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　　隨著掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)業(yè)的規(guī)范化，產(chǎn)品質(zhì)量是衡量產(chǎn)品好壞的主要性能指標(biāo)。在現(xiàn)代掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)品行業(yè)竟?fàn)幵絹碓郊ち业那闆r下，開機(jī)率越來越受到人們的重視，而截割減速器作為工作機(jī)構(gòu)的傳動件是影響其效率的重要因素之一。減速器噪聲的大小直接影響工人對機(jī)組的正確判斷，本文將從縱軸式掘進(jìn)機(jī)用二級行星圓柱齒輪減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計、加工制造、車間裝配及井下維護(hù)方面加以分析減速器產(chǎn)生噪聲的原因，提出能降低其噪聲的一些措施，以保證減速器的使用性能，進(jìn)而改善工人工作環(huán)境，降低工人勞動強(qiáng)度。

 

 

　　1.1設(shè)計設(shè)計包括結(jié)構(gòu)設(shè)計及參數(shù)設(shè)計兩方面。其中參數(shù)設(shè)計主要指標(biāo)為重合度，其代表著同時參與嚙合的齒輪對數(shù)。減速器工作時，參與嚙合的齒輪平均對數(shù)越多，表明其重合度系數(shù)越大，此時齒輪受力合理，傳動就比較平穩(wěn)，產(chǎn)生的噪音就越小。結(jié)構(gòu)設(shè)計指內(nèi)部軸系和孔系配合要求合理，間隙不能過大或過小。間隙太大，起不到配合的效果，容易發(fā)生偏移，產(chǎn)生不必要的摩擦，增加噪聲等級；間隙過小容易造成軸承之類的零件轉(zhuǎn)動不靈活，也容易增加噪聲等級。

 

　　1.2精度齒輪的制造精度決定著二級行星圓柱齒輪減速器的噪聲值。齒輪精度越高，則齒面越光滑，相互嚙合的齒面接觸區(qū)域就越均勻密集，如果整個嚙合齒面上的接觸區(qū)域越多越密集，其產(chǎn)生噪聲就越低。反之如果齒輪精度越低，則嚙合齒面就越粗糙，相互嚙合的齒面接觸區(qū)域就越小且分布不均，導(dǎo)致齒輪在其寬度方向上嚙合不充分，在工作過程中則會運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，嚴(yán)重時會產(chǎn)生劇烈的沖擊，提高其噪聲等級。

 

　　1.3齒面點蝕目前硬齒面齒輪在掘進(jìn)機(jī)中被廣泛應(yīng)用，主要是由于其具有傳動質(zhì)量好、承載能力高、重量輕、體積小等優(yōu)點，能滿足掘進(jìn)機(jī)的惡劣工況。掘進(jìn)機(jī)二級行星圓柱齒輪減速器在井下運轉(zhuǎn)一定時間后，由于環(huán)境因素的影響，在齒輪嚙合面經(jīng)常會出現(xiàn)麻點即點蝕。雖然選用的是硬齒面齒輪，表面硬度比較高，點蝕現(xiàn)象不容易發(fā)生，但是一旦有點蝕發(fā)生，就很不容易跑合，由于井下檢修減速器非常困難，所以不容易被發(fā)現(xiàn)，于是隨著時間的推移，工作時間的累積，被點蝕的齒面會不斷受到?jīng)_擊，點蝕區(qū)域也就隨著不斷擴(kuò)大，最終使得整個齒面受到破壞，增大了齒輪嚙合時產(chǎn)生沖擊，使得噪聲等級增加。而點蝕產(chǎn)生的金屬碎屑在箱體內(nèi)隨著潤滑油不斷的沖擊齒輪，加快了齒面的磨損，進(jìn)而導(dǎo)致整個減速器產(chǎn)生更大的噪聲。

 

　　1.4加工誤差加工誤差主要有齒距累積誤差及齒形誤差兩種。齒距累積誤差是指在加工齒輪時，毛坯在機(jī)床上的旋轉(zhuǎn)軸線和成品齒輪在減速器內(nèi)工作時的旋轉(zhuǎn)軸線相互不重合，從而造成齒輪各個齒的厚度不均勻。齒形誤差主要是指加工齒輪的刀具在制造、磨刃和裝卡中存在的誤差導(dǎo)致成品齒輪齒面出現(xiàn)齒形不對稱，以及在根切后續(xù)加工中校正不充分，使得齒輪在工作過程中出現(xiàn)不平穩(wěn)以及脈動、根切及打齒現(xiàn)象從而產(chǎn)生噪聲。

 

　　行星架在加工制造過程中，機(jī)床選擇不合理，不能一次裝卡完成所有孔系的加工，會對行星輪軸位置度產(chǎn)生偏差，直接導(dǎo)致齒輪副的側(cè)隙發(fā)生變化，如果側(cè)隙過大，在傳動件正反轉(zhuǎn)換向時將會產(chǎn)生巨大的沖擊，從而產(chǎn)生噪聲。內(nèi)齒圈加工過程中，由于機(jī)床和裝卡誤差會導(dǎo)致齒面產(chǎn)生徑向跳動誤差，而這直接影響到二級行星減速器內(nèi)浮動件的浮動量，過大的偏差會使得浮動件產(chǎn)生振動現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)噪聲；在熱處理工序中，如果選擇的工藝不當(dāng)，熱處理后會造成內(nèi)齒圈齒向、齒形以及齒距等一系列參數(shù)都發(fā)生變化，這也能導(dǎo)致使用過程中產(chǎn)生噪聲。

 

　　1.5齒面彈性變型現(xiàn)有大型掘進(jìn)機(jī)均使用在巖巷，所以截割用的二級行星減速器均需承受重載，因此齒輪在設(shè)計時都是硬齒面，表面均做過熱處理，這樣導(dǎo)致齒輪齒面的彈性變形會很大，而由于其極差的跑合性，導(dǎo)致齒輪在受重載嚙合時較大的變形會引起沖擊，進(jìn)而產(chǎn)生噪聲。

 

　　1.6裝配誤差裝配時由于齒側(cè)間隙未調(diào)整到設(shè)計值以及零件清洗不干凈，都會導(dǎo)致齒輪嚙合時出現(xiàn)振動產(chǎn)生噪聲，或者在裝配時由于個別零部件未安裝到位，產(chǎn)生松動，導(dǎo)致齒輪定位不準(zhǔn)，處于非正常嚙合位置，也會因為軸向移動而產(chǎn)生振動和噪聲。

 

　　1.7維護(hù)不當(dāng)掘進(jìn)機(jī)減速器在長期使用過程中，由于井下環(huán)境惡劣，工作強(qiáng)度大，齒輪工作時必然磨損齒面，如果此時潤滑油不能及時充分供給，以及冷卻系統(tǒng)不能正常工作，潤滑油不能及時更換，這些都將導(dǎo)致受損齒面的加速磨損，當(dāng)磨損達(dá)到一定的嚴(yán)重程度時，齒面精度發(fā)生變化，嚙合區(qū)域也發(fā)生變化，減速器噪聲就會增大。

 

　　針對以上這些噪聲的產(chǎn)生都原由，我們應(yīng)從以下幾個方面加以控制：

 

　　2.1齒輪參數(shù)設(shè)計的改進(jìn)在設(shè)計時在保證強(qiáng)度要求的前提下增大齒輪重合度，選用合理的配合等級，保證浮動件以及軸承的游隙，這些都能提高齒輪傳動的平穩(wěn)性。由于重合度與齒輪齒數(shù)以及齒形角有關(guān)，因此我們可通過齒輪齒數(shù)的增加、齒輪變位系數(shù)的加大及將相互嚙合齒輪的齒形角都調(diào)小，以此來減小輪齒嚙合時產(chǎn)生的沖擊，從而提高重合度，進(jìn)而減小齒輪傳動時產(chǎn)生的噪聲。2.2齒輪修形對中、低速級以及承受重載的齒輪采取齒向修形和齒頂齒廓修形的措施，這樣可以使齒輪在齒工作面的中部承載，且區(qū)域分布均勻，避免了由于齒輪齒端承受重載現(xiàn)象的發(fā)生，不容易斷齒，使其能夠平穩(wěn)嚙合，提高傳動穩(wěn)定性，降低了噪聲。

 

　　A：齒向修形量按下式計算：

 

　　△s1=4fHβ

 

　　2.2mn+5≥△b1≤0.1b2+5

 

　　式中：△s1-齒端修形量；fHβ-齒向線角度誤差；△b1-齒向端部修形長度；b1-小齒輪齒寬；b2-大齒輪齒寬，齒向修形只需修一對齒輪的小齒輪。

 

　　B：齒頂齒廓修形即漸開線的齒頂部分修去△Sa。

 

　　△Sa一般按模數(shù)取經(jīng)驗數(shù)，參考數(shù)據(jù)見表1，修形高度△h=（0.3至0.5）mn。修形角αk=0.25°至0.5°，小模數(shù)取較大值，大模數(shù)取較小值。

 

　　2.3控制減速器內(nèi)部關(guān)鍵件齒圈和行星架是行星減速器內(nèi)部最為重要的兩個部件，也是體積和質(zhì)量最大的兩個零件。二級行星圓柱齒輪減速器內(nèi)齒圈最常用的材料為42CrMo，熱處理方式為調(diào)質(zhì)處理后氮化處理。對于模數(shù)較大的內(nèi)齒圈合理的加工工藝應(yīng)采用采用粗插齒→調(diào)質(zhì)→半精車→精插齒以消除插齒后的應(yīng)力的方式，這樣可為后續(xù)熱處理變形的控制打好基礎(chǔ)，最終宜采用氮化處理，即可將其變形量控制在最小，亦可提高齒圈的承載能力。為了保證齒輪軸的位置度以及各行星軸孔與行星架基準(zhǔn)軸線的平行度，對于行星架的加工應(yīng)采用統(tǒng)一基準(zhǔn)，關(guān)鍵部位最好通過一次裝卡完成。

 

　　合理應(yīng)采用硬齒面來提高齒輪機(jī)械性能，為了齒輪保證精度等級，二級行星圓柱齒輪在加工制造過程中基準(zhǔn)應(yīng)該統(tǒng)一，且精加工完成后應(yīng)磨齒。

 

　　2.4提高裝配質(zhì)量裝配質(zhì)量直接影響減速器噪聲等級的大小，因此在減速器裝配過程中應(yīng)注意以下事項：

 

　?、傺b配前仔細(xì)檢查各零部件，認(rèn)真清洗干凈，不允許留有毛刺等。組裝時各級齒輪應(yīng)能正常轉(zhuǎn)動，保證各級齒輪嚙合齒面良好以及嚙合側(cè)隙準(zhǔn)確無誤，保證定位零件（如軸套）的固定可靠，避免齒輪端面在運轉(zhuǎn)過程中發(fā)生振擺等現(xiàn)象。對于采用浮動均載機(jī)構(gòu)的行星傳動，為了降低噪聲以及減少發(fā)熱，得到較好的浮動和均載效果，對于每一件浮動構(gòu)件與相鄰的兩端零件之間應(yīng)留有δ=0.5-1.0mm軸向間隙。②軸承在運輸、裝配過程中要避免碰撞以及劃傷，安裝時內(nèi)圈必須緊貼軸肩或定距環(huán)，安裝過程中避免施加不當(dāng)?shù)那脫簦S向間隙需要安裝時給定、調(diào)整。③按出廠檢驗標(biāo)準(zhǔn)對減速器進(jìn)行試運行跑合，待結(jié)束后更換潤滑油。

 

　　2.5日常維護(hù)與保養(yǎng)減速器組裝完成后，其噪聲等級即已產(chǎn)生。為了使減速器噪聲保持在較低的噪聲等級范圍內(nèi)，我們需要對減速器進(jìn)行定期維護(hù)和保養(yǎng)，雖然這種做法不能直接降低減速器固有噪聲等級，但是可以使減速器抵抗噪聲等級劣化的能力得以提高，使其壽命得到合理的利用。因此定期檢查和更換齒輪潤滑油，可以使齒輪及軸承一直處在良好的潤滑環(huán)境下，不但表面能光滑接觸，還可以及時散熱，使減速器達(dá)到平穩(wěn)傳遞運動的效果。

 

 

　　縱軸式掘進(jìn)機(jī)用二級行星圓柱齒輪減速器產(chǎn)生噪聲主要來源于零部件的設(shè)計的合理性、制造工藝的合理性、裝配質(zhì)量的好壞及維護(hù)保養(yǎng)是否到位，因此優(yōu)化齒輪結(jié)構(gòu)及合理的參數(shù)設(shè)計、提高制造精度及制造工藝的合理性、提高裝配質(zhì)量及及時的維護(hù)保養(yǎng)是降低減速器噪聲的有效途徑，也是產(chǎn)品在行業(yè)競爭之本。