Layoutprinzipien und praktische Erfahrungen mit mehrstufigen nichtparallelen Schachtgetriebesystemen
Mehrstufige nicht-parallele Schachtgetriebe, einschließlich räumlicher Getriebeformen wie Schräggetriebe, Kreuzschraubgetriebe und Wurmgetriebe, werden in industriellen mechanischen Geräten weit verbreitet.Der Kern des Layout-Designs besteht darin, die Zuverlässigkeit der Übertragung, die kompakte Struktur und die Prozesswirtschaft in Einklang zu bringen.Es ist notwendig, standardisierte Konstruktionsprinzipien zu befolgen und technische praktische Erfahrungen zu kombinieren, um gemeinsame Risiken zu vermeidenDie Leitlinien für die Ausgestaltung des Übertragungsnetzes werden in diesem Dokument systematisch dargelegt.technische praktische Erfahrung und typische Layout-Systeme des Systems, die sowohl theoretische Anleitung als auch praktische Bedienbarkeit bietet.
1. Grundprinzipien für das Layout
1.1 Grundsätze für die Zuordnung der Übertragungsquoten
Ein vernünftiges Staging, klein vorne und groß hintenDie Hochgeschwindigkeitsstufe (in der Nähe des Leistungseingangs wie des Motors) hat ein geringeres Getriebeverhältnis.und die Niedriggeschwindigkeitsstufe nimmt eine größereEine geringe Übertragungsquote bei der Hochgeschwindigkeitsstufe kann die Drehgeschwindigkeit und die Trägheitslast reduzieren und einen übermäßigen Verschleiß der Hochgeschwindigkeitsstufe verhindern.Eine große Übertragungsquote bei niedriger Drehzahl kann den gesamten Übertragungsbedarf decken und dem Arbeitszustand mit hohem Drehmoment am Ende der niedrigen Drehzahl entsprechen..Konventionelle Referenzwerte auf der Grundlage mechanischer Konstruktionsnormen: Übertragungsgrad i eines einstufigen geraden Schrägrads ≤ 5, eines einstufigen Spiralschrägrads ≤ 8, eines kreuzenden Schrägrads ≤ 8,und einstufige Wurmgeräte sind 10~80 (unter starker Belastung auf 8~60 reduziert)Die Zuweisung des Mehrstufen-Gesamtgetriebeverhältnisses sollte ein übermäßig großes Einstufenverhältnis vermeiden, um eine unzureichende Gangfestigkeit und eine verstärkte Vibration zu vermeiden.
Gleich starke Übereinstimmungen. Prolong Service LifeThe contact strength and bending strength allowances of each stage gear pair should tend to be consistent to avoid premature failure of a certain stage gear due to load concentrationWenn z. B. das dreistufige Gesamtübertragungsverhältnis i_total = 60 ist, kann es als i1=3, i2=4, i3=5 zugeordnet werden, um eine gleichmäßige Lastverteilung in allen Stufen zu realisieren.
Anpassung an die Arbeitsbedingungen, flexible Einstellungsservo- oder Präzisionsgetriebe sollten dem Prinzip der Mindestdrehinnerrschaft folgen.und das Übertragungsverhältnis der Hochgeschwindigkeitsstufe sollte kleiner sein, um die dynamische Reaktion des Systems zu verbessern.Für schwere und niedriggeschwindige Übertragungssysteme kann das Übertragungsverhältnis der Niedriggeschwindigkeitsstufe angemessen erhöht werden, um den Schachtdurchmesser, die Lagergröße und die Steuerungskosten zu senken.
1.2 Grundsätze der Schachtgestaltung und der räumlichen Anordnung
Achsenübereinstimmung, steuerbare DrehrichtungKlarifizieren Sie den Achsenwinkel jeder Stufe (Σ=90° ist der am häufigsten verwendete Standardwinkel),Steuerung der Drehrichtung der Ausgangswelle durch die Kombination von Getriebehelixrichtung und Zahnzahl, und vermeiden Sie die Hinzufügung von zusätzlichen Zahnrädern, um den Übertragungsverlust und die Platzbesetzung zu reduzieren.
Gleichmäßiger Stromfluss, keine StörungenFür ein mehrstufiges Serienlayout sollte das Achsenlayout sicherstellen, dass der Stromstrom in eine Richtung übertragen wird.Vermeidung eines zusätzlichen Biegemoments und einer wechselnden Belastung des Lagers, was zu Wellenverformungen oder frühen Lagerschäden führen kann.
Kompaktes Layout, Rücksicht auf die Steifigkeit: Die Zahnräder sind vorzugsweise in einer gemeinsamen Spitzenform angeordnet, um die Achsgröße erheblich zu reduzieren.gekreuzte Helical-Züge sollten dem Helixwinkel und dem Schachtschnittwinkel angemessen entsprechen, um den Mittelstand zu verkleinern; die Wurmgetriebe sind vorzugsweise in einem niedriger montierten Typ (Wurm unter dem Wurmgetriebe) angeordnet, um eine ausreichende Schmierung zu gewährleisten,und oben oder seitlich montierte Typen können für Hochgeschwindigkeits- und Schwerlastszenarien ausgewählt werden, um den Rührverlust zu reduzierenIn der Zwischenzeit sollte das Getriebepaar zwischen zwei Lager angeordnet werden, um einen zu langen Freischaltzug zu vermeiden.Die Freischaltwelle muss verdickt oder mit Hilfsstützen versehen werden, um die Steifigkeit der Welle zu verbessern.
Anpassung an die gesamte Maschine, einfache IntegrationDie relative Position (vertikal, quer, verschoben) der Eingangs-/Ausgangswelle sollte mit dem Gesamtraum der Ausrüstung übereinstimmen.und Standardwinkel (90°), 45°) bevorzugt werden, um die Schwierigkeiten bei der individuellen Verarbeitung und Montage zu verringern.
1.3 Grundsätze für Kraft- und Lastgleichgewicht
Für spiralförmige Schräggetriebe kann die Helixrichtung so eingestellt werden, dass die axiale Kraft auf die Spannweite des Lagers zeigt und so die Wellenverformung verringert wird.in mehrstufigen Reihen, sollten die axialen Kräfte der benachbarten Stufen möglichst entgegengesetzt sein, um sich gegenseitig auszugleichen, wodurch die Lagerlast verringert und die Lebensdauer des Lagers verlängert wird.
Vermeiden Sie exzentrische Belastung, Steuern Sie die AusrichtungsgenauigkeitStrictly control the alignment accuracy of the gear pair in Übereinstimmung mit den Anforderungen von GB/T 10095.1-2008 Gear Accuracy Standard.Bevelzüge müssen die Übereinstimmung des Kegelspitzes gewährleisten, und der Winkelfehler der enthaltenen Achse wird in der Regel bei ±10′~±30′ (gemäß der Genauigkeitsstufe angepasst) gesteuert, um den durch die Lastkonzentration verursachten lokalen Zahnradverschleiß und Zahnbruch zu verhindern.Die Niedriggeschwindigkeitsstufe überträgt ein großes Drehmoment, so daß sie in der Nähe des Ausgangsendes angeordnet werden sollte und der Schachtdurchmesser und die Lagergröße synchron vergrößert werden sollten, um die Tragfähigkeit zu verbessern.Die Auslegung des Schachtdurchmessers muss den Anforderungen an die Torsionsfestigkeit und -steifigkeit entsprechen..
1.4 Grundsätze für Schmierung, Wärmeverteilung und Präzisionskontrolle
Schmiermethode Anpassung an die Arbeitsbedingungen Splash-Schmierung kann bei mittleren und niedrigen Geschwindigkeiten angewendet werden (Liniengeschwindigkeit v<10 m/s, anwendbar für Schräggetriebe und Kreuzschraubgetriebe),und der Ölgehalt sollte bei 1/3~1/2 des Radius des untersten Getriebes geregelt werdenFür Hochgeschwindigkeits- (v≥10 m/s) und Schwerlastgetriebe ist eine Drucköl-Injektionsschmierung erforderlich, wobei der Öl-Injektionsdruck bei 0,15 bis 0 gesteuert wird.3 MPa zur Gewährleistung einer ausreichenden Ölversorgung im Maschenbereich.Bei der Wurmgetriebe kann für den unteren Typ Spritzschmierung eingesetzt werden, für den oberen Typ ist Drucköl-Injektionsschmierung erforderlich.Die Öltemperatur sollte auf 80°C (90°C bei starker Belastung) begrenzt werden, um Schmierfehler zu vermeiden., gemäß GB/T 30582-2014 Getriebe-Schmierspezifikation.Ölnebel-Schmierung kann angewendet werden, um die Zuverlässigkeit der Schmierung und den Wärmeabbau weiter zu verbessern.
Stärkung der Wärmeverteilung, Gewährleistung des thermischen GleichgewichtsDie Übertragungsleistung von nichtparallelen Schächten ist etwas niedriger als bei parallelen Schächten.die Übertragungswirksamkeit von Schräggetüten (Genauigkeitsstufe 5~8) beträgt 95%~98%, und die der Wurmgeräte (Einkopfwürmer) beträgt 70% bis 90% (bei Mehrkopfwürmern kann sie auf 85% bis 95% erhöht werden).Hinzugefügte Kühlölleitungen oder Lüfter. The area of heat dissipation fins should be determined according to temperature rise calculation to avoid excessive temperature rise (usually controlled within 40℃) leading to gear scuffing and pitting, gemäß GB/T 14039-2002 Temperaturanstiegsspezifikation für Getriebe.Traditionelle Wurmgetriebe Übertragung hat offensichtliche Wärmeerzeugung aufgrund der hohen Gleitgeschwindigkeit der Maschenzahnoberfläche, so daß die Wärmeabbauvorrichtung entscheidend gestärkt werden sollte.
Präzisionsvergleich, Vibrationskontrolle und LärmIn Übereinstimmung mit GB/T 10095.1-2008 wird die Genauigkeit des Getriebes der Hochgeschwindigkeitsstufe als Stufe 5~6 und der Niedriggeschwindigkeitsstufe als Stufe 7~8 ausgewählt.und die Präzisionsübertragung (z. B. Servosystem) als Klasse 4~5; die Genauigkeit von Schräggewichten sollte sich auch auf die Anforderungen von GB/T 10225-2025 beziehen.Die natürliche Frequenz der einzelnen Stufenbearbeitung sollte die Arbeitsgeschwindigkeit (mit einer Sicherheitsspanne von.2~1.4 mal reserviert), und Resonanz sollte durch Modalanalyse vermieden werden.leichte und mittlere Last, die den Aufprall abschwächen kann; mittlere harte Zahnfläche (350 bis 450 HBW) eignet sich für mittlere und hohe Geschwindigkeiten, mittlere und schwere Belastungen; harte Zahnfläche (Härte > 450 HBW,Karburiert und gelöscht) wird für Hochgeschwindigkeits- und Schwerlastszenarien ausgewählt, um die Tragfähigkeit zu verbessernFür Getriebewerkstoffe werden hochfeste Legierungen wie z. B. 20CrMnTi in Übereinstimmung mit den Anforderungen der Getriebebauwerkstoffnormen bevorzugt.
1.5 Montage-, Wartungs- und Prozessprinzipien
Einfache Montage und AnpassungDer Gehäuse ist vorzugsweise von einem Split-Typ (horizontale oder vertikale Split), um die Installation, Ausrichtung und Einstellung des Getriebepaares zu erleichtern;Die Schräggetriebe sollten mit axialen Anpassungsdichtungen ausgestattet sein, um die Maschenlücke und den Kontaktbereich genau zu steuern..
Einfache Wartung, Kostensenkung und Effizienzsteigerung Die Lager und Dichtungen sind leicht zu demontierende Positionen.Ölabflussstecker und Atemstecker, und Detektionsfenster sind an wichtigen Teilen reserviert, um die tägliche Kontrolle und Wartung zu erleichtern.Schacht-Schnittwinkel und Lagermodelle werden bevorzugt, um die Kosten für Verarbeitung und Ersatzteile zu senken.
2. Ingenieurwissenschaftliche Praxiserfahrung
2.1 Praxiserfahrung bei der Zuordnung der Übertragungsquoten
Wenn das Gesamtrennungsverhältnis 80 übersteigt, wird die Kombination von Wurmgetriebe + Schräggetriebe bevorzugt.wenn das Wurmgetriebe die Hauptaufgabe der Verzögerung übernimmt und das Schräggetriebe für die Richtungsänderung verantwortlich ist, um die Ansammlung von Achsfehlern zu vermeiden, die durch mehrstufige Schräggetriebe verursacht werden; wenn das Gesamtrennverhältnis 30 bis 80 ist,Die Kombination von Schräggetriebe + zylindrischem Getriebe kann zur Ausgleichsrichtung und Tragfähigkeit verwendet werden..
Bei der tatsächlichen Konstruktion, wenn das Einstufengeschleunigungsverhältnis den herkömmlichen Bereich überschreiten muss (z. B. geradlinige Schräggetriebe i=6~7),Die unzureichende Festigkeit sollte durch Erhöhung des Getriebemoduls kompensiert werden., die harte Zahnoberfläche annehmen, die Schaftsteifigkeit stärken usw.Die Überprüfung der Zugkontaktfestigkeit und der Biegfestigkeit sollte durchgeführt werden, um einen vorzeitigen Verschleiß des Piniens zu vermeiden., in Übereinstimmung mit GB/T 3480.1-2018 Berechnungsstandard für die Zugträgerleistung.
Im Servosystem sollte das Übertragungsverhältnis der Hochgeschwindigkeitsstufe nicht zu groß sein (in der Regel i≤4), da sonst die Drehinertie der Hochgeschwindigkeitswelle zunimmt.Verringerung der Reaktionsgeschwindigkeit des Systems und sogar Beeinträchtigung der Genauigkeit der Steuerung.
2.2 Praxiserfahrung in der Auslegung von Schächten
Wenn die Ausrüstungsfläche begrenzt ist und ein Ausrüstungsspielraum erforderlich ist, sollte die Anordnung der Schrägräder so weit wie möglich vermieden werden.die Aussteigenlänge darf nicht mehr als das Dreifache des Schachtdurchmesser seinGleichzeitig sollte der Wellendurchmesser verdickt oder eine Hilfsstütze hinzugefügt werden, und der Wellendurchmesser muß der Steifheitsprüfung entsprechen (Ausbeugung ≤ 0.01 mm) zur Verhinderung einer schlechten Vermischung durch Wellenverformungen, gemäß der Stiffheitsnorm für die Wellenkonstruktion.
Bei der Kreuzschraubgetriebe beträgt der Helixwinkel in der Regel 15°~30° und der Schnittwinkel der Welle ist vorzugsweise 90°, wodurch die Achskraft verringert und die Maschenstabilität verbessert werden kann.wenn die Drehrichtung der Ausgangswelle angepasst werden muss, kann er durch Änderung der Helixrichtung eines Stufengetriebes ohne Hinzufügen von Leerlaufgetrieben realisiert werden.
Bei der Anordnung des Wurmgeräts sollte, wenn der unteren Typ verwendet wird, die Ölhöhe kontrolliert werden, um einen übermäßigen Rührverlust durch übermäßiges Eintauchen des Wurms zu vermeiden.wenn der oben montierte Typ für Hochgeschwindigkeits- und Schwerlastszenarien ausgewählt wird, sollte eine Zwangsschmiervorrichtung hinzugefügt werden, um eine ausreichende Ölversorgung des Maschenbereichs zu gewährleisten.
2.3 Praxiserfahrung in Kraft und Schmierung
Wenn die axialen Kräfte von benachbarten Stufen bei mehrstufiger Übertragung nicht vollständig ausgeglichen werden können,Lager mit höherer Tragfähigkeit (z. B. Winkel-Kugellager und konische Walzlager) sollten ausgewählt werden, and the bearing life should be calculated in accordance with GB/T 6391-2010 Calculation Standard for Rolling Bearing Life to ensure that the bearing life is not lower than the expected service life of the equipment and avoid bearing failure due to excessive load. Für Hochgeschwindigkeits- und Hochlastszenarien sollten hochpräzise und zuverlässige Lager ausgewählt werden, um den Anforderungen des Betriebs der Anlagen gerecht zu werden.
Die Auswahl des Schmieröls sollte den Arbeitsbedingungen des Getriebes gemäß GB/T 30582-2014 entsprechen:für niedriggeschwindigkeits- und schwere Belastungen (Lastfaktor K≥1) wird ein hochviskoses Getriebeöl (ISO VG 220~460) ausgewählt..8) und Getriebeöl mit geringer Viskosität (ISO VG 68~150) für Hochgeschwindigkeits- und Leichtlast (Lastfaktor K<1,2); special worm gear oil (containing extreme pressure and anti-wear additives) must be used for worm gear transmission to avoid insufficient lubrication and intensified tooth surface wear caused by ordinary gear oil, was bei Geräten mit einem hohen Anteil an Wurmgetriebe besonders wichtig ist.
Die Konstruktion der Box sollte einen reibungslosen Ölfluss ohne Ölansammlungs-Todzonen gewährleisten, und ein Ölrückgabe-Kanal sollte eingerichtet werden, um eine oxidative Verschlechterung durch langfristige Ölretention zu vermeiden.bei hohen Temperaturen, kann eine Wärmedämmungsschicht außerhalb der Box hinzugefügt werden, um den Wärmeabbau zu verbessern.
2.4 Häufige Probleme und Vermeidungsmethoden
Abnormale Geräuschwellen und übermäßige Vibrationen: Hauptsächlich verursacht durch übermäßige Achse-Ausrichtungsschäden, unangemessene Wellenrückwirkungen oder unzureichende Schaftsteifigkeit.Erfahrung:Streng kontrollieren die Koaxialität der Box Lagerloch und die Achse enthalten Winkel Toleranz während der Montage■ die Maschenrückwirkung durch Anpassung von Dichtungen genau steuern; den Schachtdurchmesser vergrößern oder Steifungsmittel einstellen, um die Steifigkeit der Box und des Schachts zu verbessern.
Vorzeitige Lagerschäden: Hauptsächlich durch Überlagerung der Achsenkraft, schlechte Schmierung oder Abweichungen bei der Montage verursacht.Erfahrung:Optimieren der Übertragungsquote Zuweisung zum Ausgleich eines Teils der axialen Kraft■ regelmäßig den Ölstand und den Zustand des Schmieröls überprüfen und rechtzeitig ersetzen; während der Montage sicherstellen, dass das Lager mit der Welle und dem Lagersitz übereinstimmt.
Getriebe-Pitting und -Schub: Hauptsächlich durch Lastkonzentration, übermäßige Öltemperatur oder Schmierfehler verursacht.Erfahrung: Kontrolle der Genauigkeit der Getriebeausrichtung, um eine exzentrische Last zu vermeiden;Stärkung der Wärmeabbaumaßnahmen zur Kontrolle der Öltemperatur; wählen Sie ein Schmieröl aus, das für die Arbeitsbedingungen geeignet ist, um eine ausreichende Ölversorgung im Maschenbereich zu gewährleisten.
Unbequeme Wartung: Hauptsächlich verursacht durch eine unzumutbare Baukonstruktion und eine schwierige Demontage von Lagern und Zahnrädern.Erfahrung: Annahme einer geteilten Boxkarosserie und reservierter Demontagefläche;eine abnehmbare Struktur für Schlüsselkomponenten (z. B. Lager) einführen, um eine vollständige Demontage zu vermeiden■ Einrichtung von Kontrollfenstern, um die tägliche Erkennung zu erleichtern.
3. Zusammenfassung
Das Layout der mehrstufigen nichtparallelen Schachtgetriebe sollte Grundsätze und Erfahrungen als Ergänzung haben.die nicht nur die Anforderungen an die Übertragungsleistung erfüllt,, Festigkeit und Präzision, berücksichtigt aber auch die Bequemlichkeit der Montage und Wartung und die Kostenkontrolle.es ist notwendig, sich flexibel nach den Arbeitsbedingungen der Ausrüstung anzupassen, Raumgröße, Last und andere Faktoren, und gleichzeitig häufige Konstruktionsmissverständnisse zu vermeiden, um den langfristigen stabilen und effizienten Betrieb des Übertragungsnetzes zu gewährleisten.