甘蔗壓榨機專用JY系列中心傳動硬齒面減速器
眾所周知，一臺機(ji)(ji)器通常(chang)由三個部分組(zu)成即(ji)動(dong)(dong)力機(ji)(ji)、傳(chuan)動(dong)(dong)裝置、工作機(ji)(ji)。此外，根據機(ji)(ji)器工作需要(yao)，可能還有控制系統、潤(run)滑、照(zhao)明等輔助系統。機(ji)(ji)械(xie)傳(chuan)動(dong)(dong)裝置是(shi)指(zhi)將動(dong)(dong)力機(ji)(ji)產生(sheng)的(de)(de)(de)機(ji)(ji)械(xie)能以機(ji)(ji)械(xie)的(de)(de)(de)方式傳(chuan)送到工作機(ji)(ji)構上去的(de)(de)(de)中間裝置。甘蔗(zhe)壓榨機(ji)(ji)的(de)(de)(de)傳(chuan)動(dong)(dong)裝置一般采用(yong)減(jian)速器，其作用(yong)是(shi)增大電動(dong)(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)輸出轉矩，降低轉速，以滿足甘蔗(zhe)壓榨機(ji)(ji)的(de)(de)(de)使用(yong)要(yao)求。
與通(tong)用減速器相(xiang)比，甘(gan)蔗壓(ya)榨(zha)機專(zhuan)用減速器的(de)特點：
1.工作(zuo)平(ping)均轉矩(ju)在31~274t.m之間，輸(shu)出轉速為6~48r/min，連續(xu)運轉。載(zai)荷性質為強沖擊，最大短時負荷可能比正常負荷大50%，是典型(xing)的(de)低速重載(zai)齒(chi)輪減速器。
2.工作季節性很強。每年(nian)冬春工作120~150天，必須完成農民全年生產(chan)的甘蔗壓榨任務。
3.減速(su)器的尺(chi)寸重量(liang)大(da)、造(zao)價高(gao)，生產(chan)、安裝周期長，制造(zao)難度(du)較大(da)。
由于以上(shang)原(yuan)因，甘蔗壓榨(zha)機減速器必須(xu)在長時間滿(man)負荷連(lian)續運轉的(de)情況下不會出現重大故障。
為了滿足減速器高可靠度、低失效(xiao)概率(lv)的要求，我們(men)在設計制造過程中(zhong)遵循以下原則：
1.以用(yong)(yong)戶提供(gong)的(de)準確(que)的(de)使用(yong)(yong)參(can)數為設計(ji)的(de)依據(ju)，進行有針對性的(de)專(zhuan)項設計(ji)制(zhi)造。參(can)數包括原動機(ji)型號規格(ge)、轉速、功率、轉矩，壓榨機(ji)的(de)轉速、轉矩、短(duan)時(shi)過載大小、連續運轉的(de)時(shi)間(jian)，車間(jian)的(de)環境(jing)條(tiao)件以及環境(jing)的(de)最高(gao)最低溫度(du)等。
2.正確選擇傳動型式。壓(ya)榨機(ji)減速器類型很多，如：①側傳動(dong)圓柱齒輪減速器，結(jie)構簡單，制(zhi)造、維護方便，但重量較大；②雙圓弧齒輪減速器(qi)，齒(chi)輪加工切(qie)齒(chi)深度(du)要(yao)求高，不允許活向變位切(qie)削，裝配(pei)誤差(cha)要(yao)求嚴格，承(cheng)載能力不夠充分發揮，存在嚴重點(dian)蝕斷齒(chi)現(xian)象，失效機率也很高，同時，齒(chi)輪精(jing)度(du)不高，磨齒(chi)又困難(nan)；③中心傳動功(gong)率分流圓柱齒(chi)輪減速器，其重量、制(zhi)造與維護難度、造價等(deng)比(bi)較適中，具有良好(hao)的綜合性能；④三環(huan)(huan)、二環(huan)(huan)減速器，內外齒輪偏心嚙合，同時嚙合齒數較多，理論上重量較小，但其嚙合處滑動較大，潤滑不充分，運轉不平穩，軸承承受沖擊負荷，且在制造上難以提高內齒輪的硬度和精度，在大型低速重載傳動中我們不采用三環、二環傳動。此外按齒形和熱處理方法不同，還有漸開線、硬齒面和中硬齒面之分。為了達到良好的性能價格比、便于維護保養，我們選擇中心傳動功率分流圓柱齒輪減速器為最佳傳動方案，齒輪為漸開線齒硬齒面齒輪，與雙圓弧齒相比它具有可淬硬、磨齒的優點，精度可達到6級甚至更高，承載能力高，運轉平穩。
3.優化(hua)(hua)齒(chi)輪(lun)幾何參數，優選齒(chi)輪(lun)材料，采用先進的制造工(gong)藝，保證(zheng)足夠的強度(du)裕度(du)。在設(she)計過程中我們(men)主要(yao)的設(she)計依據(ju)是德國施羅曼—西馬(ma)克（SMS）公司的設(she)計公式、數據(ju)和(he)我們(men)積累(lei)的經(jing)驗數據(ju)。減速器的承載(zai)能(neng)力和(he)性(xing)能(neng)主要(yao)決定于(yu)齒(chi)輪(lun)副(fu)。優化(hua)(hua)齒(chi)輪(lun)幾何參數，既包括齒(chi)輪(lun)傳動中心距、模數、齒(chi)數、螺(luo)旋角、齒(chi)寬等(deng)(deng)參數的搭配組合，各級齒(chi)輪(lun)等(deng)(deng)強度(du)，也(ye)包括對強度(du)、運轉(zhuan)平穩性(xing)、噪聲影響很(hen)大的變(bian)位(wei)系數、軸向重(zhong)合度(du)最(zui)佳值(zhi)的選定。優化(hua)(hua)、合理的幾何參數可(ke)提高承載(zai)能(neng)力10%~25%，降低噪聲(sheng) 2~3分貝(bei)。
我們采用高強度低碳合金鋼（20CrMnMo、20CrNi2MoA等）為齒輪的材料，毛坯經鍛造、預先熱處理、探傷后進入粗加工，滾齒后進行氣體滲碳、淬火，齒面硬度56-62HRC，精加工為磨齒、精度達到GB10095國家標準的6級精度甚至更高。采用這樣的材料的工藝加工出的齒輪基礎極限應力均值δHlim=1500N/mm2、齒根彎曲極限應力均值δFlim=450N/ mm2，比中碳合金鋼調質滾齒中硬齒面的δHlim=750mm2、δFlim=280mm2，有大幅度提高。而齒輪的承載能力（以傳遞的轉矩T表示）與δHlim的平方成正比。當幾何參數尺寸相同時，硬齒面減速器比中硬齒面減速器的δHlim翻一番，承載能力翻兩番。但必須說明，硬齒面齒輪必須磨齒精加工，確保齒面接觸率沿齒長達到80%以上，沿齒高達到70%以上，才能有效發揮其高承載能力的優勢。
減速器承載能力計算和安全度、失效概率的確定，我們主要按SMS方法選定，并用GB3480國家標準計算方法校核。考慮到我國材質與工藝水平比德國低，在計算中偏安全取值，一般將計算出的承載能力降低20-30%作為實際承載能力。如用于甘蔗壓榨機減速器的齒輪點面應力，德國SMS按它的公式計算允許δH=1150N/mm2、我們取δH≤1000N/mm2，SMS允許δH=150 N/mm2、我們取δF≤120N/mm2，設計中我們以安全系數SF、SH大于1.25為前提，確保失效概率低于(yu)1/1000，高速級甚至低于(yu)1/10000。
4.先進可(ke)靠的(de)(de)(de)(de)結(jie)構設(she)計(ji)(ji)(ji)是(shi)發(fa)揮齒(chi)(chi)輪傳動性能的(de)(de)(de)(de)保障(zhang)。結(jie)構設(she)計(ji)(ji)(ji)我們(men)(men)仍采用SMS的(de)(de)(de)(de)數(shu)據，機(ji)體的(de)(de)(de)(de)壁厚(hou)、軸承(cheng)座的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度剛度按輸出(chu)轉矩確(que)定，因為我們(men)(men)實(shi)際選(xuan)用的(de)(de)(de)(de)承(cheng)載(zai)能力(li)低于按SMS計(ji)(ji)(ji)算出(chu)的(de)(de)(de)(de)承(cheng)載(zai)能力(li)，所以相對強(qiang)度剛度不低于SMS。SMS在(zai)(zai)結(jie)構可(ke)能時(shi)采用軸承(cheng)偏(pian)心套調整齒(chi)(chi)面接(jie)觸率，我們(men)(men)在(zai)(zai)多次大型非(fei)標設(she)計(ji)(ji)(ji)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)成功應用證明這是(shi)一(yi)項(xiang)行之有效的(de)(de)(de)(de)高速措施，我廠已(yi)出(chu)廠的(de)(de)(de)(de)在(zai)(zai)制(zhi)的(de)(de)(de)(de)甘蔗壓榨機(ji)減速器均采用了(le)偏(pian)心套結(jie)構。齒(chi)(chi)輪和(he)軸承(cheng)一(yi)律采用專用齒(chi)(chi)輪油，循(xun)環供(gong)油強(qiang)制(zhi)潤滑，油量、油牌號和(he)噴油嘴均按SMS的(de)(de)(de)(de)設(she)計(ji)(ji)(ji)。
需(xu)要特別(bie)說明(ming)的(de)(de)(de)是(shi)：均(jun)載機(ji)構是(shi)中(zhong)(zhong)心(xin)傳動(dong)減速器至關重要的(de)(de)(de)環節。中(zhong)(zhong)心(xin)傳動(dong)減速器在(zai)實(shi)際使用(yong)中(zhong)(zhong)如果沒(mei)有(you)(you)采(cai)取(qu)有(you)(you)效的(de)(de)(de)均(jun)載措施，則會造成大齒輪(lun)(lun)兩(liang)邊的(de)(de)(de)小齒輪(lun)(lun)無法(fa)(fa)同(tong)(tong)時(shi)帶動(dong)大齒輪(lun)(lun)，先接觸到的(de)(de)(de)齒輪(lun)(lun)承受200%的(de)(de)(de)載荷(he)，造成嚴(yan)重的(de)(de)(de)偏(pian)載，導致嚴(yan)重的(de)(de)(de)齒面損(sun)傷甚至斷齒。我們參(can)考(kao)了德國、美國、日本等國的(de)(de)(de)多種(zhong)均(jun)載方案，采(cai)用(yong)了兩(liang)流負(fu)荷(he)均(jun)載的(de)(de)(de)辦法(fa)(fa)，利用(yong)人(ren)字(zi)齒輪(lun)(lun)浮動(dong)機(ji)構，精確(que)計算浮動(dong)工力(li)和靈活性，采(cai)用(yong)無鍵聯結，促(cu)使兩(liang)流工作(zuo)同(tong)(tong)步(bu)。下面我在(zai)圖上給大家作(zuo)一個簡單介(jie)紹。
……
綜上所(suo)述，JY系列(lie)中(zhong)心傳動硬齒面減速器(qi)是甘蔗壓榨機理想的傳動裝置(zhi)，我們在設計和制造上均采取(qu)了諸多(duo)的先進(jin)措施，確(que)保(bao)減速器(qi)能在榨糖機獨特的工況下持續(xu)滿負荷運轉(zhuan)。
JY系列中心(xin)傳動榨糖機減速器有九種規(gui)格（最小2×650、最大2×1400），傳(chuan)動速(su)比(bi)有十種(zhong)（最小(xiao)31.5，最(zui)大125），產(chan)品(pin)已(yi)形成(cheng)系列化。而(er)我廠(chang)又(you)有(you)生(sheng)產(chan)坦克齒輪箱配備了精良(liang)(liang)的設備，擁(yong)有(you)一批經驗(yan)豐富(fu)的優秀(xiu)人才，因此，本系列減(jian)(jian)速器從(cong)設計制(zhi)造技術是成(cheng)熟的。多(duo)年以(yi)來，我們開(kai)發多(duo)種類型的大型重載、高精度(du)齒輪減(jian)(jian)速器，全部使用良(liang)(liang)好(hao)，至(zhi)今未(wei)見(jian)損(sun)壞、失效。如(ru)為涿(zhuo)神(shen)公(gong)司生(sheng)產(chan)鑄(zhu)鋁軋機主傳動(dong)裝置（輸(shu)出轉矩達2×50t·m），為(wei)上鋼五廠鋼管拉拔機配套(tao)的大型(xing)減速(su)器（工作(zuo)(zuo)轉矩達123 t·m），均在長期滿負(fu)荷工作(zuo)(zuo)的情況下，使用(yong)了近10年(nian)，完(wan)好無損，仍(reng)在使用(yong)。
針對(dui)糖廠用戶的(de)不同需求，我(wo)廠開發中心(xin)傳動硬齒面(mian)減(jian)速(su)器(qi)的(de)同時，還致力于多出軸減(jian)速(su)器(qi)等多種(zhong)產品(pin)的(de)研究開發，為用戶提供(gong)更全(quan)面(mian)的(de)服務(wu)。
任何(he)機械設備在連續滿負荷運轉(zhuan)的(de)情(qing)況下，要(yao)想達到預期壽命(ming)（一般(ban)按每天(tian)工(gong)作(zuo)8小時(shi)，工(gong)作(zuo)10年），都(dou)需用戶精心(xin)的(de)維護與監(jian)管。例如：及時(shi)加油潤滑、更換潤滑油和易(yi)損件(jian)、排除(chu)小故障、嚴格遵守操作(zuo)規程等。從(cong)圖上大家可(ke)以看(kan)出，對著(zhu)各個齒輪副嚙(nie)合的(de)位置我(wo)們都(dou)設置了觀察(cha)窗(chuang)或視孔蓋，工(gong)作(zuo)過(guo)(guo)程中很容易(yi)觀察(cha)到齒輪的(de)嚙(nie)合情(qing)況。從(cong)結構上看(kan)，安裝(zhuang)、拆卸、維修都(dou)較方便，也(ye)便于使用過(guo)(guo)程中的(de)維護、保養。希望我(wo)們供需雙(shuang)方密切合作(zuo)，讓中心(xin)傳動硬齒面減速器作(zuo)為榨糖機傳動家族新(xin)的(de)成(cheng)員(yuan)，為我(wo)國(guo)榨糖工(gong)業的(de)發展作(zuo)出更多的(de)貢獻。
為進一步優(you)化傳動結構(gou)、降低(di)能耗，我廠正在研究開(kai)發新的(de)一代(dai)產品組(zu)合式行星減(jian)速器。
巢(chao)湖市眾鑫機械(xie)設備有限公司(si)技術部編寫
2012年(nian)12月12日
