礦用提升機(jī)鋼絲繩換繩車同步齒輪特性分析（6）(圖文)

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4.2 齒輪接觸壓力分析

在有限元分析原理中，力通過(guò)各單元節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳遞。當(dāng)齒面接觸點(diǎn)隨嚙合運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)齒面節(jié)點(diǎn)位置時(shí)，會(huì)在節(jié)點(diǎn)處出現(xiàn)應(yīng)力集中，接觸應(yīng)力出現(xiàn)波動(dòng)，同時(shí)接觸壓力也會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。嚙合仿真分析之后，在有限元模型中提取一對(duì)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(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，但是幅值趨于一個(gè)定值，且接觸壓力波動(dòng)穩(wěn)定。

如圖9所示，一次波動(dòng)轉(zhuǎn)矩下，齒面接觸壓力的變化趨勢(shì)與一次波動(dòng)轉(zhuǎn)矩函數(shù)基本相符；在波動(dòng)轉(zhuǎn)矩到達(dá)zui高峰時(shí)，對(duì)應(yīng)的齒面接觸壓力達(dá)到zui大值；與恒定轉(zhuǎn)矩相比較，一次波動(dòng)轉(zhuǎn)矩的齒面接觸壓力波動(dòng)幅度更大。由此可以推斷，波動(dòng)轉(zhuǎn)矩的增大也會(huì)引起應(yīng)力集中幅值的增大。

圖9 恒定轉(zhuǎn)矩與一次波動(dòng)轉(zhuǎn)矩接觸壓力的對(duì)比

如圖10所示，三角波動(dòng)轉(zhuǎn)矩下齒面接觸壓力的變化趨勢(shì)與三角波動(dòng)轉(zhuǎn)矩函數(shù)基本相符；當(dāng)三角波動(dòng)轉(zhuǎn)矩到達(dá)波峰時(shí)，所對(duì)應(yīng)的zui大接觸壓力也達(dá)到zui大值；隨著三角波動(dòng)轉(zhuǎn)矩開始下降到達(dá)底峰，所對(duì)應(yīng)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(shí)間0.10～0.15s 時(shí)間內(nèi)，接觸壓力處于ji小值；但當(dāng)三角波動(dòng)轉(zhuǎn)矩下一個(gè)波峰來(lái)臨時(shí)，其zui大接觸壓力會(huì)陡增到之前的峰值。由此可見，三角波動(dòng)轉(zhuǎn)矩帶來(lái)的接觸壓力波動(dòng)幅度依然很大。

圖10 恒定轉(zhuǎn)矩與三角波動(dòng)轉(zhuǎn)矩接觸壓力的對(duì)比

如圖11所示，指數(shù)波動(dòng)轉(zhuǎn)矩下，齒面接觸壓力的變化趨勢(shì)與指數(shù)波動(dòng)轉(zhuǎn)矩函數(shù)基本相符；當(dāng)指數(shù)波動(dòng)轉(zhuǎn)矩在0.16s 附近達(dá)到頂峰時(shí)，所對(duì)應(yīng)的接觸壓力也達(dá)到zui大值；在0～0.13s 之間，由于波動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加較緩，其接觸壓力相對(duì)穩(wěn)定；在0.13～0.16s 之間，由于指數(shù)波動(dòng)轉(zhuǎn)矩陡增，其接觸壓力也從較小值直接增加到zui高點(diǎn)。與恒定轉(zhuǎn)矩相比較，當(dāng)指數(shù)波動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加趨于平緩時(shí)，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(dòng)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(dòng)轉(zhuǎn)矩接觸壓力的對(duì)比

結(jié)合圖9～11可得到結(jié)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(dòng)轉(zhuǎn)矩、三角波動(dòng)轉(zhuǎn)矩、指數(shù)波動(dòng)轉(zhuǎn)矩下，齒面接觸壓力幅值變化趨勢(shì)與轉(zhuǎn)矩變化趨勢(shì)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(jì)算結(jié)果的合理性。