蜗杆的磨损及改进

分析

所用蜗杆传动为普通圆柱蜗杆传动, 在啮合处有很大的相对滑动, 工作条件不够良好时, 就会产生较严重的摩擦和磨损, 进而引起过分发热, 使润滑情况恶化, 造成进一步磨损.但对于蜗轮仅仅使用几个月便因磨损严重而失效, 换上的新蜗轮后又因磨损而很快的失效的原因, 需作以分析:

(1) 要使蜗杆传动良好, 其必须满足正确啮合条件, 即在中间平面上(图3) , 蜗杆的轴面模数ma1 及压力角Aa1 应与蜗轮的端面模数m t2、压力角At2 相等, 蜗杆导程角K, 应与蜗轮螺旋角β相等. 为了保证蜗杆与配对蜗轮的正确啮合, 常用与蜗杆具有同样尺寸的蜗轮滚刀加工其配对的蜗轮. 实例中蜗轮的尺寸, 是通过测绘已磨损蜗轮的尺寸获得的. 实测大蜗轮齿数Z5 = 26, 齿顶圆直径d a5 = 175mm , 计算其模数m5=6.25 mm; 小蜗轮齿数Z6 = 20, 齿顶圆直径d a6 = 138mm , 计算其模数m6=6.27mm; 大小蜗轮螺旋角B

5 = B6 = 11°; 大蜗轮与蜗杆安装孔中心距a45 = 113. 27 mm; 小蜗轮与蜗杆安装孔中心距a46 = 94. 62 mm. 取模数m = 6. 3mm , 蜗杆直径系数q = 10 的滚刀加工蜗轮. 拆下蜗杆测量, 发现蜗杆齿数Z 4 = 2,齿顶圆直径d a4 = 74mm , 导程角K4 = 10. 5°, 经计算其模数m 4 = 5. 78mm.

显然蜗轮与蜗杆

不能正确啮合, 使蜗杆传动失效.

1, 7— 电机; 2— 联轴器; 3, 11— 减速器; 4— 蜗杆;5, 6— 蜗轮及搅拌轴; 8— 带传动; 9— 二级齿轮传动; 10— 丝杠

(2) 蜗轮先于蜗杆磨损属正常现象. 在蜗杆传动中, 由于材料和结构上的原因, 蜗杆的强度总是高于蜗轮轮齿的强度, 所以失效常发生在蜗轮轮齿上. 正因为如此, 蜗轮材料的选取也很

重要. 据分析, 本例中蜗轮材料为ZCuSnPb5Zn5, 适用于滑动速度v s < 12m .s 的蜗杆传动场合. 为了防止变形, 常对蜗轮进行时效处理, 但本例没有注意到这一点.

(3) 蜗杆回转轴线偏移是造成蜗杆传动失效的另一原因. 从拆下的蜗杆及其轴承来看,一端轴承保持架破损, 滚动体有裂痕, 造成蜗杆回转轴偏心; 测量蜗杆直线度, 发现蜗杆也有变形, 造成蜗杆偏离中间平面. 另外, 从图2 可以看出蜗杆悬臂安装, 其刚度差, 易变形; 一个蜗杆同时与两个蜗轮啮合, 安装精度不高时, 将引起蜗杆传动不良; 小蜗轮轴不直, 造成其磨

损不均(图2 (b) ).

(4) 润滑油的使用也影响到蜗杆传动的好坏. 润滑对蜗杆传动来说, 具有特别重要的意义. 因为当润滑不良时, 传动效率显著降低, 并且带来剧烈的磨损, 甚至产生胶合破坏. 在新设备开始使用时, 减速器中的蜗轮蜗杆传动正常, 润滑油(采用进口润滑油) 能起到润滑、散热等作用. 但在蜗杆传动中齿面间相对滑动速度较大, 蜗轮容易磨损, 因此传动时间一长, 润滑油失效, 使得蜗轮剧烈磨损. 即使更换上新的蜗轮、新的润滑油, 蜗杆传动过程中, 仍然会

有蜗轮蜗杆摩擦加剧, 油温上升, 润滑油失效, 加剧蜗轮磨损和胶合, 使整个传动失效.此外, 过载也会造成蜗轮磨损.

3　措施

由于原蜗杆传动机构已经失效, 必须重新更换一套新加工的蜗轮蜗杆. 为了满足正确啮合条件, 应保证其中心距与原配孔中心距一致, 并不改变总传动比.

保证正常传动, 还对更换机构采用了如下措施:

(1) 新加工的蜗杆蜗轮副, 必须经过精心跑合. 因为蜗轮滚刀不可能做到和工作蜗杆绝对相同, 故其共轭齿形的最后形成, 有赖于润滑在跑合和受载运转中实现. 选择蜗杆在工作转速

和额定载荷下跑合1～ 5 h, 用矿物油润滑. 仔细观察齿面粗糙度的变化状况和接触斑点的分布情况, 达到理想情况后全部清洗矿物油, 将润滑油换成新油.

(2) 检查蜗杆蜗轮轴承孔, 使其符合安装要求. 安装调整时应使接触区偏向齿面的啮出侧(图4) 以利于在啮入口处造成油楔空间, 容易形成油膜润滑. 因受载后油在尚未带入齿面中间以前无法形成油膜润滑, 易使蜗轮蜗杆磨损和胶合, 故切忌使接触区偏向啮入侧. 采用人工油涵结构, 改善润滑条件, 扩大实际接触面积.

(3) 更换轴承. 蜗杆传动过程中会产生轴向力, 故选用国产圆锥滚子轴承; 在蜗杆另一端加支撑, 提高蜗杆刚度, 并校直蜗轮轴.

(4) 原减速器中使用进口90#Mob il 齿轮油. 按照本例蜗轮蜗杆传动的条件, 蜗杆蜗轮齿面间相对滑动速度v s = 0. 8 m .s , 婴儿印泥现改用国产100# 齿轮油效果良好. 有起子依强度计算, 蜗轮材料选用ZCuSn10Pb1 可满足使用要求.燃煤机

(5) 试车时, 在额定载荷下先空载运转, 测轴承温升和密封泄漏情况; 然后逐步加载至额定载荷生殖器疱疹新药, 观察齿面及箱体温升情况.

4　结束语

通过采取以上措施, 使设备重新运转, 将近一年未发现蜗杆传动出现异常. 由于采用恰当的措施, 使企业生产效率提高7%; 国产润滑油和国产轴承的使用, 使维修费用降低15%.但是, 防爆蓄电池从传动系统图1 来看, 减速箱11 siro-1967中, 蜗杆副4 与二级齿轮9 在传动上没有关系. 即使普通圆柱蜗杆传动经过良好的加工和正确安装, 也只能延长其使用时间, 而磨损的特性不会

改变. 磨损过后的磨削落入油箱又影响齿轮9 的传动.

若改用直廓环面蜗杆传动, 情况会好一些. 因为直廓环面蜗杆传动与圆柱蜗杆传动相比有许多优点: 齿面瞬时接触与相对速度方向夹角接近90°, 有利于形成油膜; 共轭齿廓接触点处诱导曲率半径大, 有利于降低齿面接触应力; 蜗杆蜗轮相互包围, 同时参加啮合齿数多,降低单齿载荷; 蜗杆螺旋面修形, 早期形成稳定的啮合面. 但因其不能轴向安装, 箱体结构需作较大传动才能满足安装要求.

参考文献:

[1 ]　濮良贵. 机械设计[M ]. 北京: 高等教育出版社, 1996.