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面向降噪的蜗杆砂轮磨削齿面纹理改善方法

机械工程学报 2017年第23期53卷 182-189页

作者：李国龙刘鹏祥周泓曲钟金童重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

蜗杆砂轮磨是广泛应用于中小模数齿轮的批量精加工方法,但在实际加工过程中,蜗杆砂轮磨齿易在齿向形成规则的平行齿面纹理,从而增大了齿轮的啮合噪声。分析磨削过程中蜗杆砂轮与齿轮的接触特性,建立了啮合方程和接触点方程,阐述了接触... 详细信息

蜗杆砂轮磨是广泛应用于中小模数齿轮的批量精加工方法,但在实际加工过程中,蜗杆砂轮磨齿易在齿向形成规则的平行齿面纹理,从而增大了齿轮的啮合噪声。分析磨削过程中蜗杆砂轮与齿轮的接触特性,建立了啮合方程和接触点方程,阐述了接触迹构成整个齿面的机理;分析蜗杆砂轮磨齿的磨削特性,建立瞬时接触点的磨削速度和形状模型,计算磨粒在齿面上的磨削路径,分析磨削特性对齿面微观几何结构的影响,得到齿面的整体纹理模型;结合齿面纹理与噪声激励的关系,分析出齿面规则纹理对齿轮噪声的影响机理,提出按照正弦函数变化的冲程变速蜗杆砂轮磨齿加工方法;进行了蜗杆砂轮磨削常规加工与变冲程速度加工的对比试验,结果表明,该方法加工的齿面接触点位置具有一定的随机性,形成不规则的齿面纹理,不同转速下齿轮啮合噪声声压级总值减小约3.5 d B,已经达到改善齿面纹理的效果。

关键词：蜗杆砂轮磨齿轮齿面纹理噪声冲程速度

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改善齿轮表面纹理的蜗杆砂轮磨削方法研究

改善齿轮表面纹理的蜗杆砂轮磨削方法研究

作者：周泓曲重庆大学

学位级别：硕士

现代齿轮箱正朝着高承载能力、低运转噪声、紧凑型设计的方向发展。为了满足这些需求,人们对齿轮质量的要求也越来越高,其中,对齿轮降噪性能的要求尤为严格。齿轮的噪声行为主要受到其宏观与微观几何结构的影响,宏观几何结构就是轮齿的... 详细信息

现代齿轮箱正朝着高承载能力、低运转噪声、紧凑型设计的方向发展。为了满足这些需求,人们对齿轮质量的要求也越来越高,其中,对齿轮降噪性能的要求尤为严格。齿轮的噪声行为主要受到其宏观与微观几何结构的影响,宏观几何结构就是轮齿的形状,微观几何结构就是轮齿的表面形貌,包括表面粗糙度、波度、纹理等不规则的微观几何形状。而齿轮的精加工方法则决定了它最终的宏观与微观几何精度,因此也将直接影响到齿轮的噪声行为。目前,蜗杆砂轮磨削因其较高的加工效率和加工质量,在中小模数齿轮的批量生产中已大幅取代成形磨削等齿轮精加工方法,成为应用最为广泛的硬齿面齿轮精加工方法。蜗杆砂轮磨削加工后的齿轮可达到很高的宏观几何精度,但其表面微观质量却不甚理想,特别是蜗杆砂轮磨齿工艺容易在齿轮齿向产生规则的平行纹理,而这正是增大齿轮噪声的原因之一。为此,本文进行了蜗杆砂轮磨齿过程中齿面规则纹理产生机理研究,提出了能加工出不规则齿面纹理的变蜗杆砂轮冲程速度的加工方法,并通过实验验证了该方法的有效性。论文研究的主要内容如下:(1)基于展成原理研究了蜗杆砂轮磨齿加工原理及运动过程,建立了蜗杆砂轮磨齿的数学模型;根据建立的数学模型和共轭齿廓理论,分析了磨削过程中砂轮与齿轮的接触特性,使齿面磨削作用区域可视化;根据蜗杆砂轮磨齿加工原理及磨粒切削原理,分析了砂轮与齿轮的磨削特性,阐述了磨削痕印的形成过程,研究了平面磨削的几何运动模型,并将相关结论应用于蜗杆砂轮磨削,得到了影响磨削痕印形态特征的因素;根据蜗杆砂轮与齿轮的接触特性及磨削特性,分析出齿面纹理的形成机理。(2)研究了齿轮噪声的主要激励,结合齿面微观结构与噪声激励关系的实验结论,分析出齿面规则纹理影响齿轮噪声的机制;宏观上通过求解蜗杆砂轮与齿轮的啮合方程,在Matlab中完成砂轮相对齿面的磨削路径(接触迹)仿真,微观上通过建立瞬时接触点的切削速度模型,模拟了砂轮磨粒在齿面上的切削路径,从这两方面找到了产生齿面规则纹理的影响因素;通过对影响因素的讨论提出了能加工出不规则齿面纹理的变蜗杆砂轮冲程速度的加工方法;将珩齿加工的齿面性能改善机理与蜗杆砂轮磨齿的实际工艺相结合,确定了最终的变速加工方案。(3)基于YW7232数控蜗杆砂轮磨齿机的运动原理和磨齿工艺流程分析,提出了实现变蜗杆砂轮冲程速度加工的两种方法;基于西门子840D数控系统的HMI Advanced开发环境,将变速加工功能集成到现有的磨齿机操作界面当中;进行了齿轮的变速加工与常规加工,并基于三维显微系统分析了两种加工方法对应的齿面纹理,结果表明变速加工能有效产生不规则的齿面纹理。(4)设计了变速加工与常规加工配对齿轮的噪声振动对比实验;分别测量了它们在不同转速下的噪声和振动(作为参考);通过对比分析噪声和振动频谱,得出变速加工配对齿轮比常规加工配对齿轮的噪声声压级总值平均降低约3d B,啮合频率上变速加工配对齿轮的振动加速度明显小于常规加工配对齿轮,验证了变速加工方法所得的不规则齿面纹理对减小齿轮噪声与振动的有效性。该课题来源于国家科技支撑计划“精密机械传动设计制造关键技术及其在齿轮机床的应用(SQ2014GX03D00214)”,旨在通过齿轮表面纹理的改善,实现高精密齿轮的改性。

关键词：蜗杆砂轮磨削齿面纹理齿轮噪声接触迹冲程速度

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变频调速技术在抽油机井上的应用

油气田地面工程 2004年第5期23卷 61-61页

作者：廖百顺胡伟杰贺春燕张志中付群大庆油田采油五厂华北油田金合科技有限公司大庆石油管理局创业集团

1 抽油机变频调速器的技术特点(1)具有变频调速功能。在冲次一定的情况下 ,通过分别调节输入抽油机上下行电机频率值可实现抽油机上下冲程速度的改变。频率可在 2 5 12 0Hz之间可变设定。(2 )具有电压、电流、过热自动保护 ,动态功率因... 详细信息

1 抽油机变频调速器的技术特点(1)具有变频调速功能。在冲次一定的情况下 ,通过分别调节输入抽油机上下行电机频率值可实现抽油机上下冲程速度的改变。频率可在 2 5 12 0Hz之间可变设定。(2 )具有电压、电流、过热自动保护 ,动态功率因数补偿功能。(3)具有零启动软启动功能。电机启动电流从零开始 ,可有效地降低启动电流 ,防止因启动负荷过大造成电器设备烧毁 ,同时也可以大幅度降低供电变压器的装机容量要求。启动频率可在 0 16 0Hz之间可变设定 ,保持时间为 0 10s。(4)具有动态调功功能。针对抽油机运行过程中不断变载的实际 ,自控装置以 5 0 0 0次 /s的速度根据负载轻重 (电流大小 )自动改变加在电机上的端电压 ,以保证电机工作在最小电流、最低电压 ,亦就是最少耗电功率状态下运行。2 现场应用情况为充分利用该装置变频调速的特点 ,在实现抽油机井节能降耗的同时 ,缓解偏磨井的重复偏磨问题 ,现场优选了 3口杆管重复偏磨井进行了安装。其使用效果如下。(1)参数及载荷变化情况。应用该变频调速装置 ,在工频 (上冲程 5 0Hz、下冲程 5 0Hz)和变频 (上冲程 5 0Hz、下冲程 4 5...

关键词：变频调速技术抽油机井冲程速度耗电量

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变速驱动装置

石油石化节能 1998年第8期10卷 36-36页

作者：徐文芹