矿用提升机钢丝绳换绳车同步齿轮特性分析（5）(图文)

时间：2024-07-02 08:50:30  点击数：

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4.3 齿轮zui大等效应力分析
在有限元模型中，利用探针提取从动轮一个齿面与一个齿根面的zui大等效应力。观察恒定转矩的zui大等效应力变化，当齿轮啮合时间到达0.11s 时，位于从动轮齿面与齿根面的zui大等效应力达到zui大，zui大等效应力处于齿根处；应力的变化趋势整体呈现出金字塔形；随着同步齿轮啮合的进行，zui大等效应力的幅值逐步升高；达到zui高点之后，应力幅值又逐步降低，表明啮合过程的结束。因为齿轮啮合过程中是单齿对接触与两齿对接触交替出现形式，所以会出现zui大等效应力的波动。当处于单齿对接触时，应力波动大，同时应力值将达到zui大；在双啮合区，其所受载荷与接触压力较平稳，受到冲击较小，且应力波动较小。

如图12所示，一次波动转矩的zui大等效应力变化趋势基本与恒定转矩的zui大等效应力变化趋势一致，同样是先增 大后减小；但是zui大等效应力幅值变大，甚至超过了材料的屈服ji限。同时，由于一次波动转矩的输出，即使位于双啮合区时，其应力波动相较于恒定转矩输出时的应力波动也是更大。

如图13所示，三角波动转矩的zui大等效应力变化趋势基本与恒定转矩的zui大等效应力变化趋势一致。不同的是，由于三角波动转矩输出是先达到峰值再降低，而后又升高，导致齿轮啮合进入双啮合区之后，其zui大等效应力相较于恒定转矩的zui大等效应力出现“起伏式”波动。
 
如图14所示，指数波动转矩的zui大等效应力变化趋势基本与恒定转矩的zui大等效应力变化趋势一致，且zui大等效应力波动相较于恒定转矩zui大等效应力更大。
 
5 结论
针对矿用提升机钢丝绳换绳车送绳机构中同步齿轮在实际工作中可能遇到的问题，首先考虑马达输出转矩波动输出的3种情况，建立了3种转矩波动输出函数；随后通过有限元法进行了分析，对比了3种波动转矩输出下齿轮的接触压力与zui大等效应力。

(1)有限元仿真得到齿轮静强度分析下，齿面接触应力和齿根弯曲应力与赫兹公式计算结果相比，误差不超过8.3%，验证了该齿轮模型的可行性和仿真分析数据的可靠性。

(2)一对接触齿轮面的齿面压力变化趋势基本与波动转矩输出函数一致，表明齿轮接触面所受接触压力随所受转矩变化而变化，且转矩波动越大，齿轮面接触压力波动也越大。

(3)一对齿轮啮合是以单齿对接触与两齿对接触交替的形式出现。当处于单齿对接触时，应力波动大，同时应力值将达到zui大；在双啮合区，其所受载荷与接触压力较平稳，其区域齿轮受到冲击较小，且应力波动较小。

(4)在齿轮的齿面与齿根面提取zui大等效应力，3种波动转矩的zui大等效应力变化趋势基本与恒定转矩的zui大等效应力变化趋势一致；齿轮齿面与齿根面的zui大等效应力的幅值，会随转矩波动的增 大而变大，同时这也会导致在齿轮双啮合区的zui大等效应力波动变大。