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機械傳動的效率范文1
關鍵詞:機械設計制造;液壓機械傳動控制系統;應用
引言
隨著工業的發展,在機械設計制造過程中,液壓機械傳動控制系統的出現頻率越來越高,這主要是因為該系統能夠對能量進行精準的控制和傳送,但通過調查可以發現,液壓機械傳動控制系統在應用的過程中仍舊存在部分問題,因此,這就需要工作人員通過對該系統進行更加深入探究的方式,將其在機械設計制造過程中所具有的功效進行最大發揮,促進我國機械行業的發展。
1液壓機械傳動控制系統的原理
在液壓機械傳動控制系統中存在的液體壓強一致,在該系統中所應用的活塞,可以根據自身能夠承受的壓力大小,選擇相應壓力對系統進行施加,通過保證系統平衡的方式,使液體能夠始終處于靜止的狀態之下,也就是說,小活塞對應的壓力值較小,而大活塞對應的壓力值較大,并且經由液體所具有的傳遞性,將壓力值進行變換。在對液壓進行傳動的過程中,需要相應的元件對其加以輔助,其中具有代表性的為動力、控制和執行元件,動力元件存在的意義在于能夠對系統運行過程中所需的動力進行產生,例如通過對自身容量加以變化保證動力產生的容積液壓泵。在選擇所需液壓泵時,工作人員不僅應當對其能量消耗的相關因素加以注意,還應當將其進行液壓的效率列為重要的參考因素之一,保證液壓泵能夠與其所在的液壓機械傳動控制系統完美契合[1]。另外,液壓馬達也是比較具有代表性的動力元件,它的工作原理是通過對液壓能量的轉換,使其成為相應的機械能,進而實現對外做工的目的。由此可以看出,液壓元件存在的意義在于,通過對系統壓力大小和液體流動方向加以控制的方式,保證該系統能夠與機械設計制造要求相滿足。
2液壓機械傳動控制系統所具有的優勢
液壓機械傳動控制系統和傳統的控制系統相比,在應用范圍方面更為廣泛,無論是常見的塑料加工,還是技術含量較高的鋼鐵冶金,該系統都能夠將自身所具有的價值進行成分展示,保證制造效率和質量和提高。由于液壓機械傳動控制系統具有速度快、效率高等諸多優點,在應用其進行機械設計制造的過程中,能夠保證傳動功率的提高,并且通過和相關微電子技術進行配合的方式,實現在較小的空間范圍中,對功率進行精準控制的目標,保證機械質量的提高[2]。當然,需要工作人員明確的是,隨著科技的發展,不同行業和部門對該系統及相關技術所具有的要求也變得越發嚴格,因此,只有通過對系統的不斷完善,才能使其更加高效的為機械設計制造進行服務。
3液壓機械傳動控制系統所具有的不足
一方面,由于液壓機械傳動控制系統在工作過程中所應用的主要介質是礦物油,一旦出現漏油問題,不僅會對該系統的運行產生不利影響,甚至還會在一定程度上降低其在運行過程中所具有的穩定性,進而導致機械設計制造效率的下降,影響企業效益。另一方面,液體自身所具有的特性決定一旦其溫度出現波動,就會對系統自身的運動特定產生相應影響,為了避免這一問題的發生,需要工作人員在應用液壓機械傳動控制系統進行機械設計制造時,始終保證礦物油溫度處于合理范圍內。另外,因為液壓元件在運行時,較易產生金屬粉末,這部分粉末會導致機械污染,進而產生故障,想要降低這一問題的出現幾率,需要工作人員在對液壓機械傳動控制系統進行應用前,首先對其進行徹底的清掃,避免由于灰塵或其他雜質的存在,導致系統故障的發生[3]。另外,在機械設計制造的過程中,應用液壓機械傳動控制系統雖然已經取得了良好的效果,但仍舊存在問題有待解決,其中最主要的一點就是,現階段我國所應用的液壓機械傳動控制系統,部分元件需要通過外國產品的輔助才能加以應用,這對于該系統在我國的高效應用是非常不利的,而且還會導致我國產品與國際標準間的差異,因此,目前相關人員最重要的工作內容就是,對液壓機械傳動控制系統的不足進行解決,通過提高我國所應用液壓技術的整體水平,保證我國機械行業的飛速發展。
4在機械設計制造中對液壓機械傳動控制系統進行應用的方向
我國在進行國防或經濟建設的過程中,都需要對大型工程設備加以應用,而這部分設備大多安裝了相應的液壓機械傳動控制系統。作為近幾年新興的控制系統,液壓機械傳動控制系統的作用在于,對大型工程設備在工作過程中所具有的需求進行高度滿足,這是因為該類設備通常具有極其精確的效率要求,而液壓機械傳動控制系統能夠通過對不同設備的集成化要求進行滿足,保證設備與其所處施工條件、環境等需求相符合。另外,現階段,在機械設計制造中所應用的液壓機械傳動控制系統已經逐漸呈現出了集成化的發展趨勢,這從側面證明了我國針對該系統所開展的研發工作的方向是正確的,也就是說,在未來的一段時間內,我國必然會研制出與機械設計制造需求高度符合的產品,保證其價值得以最大化的呈現。但需要工作人員注意的是,雖然液壓機械傳動控制系統的出現,在一定程度上促進了機械行業的發展,但這并不代表該系統已經處于一個科學、高效的工作狀態下,現階段,仍舊存在部分問題在液壓機械傳動控制系統發展的過程中對其加以阻礙,因此,想要保證該系統的高效應用,需要工作人員以機械行業的現狀的基礎,通過對該系統在機械設計制造中所體現出的優點和不足進行探究,保證對其現有的缺點加以解決,真正實現通過液壓機械傳動控制系統的出現,將我國機械行業的發展水平提升到一個全新高度的目標[4]。除此之外,工作人員還應當根據該系統所對應傳動技術的優勢,將其在工業生產的過程中加以推廣的應用。通過對工業市場進行調查可以發現,液壓工業在市場中所占銷售份額相對較大,幾乎占據機械工業總產值的3%,這一數字表明了在工業生產過程中,液壓系統和技術存在的必然性,作為具有高傳遞率的技術,液壓機械傳動控制系統在結構構成方面與傳統系統相比更為簡單,因此,這就決定了該系統對功率的利用更加高效,而將液壓技術和計算機進行結合,能夠對傳統技術無法保證對工業生產過程中所涉及的動力和運動參數進行準確控制這一問題進行解決,通過保證傳遞效率科學性的基礎上,實現恒功率生產操作的可能性,達到提高工業生產的效率的效果。
5結束語
綜上所述,液壓機械傳動控制系統作為近幾年新興的技術之一,在機械設計制造過程中具有非常重要的作用,但現階段仍舊存在急需工作人員加以解決的不足,因此,這就需要工作人員對該系統所對應液壓技術進行發展,使其與微電子技術相結合,能夠保證液壓機械傳動控制系統在機械設計制造過程中的有效應用,加快行業的進步。
參考文獻
[1]高艷紅,張昌松.機械設計制造中液壓機械傳動控制系統的應用[J].時代農機,2016(03):74+77.
[2]岑名熹.試論機械設計制造中的液壓機械傳動控制系統[J].現代經濟信息,2016(06):354+356.
[3]彭樹強.機械設計制造中液壓機械傳動控制系統的應用[J].科技創新與應用,2015(34):143.
機械傳動的效率范文2
關鍵詞:道路清掃車 機械傳動 液壓傳動 機械液壓復合傳動
中圖分類號:U469.691 文獻標識碼:A 文章編號:1007-3973(2013)008-079-02
道路清掃車的使用大大提高了我國的環衛水平,減少了清潔工的勞動強度,路面清掃車不但可以清掃路面垃圾,而且還可以對道路上的空氣介質進行除塵凈化,既保證了道路的美觀,維護了環境的衛生,又維持了路面的良好工作狀況,減少和預防了交通事故的發生,延長了路面的使用壽命。
道路清掃車在作業時要求車速在5~10km/h,只有在發動機轉速低的情況下才能滿足作業速度的要求,但是工作裝置卻要求高轉速,低速行駛的行車速度和高轉速驅動的風機之間形成了很難調和的矛盾。為了解決上述矛盾,目前在實際應用中主要采用兩種方案:一種是機械傳動,就是在底盤上增加副發動機,為工作裝置提供動力。另外一種就是采用全液壓專用底盤,發動機直接連接液壓系統,然后進行能量分配,一部分能量去進入后橋驅動車輛行駛,另一部分進入工作系統驅動清掃作業。但是這種形式動力特性較差,對路面狀況要求高,其行駛系統造價昂貴一般只用于中小型清掃車。以上種種缺點限制了液壓傳動形式在我國的應用。目前我國清掃車廣泛采用的是副發動機驅動工作裝置。但是這種形式由于增加了副發動機,還必須配置發動機所需的相關附件和控制裝置,增加了清掃車的制造成本。同時工作噪聲大,工作油耗高造成使用成本也在增加。這種形式往往還會出現“大馬拉小車”的現象。
由于全球控制排放等原因,在滿足歐I到歐IV排放法規要求的過程中,中型清掃車底盤發動機的功率已經從57kW逐步上升到120kW以上,今后,國家對環衛等特種車輛將會執行更加嚴格的控制排放標準,如果要求清掃車車的副發動機也達到歐III或歐IV排放標準,清掃車的制造成本,油耗將面臨更嚴峻的考驗。針對以上問題,近些年來發展起來的機液復合傳動形式能夠滿足要求。
1 機械-液壓復合傳動
機械液壓復合傳動主要由機械路,液壓路,功率分匯流機構三部分組成,常見的機械液壓復合傳動機構可分成輸入分流式和輸出分流式兩種基本形式,如圖1所示。
圖1(a)是輸出分流形式傳動,行星排在輸出端起匯流作用;圖1(b)是輸入分流形式傳動,行星排在輸入端起分流作用。圖中B,M分表表示液壓泵和馬達,X表示行星差動輪系,X可以是單排行星輪系或多排行星輪系組成。系統輸入的動力一部分直接輸入到差動輪系,為機械功率流。另一部分輸入到液壓泵B-液壓馬達M,為液壓功率流,最后機械-液壓匯合輸出。輸出分流式的傳動比關系式為
機械液壓復合傳動是通過調節液壓元件的排量在機械流給定的基礎速度上實現連續的無級變速。在復合傳動中機械功率流和液壓功率流以相同的方向疊加輸出,沒有循環功率。圖2為配置雙發和單發的機械,液壓功率流示意圖。
2 機械液壓復合傳動在清掃車上的應用
下面舉例介紹一種機械液壓復合傳動在清掃車上的應用。該方案采用機液復合傳動方式,采用一臺發動機,在不作業狀態下采用機械傳動方式,在車輛作業狀態下采用機械傳動和液壓傳動復合調節下驅動車輛行駛,實現無極調速。采用這種工作裝置可以減少油耗,工作效率更高,同時減少了成本。為了實現目的,具體傳動系統方案如圖3所示。
在底盤前后傳動軸之間安裝專門設計的分動箱,箱體內安裝有輸入軸,行駛輸出軸,作業輸出軸,行走變量泵,定量馬達,行星輪機構。分動箱上設置復合傳動輸出驅動行駛的變速換擋機構,滿足在重污染和交通不便的地段,和在污染較輕交通便利順暢的路段行駛的需要。
清掃車配置單發動機,采用機械液壓復合傳動系統,動力系統安裝所占空間小,作業時,車輛以機液復合傳動方式實現無級變速驅動行駛和作業,能同時以機械傳動的方式實現清掃裝置進行作業。行走時,切斷液壓功率流,以機械傳動的方式驅動行走,行駛速度快。在行駛動力配置方面,機械功率占總功率的大部分,所需大功率的部分盡量采用機械傳動,這樣既提高了總體的傳動效率又減少了油耗,降低了廢氣的排量。
圖4為應用機械、液壓復合傳動技術與原雙發動機配置時輸出效率、功率及油耗的對比圖。
3 結論
機械液壓復合傳動克服了雙發和液壓傳動的缺點,能夠在作業狀態下實現無級變速,大大的提高了清掃效率和清掃質量。車輛還可以方便的轉換為機械傳動下的前進行駛和倒車,傳動效率高。
參考文獻:
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[2] 羅立炎,陳敬潔,李源,等.道路清掃車傳動形式探析[J].建設機械技術與管理,2010(08).
機械傳動的效率范文3
因為傳動系統是機械不可缺少的組成部分,所以傳動系統與機械是同時產生的,甚至可以說,因為有了傳運裝置,機械才得以產生。比如,我國春秋時期即已經廣泛使用的桔槔,便可以視為簡單的機械,其中,最為智慧的,就是杠桿原理的運用,而這里的杠桿,恰恰就是傳動系統,可見傳動系統在機械中的重要作用,同時也說明,對于機械的不自覺使用,早在春秋時期,智慧的先人就已經開始了。另外,指南車是展示我國先人智慧的又一發明,這是利用齒輪傳動系統和離合裝置來指示方向的車輛。關于指南車的記載,雖有神話成分,或存在史實上的矛盾,但《宋史•輿服志》記載的指南車結構和技術規范,尤其是齒輪大小和齒數的詳細記載,不僅證明指南車在我國古代確實存在,也顯示了我國古代機械制造的高超水平。另據考證,早在戰國到西漢之間,機械傳動的重要標志——齒輪,就已經誕生了,另參酌其他古籍,當可推知,指南車的發明,肯定早于宋代,中國古代科技史學家王振鐸認為,三國時[期的馬鈞發明了指南車,頗為可信。放眼國外,關于機械的記載與使用也比較早。早在古希臘時期,就有機械傳動的記載。羅馬時代,則發明了水力驅動,木制齒輪傳動的“谷物碾磨機”,后來,瑞典人在谷物磨中率先采用了斜齒輪傳動,在傳動技術史上稱得上是突破,只不過,這種斜齒輪是由石頭制成的,在材料上顯得過于原始。進入14世紀,以時鐘的發明為標志,齒輪傳動系統產生了一個飛躍。因為時鐘比較精細,傳動齒輪自然也需要精密化、小巧化,于是,人們開始研究金屬齒輪。先人的智慧值得景仰,但在工業革命之前,各類傳動系統也和機械本身一樣,處于原始階段。直到18世紀初,蒸汽機進入實用,相續在礦井排水、鐵路機車、加工制造等領域大顯身手,現代意義的機械才得以產生。從本質上來說,蒸汽機是機械的動力系統,它的飛躍對于傳動系統自然提出了更高的需求,從那以后,高標準、高質量的金屬齒輪傳動得到了極大應用。
2機械傳動技術的發展
19世紀末,電動機和內燃機獲得廣泛使用,對機械傳動技術提出了更高要求,到20世紀初期,機械傳動技術有了很大發展,直齒輪、斜齒輪、錐齒輪和蝸桿傳動相繼問世,性能、精度及耐久性方面都有了很大發展,基本上可以滿足機械工業的需要。20世紀40年代后,齒輪幾何學逐漸發展成為一門獨立的學科,齒形、嚙合及齒輪之間的展成關系,可以通過數學計算實現精確化,這使得機械傳動真正成為一門科學。在精確計算的支撐下,研究人員逐步掌握了齒輪傳動的表面接觸強度及輪齒彎曲強度,基于動載荷的機械傳動設計也初步成型,并應用于高速重載的汽輪發電機傳動系統。這期間,研究人員還提出了齒輪齒廓和齒向修形設計的方法,以提高承載能力。進入20世紀60年代,肇端于美國的宇航技術取得突破性進展,導航系統、火箭助推器對傳動系統的要求非常高,不僅要求傳動系統體積小、承載能力強,可靠性更成為首要的考量標準。為此,研究人員不遺余力,對直齒、斜齒、錐齒的表面疲勞強度進行了深入研究,并進行嚴謹的可靠性增長試驗,通過研究,發現傳動系統的原材料和齒輪的嚙合性不僅關乎其承載能力,也與其可靠性密切相關,這一發現促成了非金屬材料(如高強度塑料)齒輪的產生。進入70年代后,機械傳動技術更有了飛躍式的發展,空間嚙合理論成為這一時期的亮點,研究人員相繼推出曲線錐齒輪、環面蝸桿、點接觸蝸桿及圓弧齒輪等新式傳動系統,極大推動了機械傳動技術的發展。值得一提的是,我國正是在這一時期,在機械傳動技術領域,迎頭趕上發達國家,達到了世界先進國家的水平。20世紀80年代以后,隨著知識經濟的到來,機械傳動技術更是突飛猛進,在空間嚙合理論的推動下,少齒差行星傳動、變型伺服傳動、新型蝸桿傳動等新型傳動系統相繼出現,彈性變形理論、制造誤差的嚙合理論、局部共軛理論及失配嚙合理論,都達到很高水平,齒間載荷分配和應力分析也得到廣泛應用。這期間,傳動系統減振降噪研究,也成為一個熱點,并獲得諸多成果,輪齒三維任意可控修形設計便是其中最為重要的創舉,根據輪齒修形的要求,多自由度數控齒輪加工機床紛紛問世。傳動系統動力學研究更為深入,研究人員提出了齒輪傳動系統故障診斷、狀態監控和失效預警的思路,并開發出相應的監控與診斷軟件,用于冶金、船舶、電廠等大型關鍵設備的傳動系統,使之走上了智能化的臺階,取得了較好的效果。同時,傳動系統的研究由微觀返向宏觀,即傳動系統的研究并不單純以傳動系統為對象,而是把機械作為一個整體來研究,傳動系統與整機的匹配、協調,越來越受到重視。
3機械傳動技術的展望
隨著科學技術的發展,機械傳動的模式早已不再局限于齒輪、鏈條等接觸式傳動,通過電磁感應原理來傳遞動力的非接觸傳動(如電磁軸承、電磁傳動等)已進入實用,與傳統的接觸式傳動相比,非接觸傳動具有無磨損、壽命長、效率高等優點。當然,傳統的軸承等接觸式傳動,仍大有用武之地。今后,機械傳動技術領域的研究,應在優化改進傳統傳動技術的基礎上,探尋創新型傳動模式,在一段時間內,研究重點仍然是前者。大體來說,機械傳動的研究方向主要有以下幾點:
3.1提高機械傳動的信息化、智能化水平信息化和智能化是現代社會的重要特征之一,涉及到生產、生活的方方面面,機械傳動領域也不能例外。機械傳動技術應與計算機控制技術相結合,實現信息化和智能化,即根據原動力系統的效率特征和執行系統的功能要求,通過計算機控制技術,精確實現動力傳動功率和速比的實時控制,從而使原動力系統、傳動系統和執行系統趨于最佳匹配與融合,這一研究也是機械裝備實現自動化和智能化的重要基礎。經過科研人員的不懈努力,傳動系統的信息化與智能化,以至于機械裝備的信息化和智能化,已經獲得重大進展,在汽車、工程機械和軍工機械生產領域廣泛應用。目前,自動變速傳動是最為主要的信息化、智能化傳動模式,一般來說,包括三種形式,即機械自動變速ASM(Automaticshiftmanualtransmisson)、液力機械自動變速傳動AT(Automatictransmission)和無級自動變速傳動CVT(Continuouslyvariabletransmission),這三種傳動形式的技術已相當成熟,代表著傳動技術信息化、智能化的主流。但在國內,相對而言,AT、CVT技術還存在較大差距,應重點攻關。
3.2傳動系統新材料的突破現代材料科學肇端于20世紀50年代,蘇聯成功發射人造地球衛星之后,人們認識到,先進材料對于高科技的發展起著至關重要的作用,此后,材料科學成為人們耳熟能詳的熱門詞匯。在傳動技術領域,新材料的運用也方興未艾,比如梯度材料、陶瓷材料、納料材料、高分子聚合物、智能材料、表面涂層及自修復材料等,均以其鮮明而獨特的性能特點,推動著機械傳動技術的發展和性能的提高。材料科學是多學科交叉與結合的結晶,是一門與工程技術密不可分的應用科學,我國材料科學的研究水平位居世界前列,有些領域甚至居于世界領先水平,我們應保持并發揮這一優勢,將其擴展到機械傳動等生產領域,為國民生產提供科學技術支持。
3.3提升機械傳動的適應性現代機械工程的發展日新月異,對于機械傳動系統的要求也越來越高,比如,宇宙空間的高真空、微重力、大溫差,海洋環境下的海水腐蝕,以及強磁場或強強電場等特殊(極端)環境下的機械,就需要與該環境相適應的傳動系統。這類特殊(極端)環境下的傳統系統開發及其適應性研究,以及傳動系統在該環境下的服役特性研究,也是我們下一步研究的重點。此外,微機械中的微型傳動系統,也是一個重要的研究方向。因為尺度效應的影響,微型傳動系統與普通機械傳動的工作原理和性能特征均有很大不同,當傳動系統的尺寸小到微米或納米級時,會產生很多新的科學問題。比如傳動副元件的表面積與體積之比增大,表面力學、表面物理效應將起主導作用,同時微傳動系統的摩擦學、熱傳導與常規尺度的傳動系統不同,這就需要加大研究力度。
4結語
機械傳動的效率范文4
文中介紹了靜液壓技術的主要特點,在農業機械中使用靜液壓技術的優勢以及國內外靜液壓技術在農業機械中應用現狀及發展趨勢。
關鍵字:
液壓傳動技術;農業機械;現狀;趨勢
1引言
液壓傳動低速重載的工作特性十分突出,從而易實現對其運動數據和動力參數的檢測、分析與控制。液壓傳動由于可以實現系統的整體功率恒定輸出,且系統結構簡單輕便,便于系統的擴展,擁有迅速傳遞效能,驅動行走時能夠在使用工作范圍內實現無級變速,工作時容易實現正、反向運轉且無停頓、沖擊等突出優點。使農業收割機械中液壓傳動技術得以廣泛應用[1]。但是由于普通液壓回路存在能量損失過大,能源消耗高,功率利用率低,效率不高的特點;所以要對液壓系統進行升級,將靜液壓傳動技術引入傳動系統。靜液壓傳動(變量泵+(變量)馬達組成的閉式回路系統稱為靜液壓傳動)是以高壓油為介質直接傳遞動力的系統,其重要特征為系統壓力大,回路小流量。靜液壓驅動系統中是以液壓泵為動力源器件,通過電子控操作系統對液壓馬達進行指令控制,通過改變泵的流量或液壓馬達的排量來調節系統回路流量,從而改變馬達的轉速,改變系統整體的輸出扭矩大小,實現工作范圍的無級變速傳動。靜壓傳動系統相對于單純機械傳動和輔助的液力控制機械傳動,顯著優點為高效的傳動比、靈活的空間布局、易于實現無級變速、便于方向轉變、功率效能的優化性、操作控制傳輸信號的多樣有效性等;靜液壓驅動農業裝載機械在動力源工作轉速范圍內,即使在低速工作時,仍可保證最大牽引力恒定有效,從而提供充足的扭矩[2~4]。
2靜液壓驅動系統在農業機械上的技術優勢
(1)收獲質量高。靜液壓驅動技術使動力源器件在較寬的可調工作速度區間范圍內能實現無級變速;在動力源件適合的工作環境下,保證傳動系統中各節點、部件的輸出功率、速度恒定;特別是在農業收割機械中,能夠保證恒定的低速行駛,對于收獲不同生長方式及困伏的農作物時可以對機器進行時時控制,改變速度,提高農產品的收獲品質,增加經濟效益。
(2)控制簡單有效,工作環境舒適平穩。對于控制人員來說,不需要專業的控制水平,控制簡單,變速平穩無沖擊,變向可無間斷操作;在重載滿負荷的工作狀態下,能夠輸出恒定轉矩保證機械啟動平穩。
(3)以低頻率的機械制動成為系統的一大特色。因為靜壓驅動系統本身就可以進行液壓制動,從而可以減少使用機械制動的次數,在緊急狀態可便于實現停車保護。
(4)可對超載進行系統保護,防止損壞動力源。液壓系統中溢流控制回路,可控制整個系統中的液壓參數,進行超壓卸載保護。
(5)高工作效率。采用靜液壓驅動的聯合收割機與機械傳動的聯合收割機相比減少了不必要的輔助工作提高了工作效率,機器的工作行駛速度實現時時可控,無需機械停頓變檔實現無級變速,控制方法簡便,降低操作人員的疲勞強度,提高工作效率。
(6)整個系統設計安裝簡便,布局合理。液壓泵與液壓馬達為液壓管路柔性連接,便于合理布局。
(7)系統能耗率低。對于大型的農業聯合收割機械,行走功率在工作狀態僅占總功率的1/5~1/4,使用靜液壓行走驅動系統的農業工程機械在需要大的輸出轉矩時,并不需要高轉速大功率的發動機,發動機在低速通過液壓回路能量轉變可以提供大的輸出轉矩,使機械可以保證低速平穩運行。降低能耗,提高經濟效益,又可對節能減排、循環利用、持久發展做出貢獻。
(8)方便控制機械的輸出功率,提高能源利用效率。采用電子數字變量控制系統,可以時時監控系統中各節點與執行動力元器件的耗能與動力源的輸出功率;將參數導入數字控制系統進行分析處理匹配,發出控制指令,使系統整體效能達到最佳[5~7]。
3國內外發展現狀及趨勢
世界發達國家農業機械傳動方式是以靜液力傳動為主,并使用具有分段無級調速能力的變矩器取代了機械傳動中的離合器。使用后置的動力換擋式機械變速器與之配合,能夠對承載負荷進行自動匹配,從而保護動力傳動裝置嚴防過載,可將雙曲線型輸出扭矩-轉速特性突出表現出來。在目前的農業機械市場上僅有為數不多的幾家,國外公司將靜液壓驅動技術引入到農業機械。例如:
(1)日本福田公司的雷沃全喂入水稻收割機的傳動系統使用靜液壓傳動裝置,使機器可在地形復雜惡劣的工況環境下進行收割作業;由此對液壓系統提出特殊的專業性能要求:機構緊湊、布局合理、質量輕便、體積小巧;回轉半徑小,工作時可實現無級變速;具有超群的低速穩定工作特性和優良的動力匹配特性;動力系統與執行元件裝置布局合理、易于安裝、便于維護、控制方便、工作環境舒適清潔等。對于上述技術要求只有采用靜液壓驅動,才能解決。
(2)意大利克拉斯公司生產的LEXION500系列機型采用后置式柴油型電噴發動機,其特點利于整機行進的平衡性,減少車載配重,減小噪聲對駕駛員的影響,降低機械的油耗,延長工作壽命,提高操作舒適性。變速系統使用雙速靜液壓無級驅動,可以提供較大的變速范圍,同時具有自動調節速度功能。液壓系統內部加入液壓自鎖回路,控制各個分布工作系統,提高系統整體的安全性,延長系統的工作壽命。變速系統為三級調節可滿足不同的工作環境,提高工作效率,節約經濟成本。系統亮點:割臺工作系統采用液壓馬達驅動,可以實現正反轉無級變速,具有自動清理工作中堵塞的雜物功能及保證啟動輕便安全維護性,減輕操作者的勞動強度,節約時間,提高經濟效益。
(3)德國克拉斯自走式收割機械將靜液壓傳動技術引入到裝卸搬運系統中,能最大限度的優化機械的工作性能,使傳動系統的能耗下降30%以上;鏟斗舉升、翻轉傾倒等動作時,不降低輸出扭矩,液壓系統的溫升不明顯;進、退換擋改變轉向方便、快捷、容易實現、且不會損傷液壓傳動系統,對動力執行元器件起到保護作用。中國是農業大國,農業機械化水平還欠發達,相當于西方工業發達國家80年代末至90年代初的水平;我國農業機械的傳動方式,主要是以負荷系數較低、能耗高、環境污染大的機械傳動為主,此傳動系統的驅動行走方式落后于國外先進水平近半個世紀。在國內農業機械生產公司將靜液壓驅動技術僅使用于液壓轉向控制系統,重要部件底盤的變速驅動行走系統使用帶輪式機械無級變速,導致工作效率低,穩定性差的特點顯著。例如:新疆-2機型傳動裝置為三角帶式無級變速器,其作業速度可在不停車的情況下通過控制液壓缸改變帶輪的傳動比實現小范圍的無級變速,滿足作業要求;但是這種結構由于工作部件不密封,帶輪安裝結構復雜,體積臃腫,部件相對位置固定不可調,導致使用維護困難,故障率高;特別是皮帶工作壽命短,容易老化,極易打滑,甚至斷裂,傳動效率低,傳動比不穩定等缺點顯著。割臺工作系統沿用德國40年的鏈輪傳動結構;導致需要改變撥禾輪與往復式切割器、螺旋輸送器、攪龍速度時必須停機后對帶輪進行手工調節。液壓轉向控制系統使用靜液壓驅動技術,通過建立轉向與控制兩個相對獨立的液壓系統,通過穩定分流閥,確保液壓泵可以恒定向轉向器輸出恒定流量,保證車輛行駛的穩定性。對比國內發展現狀,可以發現我國靜液壓在農業機械發展僅僅是剛起步階段;農業機械存在不足點有:
(1)機械傳動方式導致工作穩定性不高,工作效率低,系統能耗率高;
(2)傳動機構不密封,部件容易老化,污染環境;
(3)機械自動化程度低,人工勞動強度大;
(4)農作物收獲質量低,操作人員的舒適性差;
(5)機械使用功能單一。
4建議
針對國內農業機械的不足;應著重從以下幾個方面提高:
(1)對落后的機械傳動進行改進升級;加強對液壓技術的研究,推動靜液壓技術在農業技術上的應用;
(2)提高農業機械自動化的水平,實現對工作過程的時時控制;隨著先進的計算機數字控制技術的不斷發展,將電子數字控制技術與靜液壓傳動技術相互結合;采用電子數控液壓傳動技術可使農業機械易于實現節能環保、智能化操作,提升產業鏈的核心技術,加強產品的市場競爭力。
(3)使農業機械向工業機械學習,對重要的關鍵部件進行深入的研究完成系列化、標準化生產,以便實現一機多用,提高機械的利用效率,同時減輕維護使用成本。借助電子科技的快速發展,將電子數控技術與靜液壓傳動技術相互結合,可以方便的對液壓系統的各個節點與回路的參數進行時時檢測,數據分析,指令控制;同時數字控制的應用和各種傳感器的配合,將可最優化液壓元件的工作參數,提高工作的效率,節約經濟成本。傳感器檢測農業機械各部件的工作狀態參數,經過計算機的分析處理、整合匹配,對執行元件發出控制生產指令,使農業機械在整個工作過程中實現全自動化控制,減輕操作人員的勞動強度,同時實現機器的高效節能。成為當下和未來我國農業機械的控制傳動發展的趨勢方向[8~10]。
5結束語
進入“十三五”期間,由于中國特色農業經濟的快速發展,與勞動力逐漸老年化的社會現實矛盾;對高效能、低耗能、高智能化、復雜集成化、高技術性的農業機械的需求越來越強烈,國內靜液壓驅動傳動行走系統必將被引入到大型農業收割機械中,并在未來極短的時間內得到快速發展。靜液壓傳動技術成為在世界農業機械領域動力傳輸方向發展的主流趨勢;是國家當前和未來農業機械重點發展方向,是實現全智能化機械與節約經濟型社會發展的必經之路。
作者:陳恒峰 郭輝 張學軍 盛會 單位:新疆農業大學機械交通學院 新疆農業工程裝備創新設計實驗室重點實驗室
參考文獻:
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機械傳動的效率范文5
Abstract: In the design of gear reducer, gear transmission as the main device of power transmission and deceleration is widely used in the field of mechanical industry. But as people are increasingly demanding on the noise control of gear reducer, in design and manufacturing of modern gear reducer, gear transmission noise control is an important part of the production quality control. This article analyzes the cause of noise in mechanical transmission through analyzing the noise production mechanism, and then puts forward the corresponding noise reduction measures and treatment method.
關鍵詞: 齒輪減速器;機械傳動;降噪問題;措施
Key words: gear reducer;mechanical transmission;noise reduction;measure
中圖分類號:TH132.41 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)29-0058-02
0 引言
在工業機械設計中,齒輪傳動是齒輪減速器最主要的部分,也是系統功率傳遞的主要形式,因此齒輪作為機械傳動的主要角色,在整個機械系統中發揮著舉足輕重的作用,但是以往的對于齒輪傳動性能的評價只注重于傳動效率、平穩性、可靠性等方面,忽略了齒輪傳動噪音的問題。隨著人們對于機械設備性能品質要求的提高,對工作環境也有了很高的要求,從而使得減速器齒輪傳動噪音問題凸顯了出來,成為了機械傳動中急需解決的問題。
1 齒輪傳動中噪音產生機理
1.1 系統傳動誤差 在齒輪傳動中,一個整體機械系統其組成往往較為復雜,完整的齒輪箱作為復雜的傳動系統,在力的各種形式轉化過程中,會產生高達幾十種的固有頻率,因此振動形式各式各樣。在物理學中我們知道,聲音是由振動產生的,任何系統傳動都會產生振動。在系統傳動中,振動是由系統誤差引起的,系統誤差是導致振動的主要原因。
1.2 齒輪傳動誤差 齒輪傳動中噪音主要產生原因是漸開線誤差或者齒輪間相鄰齒距誤差而造成的。而齒輪傳動中振動幅度和振動頻率是齒輪噪音大小的主要衡量因素,在噪音研究中有著重要的意義。但是在實際研究中齒輪系統機械響應是非常復雜的,因此可以通過調整激勵來改變系統固有頻率??偠灾?,齒輪傳動誤差是作用在齒輪和整個系統的擾動因素并使之產生響應,從而產生噪音通過空氣向外傳播。
2 齒輪減速器在機械傳動中噪音成因分析
2.1 參數因素 ①齒輪精度。齒輪精度是其設計和加工品質重要衡量標準,高精度的齒輪在機械傳動過程中平穩運轉,產生較少的噪音。但是在實際輪齒設計和加工中,出于經濟性原因,為了降低成本,設計者往往在滿足基本強度要求下最大限度選用低精度齒輪等級,因此忽略了精度等級,低精度成為齒輪產生噪聲與側隙的主要因素,造成噪音增大。②齒輪寬度。在齒輪傳動允許的設計范圍內,盡可能的增大從動齒輪齒寬,這樣可以增大接觸面積,不但能夠提高齒輪受載能力,還可以提高輪齒傳動的平穩性,減少振動,達到降噪聲目的。③齒距和壓力角。在適當的范圍內減小齒距能夠增加輪齒嚙合數量,增加輪齒重合度,從而降低嚙合齒輪撓度,提高傳動效率,減少噪音的產生。此外,較小的壓力角可以使得齒輪接觸角和橫向重合度都增大,使得傳動平穩,降低噪音、提高傳動精度。
2.2 精度因素 ①嚙合平穩性精度。齒輪的工作平穩性精度是指在齒輪傳動中對于齒輪瞬時速比的變化要求。在齒輪轉動一周時會多次出現的轉角誤差,在輪齒嚙合過程中瞬時傳動比的變化會使得齒輪產生多次撞擊形成振動,這樣使齒輪在傳動過程中產生噪音[1]。②齒輪接觸精度。齒輪接觸斑點大小是評價齒輪接觸精度好壞的主要指標,接觸斑點過小勢必會造成齒輪傳動噪聲增大。齒輪接觸精度低是由于齒向誤差影響了輪齒橫向接觸面積,而輪齒基節偏差和齒形誤差都會對輪齒橫向接觸面積產生影響。③齒輪運動精度。齒輪的運動精度主要表征了運動傳遞的準確性,即齒輪在嚙合一個周期后轉角誤差最大限值。齒輪齒圈徑向跳動在齒輪旋轉一周內的齒間累計誤差會產生低頻噪音,尤其當齒間累計誤差逐漸增大時,會在齒輪嚙合時造成沖擊,從而導致角速度的變化,使得噪音顯著增大。
2.3 裝配因素 ①齒輪軸向裝配間隙過小。如果齒輪在裝配前沒有將其毛刺及時清除,將會導致齒輪端面與前后端蓋之間的滑動接合面在嚙合過程中造成接合面的損壞,使得齒輪運動精度降低,產生噪音。②雜物影響。齒輪箱由于雜物進入,造成輪齒間磨損加劇,齒輪在轉動過程中平穩度降低,不但降低齒輪傳動效率,還會使得噪音增大。
3 齒輪減速器在機械傳動中的降噪措施
3.1 齒輪的參數合理優化 ①適當增大主動齒輪的螺旋角。因為當螺旋角增大時,齒輪重合度也會隨之加大,這樣會使得噪音大大降低。然后,當螺旋角過大時,會導致齒輪加工和安裝可操作性變差,對安裝精度要求很高,如果達不到精度,就會使實際的重合度變小,其降噪效果反而比螺旋角較小時要差,因此要選擇合適的螺旋角。②增加從動齒輪齒面寬。齒寬適當增加會使得輪齒嚙合度提高,從而使輪齒傳動平穩性增強。所以齒輪的齒寬越大其平穩性越好,降噪效果越好。③提高齒輪精度。齒輪精度的提高,將大大提高輪齒表面粗糙度,從而提高齒輪的運動精度,有效的降低噪音。
3.2 合理選擇齒面硬度、齒輪側隙 通過實驗可以得出結論:通常模數齒輪側隙小于0.04mm時,噪聲較低。所以在設計允許的范圍內適當減小齒輪側隙就可以降低噪音。此外,在相同材料和精度的情況下,軟齒面比硬齒面噪聲要小1.5-6dB,采用主動齒輪硬度比從動齒輪硬度高2-3HBC時取C,可有效降低噪聲。
3.3 對齒面進行特殊處理 在齒輪強度設計所允許的情況下,齒輪加工可以選用高阻尼鑄鐵或某些非金屬材料,也可以通過給齒面進行涂鍍非金屬材料來進行處理。因為選用具有良好塑性和韌性的材料可以減少齒輪嚙合沖力與節線撞擊,通過減少振動與撞擊的方法,就可以有效降噪。
3.4 改善齒輪條件 齒輪的要根據齒輪的圓周速度來選擇適當的方式與油,這樣就可以有效的降低噪音。因此根據減速器的不同以及工作條件的差異來選擇合適的方式與劑。此外,對于在高溫環境下工作的減速器,僅通過油池將達不到潤和要求,因此要結合循環油等方式進行。
3.5 合理設計減速箱箱體結構 在減速器齒輪箱箱體設計過程中,合理的箱體結構可以增加齒輪傳動箱的密封性,使其具有良好的降噪效果。因此齒輪設計時盡可能采用閉式結構,同時箱體結合處要安裝減振裝置,同時將減速器安裝在固定的座體或支撐上,采用這些方法都能夠有效降低噪聲。此外,在對減速器噪音要求較高的情況下,可以在箱體表面設置阻尼材料層,如泡沫塑料等來降低減速器噪音的產生。
4 結束語
本文通過研究齒輪傳動噪音產生機理,分析了減速器齒輪傳動過程中噪聲的產生原因,提出了相應的降噪方法。但是隨著人們生活水平的提高,對噪聲控制要求的不斷提升,對減速器降噪的研究需要進一步加深,以便找到更有效的減速器降噪方法。
參考文獻:
[l]李志華.機械齒輪傳動噪聲的產生及其控制[M].北京:機械工業出版社,2012.7.
機械傳動的效率范文6
【關鍵詞】數控滾齒機;機械掛輪箱;電子齒輪箱;EGB
齒輪加工是汽車零部件最常見的基礎件,隨著汽車行業的迅速發展,對齒輪加工的精度、生產節拍等方面的要求越來越高,而且齒輪機床的發展方向是高速度、高精度、高效率與數控化,這對傳動鏈提出了更高要求,單純依靠提高機械傳動元件的制造精度與安裝精度,對傳動精度的提高有限,而機床費用卻大幅上升。因此,機械傳動鏈已經不適合新型機床對傳動精度與傳動速度的要求,為此必須采用新的傳動方式。滾齒加工是所有齒輪加工方法中最主要的一種,滾齒機約占整個齒輪加工機床的45%,以下筆者將數控滾齒機EGB的應用展開討論。
滾齒機機械結構主要由回轉工作臺,滾刀,刀架,大立柱,小立柱和其它輔助部分(如冷卻系統)組成,普通滾齒機機械傳動系統示意圖如圖1所示。
隨著數控技術的發展,新型數控滾齒機一般為六軸四聯動控制,其中一個主軸,五個伺服軸。傳動部分上的分度鏈、差動鏈均用數控系統上的電子齒輪箱功能來實現。這六軸分別為:
X――大立柱移動(徑向移動)伺服軸
Y――刀具移動(切向移動)伺服軸
Z――滑板移動(軸向移動)伺服軸
A――滾刀刀架旋轉運動伺服軸
B――滾刀回轉運動主軸
C――工作臺旋轉伺服軸
滾齒機加工齒輪時,需保證工件軸與滾刀按照一定的比率進行旋轉,為保證這一比率,已往的滾齒機采用掛輪機構,在齒輪加工前,首先進行掛輪計算選擇,對于直齒輪只需選擇分齒和走刀掛輪,而加工斜齒圓柱齒輪時.機床傳動系統除了有分齒運動外,還有包含差動掛輪在內的附加運動,從而形成螺旋線槽,因此還需選擇差動掛輪。加工時操作工需要根據加工齒輪的齒數與滾刀的頭數進行計算,根據計算結果選擇不同的掛輪,這樣不僅機械傳動鏈復雜,而且對操作工的要求也高。而EGB即電子齒輪箱(Electronic Gear Box)功能就解決了這一難題,使與伺服電動機相連的工件軸的旋轉與同主軸電動機相連的刀具軸( 滾刀)的旋轉同步,同步的比率可通過程序進行指定。本功能下的刀具軸與工件軸的同步,因為采用數字伺服直接控制的方式,所以工件軸可以不帶誤差地跟隨刀具軸的速度變動,可以實現高精度的齒輪加工?;谲浖逖a的滾齒加下數控系統的各軸通過數控指令經伺服電機直接驅動.根據被加工齒輪使用刀具的參數來確定刀具與T件之間特定的運動關系。采用電子齒輪箱傳動簡化了傳動鏈。直接從滾刀軸和進給軸上讀取反饋數據,取消大量中間傳動環節,傳動誤差大大減少,加T精度遠高于傳統的加TI方法。
普通的數控機床可以采用通用的數控方法實現機床的傳動,但對于齒輪加工機床這類有主運動參與的內聯傳動,其突出特點是:傳動鏈的首端與末端件之間
必須保持嚴格的定比傳動關系,要能進行運動的合成,具有較高的傳動速度。通用的數控系統不具備上述三方面的有效對策,因此不適用于內聯傳動。
其硬件連接(可按圖1式連接):
參數的自動設置:
設定1023號參數:
X:1 Z:5 B:4 Y:2 C:3
功能選擇參數:電子齒輪箱
參數7771=4;(EGB控制軸的軸號)
參數7771,(刀具軸每轉一周位置檢測器的脈沖數)
參數7773,(工件軸每轉一周位置檢測器的脈沖數)
參數2011#0=1(對C軸,B軸)
對每軸進行伺服初始化設定
重起數控系統
重起系統,設定完成。手動方式下的參數配置及兩種硬件連接方式下主軸參數的詳細設置參閱FAUNC 16I以上系統參數手冊。 注1:EGB功能中要求工件軸和虛擬軸的伺服號必須為連續的奇數和偶數,即3和4,或1和2。如實際硬件連接無法滿足此要求,FSSB自動設定時系統內部調整連接順序,即每個伺服DSP芯片和控制軸的關系。使用手動設定調整時需要電氣人員人為調整。
注2:當使用圖二的硬件連接時,不僅需要選用CZI/BZI傳感器外,還需設置相應的參數,詳見參數手冊。
由EGB參數得知,傳動比誤差與計數器的計數值以及傳動比有關,當系統編碼器分辨率與定時時間周期確定的情況下,對于較高主傳動速度和較小的傳動比,誤差范圍較小,對于較低的主傳動速度和較大的傳動比,誤差范圍較大。因此為了提高傳動關系準確性,可通過提高主傳動速度、增大編碼器的分辨率以