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| 鼓形齒聯(lián)軸器的試驗(yàn) 王東道 ，沈偉斌 摘 要：介紹了用牽引齒輪綜合加栽試驗(yàn)臺(tái)對(duì)鼓形齒聯(lián)軸器進(jìn)行的相關(guān)試驗(yàn)。 關(guān)鍵詞：鼓形齒聯(lián)軸器；齒輪綜合加栽試驗(yàn)臺(tái)；試驗(yàn) 1、 引言 對(duì)鼓形齒聯(lián)軸器進(jìn)行試驗(yàn)可以了解其在不同工況下鼓形齒聯(lián)軸器的運(yùn)行和磨損情況，研究其使用 壽命、獲取產(chǎn)品性能參數(shù)。 利用中國南車集團(tuán)戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所現(xiàn)有的試驗(yàn)設(shè)備——齒輪綜合加載試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)鼓形 齒聯(lián)軸器進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)項(xiàng)目有：無載荷空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)、鼓形齒聯(lián)軸器多齒嚙合試驗(yàn)、靜載荷破壞試驗(yàn)和仿真加載試驗(yàn)。 選擇模數(shù)m=4，齒數(shù)Z=48，壓力角a=20°的鼓形齒聯(lián)軸器進(jìn)行了無載荷空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)、多齒嚙合試 驗(yàn)和靜載荷破壞試驗(yàn)。選擇模數(shù)m=4，齒數(shù)Z=38，壓力角a=20°鼓形齒聯(lián)軸器進(jìn)行仿真試驗(yàn)。 2、 試驗(yàn)設(shè)備--牽引齒輪綜合試驗(yàn)臺(tái)簡介 該試驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)的連接方框圖見圖1。  系統(tǒng)由變頻調(diào)速器控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)作為系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理的電液伺服控制 加載系統(tǒng)，采用的是封閉功率流試驗(yàn)加載原理。 3、 無載荷空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn) 3．1 試驗(yàn)方法 試驗(yàn)時(shí)將鼓形齒聯(lián)軸器一端安裝在齒輪箱主動(dòng)軸上，另一端安裝在專用工裝的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上。該專用 工裝可調(diào)節(jié)其軸向和徑向的位移，以達(dá)到模擬鼓形齒聯(lián)軸器在實(shí)際運(yùn)行中2軸線不對(duì)中的工況。由調(diào) 速電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪箱運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，連接形式見圖2。  圖2 無載荷空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn) 3．2 試驗(yàn)記錄 試驗(yàn)時(shí)電機(jī)正反轉(zhuǎn)各1次，每次60min。表1為徑向位移變化時(shí)聯(lián)軸器的試驗(yàn)情況；表2為徑向、 軸向均變化時(shí)聯(lián)軸器的試驗(yàn)情況。 表1 徑向位移變化試驗(yàn)  表2 徑向、軸向位移均變化時(shí)試驗(yàn)  3．3 試驗(yàn)分析 (1)從鼓形齒聯(lián)軸器的擺角情況分析，該聯(lián)軸器的最大擺角可以達(dá)到5°，空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)滿足設(shè)計(jì)要求； (2)分解該聯(lián)軸器，檢查齒面，沒有發(fā)現(xiàn)點(diǎn)蝕、擦傷、粘著等現(xiàn)象，屬于正常磨損狀態(tài)； (3)通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該聯(lián)軸器在不同的偏移量時(shí)，理論上有一個(gè)相對(duì)的平衡位置，當(dāng)2軸線趨于對(duì) 中時(shí)，聯(lián)軸器具有回到原來的平衡位置的功能。 4、 鼓形齒聯(lián)軸器多齒嚙合試驗(yàn) 鼓形齒聯(lián)軸器嚙合情況較為復(fù)雜，理論上未加載荷時(shí)，只有2對(duì)齒接觸，加上載荷后，輪齒產(chǎn)生變 形，可能有多對(duì)齒嚙合，在不同的齒輪周向上，在不同的軸問傾角的情況下，都會(huì)有所不同；另外由于加工、安裝等的誤差都會(huì)造成嚙合情況的不同，理論計(jì)算十分復(fù)雜。因此，借助試驗(yàn)來分析受力情況及受力的分布趨勢變得具有十分重要的實(shí)用價(jià)值。多齒嚙合試驗(yàn)利用電阻應(yīng)變的原理進(jìn)行研究。粘貼應(yīng)變計(jì)后的工件見圖3。  圖3 粘貼應(yīng)變計(jì)后的工件 4．1 試驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)主要考慮以下2個(gè)因素：能進(jìn)行不同載荷、不同工作軸間傾角時(shí)嚙合的測試。 (1)試驗(yàn)方案。一般情況下，內(nèi)齒的剛度大于外齒的剛度，為了能更好地反映應(yīng)變，工作應(yīng)變片貼于外齒輪輪齒的端面，溫度補(bǔ)償片貼于不受力的相同材料上。同時(shí)為了能更好地反映接觸狀況，應(yīng)變片貼于輪齒中心線受拉應(yīng)力的一側(cè)，靠近齒根邊緣處，如圖4所示。  圖4 應(yīng)變片粘貼位置示意圖 (2)試驗(yàn)步驟。① 將試驗(yàn)鼓形齒聯(lián)軸器在牽引齒輪綜合試驗(yàn)臺(tái)上組裝好，接出工作應(yīng)變片和溫度補(bǔ)償片的引線，并與試驗(yàn)儀器連接好，按試驗(yàn)要求調(diào)好所要求的軸間傾角；② 將引線與試驗(yàn)儀器連接 好，將每一個(gè)應(yīng)變片編號(hào)，調(diào)節(jié)平衡；③通過液壓加載器對(duì)試驗(yàn)聯(lián)軸器加載荷，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。④若要改變載荷的大小或傾角的大小，重復(fù)以上步驟。 4．2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 試驗(yàn)時(shí)的加載扭矩為2100 N·m，傾角為0°，得出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。 表3 鼓形齒聯(lián)軸器多齒嚙合試驗(yàn)應(yīng)變值  將每個(gè)應(yīng)變片的編號(hào)按順序在圓周上排列好，畫出同心圓等值線，將每個(gè)應(yīng)變片的應(yīng)變值標(biāo)在對(duì) 應(yīng)的序號(hào)上，將這些點(diǎn)用光滑的曲線連起來，見圖5。由圖中曲線可以清楚地看出，在軸問傾角為0°時(shí)，加載后每個(gè)輪齒都受力，而且受力比較均勻。  圖5 鼓形齒聯(lián)軸器多齒嚙合試驗(yàn)應(yīng)變圖 5、 靜載荷破壞試驗(yàn) 做完多齒嚙合試驗(yàn)后，緊接著做靜載荷破壞試驗(yàn)。在軸間傾角為O°時(shí)，逐漸增大載荷，觀察聯(lián)軸器有無異常。 試驗(yàn)時(shí)將載荷從1500～5000 N·m區(qū)間變化(每次變化值為500N·m)，聯(lián)軸器無異常。 受試驗(yàn)臺(tái)的加載能力限制，只能給聯(lián)軸器加到5000 N·m扭矩的載荷(是設(shè)計(jì)扭矩的3倍多)，聯(lián)軸器沒有發(fā)生斷齒現(xiàn)象，可見，在無軸間傾角時(shí)，聯(lián)軸器的承載能力是足夠強(qiáng)的。 6、 仿真加載試驗(yàn) 仿真加載試驗(yàn)是在較為恒定的負(fù)載條件下運(yùn)行，根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，通過試驗(yàn)參數(shù)的改變，進(jìn) 行承載能力、效率、磨損、溫升等測試目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)。 6．1 試驗(yàn)方法 試驗(yàn)選用的鼓形齒聯(lián)軸器為：模數(shù)m=4，齒數(shù)z=38，壓力角a=20°。試驗(yàn)需用2套完整鼓形齒聯(lián) 軸器。其中l(wèi)套鼓形齒聯(lián)軸器裝在液壓加載器和十字滑臺(tái)之間，另1套鼓形聯(lián)軸器裝在十字滑臺(tái)和陪 試齒輪箱之間。十字滑臺(tái)是由2套液壓伺服油缸控制的一個(gè)小系統(tǒng)，它可在軸向、徑向2個(gè)方向按給定的位移信號(hào)自由運(yùn)動(dòng)。由十字滑臺(tái)帶動(dòng)鼓形聯(lián)軸器在軸向、徑向來回運(yùn)動(dòng)，以此來模擬動(dòng)車在運(yùn)行中由于線路不平順和通過曲線、彎道時(shí)鼓形齒聯(lián)軸器在垂向、縱向和軸向的位移。整個(gè)系統(tǒng)組裝后見圖6。  6．2 試驗(yàn)記錄 試驗(yàn)時(shí)按試驗(yàn)大綱規(guī)定的載荷進(jìn)行加載；按規(guī)定的轉(zhuǎn)速及軸向、徑向的偏移量啟動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)。全 部試驗(yàn)的記錄數(shù)據(jù)比較多，下面給出2種試驗(yàn)條件下的記錄。表4為靜態(tài)位移時(shí)試驗(yàn)記錄，表5為動(dòng) 態(tài)位移(極限位置)時(shí)的試驗(yàn)記錄。  表5 偏移量為軸向±10mm．徑向±12.5mm時(shí)動(dòng)態(tài)位移(極限位置)試驗(yàn)記錄  6．3 試驗(yàn)分析 當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行到最大傾角約5°時(shí)，即軸向位移為±1O mm，徑向位移為±12．5 mm時(shí)，聯(lián)軸器的溫升加劇，噪音、振動(dòng)變大。短時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)后，拆下來檢查，發(fā)現(xiàn)內(nèi)外齒面均出現(xiàn)擠壓痕跡，外齒兩端磨損較為嚴(yán)重；聯(lián)軸節(jié)內(nèi)復(fù)位元件彈簧外圈邊緣嚴(yán)重磨損。 經(jīng)分析后認(rèn)為有2個(gè)原因：(1)外齒修形量不夠；(2)彈簧的剛度不夠，并圈長度過長，造成在最大傾角時(shí)，聯(lián)軸器內(nèi)外齒滑移空間不夠，造成撞擊，從而使得內(nèi)外齒的磨損加劇以及噪音和振動(dòng)變大。 經(jīng)過加大外齒的修形量，重新設(shè)計(jì)彈簧，增大彈簧的剛度，減少并圈長度，重新組裝試驗(yàn)。試驗(yàn)在進(jìn)行到最大傾角時(shí)，情況明顯好轉(zhuǎn)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 |
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