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众所周知，一台机器通常由三个部分组成即动力机、传动装置、工作机。此外，根据机器工作需要，可能还有控制系统、润滑、照明等辅助系统。机械传动装置是指将动力机产生的机械能以机械的方式传送到工作机构上去的中间装置。甘蔗压榨机的传动装置一般采用减速器，其作用是增大电动机的输出转矩，降低转速，以满足甘蔗压榨机的使用要求。
与通用减速器相比，甘蔗压榨机专用减速器的特点：
1.工作平均转矩在31~274t.m之间，输出转速为6~48r/min，连续运转。载荷性质为强冲击，最大短时负荷可能比正常负荷大50%，是典型的低速重载齿轮减速器。
2.工作季节性很强。每年冬春工作120~150天，必须完成农民全年生产的甘蔗压榨任务。
3.减速器的尺寸重量大、造价高，生产、安装周期长，制造难度较大。
由于以上原因，甘蔗压榨机减速器必须在长时间满负荷连续运转的情况下不会出现重大故障。
为了满足减速器高可靠度、低失效概率的要求，我们在设计制造过程中遵循以下原则：
1.以用户提供的准确的使用参数为设计的依据，进行有针对性的专项设计制造。参数包括原动机型号规格、转速、功率、转矩，压榨机的转速、转矩、短时过载大小、连续运转的时间，车间的环境条件以及环境的最高最低温度等。
2.正确选择传动型式。压榨机减速器类型很多，如：①侧传动圆柱齿轮减速器，结构简单，制造、维护方便，但重量较大；②双圆弧齿轮减速器，齿轮加工切齿深度要求高，不允许活向变位切削，装配误差要求严格，承载能力不够充分发挥，存在严重点蚀断齿现象，失效机率也很高，同时，齿轮精度不高，磨齿又困难；③中心传动功率分流圆柱齿轮减速器，其重量、制造与维护难度、造价等比较适中，具有良好的综合性能；④三环、二环减速器，内外齿轮偏心啮合，同时啮合齿数较多，理论上重量较小，但其啮合处滑动较大，润滑不充分，运转不平稳，轴承承受冲击负荷，且在制造上难以提高内齿轮的硬度和精度，在大型低速重载传动中我们不采用三环、二环传动。此外按齿形和热处理方法不同，还有渐开线、硬齿面和中硬齿面之分。为了达到良好的性能价格比、便于维护保养，我们选择中心传动功率分流圆柱齿轮减速器为最佳传动方案，齿轮为渐开线齿硬齿面齿轮，与双圆弧齿相比它具有可淬硬、磨齿的优点，精度可达到6级甚至更高，承载能力高，运转平稳。
3.优化齿轮几何参数，优选齿轮材料，采用先进的制造工艺，保证足够的强度裕度。在设计过程中我们主要的设计依据是德国施罗曼—西马克（SMS）公司的设计公式、数据和我们积累的经验数据。减速器的承载能力和性能主要决定于齿轮副。优化齿轮几何参数，既包括齿轮传动中心距、模数、齿数、螺旋角、齿宽等参数的搭配组合，各级齿轮等强度，也包括对强度、运转平稳性、噪声影响很大的变位系数、轴向重合度最佳值的选定。优化、合理的几何参数可提高承载能力10%~25%，降低噪声 2~3分贝。
我们采用高强度低碳合金钢（20CrMnMo、20CrNi2MoA等）为齿轮的材料，毛坯经锻造、预先热处理、探伤后进入粗加工，滚齿后进行气体渗碳、淬火，齿面硬度56-62HRC，精加工为磨齿、精度达到GB10095国家标准的6级精度甚至更高。采用这样的材料的工艺加工出的齿轮基础极限应力均值δHlim=1500N/mm2、齿根弯曲极限应力均值δFlim=450N/ mm2，比中碳合金钢调质滚齿中硬齿面的δHlim=750mm2、δFlim=280mm2，有大幅度提高。而齿轮的承载能力（以传递的转矩T表示）与δHlim的平方成正比。当几何参数尺寸相同时，硬齿面减速器比中硬齿面减速器的δHlim翻一番，承载能力翻两番。但必须说明，硬齿面齿轮必须磨齿精加工，确保齿面接触率沿齿长达到80%以上，沿齿高达到70%以上，才能有效发挥其高承载能力的优势。
减速器承载能力计算和安全度、失效概率的确定，我们主要按SMS方法选定，并用GB3480国家标准计算方法校核。考虑到我国材质与工艺水平比德国低，在计算中偏安全取值，一般将计算出的承载能力降低20-30%作为实际承载能力。如用于甘蔗压榨机减速器的齿轮点面应力，德国SMS按它的公式计算允许δH=1150N/mm2、我们取δH≤1000N/mm2，SMS允许δH=150 N/mm2、我们取δF≤120N/mm2，设计中我们以安全系数SF、SH大于1.25为前提，确保失效概率低于1/1000，高速级甚至低于1/10000。
4.先进可靠的结构设计是发挥齿轮传动性能的保障。结构设计我们仍采用SMS的数据，机体的壁厚、轴承座的强度刚度按输出转矩确定，因为我们实际选用的承载能力低于按SMS计算出的承载能力，所以相对强度刚度不低于SMS。SMS在结构可能时采用轴承偏心套调整齿面接触率，我们在多次大型非标设计中的成功应用证明这是一项行之有效的高速措施，我厂已出厂的在制的甘蔗压榨机减速器均采用了偏心套结构。齿轮和轴承一律采用专用齿轮油，循环供油强制润滑，油量、油牌号和喷油嘴均按SMS的设计。
需要特别说明的是：均载机构是中心传动减速器至关重要的环节。中心传动减速器在实际使用中如果没有采取有效的均载措施，则会造成大齿轮两边的小齿轮无法同时带动大齿轮，先接触到的齿轮承受200%的载荷，造成严重的偏载，导致严重的齿面损伤甚至断齿。我们参考了德国、美国、日本等国的多种均载方案，采用了两流负荷均载的办法，利用人字齿轮浮动机构，精确计算浮动工力和灵活性，采用无键联结，促使两流工作同步。下面我在图上给大家作一个简单介绍。
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综上所述，JY系列中心传动硬齿面减速器是甘蔗压榨机理想的传动装置，我们在设计和制造上均采取了诸多的先进措施，确保减速器能在榨糖机独特的工况下持续满负荷运转。
JY系列中心传动榨糖机减速器有九种规格（最小2×650、最大2×1400），传动速比有十种（最小31.5，最大125），产品已形成系列化。而我厂又有生产坦克齿轮箱配备了精良的设备，拥有一批经验丰富的优秀人才，因此，本系列减速器从设计制造技术是成熟的。多年以来，我们开发多种类型的大型重载、高精度齿轮减速器，全部使用良好，至今未见损坏、失效。如为涿神公司生产铸铝轧机主传动装置（输出转矩达2×50t·m），为上钢五厂钢管拉拔机配套的大型减速器（工作转矩达123 t·m），均在长期满负荷工作的情况下，使用了近10年，完好无损，仍在使用。
针对糖厂用户的不同需求，我厂开发中心传动硬齿面减速器的同时，还致力于多出轴减速器等多种产品的研究开发，为用户提供更全面的服务。
任何机械设备在连续满负荷运转的情况下，要想达到预期寿命（一般按每天工作8小时，工作10年），都需用户精心的维护与监管。例如：及时加油润滑、更换润滑油和易损件、排除小故障、严格遵守操作规程等。从图上大家可以看出，对着各个齿轮副啮合的位置我们都设置了观察窗或视孔盖，工作过程中很容易观察到齿轮的啮合情况。从结构上看，安装、拆卸、维修都较方便，也便于使用过程中的维护、保养。希望我们供需双方密切合作，让中心传动硬齿面减速器作为榨糖机传动家族新的成员，为我国榨糖工业的发展作出更多的贡献。
为进一步优化传动结构、降低能耗，我厂正在研究开发新的一代产品组合式行星减速器。
巢湖市众鑫机械设备有限公司技术部编写
2012年12月12日
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