礦用提升機鋼絲繩換繩車(chē)同步齒輪特性分析（6）(圖文)
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4.2 齒輪接觸壓力分析
在有限元分析原理中，力通過(guò)各單元節點(diǎn)進(jìn)行傳遞。當齒面接觸點(diǎn)隨嚙合運動(dòng)經(jīng)過(guò)齒面節點(diǎn)位置時(shí)，會(huì )在節點(diǎn)處出現應力集中，接觸應力出現波動(dòng)，同時(shí)接觸壓力也會(huì )出現波動(dòng)。嚙合仿真分析之后，在有限元模型中提取一對接觸齒輪面的齒面壓力，得到接觸壓力變化圖。分析發(fā)現，隨著(zhù)齒輪嚙合，在恒定轉矩下的齒面接觸壓力雖然會(huì )出現波動(dòng)，但是幅值趨于一個(gè)定值，且接觸壓力波動(dòng)穩定。
如圖9所示，一次波動(dòng)轉矩下，齒面接觸壓力的變化趨勢與一次波動(dòng)轉矩函數基本相符；在波動(dòng)轉矩到達zui高峰時(shí)，對應的齒面接觸壓力達到zui大值；與恒定轉矩相比較，一次波動(dòng)轉矩的齒面接觸壓力波動(dòng)幅度更大。由此可以推斷，波動(dòng)轉矩的增 大也會(huì )引起應力集中幅值的增 大。
圖9 恒定轉矩與一次波動(dòng)轉矩接觸壓力的對比
如圖10所示，三角波動(dòng)轉矩下齒面接觸壓力的變化趨勢與三角波動(dòng)轉矩函數基本相符；當三角波動(dòng)轉矩到達波峰時(shí)，所對應的zui大接觸壓力也達到zui大值；隨著(zhù)三角波動(dòng)轉矩開(kāi)始下降到達底峰，所對應的zui大接觸壓力同樣趨于減小。與恒定轉矩相比較，雖然zui大接觸壓力的峰值變化不大，且在嚙合時(shí)間0.10～0.15s 時(shí)間內，接觸壓力處于ji小值；但當三角波動(dòng)轉矩下一個(gè)波峰來(lái)臨時(shí)，其zui大接觸壓力會(huì )陡增到之前的峰值。由此可見(jiàn)，三角波動(dòng)轉矩帶來(lái)的接觸壓力波動(dòng)幅度依然很大。
圖10 恒定轉矩與三角波動(dòng)轉矩接觸壓力的對比
如圖11所示，指數波動(dòng)轉矩下，齒面接觸壓力的變化趨勢與指數波動(dòng)轉矩函數基本相符；當指數波動(dòng)轉矩在0.16s 附近達到頂 峰時(shí)，所對應的接觸壓力也達到zui大值；在0～0.13s 之間，由于波動(dòng)轉矩增加較緩，其接觸壓力相對穩定；在0.13～0.16s 之間，由于指數波動(dòng)轉矩陡增，其接觸壓力也從較小值直接增加到zui高點(diǎn)。與恒定轉矩相比較，當指數波動(dòng)轉矩增加趨于平緩時(shí)，接觸壓力變化幅度與恒定轉矩變化幅度基本持平；但一旦指數波動(dòng)轉矩陡增，其接觸壓力的變化幅度增 大，且幅值比恒定轉矩的幅值大很多。
圖11 恒定轉矩與指數波動(dòng)轉矩接觸壓力的對比
結合圖9～11可得到結論：在恒定轉矩下，齒面接觸壓力幅值基本不變；在一次波動(dòng)轉矩、三角波動(dòng)轉矩、指數波動(dòng)轉矩下，齒面接觸壓力幅值變化趨勢與轉矩變化趨勢基本一致。由此可見(jiàn)，齒面接觸壓力幅值隨轉矩變化而變化，這也表明了計算結果的合理性。
