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1問題的提出
傳動裝置是大多數(shù)機械設(shè)備必不可少的重要部件，其性能直接決定著整臺設(shè)備的性能和質(zhì)量，隨著機械工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，對傳動裝置的要求越來越高，對于從事機械設(shè)計的工程設(shè)計人員而言，這就意味著兩方面的要求：其一，掌握和應(yīng)用先進，合理的傳動形式；其二，掌握和應(yīng)用先進的設(shè)計思想，設(shè)計手段和方法。漸開線齒輪行星傳動是近三十年來迅速發(fā)展和應(yīng)用起來的新型的齒輪傳動形式之一，在各種機械傳動中得到了廣泛的應(yīng)用。
行星齒輪傳動與其他形式的齒輪傳動相比有如下幾個優(yōu)點：①結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，傳動功率大，承載能力高；②傳動效率高，工作可靠，在結(jié)構(gòu)布局合理的情況下，其傳動效率可達到97%～99%；③傳動比大，并可實現(xiàn)運動的合成和分解，有級變速和無級變速。
2滾動軸承預(yù)緊原理。
滾動軸承的預(yù)緊是指采取一定的措施，使安裝好的軸承中的滾動體和內(nèi)，外圈之間產(chǎn)生一定量的預(yù)變形，以保持內(nèi)，外圈處于壓緊狀態(tài)。軸承的預(yù)緊有兩種：徑向預(yù)緊和軸向預(yù)緊。軸承預(yù)緊的目的是：增加支承的剛性；消除軸承的游隙，提高軸旋轉(zhuǎn)精度；減小振動和噪聲；對高速軸承，防止由于慣性力矩引起的滾動體相對內(nèi)，外圈的滑動。對支承的剛性的要求，是多數(shù)軸承需要預(yù)緊的主要原因。預(yù)緊原理如下：對角接觸球軸承，軸向變形與軸向負荷之間的關(guān)系如下。
δa=KaFa2/3（1）
式中：δaDDD軸承內(nèi)，外圈軸向相對位移量，即軸承的軸向變位，mm；FaDDD作用于軸承上的軸向負荷，N；KaDDD軸承的彈性變形常數(shù)。對角接觸球軸承，因其實際接觸角是隨軸向負荷而變化，所以Ka不是常數(shù)。
根據(jù)式（1），可做出每個軸承的負荷D變位曲線。
可看出，當(dāng)單個軸承沒有預(yù)緊時，在Fa的作用下，軸承的軸向變位為δa1.而軸承事先有預(yù)緊負荷Fa0時，則在同樣Fa大小作用下，軸承的軸向變位為δa2，顯然δa2<δa1.因此預(yù)緊可以增加角接觸球軸承的剛度。
在圓錐滾子軸承中，軸向變位與軸向負荷之間的關(guān)系為：δa=KaF0.9a（2）
由公式（2）看出，單個圓錐滾子軸承的軸向變位與軸向負荷近似為線性關(guān)系。因此單個圓錐滾子軸承不能用預(yù)緊的方法增加其剛度。但是成對安裝的圓錐滾子軸承可以提高支承剛度。兩個角接觸軸承或圓錐滾子軸承，在內(nèi)向排列或外向排列成對安裝時，采用預(yù)緊的方法，可以提高整個支承系統(tǒng)的剛度。
3NGW型行星減速器工作性能試驗。
我們選擇NGW11型標(biāo)準行星減速器為實驗臺架，來檢驗轉(zhuǎn)臂軸承在不同預(yù)緊負荷下對其工作性能的影響。
NGW11行星減速器基本參數(shù)為：額定功率P=2.5KW；輸入轉(zhuǎn)速n=750~1500r/min；中心輪齒數(shù)Z=19；行星輪齒數(shù)Z= 29；內(nèi)齒輪齒數(shù)Z=77；行星輪個數(shù)n=3；傳動比i=5.0526.轉(zhuǎn)臂采用一對7210C角接觸球軸承支承，正安裝，軸承參數(shù)。
轉(zhuǎn)臂軸承采用定位預(yù)緊。為檢驗轉(zhuǎn)臂軸承在不同預(yù)緊負荷下對減速器工作性能的影響，在實驗中通過調(diào)整墊片4的厚度來改變軸承的預(yù)緊負荷。
《ZQ70-86成對安裝角接觸球軸承預(yù)緊負荷配對技術(shù)條件》標(biāo)準將軸承預(yù)緊負荷分為輕，中，重三種，并給出了推薦值。
7210C系列輕，中，重預(yù)緊負荷分別取軸承額定動負荷的0.015，0.030，0.060倍。
NGW型行星減速器的速度，載荷與機械特性隨工作機械不同而改變，其典型的情況有：恒轉(zhuǎn)速，恒功率和恒轉(zhuǎn)矩三種。
為分析不同的預(yù)緊負荷在各種工況下對減速器工作性能的影響，通過實驗臺架，按上述三種典型機械特性分別進行試驗。測量減速器在不同工況時的傳動效率，振動，噪聲及溫度變化。并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，繪制出了三種工況下，三種預(yù)緊負荷時，減速器效率，振幅，溫度曲線。
4減速器在港口起重機中等設(shè)備中的應(yīng)用。
"世界上凡是有集裝箱作業(yè)的港口，就應(yīng)有中國生產(chǎn)的集裝箱起重機械作業(yè)。"NGW型行星齒輪減速器是其中應(yīng)用最廣泛的一種，因其具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，傳動比范圍大，傳動效率高等優(yōu)點，且與擺線針輪減速器相比，成本低廉，因而廣泛地應(yīng)用在冶金，化工，礦山，起重運輸?shù)葯C械設(shè)備上。我們在對NGW型行星齒輪減速器的裝配過程及產(chǎn)品應(yīng)用測試中發(fā)現(xiàn)，提高轉(zhuǎn)臂軸系剛度和旋轉(zhuǎn)精度，對保證減速器的正常工作是至關(guān)重要的。而在不改變結(jié)構(gòu)和加工精度的條件下，通過轉(zhuǎn)臂軸承預(yù)緊達到上述目的是最簡單有效的措施。
5結(jié)語。
①當(dāng)載荷大或轉(zhuǎn)速低時，不同預(yù)緊負荷對效率的影響不大，只有在輕載或高速時，才有影響。在標(biāo)準推薦的預(yù)緊負荷范圍內(nèi)，效率的變化小于2%，可以忽略。
?、跓o論載荷大小或轉(zhuǎn)速高低，隨預(yù)緊負荷加大，減速器振幅都減小。所以，加大預(yù)緊負荷，對提高支承剛度，減小振動和噪聲是非常有效的（由于實驗條件限制，沒有進行噪聲檢測）。
?、壑仡A(yù)緊負荷下，軸承溫升要大些。但在標(biāo)準推薦的預(yù)緊負荷范圍內(nèi)，溫差的變化根據(jù)幅度不大。如超出推薦值使用，要慎重。由實驗結(jié)果得知，軸承的預(yù)緊負荷越大，則剛度有所提高，但一定轉(zhuǎn)速下，軸承的溫升也增高。因此，選擇預(yù)緊負荷應(yīng)遵循下列原則：載荷大，剛度要求高，轉(zhuǎn)速低，允許溫升大（如散熱條件好）時，應(yīng)選擇較大的預(yù)緊負荷，反之，應(yīng)選較小的預(yù)緊負荷。對高速，重載荷連續(xù)運轉(zhuǎn)的軸承，慎重加大預(yù)緊負荷。對轉(zhuǎn)速范圍較大的軸承系統(tǒng)，為確保低轉(zhuǎn)速時軸承剛度以及高速時不出現(xiàn)過大預(yù)緊載荷，可以采用可變預(yù)緊載荷的預(yù)緊方式。
由于軸承系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式多樣，軸承系統(tǒng)構(gòu)件剛度，工作溫度，定位零件尺寸和結(jié)構(gòu)等都影響預(yù)緊負荷。對重要的設(shè)備，最佳的預(yù)緊負荷要根據(jù)載荷，轉(zhuǎn)速及潤滑方式，并結(jié)合應(yīng)用經(jīng)驗，通過反復(fù)試驗方可確定。根據(jù)測得的轉(zhuǎn)速，溫升，載荷等數(shù)據(jù)確定最佳的預(yù)緊負荷，增加軸承的支撐剛度，提高減速器的工作性能。
④NGW型行星減速器起重機，可以節(jié)能30%左右，消除黑煙污染，降低噪聲分貝。是新型的綠色環(huán)保型起重機，必將帶來可觀的社會效益和經(jīng)濟效益。
