礦用提升機鋼絲繩換繩車同步齒輪特性分析（5）(圖文)
時間：2024-07-02 08:50:30 點擊數(shù)：
4.3 齒輪zui大等效應力分析
在有限元模型中,，利用探針提取從動輪一個齒面與一個齒根面的zui大等效應力,。觀察恒定轉(zhuǎn)矩的zui大等效應力變化，當齒輪嚙合時間到達0.11s 時,，位于從動輪齒面與齒根面的zui大等效應力達到zui大,，zui大等效應力處于齒根處；應力的變化趨勢整體呈現(xiàn)出金字塔形,；隨著同步齒輪嚙合的進行,，zui大等效應力的幅值逐步升高；達到zui高點之后,，應力幅值又逐步降低,，表明嚙合過程的結(jié)束。因為齒輪嚙合過程中是單齒對接觸與兩齒對接觸交替出現(xiàn)形式,，所以會出現(xiàn)zui大等效應力的波動,。當處于單齒對接觸時，應力波動大,，同時應力值將達到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,，且應力波動較小。
如圖12所示,，一次波動轉(zhuǎn)矩的zui大等效應力變化趨勢基本與恒定轉(zhuǎn)矩的zui大等效應力變化趨勢一致,，同樣是先增 大后減小,；但是zui大等效應力幅值變大,，甚至超過了材料的屈服ji限。同時,，由于一次波動轉(zhuǎn)矩的輸出,，即使位于雙嚙合區(qū)時，其應力波動相較于恒定轉(zhuǎn)矩輸出時的應力波動也是更大,。
圖12 恒定轉(zhuǎn)矩與一次波動轉(zhuǎn)矩zui大等效應力的對比
如圖13所示,，三角波動轉(zhuǎn)矩的zui大等效應力變化趨勢基本與恒定轉(zhuǎn)矩的zui大等效應力變化趨勢一致,。不同的是，由于三角波動轉(zhuǎn)矩輸出是先達到峰值再降低,，而后又升高,，導致齒輪嚙合進入雙嚙合區(qū)之后，其zui大等效應力相較于恒定轉(zhuǎn)矩的zui大等效應力出現(xiàn)“起伏式”波動,。
圖13 恒定轉(zhuǎn)矩與三角波動轉(zhuǎn)矩zui大等效應力的對比
如圖14所示,，指數(shù)波動轉(zhuǎn)矩的zui大等效應力變化趨勢基本與恒定轉(zhuǎn)矩的zui大等效應力變化趨勢一致，且zui大等效應力波動相較于恒定轉(zhuǎn)矩zui大等效應力更大,。
圖14 恒定轉(zhuǎn)矩與指數(shù)波動轉(zhuǎn)矩zui大等效應力的對比
5 結(jié)論針對礦用提升機鋼絲繩換繩車送繩機構(gòu)中同步齒輪在實際工作中可能遇到的問題,，首先考慮馬達輸出轉(zhuǎn)矩波動輸出的3種情況，建立了3種轉(zhuǎn)矩波動輸出函數(shù),；隨后通過有限元法進行了分析,，對比了3種波動轉(zhuǎn)矩輸出下齒輪的接觸壓力與zui大等效應力。
(1)有限元仿真得到齒輪靜強度分析下,，齒面接觸應力和齒根彎曲應力與赫茲公式計算結(jié)果相比,，誤差不超過8.3%，驗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)一對接觸齒輪面的齒面壓力變化趨勢基本與波動轉(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)矩波動越大,，齒輪面接觸壓力波動也越大,。
(3)一對齒輪嚙合是以單齒對接觸與兩齒對接觸交替的形式出現(xiàn)。當處于單齒對接觸時,，應力波動大,，同時應力值將達到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，且應力波動較小,。
(4)在齒輪的齒面與齒根面提取zui大等效應力,，3種波動轉(zhuǎn)矩的zui大等效應力變化趨勢基本與恒定轉(zhuǎn)矩的zui大等效應力變化趨勢一致；齒輪齒面與齒根面的zui大等效應力的幅值,，會隨轉(zhuǎn)矩波動的增 大而變大,，同時這也會導致在齒輪雙嚙合區(qū)的zui大等效應力波動變大。
