采用新型齒板提高燒結機星輪齒板承載能力

牛晉昌

摘 要 燒結機星輪和臺車的輥輪可分別視為機構中的齒輪和銷齒。驅動機構在低速、重載、多粉塵和無潤滑等惡劣工況下運行，使齒板的齒面上形成磨損、塑形變形等損傷。通過對燒結機星輪齒板齒形的研究，采用新型齒板齒廓曲線以提高齒板的承載能力。

關鍵詞 燒結機 齒板齒廓曲線 承載能力

中圖分類號：U260.4 文獻標識碼：A

0引言

帶式燒結機的傳動采用齒輪——銷齒條驅動機構實現。燒結機星輪和臺車的輥輪可分別視為機構中的齒輪和銷齒。驅動機構的精度較低，并且在低速、重載、多粉塵和無潤滑等惡劣工況下運行，使齒板的齒面上形成磨損、塑形變形和飛邊等損傷。影響驅動裝置的正常嚙合，造成帶式燒結機的核心部件星輪的報廢。因此提高星輪齒板的承載能力的研究，意義重大。

1研究方案

1.1研究目標

帶式燒結機星輪的尺寸大、精度低、臺車的輥輪無精確的定位，星輪與輥輪軸的平行度很差并且在低速重載、多粉塵和無潤滑等惡劣工況下運行，給星輪驅動臺車輥輪運行時的承載能力帶來極大的影響。諸多因素中，齒面接觸應力過大是決定性的。

如圖1所示為星輪齒板與輥輪嚙合時，齒寬方向上一端接觸較嚴重的一種塑性變形和飛邊損傷形式。

圖1：星輪齒面塑形變形和飛邊

對于星輪齒板的失效也在不斷的采取措施進行補救，可以采取將飛邊用氣割割除，或對齒面堆焊的方法進行處理，處理方法也有一些弊端。對于較大的塑性變形、飛邊和磨損，常常采取更換齒板的方法進行處理，恢復精度。頭部星輪因溫度較低，齒板更換較容易實行。但尾部齒板因溫度較高，齒板螺栓尤其是配合螺栓及其難拆除而且在安裝時可能存在與星輪本體螺栓孔有偏差的情況，存在“邁步”現象。

因此，研究的目標是合理準確的分析星輪齒面的接觸強度和損傷原因，并給出降低接觸應力的方法。

1.2技術方案

1.2.1傳統帶式燒結機星輪齒廓曲線

目前，齒廓曲線有兩種形式，第一種如圖2（a）所示，是由兩端圓弧和一段直線組成。第二種如圖2（b）所示，由三段圓弧光滑過度連接組成。

因為臺車輥輪列的間距是不相等的。傳統的帶式燒結機星輪的齒距為定值，輥輪的輪距為變值，兩者相嚙合時，相鄰的兩個臺車端面將產生空隙。傳統星輪的定齒距與臺車交替變化的輥輪輪距的不匹配，這造成了星輪投入使用一段時間后便會發生齒面的異常磨損。所以傳統的星輪齒廓曲線方程與共軛齒廓嚙合原理不符。

軌道上運行的臺車成一列擺放，為避免臺車之間異常擠壓、磨損和相互干擾，在頭部彎道的入口、尾部彎道的入口水平軌道過渡到彎道段時，應使臺車之間先產生縫隙再進行轉彎；在頭部彎道出口、尾部彎道出口彎道過渡到水平軌時，使臺車先擺平之后再對前車追趕，消除間隙后與前面的臺車一起成列向前運動。為滿足上述的運行要求，臺車執行牽引機構的星輪齒廓曲線必須滿足一定的要求。

1.2.2新型燒結機星輪齒廓曲線

如圖3所示，我們先建立直角坐標系 oxy ，原點在星輪的運轉中心 o點。先設定初始位置，x 軸水平，y 軸鉛垂向上。燒結機星輪和臺車的輥輪的軸線平行且都垂直于oxy 平面，并設定星輪和輥輪的軸線在沿 y方向的偏置距離為e 。輥輪沿 x 軸水平運動，其半徑為Rr。曲線 1 為帶式燒結機星輪齒板節曲線，曲線2 為帶式燒結機星輪齒板輪廓曲線。

初始位置時，輥輪的運動距離s=s0，臺車輥輪與燒結機星輪齒廓接觸點的公法線過節點p0，法線長度ln0=c0p0=Rr；節曲線的極徑為r0=op0；齒廓曲線的壓力角為 0 。根據平面機構的運動理論分析，齒廓曲線的壓力角為

=arctan

設 C 為星輪齒廓曲線上任一點，R為基礎圓半徑， 為星輪的旋轉角度，根據三心定理和幾何問題的分析和計算，可得C點的坐標，即星輪的齒廓曲線為標準漸開線，其方程為

1.2.3齒廓曲線的受力情況

如圖4所示，假設臺車在運行過程中阻力Fs是一定，星輪齒板與輥輪之間的法向壓力為 Fm=Fs/cos 。當嚙合壓力角 €？ 0 時，法向壓力值最小。但是，目前我國在線的傳統星輪齒形的嚙合壓力角不等于零，有時可達30€白笥遙虼擻捎諮沽欽庖徊問芰Ψ較蠐牘趼值腦碩較蠆灰恢攏賈陸喲ビαυ齟螅⒉邢蛄Α？

本論文中所研制的齒板齒形，齒廓曲線均為漸開線形式。漸開線與輥輪嚙合的壓力角 €啊？0 ，則可在很大程度上提高星輪的承載能力。

2實施效果

采用新型齒板結構之后，，我們對齒板的使用狀況進行了定期檢查，與理論上的分析結果一樣齒板的飛邊狀況得到較大的改善，延長的齒板的使用壽命和更換周期，降低了燒結機的維護費用和設備事故的發生，保證了生產順行。

參考文獻

[1] 張昌富.冶煉機械[M].冶金工業出版，2003，

[2] 劉鴻文.材料力學[M].高等教育出版社，2003.