巨型齿轮损坏后的维修

　　1大齿轮的可修复性大型、重载齿轮一般的制造材料是铸钢，其基本结构。造成大齿轮报废的主要原因是齿面的磨损和胶合，齿形破坏情况。很显然，修复齿轮的方法之一是把轮齿工作表面受破坏的部分切除，即车削齿顶圆后再重新切制新的齿形，然后根据修复后的大齿轮参数配制小齿轮。但切削后，势必造成修后的大齿轮内缘厚度减小。此时，值能否满足齿轮的工作强度成为能否修复的关键。通过对几种常用大齿轮的实际测量可知，这些大齿轮在设计时，值有设计裕度，值一般为3035mm，而按照设计强度和设计经验，值一般不小于1520mm即可。而对整个齿轮磨损情况的分析和初步计算可知，修复后大齿轮的值约减小15mm，因此，大齿轮修复后的值应该能够满足强度要求，据我们对大齿轮修复后使用的实际情况，也证明了这一点。

　　2小齿轮外径的控制根据机械设计手册，外啮合变位齿轮啮合角及总变位系数可按式(1)、式(2)计算：cos=acos/a(1)X=(Z1 Z2)(inv-inv)/2tan(2)式中：a变位后要求的中心距;啮合角;a未变位时的中心距;分度圆压力角;X总变位系数;Z1小齿轮齿数;Z2大齿轮齿数。

　　在上述修复齿轮的过程中，若要保证两啮合齿轮的安装中心距不变，据式(1)、式(2)可知，两齿轮总变位系数X不变。由于大齿轮修复后顶圆直径减小，其变位系数也随之减小，从而相应增大了小齿轮的变位系数，造成小齿轮外径增大(约30mm)。而小齿轮外径在安装时受到齿轮罩的限制，不能增大太多，因此必须对小轮外径的增大量进行控制。通过安装现场的调查，齿轮安装时中心距可调整20mm，因此决定采用改变中心距的办法降低总变位系数X，进而达到控制小齿轮外径的目的。

　　3轮齿强度的弥补大齿轮在设计时为适应工作环境，提高其接触强度，一般采用了较大的变位(变位系数为3左右)。这对提高齿轮的耐磨损和抗胶合能力起到至关重要的作用。但是大齿轮修复后变位系数减小了，降低了齿轮耐磨损和抗胶合能力。对此，我们在修复时对两齿轮齿形采用短齿制(即齿顶高系数h=08，径向侧隙系数c=0.3)，短齿制齿轮的轮齿部分具有工作强度高，使用寿命长的优点，这就弥补了修复后齿轮耐磨损和抗胶合能力的降低，保证了齿轮修复后的使用寿命。同时采用短齿制齿轮对小轮外径的控制也可起到一定的效果。

　　4大齿轮外径的控制大齿轮在修复时首先要车削外径，车削后既要保证修齿时能切制出完整的齿形，又要使总切削量尽量小，以保证内缘厚度值不小于1520mm.因此，要对大齿轮外径进行控制，使其达到或接近 数值。通过对齿形磨损情况分析，只要保证车削后的大齿轮外径齿厚等于修复后齿轮的齿顶圆齿厚，就能修出完整的齿形。但是修复后的齿轮顶圆齿厚仍无法确定，因此我们采用标准齿轮的顶圆齿厚作参考，齿轮正变位时顶圆齿厚变小，大轮修复后仍属正变位齿轮，其顶圆齿厚比标准的顶圆齿厚要小，而两者又相差很小，因此只要保证车削后的大齿轮齿厚等于标准齿轮的顶圆齿厚Sa，就能保证大齿轮的外径接近 值，从而保证齿轮修复后的质量。

　　5应用实例有一对啮合齿轮参数为：m=14mm，ha=1，c=0.25.大齿轮参数为：齿数Z2=150，顶圆直径da2=2192mm，变位系数X2= 264.小齿轮的参数为：齿数Z1=21，顶圆直径da1=330mm.齿轮修复的计算过程如下。

　　1)标准齿轮顶圆齿厚Sa的计算由于我们采用Sa作为车削大齿轮外径的测量标准，因此要首先计算出Sa：Sa=S-2ra(inva-inv)式中：S为分度圆齿厚，S=m/2=21.98mm;ra为顶圆半径：ra=m(Z2 2ha)/2=10612mm(其中选取齿顶高系数ha=0.8);r为分度圆半径：r=mZ2/2=1050mm;a为齿顶啮合角：a=aos(rb/ra)=216(其中rb为基圆半径，rb=rcos)。

　　因此计算出：Sa=13.7mm.

　　2)原两齿轮的啮合参数计算求齿高变动系数y据大轮的顶圆直径da2=d2 2(ha X2-y)m=2192mm，可得：y=0.3543mm，式中d2为大轮分度圆直径。

　　(求小轮变位系数X1据小轮顶圆直径da1=d1 2(ha X1-y)m=330mm;可得：X1= 0.64，式中d1为小轮分度圆直径。)求总变位系数XX=X1 X2=3.28计算啮合角由式(2)：X=(Z1 Z2)(inv-inv)/2tan=3.28，可得：=24.7.

　　计算实际中心距a由式acos=acos，式中a为标准中心距。

　　可得a=1238mm.

　　3)修复后齿轮参数的计算为控制小轮外轮，现把安装中心距a调整为a，=1228mm.

　　计算啮合角，由式a，cos，=acos，可得，=239'.

　　(计算总变位系数X，由式X，=(Z1 Z2)(inv，-inv)/2tan，可得X，=2.41.)计算中心距变动系数y，由式y，=(a，-a)/m，可得y=2.21.计算齿高变动系数y，由式y，=X，-y，，可得y，=0.2. 计算大轮变位系数X，2若以标准齿轮的顶圆齿厚为标准车削后的大轮外径由式dy，a2=d2 2(ha X，2-y，)m=2165mm(其中ha=0.8);可得X，2=1.72.

　　计算小轮变位系数X，1由式X，1=X，-X，2，可得X，1= 0.69.。小轮外径的计算由式d，a1=d1 2(ha X，1-y，)m=330.12mm(其中ha=0.8)，可见修配后小轮外径的尺寸几乎没变，能够满足装配要求。

　　大轮修复后值的验算由可知：=(d，f2-d3)/2，式中df2'为大轮修复后的根圆直径，可得=21.7mm，很显然，齿轮修复后值能满足强度要求。

　　6使用效果及经济分析实践证明采用上述方法修复齿轮是可行的，其强度达到了工作要求。这不仅减少了原材料的浪费，而且也为企业节约了大量的资金。上述齿轮修复方法，也适用于其它大型失效齿轮的修复。