試分析齒輪傳動效率的相關影響因素

李帆+晏濤+吳俊林

摘 要：進行齒輪設計和制造中，必須保證齒輪工作的效率，否則在競爭中沒有競爭力，達不到銷售和占有市場的目的。進行齒輪設計和加工中傳動效率都是一個非常重要的指標，下面結合齒輪傳動效率的計算公式，對齒輪設計中的潤滑油、參數值、齒輪參數進行分析，在此基礎上，輸入相關數值對其進行加載驗證，總結出影響齒輪傳動效率的具體因素，同時制定出以后的控制策略，希望給有關人士一些借鑒。

關鍵詞：齒輪傳動；工作效率；影響因素

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.032

在工業領域齒輪是非常重要的元件，在各種機械設備中都得到了應用，企業在生產和設計中，必須對齒輪傳動效率進行研究，當齒輪的傳動效率較高時，在市場中占據優勢，如果齒輪的傳動效率低，不僅在市場中沒有競爭力，而且也影響企業的發展，因此企業領導必須重視這方面的研究，投入一定的人力物力進行深入研究，對其設計、參數選定進行優化，下面就進行深入的分析。

1 對齒輪傳動效率的分析

在機械傳功中齒輪傳動是比較典型的傳動方式，對于機械產品而言，這種傳動裝置也是非常重要的零部件，設計這種齒輪時通常會按照規定的標準進行，齒輪設計和加工比較符合使用壽命，達到理想的強度，但是在實際應用中，不僅要滿足上述兩點要求，還必須提高傳動效率，因此就必須對影響傳動效率的因素進行分析，做好傳動效率設計參數的選擇。從當前的資料分析，在這方面的研究很少，因此可以借鑒的地方不多，在研究中必須進行加載試驗，通過得到的數據進行統計分析，總結參數變化對傳動效率產生的影響，進而在進行傳統系統設計中，對各項參數予以優化，達到理想的設計效果[1]。

2 分析齒輪傳動效率的相關影響因素

在研究齒輪傳動效率時必須先分析當前工業方面常用的齒輪情況，先分析使用的齒輪箱情況，齒輪箱也被稱之為傳動裝置，工作方式屬于硬齒面減速，具體參數如下：工作狀態下的油溫在30℃-70℃范圍，傳動比在1.25-500范圍，除此之外，其輸入轉速在1000-1800|Ipm[2]范圍。下面就以二級減速齒輪箱作為試驗案例，分析實際傳遞動力時具體的影響因素，這種齒輪箱的傳動效率在O.976-O.985范圍。實際運轉中會產生較大的功率損耗，根據工作經驗總結，這種功率損耗來源是多方面的，包括油封情況、軸承配合度情況、齒輪情況等。根據相關試驗數據得知，在這些損耗中，齒輪損耗占到總功率損耗65%-70%，油封損耗占到總損耗的0.5%-1.5%，軸承損耗會占到總損耗的25%-35%，由此可見其所占的比例不同，其中最為嚴重的就是齒輪損耗。下面先具體分析齒輪損耗，其損耗還可以劃分為和載荷無關的攪油損耗PW，風阻損耗，和載荷有關系的PM損耗。在這方面研究人員也進行了細致的分析，根據得到的結果得知，和載荷有關的損耗會占到總損耗的50-60%，和載荷沒有關系的損耗占到總損耗的5-15%。通過上述分析得到的結果可以得知，在實際運行中，齒輪箱出現的損耗中，PM功率損耗是非常重要的一部分，因此在設計和加工中，技術人員要選擇合理的齒輪參數，就可以降低PM功率損耗30%-40%，除此之外，還可以提高齒輪箱的傳動效率，通過測算提高范圍在O.20%-O.30%范圍內。下面就對齒輪副傳動效率，齒輪嚙合損耗PM和進行分析，在此基礎上，深入研究影響傳統效率的相關因素，在以后的設計工作中，將影響因素控制在最小范圍，保證齒輪運行過程中的傳動效率，避免齒輪整體工作效率不高，影響以后的發展。

3 應用和驗證分析

齒輪嚙合功率損耗PM和齒輪副的傳動效率η的計算方法PM=14.6514、η=14.6514。結合這一公式輸入相關參數進行驗證分析，試驗臺參數為：加載功率Pl=100Kw；轉速nl=1000rpm；加載轉矩兀=955N.m；潤滑油L—CKC220；環境溫度25℃測試結果：工作平衡溫度83℃；整機傳動效率η=0.9891。最終得到η=l-14.6514、fg、f1、fail=0.9940。

4 分析具體影響因素和以后的解決辦法

根據得到的計算結果和實際測試結果進行對比分析，當前齒輪箱作用比較大，在很多方面都得到了應用，而且發揮重要的作用，例如在冶金行業、礦山行業、起重行業、運輸行業、水泥行業、建筑行業和化工行業，因此相關企業對其的研究都非常重視。根據上述的計算和分析，發現了一些問題，因此在以后進行齒輪箱設計過程中，不僅要滿足所要求的使用壽命和強度，還應該遵循下列幾方面的原則，通過這些措施可以保證齒輪的傳動效率，降低運行中產生的功率損耗。

第一點，設計中要保證軸承的使用壽命，滿足這一點要求后，設計中選用比較大的螺旋角，通過上述公式計算，以及實際數據測算得知，選用的螺旋角越大，齒輪的傳動效率就越高；第二點，通過公式計算和實際測試得知，當齒寬越大時，分度圓直徑越大時，其整體的傳動效率越低，但是二者所影響的量級不同，因此設計中檔結構允許時，可以選用較小的齒寬，選用較大的分度圓直徑，保證齒輪的傳動效率。分析中發現正變位齒輪不一定能提高傳動效率，為了提高傳動效率，選擇的變位系數不應該過大，進行變位系數分配時，可以保證大小齒輪的滑動率相等、端面重合度盡可能大。測試發現當齒輪箱的工作油溫越低時，齒輪的傳動效率就越高，但是相應的攪油功率損耗開始增大，由此可見，要求齒輪的工作油溫盡可能低，將工作油溫控制在50℃-70℃范圍[3]。

5 總結

通過以上對齒輪傳動效率的相關影響因素分析，發現影響齒輪傳動效率的因素較多，總結其具體影響方向后，設計中對實際要求進行綜合分析，設計中遵循相關原則，保證設計質量，提高其傳動效率。

參考文獻：

[1]周哲波.潤滑措施對齒輪傳動效率和使用壽命的影響[J].煤炭學報，2011，34（1）：116-120.

[2]胡青春，李劍英，段福海.帶有圓錐齒輪的復合行星傳動功率流與傳動效率分析[J].機械工程學報，2015，51（21）：42-48.

[3]馮海生，王黎欽，鄭德志等.計及齒面摩擦的高功率密度齒輪傳動效率分析[J].華南理工大學學報（自然科學版），2014（09）：24-29.endprint