礦用提升機鋼絲繩換繩車同步齒輪特性分析（6）(圖文)

時間：2024-08-15 08:36:05 點擊數(shù)：

4.2 齒輪接觸壓力分析

在有限元分析原理中，力通過各單元節(jié)點進行傳遞。當齒面接觸點隨嚙合運動經(jīng)過齒面節(jié)點位置時，會在節(jié)點處出現(xiàn)應力集中，接觸應力出現(xiàn)波動，同時接觸壓力也會出現(xiàn)波動。嚙合仿真分析之后，在有限元模型中提取一對接觸齒輪面的齒面壓力，得到接觸壓力變化圖。分析發(fā)現(xiàn)，隨著齒輪嚙合，在恒定轉(zhuǎn)矩下的齒面接觸壓力雖然會出現(xiàn)波動，但是幅值趨于一個定值，且接觸壓力波動穩(wěn)定。

如圖9所示，一次波動轉(zhuǎn)矩下，齒面接觸壓力的變化趨勢與一次波動轉(zhuǎn)矩函數(shù)基本相符；在波動轉(zhuǎn)矩到達zui高峰時，對應的齒面接觸壓力達到zui大值；與恒定轉(zhuǎn)矩相比較，一次波動轉(zhuǎn)矩的齒面接觸壓力波動幅度更大。由此可以推斷，波動轉(zhuǎn)矩的增大也會引起應力集中幅值的增大。

圖9 恒定轉(zhuǎn)矩與一次波動轉(zhuǎn)矩接觸壓力的對比

如圖10所示，三角波動轉(zhuǎn)矩下齒面接觸壓力的變化趨勢與三角波動轉(zhuǎn)矩函數(shù)基本相符；當三角波動轉(zhuǎn)矩到達波峰時，所對應的zui大接觸壓力也達到zui大值；隨著三角波動轉(zhuǎn)矩開始下降到達底峰，所對應的zui大接觸壓力同樣趨于減小。與恒定轉(zhuǎn)矩相比較，雖然zui大接觸壓力的峰值變化不大，且在嚙合時間0.10～0.15s 時間內(nèi)，接觸壓力處于ji小值；但當三角波動轉(zhuǎn)矩下一個波峰來臨時，其zui大接觸壓力會陡增到之前的峰值。由此可見，三角波動轉(zhuǎn)矩帶來的接觸壓力波動幅度依然很大。

圖10 恒定轉(zhuǎn)矩與三角波動轉(zhuǎn)矩接觸壓力的對比

如圖11所示，指數(shù)波動轉(zhuǎn)矩下，齒面接觸壓力的變化趨勢與指數(shù)波動轉(zhuǎn)矩函數(shù)基本相符；當指數(shù)波動轉(zhuǎn)矩在0.16s 附近達到頂峰時，所對應的接觸壓力也達到zui大值；在0～0.13s 之間，由于波動轉(zhuǎn)矩增加較緩，其接觸壓力相對穩(wěn)定；在0.13～0.16s 之間，由于指數(shù)波動轉(zhuǎn)矩陡增，其接觸壓力也從較小值直接增加到zui高點。與恒定轉(zhuǎn)矩相比較，當指數(shù)波動轉(zhuǎn)矩增加趨于平緩時，接觸壓力變化幅度與恒定轉(zhuǎn)矩變化幅度基本持平；但一旦指數(shù)波動轉(zhuǎn)矩陡增，其接觸壓力的變化幅度增大，且幅值比恒定轉(zhuǎn)矩的幅值大很多。

圖11 恒定轉(zhuǎn)矩與指數(shù)波動轉(zhuǎn)矩接觸壓力的對比

結合圖9～11可得到結論：在恒定轉(zhuǎn)矩下，齒面接觸壓力幅值基本不變；在一次波動轉(zhuǎn)矩、三角波動轉(zhuǎn)矩、指數(shù)波動轉(zhuǎn)矩下，齒面接觸壓力幅值變化趨勢與轉(zhuǎn)矩變化趨勢基本一致。由此可見，齒面接觸壓力幅值隨轉(zhuǎn)矩變化而變化，這也表明了計算結果的合理性。