新型蜗轮用阀门电动设施的矛盾剖析

　　2蜗杆斜齿轮传动具有的特点

　　(1)可获得较高的传动效率，这对使用微型电动机为动力的小型电动装置是很重要的;(2)可获得较为宽松的装配条件和较为理想的零件加工工艺性。

　　在传动过程中蜗杆斜齿轮的啮合为点接触，而蜗杆蜗轮的啮合为线接触。不同的啮合状况是否有不同的传动效率，这是需要弄清楚的。

　　实际上轴承摩擦损耗与溅油损耗两项造成功率损失并不大，一般取23=095096.对于部分回转电动装置设计则可忽略不计，因为传动件转速较慢而不会受其影响。蜗轮副 主要的功率损耗为啮合摩擦损耗，即1的影响 大，而机械设计中1的计算与螺旋副相同，为：1=tgtg(v)式中蜗杆分度圆上的螺旋升角v当量摩擦角，v=arctgfv蜗杆斜齿轮传动是否可用上式进行啮合摩擦损耗计算尚无明确的理论依据，因为它毕竟是一种介于螺旋齿轮与蜗轮副之间的特殊传动型式。

　　有关机械原理文献仅介绍了螺旋齿轮传动效率较低(相对于直齿轮或两轴平行传动的斜齿轮)但并无具体数据。有的资料中则给出两轴交错90时螺旋齿轮的啮合效率，它是随轮齿的螺旋角度不同在069075间变化，但该资料对蜗杆与斜齿轮啮合的特殊型式也未提供确切的传动效率，只认为其计算方法与蜗轮副相似。

　　为确定两种不同传动型式的效率，我们采取了试验对比方法。由试验结果可知，采用蜗杆斜齿轮的QX效率是高于使用蜗轮副的QB1近1倍，其差异是较显著的。直观上看，前者应有较高的效率，否则使用单相004kW电动机要得到Tc，max=150Nm是比较困难的。当然上述试验没有考虑传动副材料的差异，但至少可以说明一些问题。

　　22关于蜗杆斜齿轮的装配特点

　　传动件啮合时从动件斜齿轮的轴向位移对传动性能并没有大的影响，即在主箱体加工中无需严格控制蜗杆轴支承孔的中心平面位置，甚至与从动件轴的不垂直度要求也较松。在传动件部套的装配上也不必过于要求斜齿轮的轴向位移和窜动量。

　　另外，在蜗轮副传动中一般装配程序是蜗杆轴部套在蜗轮轴部套之后装配，而所示的蜗杆斜齿轮则可先进行蜗杆轴部套的装配(包括碟形弹簧、轴承等)。这个特点是多回转行程运动引出部位所必须的。

　　以上两点在某种程度上都会给产品装配和零件制造带来方便。蜗杆蜗轮副则由于蜗轮齿宽方向的弧形，也就是齿顶的喉径，不仅不能使其一样方便地装配，而且对蜗杆的中心平面位置要求也高得多。

　　3蜗杆斜齿轮传动的强度问题

　　在实践中我们发现两例蜗杆斜齿轮啮合副中的斜齿轮齿面损坏或局部损坏。一例是在对国外样机研究时发现其转矩输出斜齿轮齿面存在压痕并且在接近开关两终端位置处更为明显。另一例则是我公司ZA3型多回转电动装置行程控制运动引出部位斜齿轮有断齿现象。

　　通过分析我们找到了其损坏原因：(1)由于蜗杆斜齿轮传动型式类似蜗轮副，可用蜗轮副强度计算方法分析其载荷状况(仅讨论齿面疲劳强度)。实际上蜗轮齿面接触疲劳强度计算公式也是依据斜齿圆柱齿轮的计算方法进行推导整理的。

　　在输出转矩相同且几何参数也基本相同的情况下蜗轮副的齿面接触强度确实较好，因为其压强相对小。如QB1产品的二级蜗轮m=125，Z2=70，d2=875mm，国外QX样机二级斜齿轮m=2，Z2=40，d2=80mm.前者投放市场若干年，目前尚无轮齿损坏的反馈信息，而后者则因在开关位置受力较大而出现明显的压痕，当然两者的材料也有一定差异。

　　(2)ZA3行程斜齿轮所以有断齿现象，主要是齿轮位于高速轴，工作时与蜗杆的滑动速度较高。

　　这时若中心距误差较大且齿轮模数又小，加之润滑状况不理想就有可能出现轮齿损坏现象。这点已在DDM系列产品设计中给予修正。

　　4结论

　　在机械设计理论中已对螺旋齿轮啮合特点有所论述，而其特殊型式蜗杆斜齿轮在阀门电动装置使用中的问题又验证了理论。通过研究我们认为该传动型式在阀门电动装置上使用的条件是：作为动力传动时：(1)仅可用于小型部分回转产品，其输出转矩不宜超过300Nm;(2)在条件允许情况下应尽量增大d2尺寸以改善其受力状况;(3)选择合理的斜齿轮材料。

　　在高速轴传递运动应注意：(1)保证良好的润滑条件;(2)斜齿轮支承轴应有滚动轴承;(3)应控制斜齿轮与蜗杆的中心距;(4)模数m应不小于15;(5)在空间允许的情况下尽量增加其齿数以减少轮齿的啮合次数(一般对行程精度影响不大)。