個國家發展的重要性。蒸汽機其實也是由機械傳動系統構成的,由于蒸汽機的動能更大,所以機器內部零部件的沖擊力也會變大,而齒輪這種結構在較大沖擊力情況下會損壞,這就使得高精度和高強度的金屬齒輪的誕生迫在眉睫。
到了19世紀末期,電動機開始出現,隨之出現的還有內燃機,這又是機械傳動發展史上的一個偉大進步。緊接著在20世紀初期,更加先進的擺線齒輪和漸開線齒輪也開始出現。1940年左右,齒輪形狀的設計和計算也得到了飛躍的發展。到了20世紀60年代,航天技術也在飛速發展,人們不僅在爭奪地球上的空間,對于宇宙的爭奪也是如火如荼,航天技術對齒輪的精度要求更高,因此齒輪精度在你這一時期也得到了飛速的發展。到了20世紀90年代,齒輪被廣泛運用于各行各業,基本上所有機器都依賴于齒輪的傳動,因此齒輪的故障診斷和排查監控顯得尤為重要,人們根據傳動系統的力學原理,開發出了相應的排查故障的方法。
3 機械傳動的發展新方向
在傳統的機械傳動發展史上,機械傳動的優化往往只會在宏觀上對齒輪的形狀,大小,表面粗糙度,平面度等等參數進行設計和調整,而隨著現代科技在圍觀領域的發展,高新技術材料如納米材料、陶瓷材料等也在高精密的衛星中得到使用,材料其實對于機械的發展也是至關重要的,材料的性能好壞也直接能決定機械傳動性能的好壞,由于不同的材料性能各異,因此機械傳動也因為材料的突破而有了更加長遠的發展,機械的發展離不開材料科學的發展,而材料的發展也依賴于機械的發展,未來機械傳動的進步將不再依賴于系統的機械結構,更多的是取決于機械傳動系統的材料,因此不斷探尋能夠優化傳動系統的材料將會是機械傳動未來發展的主題。
機械作業不一定是在那種常規的環境中,有時候被發送到真空的宇宙中,也可能作業在高重力的深海中,以及腐蝕性的環境中,也有可能會工作在很強的電磁場中,像這類特殊的環境,我們的機械傳動要保證不受影響,必須有與之相適應的傳動系統,如果機械的傳動系統不能滿足機械使用環境的要求,那么不論這個機器多么精密高效,都將毫無意義。除此之外,微機械的重點研究對象也就是微型傳動系統,由于微型傳動系統體型很小,難免會使得其性能與普通的機械傳動系統有所差別,如何在縮小機械零件體積的同時,使得機械的傳動性能不受影響甚至更加優越,這需要我們更加深入的研究,因為體積減小意味著接觸面積的減小,在散熱,齒輪嚙合以及傳動等方面都需要仔細的探討,不斷研究和探索,設計出最合理的方案。
4 結語
21世紀是個科技迅猛發展的時代,尤其是信息能源技術和機械制造技術更加是突飛猛進,在很多方面都得到了充分的發展,但這顯然還是不夠的,我們必須清醒的認識到我們還是處在社會主義初級階段,我們的首要任務還是要大力發展生產力,而生產力的發展離不開工業和農業,而工農都需要有先進的機械設備來促進生產力和生產效率的提高,所以機械傳動技術的發展仍然會是社會生產力發展的主題,我們不能滿足于已經取得的成就,要以更加飽滿的熱情投入到機械制造的洪流中,促進機械傳動科學技術的發展,當然,機械傳動科技的發展不是我們一兩個人能夠推動的,還有賴于廣大研究人員的進一步探索。
摘 要:隨著科技化不斷發展,機械傳動系統作為大多數機器的主要組成部分,需要對其控制模塊進行總體設計思路,并實現傳動系統控制穩定操作。在這個過程中要運用Visual Basic6.0、Visual LISP及Visual FoxPro6.0來進行共同開發。在進行控制接口程序時,要對數據進行自行的運行和傳遞。本文就著重介紹了在機械傳動系統中控制模塊的程序接口設計技術。將機械傳動模塊根據系統進行劃分,可以實現5種控制模塊的任意排列和組合。在組合中有5級傳動方案,在自動連續中實現總體設計的計算、承載能力的計算及傳動零件圖來繪制。
關鍵詞:模塊;傳動系統;機械;設計
1 引言
在機械傳動系統中,大多都是由于若干種串聯形成的展開式、同軸式的多級系統。對于較為常用的單級機械傳動而言,傳動的零件在設計工作中存在強度計算、公差查詢及自動繪制等,這些都可以實現可視化語言的協同開發,來完成可視化機械設計。在機械傳動系統中控制模塊設計是通過模塊化設計方法來完成的,將基礎模塊作為單級可視化的機械設計,并不斷的進行機械傳動系統控制的開發,這樣便會提高常用機械傳動系統控制的設計質量及效率。這種開發模式可以解決傳動系統在總體設計上的問題。主要是對傳動系統的方案問題進行正確的解決。在進行傳動系統方案的設計時,方案對系統具有隨機性問題,但如果利用人工判斷,這樣系統使用便會較為靈活。但會存在干預較多,人工的勞動量較大,有著較低的效率,在開發方面較為復雜。對機械傳動系統進行開發有這樣兩個較為關鍵的因素,一個是要對用戶所選擇的傳動系統方案進行準確有效的判斷,這包括傳動級數傳動類型、傳動比及傳動效率,另一個是對傳動方案所匹配的各個基礎模塊進行自動的交換問題。
2 機械傳動系統控制模塊設計
在對機械傳動系統進行模塊設計時,要采用正確的設計方法,對系統功能進行合理的劃分,可以將其劃分為主、從模塊,并利用調用的順序及深度,將其繼續劃分為四級模塊,具體如圖1所示。
圖1 系統功能模塊結構示意圖
在進行控制模塊的設計時,可以將主模塊分為四個子模塊,在進行子模塊設計時,主要是體現用戶輸入工作機的工作參數,并進行電機類型和同步轉速的選擇,從而使得若干種傳動選擇,并將相應級數的傳動方案進行組合。在進行各級傳動的傳動比及傳動效率選擇的時候,可以實現傳動系統與原動機的確定,從而確定工作機之間的聯軸器是否可以完成使用。并對用戶進行理論總傳動在誤差范圍之內的基礎下,實現各級傳動比的準確修改,并利用各級傳動比、功率、轉速瀏覽的允許,將二級模塊與方案匹配的傳動設計計算模塊進行調用,從而實現自動地依次調用,使公差數據庫查詢模塊與傳動零件自動繪制模塊能夠依次進行調用。
3 控制模塊設計開發平臺及操作計算
對一級模塊與二級模塊中的單級傳動設計計算模塊,可以運用Visual Basic6.0來進行開發,二級模塊中還存在數據庫維護模塊,這與三級模塊共同利用Visual FoxPro6.0來進行開發。這些都是通過將模塊進行編碼翻譯的過程,成為可執行文件。但對于四級模塊,其是不能夠進行編譯過程,其繪圖模塊是利用Visual LISP開發,并保存為.lsp文件,來在AutoCAD平臺完成運行過程。
在機械傳動系統中控制模塊操作關鍵技術方面,模塊在保存為文件時,在運行順序上存在于數據之間的傳遞。這些傳遞都是通過各個模塊的接口程序來實現的,所以這便是系統在開發中的關鍵技術。
對“設計”子模塊的接口程序設計,為了操作更為便利、帶給我們更深刻的記憶力,可以采用這樣一些措施。
(1)BasDeclare模塊進行全局建立,并將5個全局數組及1個全局變量進行定義過程。
(2)將1個文本框對象及4個對象數組進行在主輸入界面的設置。這主要分為兩個步驟,一是將文本框對象txtJishu來為用戶進行傳動級數的提供,并再將級數存儲在變量Jishu中。二是對框架對象數組framel,進行傳動類型組合框架對象數組的安置,及傳動比文本框對象數組textl和傳動效率文本框對象組textX的安置。從而形成具體的關系對應。
(3)對jishu個框架對象數組中的元素可見
這是利用文本框對象txtJishu的改變事件過程,使得其中的framel個對象數組中元素都可見,但其他的元素則不可見。
(4)對用戶的輸入進行接收
利用命令按鈕對象在Click事件的過程中,完成對用戶選擇的接收機各級傳動類型名稱、傳動比及傳動效率的輸入過程。
在進行“設計”子模塊的接口程序中,要將傳動比修改界面中的使命按鈕進行寫入時,主要包括這樣兩個核心部分。一是對修改后的各級傳動比要進行數組lduan()的存入,二是對調用的數據進行逐級實現,并將數據進行傳輸。
4 結束語
機械傳動系統控制模塊的設計和操作可以采用可視化的多平臺進行協同開發技術的利用,這樣可以將不同的平臺特長都能夠發揮出來,更好的實現自動連續的機械傳動總體設計、各級承載能力的計算以及公差數據庫的查詢和傳動零件圖的繪制。對于關鍵的開發技術要進行細節上的注意,并善于利用對象數組及變量數組,從而更好的實現程序模塊間的正確調用及數據的傳輸。
摘 要:對于大型機械的傳動系統來說,扭轉振動的有限元分析是確定其是否發生共振的主要方法。文章用有限元分析方法對機械傳動系統扭轉振動進行具體的研究,并基于靈敏度分析對傳動系統的模型進行了修改,最后分析了扭轉振動頻率的概率分布,從而得到了在假設參數分布下系統不發生扭轉振動可靠度,為研究人員對機械傳動系統的振動分析提供了新的思路。
關鍵詞:機械傳動系統;有限元分析;扭轉振動;可靠度
引言
隨著現代機械工業技術的發展,越來越復雜的大型機械開始廣泛應用于我們的生產和生活,在大型機械設備的設計階段,對其動力傳遞系統的分析也越來越困難。在傳統設計中,傳動系統的分析計算往往是一項非常復雜的工作,手工調整參數計算,不僅勞動量大、效率低,而且往往因為簡化過多而導致結果偏差過大。在現代設計中,人們可以借助于計算機仿真技術對其傳動系統的動力學特性進行仿真模擬,對傳動系統的傳動型式、布局、結構等進行預估,從而以較低的制造成本獲得最優的傳動效果。基于這些方面的考慮,對大型機械傳動系統的有限元分析,對系統的性能、傳遞方式、振動、固有頻道等進行分析研究,具有很重要的理論價值和社會效益。文章對機械傳動系統中的扭轉振動進行了具體的探討,尤其對系統的固有頻率、振動以及不發生共振的可靠度等進行詳細的論述,為大型機械的設計人員提供了有效的借鑒,同時為傳動系統扭轉振動的有限元分析的研究者提供了思路。
1 機械傳動系統扭轉振動的有限元分析探討
1.1 機械傳動系統扭轉振動的有限元分析概述
傳動系統的扭轉振動問題是現代大型機械設計中的熱點問題,主要是因為機械傳動系統是一個連續、復雜的質量系統,很難進行模型簡化和計算。目前工程機械中應用最廣泛的一種扭轉振動模型是當量扭轉振動系統,它的建模方式是將慣量與軸段剛度向某一軸線轉化,然后采用集中質量法,軸的剛度按兩個集中質量件的有效長度計算,忽略齒輪以及輪齒的彈性,從而得到一個包含慣量、彈簧、阻尼的集中質量模型。
1.2 機械傳動系統扭轉振動的振動特性分析
一般來說,機械傳動系統的振動由三個特性決定:固有頻率、振型和頻響,而系統共振會使系統的這三個特性得到很大改善。
對于復雜機械傳動系統的扭轉振動來說,共振是對傳動系統破壞最大的,也是任何一個機械傳動系統極力避免的。在整個傳動系統中,每個元件和系統都有固有頻率,傳動系統本身也有自己的彎曲頻率、扭轉頻率,一旦設計不當,就會發生嚴重的共振問題,對設備造成極大的損壞。通常來說解決共振問題需要從三個方面入手:振源、傳遞路徑、振動體。其中振源的改變有兩種方法,一是改變激振力的頻率,二是改變激振力的大小;傳遞路徑的改變主要是通過改變傳遞元件自身的大小、形狀;振動體是指發生共振的元件或系統,改變振動體就是通過改變彈簧剛度、集中慣量單元的轉動慣量改變振動體的固有頻率,從而避免發生較大的共振。
1.3 機械傳動系統扭轉振動有限元分析的理論分析
對大型機械傳動系統進行的有限元分析,需要對有限元模型的修改理論進行推導,其中扭轉振動特征值靈敏度計算和模態匹配分析是理論推導的最重要組成部分,下面是具體的推導過程:
實踐經驗證明,利用這種計算機仿真方法對大型機械傳動系統的扭轉振動進行分析,有三個優點:(1)基于靈敏度分析的模型改變是可行的;(2)使用此種方法對模型修改,從而對系統不發生共振的可靠度進行不確定性分析,效果非常好;(3)通過模型修改和不確定性分析的機械傳動系統不會發生共振。
2 結束語
文章對大型機械傳動系統的扭轉振動進行了有限元分析,并對系統模型的修改和不確定性分析理論進行詳細的論述,為機械傳動系統進行振動分析提供了一個新的思路。
摘要:在我國煤礦機械的使用中,受煤礦工作環境惡劣和工作時間比較長的影響,煤礦機械事故的發生頻率非常頻繁,其中煤礦機械傳動齒輪的損害是煤礦機事故發生的主要導火線,對煤礦工作的安全運行產生著重要的影響。基于此,文章從煤礦機械傳動齒輪損壞的原因出發,對其改進的方法進行了分析和總結。
關鍵詞:煤礦機械 齒輪傳動 損壞與改進
0.引言
煤礦機械生產設備中,由于傳動齒輪的承載能力和精度都比較高,且擁有著恒功率傳動的優勢,因此,在煤礦生產中的使用范圍非常廣泛。但是,傳動齒輪使用范圍的廣泛在某種程度上就增加了它的工作強度,以此導致著傳動齒輪的損壞,降低著煤礦機械設備整體的使用性能,給煤礦企業造成了巨大的經濟損失。受這些因素的影響,加強對煤礦機械傳動齒輪損壞原因的分析,從分析中找出改進的方法,對煤礦企業的生產和發展有著重要的作用。
1.煤礦機械傳動齒輪損壞原因分析
從煤礦機械傳動齒輪損害的形式分析,其主要為:輪齒折斷、齒面膠合、齒面點蝕、齒面塑性變形四種,并主要是由煤礦生產中對機械傳動齒輪設計和選材不合理、熱處理和加工制造不合理、齒輪安裝和使用中缺陷的存在所引起的[1]。
1.1設計與選材的不合理
煤礦機械齒輪具有著機械類型多、低速重載齒輪多和井下工作環境差的特點。但是,目前煤礦機械傳動齒輪在設計功能上,尚不能完全的滿足這些特點,也無法滿足煤礦機械化技術發展的需要和設計參數上的技術要求。在煤礦機械的實際工況和使用條件上,不僅缺乏專項切實的實驗,還缺少著一定的針對性。同時,在部分標準、規范、測試和計算的方法上,還存在不統一和不先進的缺陷。煤礦機械傳動齒輪在設計上的不合理,某種程度上就導致著齒輪選擇的不合適,以此影響著傳動齒輪的使用性能。
1.2熱處理和加工制造的不合理
從市場中目前所制作的煤礦機械傳動齒輪分析,它們在煤礦生產中的使用標準尚不達標,此時,對鍛造齒輪要求的忽視就導致傳動齒輪在煤礦使用中氣孔的出現。在此基礎上,由于傳動齒輪在熱處理上的質量也沒有達標,以此導致著齒面硬度的不均勻,齒面出現淬火裂紋,在內應力過大的情況下導致著齒輪破裂情況的出現。同時,受煤礦工作環境的影響,煤礦機械傳動齒輪在使用的過程中會滲入不同的碳層,以此導致著齒面粗糙度不合格現象的發生,對齒輪的承載能力和使用壽命都產生著嚴重的不良影響。
1.3安裝與使用中的缺陷
煤礦生產中對機械的使用性能要求非常強大,但是,目前很多的煤礦機械設備在配置上都不是非常的完善,煤礦開采中對測量儀器的使用經常被忽視,以此導致著齒輪在安裝的過程中,與質量上得不到有效的保證,并無法良好的滿足齒輪安裝的標準和要求。煤礦機械傳動齒輪安裝中,安裝水平度、平行度和中心距不合格的現象時有發生。同時,在煤礦工作比較繁重和機械設備量比較大的情況下,齒輪定期清理和油脂的定期更換工作也無法得到良好的實施,以此導致著齒輪中雜質、缺油、漏油和齒輪潤滑度不足情況的發生。煤礦器械傳動齒輪的安裝和使用中,這些問題的存在都導致著齒輪斷裂、膠合、磨損等損壞形式的發生。
2.煤礦機械傳動齒輪損壞改進方法研究
2.1設計與選材上的改進
在煤礦傳動齒輪的設計上,齒輪在不加大外形尺寸時,如何提高它的強度和使用壽命是一個急需解決的問題。從煤礦對機械傳動齒輪承載能力的需求出發,其彎曲的極限強度需要增加到1200MPa,在耐久性強度的接觸上需要增加到1600MPa,因此,煤礦機械傳動齒輪與設計上的要求需要從技術攻關和設計參數的優化上進行。其中,設計優化的實施中,強度計算公式的修正、齒輪結構的優化、加工和處理工藝的改進、裝備需求的提升等均包含其中,并需要根據煤礦機械傳動齒輪中的實際工作情況嚴格進行[2]。在齒輪材料的選擇上,需要從齒輪的強度、韌性和工藝性能需求三個方面綜合的考慮。在工業技術比較發達國家的齒輪鋼材使用,以及我國工業的實際發展情況上可以得出,采用低碳合金滲碳鋼制造齒輪,其在接觸和彎曲的疲勞壽命上和普通電爐鋼制造的齒輪相比較,能夠有效的提升3-5倍,在齒輪的極限承載力上能夠提高15%-20%。
2.2加工工藝和熱處理的改進
煤礦機械傳動齒輪在加工的過程中,其粗、精滾的工序要求需要分開進行。實施的過程中,先采用滾刀進行粗切,再采用專用的滾刀實施精滾齒,以保持滾刀的精度,對于切齒深度的控制需要采用百分表進行控制,精滾齒滾刀的齒形誤差需要控制在0.03mm以內[3]。同時,齒形加工的精度需要達到9級,齒面的粗糙度一定要和設計的要求符合,由于齒面粗糙度好的齒輪在使用壽命上和粗糙度差相比能夠提高15-20%,為了提高齒面的粗造度,磨齒后可采用振動拋光或電拋光進行。在熱處理上,可將碳、氮共滲工藝應用其中,通常情況下,碳、 氮的伸入深度能夠控制在0.02mm以內,這樣不僅能夠硬化齒輪表層,還能產生壓應力,和單純采用滲碳齒輪相比較,強度極限應力提升了13%以上,使用壽命能提高1倍。
2.3安裝和使用的改進
從煤礦機械傳動齒輪的使用情況分析,減速器齒輪副的安裝精度對齒輪的使用壽命、承載能力和磨損程度都產生著嚴重的影響。因此,傳動齒輪的新安裝和檢修與更換后的安裝,都要嚴格的按照安裝的技術標準和準則進行,尤其在齒輪軸心線的平行度、水平度和中線距上,一定要達到安裝的技術要求和質量標準。對于新齒輪,投運前需要進行充分的跑合。在使用的過程中,為了增加傳動齒輪的潤滑度,減少磨損、膠合和斷裂現象的發生,可根據各種潤滑工況對齒面的強度的影響具體的實施,合理的選擇潤滑油的種類。首先需要從齒輪的接觸面材質的局部彈性出發,然后對齒輪共軛嚙合中,切點部位外滾、滑的運行特別處理。
3.結語
綜上所述,我國煤礦生產中機械設備事故的頻繁發生是一個急需解決的問題,在這些機械事故中,傳動齒輪的損壞是造成煤礦機械設備無法正常運行的一個重要原因。此時,加強對煤礦機械傳動齒輪損壞原因的分析,從原因中有針對性的探索改進的措施,這對煤礦機械設備事故的減少和機械設備運行能力的提升,以及煤礦企業經濟效益的增長都有著重要的發展意義。
摘要:機械系統中的傳動有三種,分別是機械傳動、流體傳動和電傳動,其中接卸傳動具有精度高、響應快、傳動效率高等優點,人們的生產生活中應用到的機械傳動有很多,機械傳動在生產生活中占有主導地位。本文對機械傳動系統研究的重要性進行了簡要分析,并概括總結了機械傳動科學技術的發展歷史和機械傳動科學技術的研究。
關鍵詞:機械傳動;科學技術;發展歷史。
一、機械傳動系統研究的重要性
在機械系統中工作機、原動機和傳動機是其三大基本組成部分,機械系統的原動機為機械系統的運動提供了基本的動力,工作機是機械的具體功能執行系統,機械功能的種類有很多,這就使得工作機的結構形式和運動方式存在一定的差異。原動機的運動具有單一性和簡單性特征,工作機的運動具有多樣性和復雜性特征,二者之間存在矛盾,因此,在機械系統工作的過程中需要使用傳動機將原動機的運動和動力大小、方向進行轉換,將其傳遞給工作機,使得工作機能夠正常運轉。在機械系統中的原動機運動和動力輸出無法滿足工作機的工作要求時,就必須將傳動機應用到其中。隨著科技的快速發展,機械系統開始朝著高速、高效、精密、多功能的方向發展,因此,人們的生產生活中對傳動機的功能要求越來越高,機械系統的工作性能、能源消耗和振動噪聲大多取決與機械傳動系統的性能,因此對機械傳動系統進行細致的研究是十分必要的。
二、機械傳動科學技術的發展歷史
機械傳動是機械系統的重要組成部分,在機械誕生的同時就已經出現了機械傳動。早在中國古代,指南車這種早期的機械就安裝有累死齒輪傳動的裝置。14世紀,時鐘的發明促進了齒輪傳動的發展,人們開始研究金屬齒輪傳動,并在排水裝置中采用大型機械傳動系統,將風力機械傳動裝置用于工廠生產中,推動了制造業的迅速發展。18世紀初最早的蒸汽機誕生了,被運用到礦井排水、鐵路機車和加工機械中,這就意味著機械傳動的需求在極大程度上得到提升,此時,以水能為動力的機械傳動系統在紡織和冶金工業中得到廣泛應用。19世紀末,電動機和內燃機誕生,這些原動機的產生促進了機械傳動的發展,并使機械傳動在船舶、制造廠、發電站和鐵路機車中得到廣泛應用,但是交通和工業的發展對機械傳動的需求也逐漸提升,實現機械傳動的可靠性成為機械工業發展的主要目標。20世紀初期,擺線齒形和漸開線齒形的齒輪傳動誕生了,這些齒輪傳動在船舶、鐵路機車中得到應用,且對齒形機械傳動的精度要求越來越高,齒輪傳動設計開始受到重視和關注。20世紀40年代,漸開線和非漸開線齒輪傳動的齒形計算方法得以問世,多采用幾何學分析方法對其進行計算。20世紀50年代,在大量機械傳動試驗研究的基礎上,齒輪傳動設計更加精細,齒輪傳動設計要充分考慮齒輪表面的接觸強度、彎曲強度和荷載,并將其應用到汽輪發電機傳動系統的設計中,有效提高其承載能力。20世紀60年代,機械傳動被應用到宇航技術發展中,火箭推注系統對機械傳動裝置的要求很高,要求其具有體積小但、承載能力大的有點,從宇航飛船安全性角度出發,對宇航機械裝置的可靠性要求也更高,細致研究宇航飛船中的機械傳動裝置和傳動裝置材料性能,才能確保機械傳動裝置在宇航技術中應用良好。20世紀70年代,機械傳動研究中的空間嚙合理論研究成為研究的熱點,這些研究成果被應用到新型傳動裝置的開發中,這在極大程度上推動了機械傳動的科學發展步伐。在不同工作條件下,使用齒輪潤滑油等添加劑能有效提高機械傳動的使用性能,并延長其使用壽命。20世紀80年代,空間嚙合理論的研究已經取得了相當可觀的成果,空間嚙合理論的研究已經達到了很高的水平,空間嚙合齒輪受載接觸分析方法誕生出來,在應力分析中得到廣泛應用。此時,航空、船舶工業中的機械傳動振動噪聲問題成為人們關注的重點,在機械傳動設計的過程中以減振降噪為主要目的,航空、船舶機械齒輪傳動材料質量的控制更加嚴格,成本低、重量輕且潤滑性能良好的非金屬材料被運用到齒輪傳動系統生產中。20世紀90年代,以齒輪傳動和帶傳動為主的力學機械傳動成為業界研究的熱點,研究的主要目的是減振降噪,對多種類型的齒輪傳動系統進行拓展研究。
三、機械傳動科學技術的研究
21世紀時科技信息高速發展的時代,先進的信息技術、能源技術、環境保護技術、新材料技術和制造技術成為科技發展的重要技術手段,這些科學研究成果和先進的技術手段成為機械傳動科學技術發展的基礎。
1.機械傳動具有信息化和智能化特征
目前,我國的機械傳動呈現出信息化和智能化特征,機械傳動研究中要將先進的計算機信息技術、控制技術和機械傳動技術有效的結合起來,根據機械系統中原動機和工作機效率特征、功能要求的基本特征,使用計算機技術實現機械傳動的智能控制,并對機械傳動功率和速比進行實時控制,實現原動機和工作機的最佳匹配和有效協調,才能使得現代化機械裝備呈現出自動化、信息化和智能化特征,例如,汽車生產中廣泛應用到機械傳動理論,并將機械傳動的信息化和智能化應用在汽車自動變速傳動中。
2.機械傳動動力系統具有節能和環保作用
機械傳動動力系統的節能和環保既包括傳動系統本身的節能環保作用,還包括機械系統中原動機和工作機的節能和環保,在機械傳動系統節能環保設計上,使用無污染的潤滑劑能有效避免環境污染,并對以行星傳動為代表的分流傳動進行研究,使用功率流程設計方法實現機械傳動系統的分流傳動功率流的均載和協調。機械傳動系統設計中,充分考慮原動機和工作機的節能和環保作用,根據原動機和工作機的功率和速度對傳動系統進行合理設計,使原動機和工作機實現最佳匹配效果,確保原動機擁有最高效率的同時排放的污染物最少。例如在汽車生產中采用多檔變速和無級變速實現汽車發動機工作的有效調節,將自動離合器和變速器構成的動力裝置結合起來,確保汽車在行駛中達到節能減排的目的。混合動力汽車具有良好的節能環保功能,汽車的混合驅動系統使得汽車的使用性能更佳。
3.材料科學技術與機械傳動的有效結合
21世紀的機械傳動系統將材料科學應用到其中,促進科學技術的發展。隨著新材料的研發,各種新材料在機械傳動中的應用得到促進,在極大程度上實現了機械傳動科學技術的發展和性能提高。梯度材料、高分子聚合物、智能材料等對機械傳動的性能具有十分重要的影響。由表至里呈梯度變化的材料就是梯度材料,由于該類材料由表至里的變化很有規律,因此特別適合用作機械傳動零件。高分子聚合物具有良好的耐磨損和潤滑性能,在機械傳動中的應用較廣,塑料齒輪被廣泛應用到辦公設備中,并且在使用的過程中無需任何潤滑介質。隨著高分子聚合物復合材料種類的增多,其性能也得到提升。智能材料是通過信息技術來控制的,能有效改變其服役性能,實現機械結構智能可控性的材料。采用智能材料制作機械傳動裝置,能通過智能材料適時控制實現機械傳動系統減振降噪的目的。
總結
通過對機械傳動科學技術的發展歷史和研究的分析可知,機械傳動是機械系統的重要組成部分,機械傳動科學技術的發展和人們的生產生活水平具有十分密切的關系。21世紀是科技信息高速發展的時代,各領域都應用到機械傳動科學技術,將先進的新機技術、能源技術、環保技術和新材料技術應用到機械傳動領域中,才能促進機械傳動科學技術的可持續發展。