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采矿设施中减速及的试验办法革新剖析

1减速器可靠性试验
   英国曾以如附表所示的周期变载荷对减速器可靠性进行了强化加载试验,认为这种加载试验只需187h就等效于1000h的额定载荷试验,并认为减速器齿轮寿命与加载载荷存在如式所示的关系。
   中tL――加载过程的总当量运转时间M1、M2、M3――加载载荷t1、t2、t3――转矩值为M1、M2、M3对应的运转时间
   1.1强化试验的理论依据
   减速器各零件承受不稳定变应力时,其疲劳损伤是逐渐累积的,累积到一定程度而发生破坏。这就是设计中常采用的迈纳疲劳损伤累积法则。其根据是零件在疲劳失效以前所吸收的总功,不论应力型谱如何,都是相等的,如附图所示。
   设零件承受不稳定变应力幅值为1,2,损伤累积理论示意 …n,各应力对应循环次数为n1,n2,n3…nn。如果各应力每次循环吸收的功为a1,a2,a3…an则零件失效前所吸收的总功A=a1n1 a2n2 a3n3 … an
   图中,各应力对应的疲劳曲线失效前循环次数为N根据疲劳曲线方程,变应力与此应力作用下破坏时的循环次数N间的关系,在ISO公式中已确认其计算公式为幂函数形式,即mN=C这样,如果取某一应力L作为计算的基础,而将各应力的循环次数ni转化为对应于应力L当量循环次数NL,根据迈纳法则,L循环NL次的效应等于不稳定变应力下各应力i循环ni的总效应,于是得当量循环次数由于应力与载荷F成一定比例关系。
   公式说明了不论应力幅变化与否,当应力提高后,其失效前的循环次数则减少。
   1.2用强化试验方法改进现行可靠性试验
   根据前面的探讨,在提高加载载荷的前提下,采用周期相变载荷和稳定载荷两种加载方法均可进行强化试验,以缩短可靠性试验的时间。其中,以采用稳定载荷加载进行强化试验为宜。因为这种方法便于调整和控制加载载荷,同时又可节省经费。但无论哪种方法,均需要合理确定m值。指数m是接触寿命系数中的一个特征数,与材料及其热处理(井式炉热处理工件的硬度检测方法)方式有关。
   国标GB3480-83中规定:对调质钢、球墨铸铁、珠光体、可锻铸铁、表面硬化钢,当允许有一定量点蚀另外,在选取强化试验的功率值时,也不应过大,否则齿轮会发生静强度破坏,应满足下式max=(1.4~2.4)Hlim(硬齿面HB>350)(15)据此,我们取强化试验加载功率为额定功率的1.2倍。
   2应用实例
   现以SGZ880/2×400工作面刮板输送机用400kW减速器为例进行核算,该减速器为圆锥-圆柱-行星减速器,总速比37.125.
   齿轮材料皆为18Cr2Ni4WA,齿面渗碳、淬火。齿面硬度HRC=56~60.按现行标准规定的可靠性试验需在额定载荷下加载运转1000h,则高速级齿轮总循环次数N高=1480×60×1000=8.88×107低速级齿轮总循环次数N低=8.88×10737.125=2.4×106而采用强化试验当量循环次数NL=P1.2Pm′N=4001.2×4008.8×8.8×107=1.8×107共需运转时间H=1.8×1071480×60=203h,即可达到试验要求。
   3结语
   由以上的分析可看出,这种强化的可靠性试验方法可以花费较少的时间达到检测齿轮减速器可靠性的目的,节省人力和财力,是一种好方法。建议对这种方法进一步探讨和实践,以求最终制定一个更完善的试验标准。

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