齿轮传动装置的效率与哪些因素有关为什么
李帆+晏涛+吴俊林
摘 要：进行齿轮设计和制造中，必须保证齿轮工作的效率，否则在竞争中没有竞争力，达不到销售和占有市场的目的。进行齿轮设计和加工中传动效率都是一个非常重要的指标，下面结合齿轮传动效率的计算公式，对齿轮设计中的润滑油、参数值、齿轮参数进行分析，在此基础上，输入相关数值对其进行加载验证，总结出影响齿轮传动效率的具体因素，同时制定出以后的控制策略，希望给有关人士一些借鉴。
关键词：齿轮传动；工作效率；影响因素
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.032
在工业领域齿轮是非常重要的元件，在各种机械设备中都得到了应用，企业在生产和设计中，必须对齿轮传动效率进行研究，当齿轮的传动效率较高时，在市场中占据优势，如果齿轮的传动效率低，不仅在市场中没有竞争力，而且也影响企业的发展，因此企业领导必须重视这方面的研究，投入一定的人力物力进行深入研究，对其设计、参数选定进行优化，下面就进行深入的分析。
1 对齿轮传动效率的分析
在机械传功中齿轮传动是比较典型的传动方式，对于机械产品而言，这种传动装置也是非常重要的零部件，设计这种齿轮时通常会按照规定的标准进行，齿轮设计和加工比较符合使用寿命，达到理想的强度，但是在实际应用中，不仅要满足上述两点要求，还必须提高传动效率，因此就必须对影响传动效率的因素进行分析，做好传动效率设计参数的选择。从当前的资料分析，在这方面的研究很少，因此可以借鉴的地方不多，在研究中必须进行加载试验，通过得到的数据进行统计分析，总结参数变化对传动效率产生的影响，进而在进行传统系统设计中，对各项参数予以优化，达到理想的设计效果[1]。
2 分析齿轮传动效率的相关影响因素
在研究齿轮传动效率时必须先分析当前工业方面常用的齿轮情况，先分析使用的齿轮箱情况，齿轮箱也被称之为传动装置，工作方式属于硬齿面减速，具体参数如下：工作状态下的油温在30℃-70℃范围，传动比在1.25-500范围，除此之外，其输入转速在1000-1800|Ipm[2]范围。下面就以二级减速齿轮箱作为试验案例，分析实际传递动力时具体的影响因素，这种齿轮箱的传动效率在O.976-O.985范围。实际运转中会产生较大的功率损耗，根据工作经验总结，这种功率损耗来源是多方面的，包括油封情况、轴承配合度情况、齿轮情况等。根据相关试验数据得知，在这些损耗中，齿轮损耗占到总功率损耗65%-70%，油封损耗占到总损耗的0.5%-1.5%，轴承损耗会占到总损耗的25%-35%，由此可见其所占的比例不同，其中最为严重的就是齿轮损耗。下面先具体分析齿轮损耗，其损耗还可以划分为和载荷无关的搅油损耗PW，风阻损耗，和载荷有关系的PM损耗。在这方面研究人员也进行了细致的分析，根据得到的结果得知，和载荷有关的损耗会占到总损耗的50-60%，和载荷没有关系的损耗占到总损耗的5-15%。通过上述分析得到的结果可以得知，在实际运行中，齿轮箱出现的损耗中，PM功率损耗是非常重要的一部分，因此在设计和加工中，技术人员要选择合理的齿轮参数，就可以降低PM功率损耗30%-40%，除此之外，还可以提高齿轮箱的传动效率，通过测算提高范围在O.20%-O.30%范围内。下面就对齿轮副传动效率，齿轮啮合损耗PM和进行分析，在此基础上，深入研究影响传统效率的相关因素，在以后的设计工作中，将影响因素控制在最小范围，保证齿轮运行过程中的传动效率，避免齿轮整体工作效率不高，影响以后的发展。
3 应用和验证分析
齿轮啮合功率损耗PM和齿轮副的传动效率η的计算方法PM=14.6514、η=14.6514。结合这一公式输入相关参数进行验证分析，试验台参数为：加载功率Pl=100Kw；转速nl=1000rpm；加载转矩兀=955N.m；润滑油L—CKC220；环境温度25℃测试结果：工作平衡温度83℃；整机传动效率η=0.9891。最终得到η=l-14.6514、fg、f1、fail=0.9940。
4 分析具体影响因素和以后的解决办法
根据得到的计算结果和实际测试结果进行对比分析，当前齿轮箱作用比较大，在很多方面都得到了应用，而且发挥重要的作用，例如在冶金行业、矿山行业、起重行业、运输行业、水泥行业、建筑行业和化工行业，因此相关企业对其的研究都非常重视。根据上述的计算和分析，发现了一些问题，因此在以后进行齿轮箱设计过程中，不仅要满足所要求的使用寿命和强度，还应该遵循下列几方面的原则，通过这些措施可以保证齿轮的传动效率，降低运行中产生的功率损耗。
第一点，设计中要保证轴承的使用寿命，满足这一点要求后，设计中选用比较大的螺旋角，通过上述公式计算，以及实际数据测算得知，选用的螺旋角越大，齿轮的传动效率就越高；第二点，通过公式计算和实际测试得知，当齿宽越大时，分度圆直径越大时，其整体的传动效率越低，但是二者所影响的量级不同，因此设计中档结构允许时，可以选用较小的齿宽，选用较大的分度圆直径，保证齿轮的传动效率。分析中发现正变位齿轮不一定能提高传动效率，为了提高传动效率，选择的变位系数不应该过大，进行变位系数分配时，可以保证大小齿轮的滑动率相等、端面重合度尽可能大。测试发现当齿轮箱的工作油温越低时，齿轮的传动效率就越高，但是相应的搅油功率损耗开始增大，由此可见，要求齿轮的工作油温尽可能低，将工作油温控制在50℃-70℃范围[3]。
5 总结
通过以上对齿轮传动效率的相关影响因素分析，发现影响齿轮传动效率的因素较多，总结其具体影响方向后，设计中对实际要求进行综合分析，设计中遵循相关原则，保证设计质量，提高其传动效率。
参考文献：
[1]周哲波.润滑措施对齿轮传动效率和使用寿命的影响[J].煤炭学报，2011，34（1）：116-120.
[2]胡青春，李剑英，段福海.带有圆锥齿轮的复合行星传动功率流与传动效率分析[J].机械工程学报，2015，51（21）：42-48.
[3]馮海生，王黎钦，郑德志等.计及齿面摩擦的高功率密度齿轮传动效率分析[J].华南理工大学学报（自然科学版），2014（09）：24-29.endprint
