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粉末冶金齒輪提升消防車取力器傳動效率研究

粉末冶金齒輪提升消防車取力器傳動效率研究

May 27, 2021

摘要: 消防車用取力器是一種驅(qū)動消防泵、消防云梯、搶險救援隨車吊等消防裝置的齒輪裝置。粉末冶金溫壓斜齒輪制造成本低，既具有優(yōu)異的力學(xué)性能，又具有良好的耐磨、耐高溫和耐蝕性。該文將粉末冶金齒輪應(yīng)用于取力器，分析了影響傳動效率的因素，進(jìn)行了傳動效率試驗，證明粉末冶金齒輪傳動效率高，使用壽命長，制造成本低，具有廣闊的應(yīng)用前景。

引言

消防車是消防部隊滅火抗災(zāi)、搶險救援的主要作戰(zhàn)裝備。罐類消防車消防泵的驅(qū)動、舉高類消防車支腿的展開與臂架的舉升，都須通過取力器將發(fā)動機的輸出動力傳遞到消防裝置。消防泵的性能優(yōu)劣決定了消防車的性能。粉末冶金齒輪較之普通合金齒輪制造成本低、精度更高、耐磨性更好、抗疲勞性更強，具有良好的耐高溫和耐蝕性。

該文將粉末冶金齒輪應(yīng)用在消防車取力器上，分析了影響傳動齒輪的效率，并做了粉末冶金溫壓斜齒輪和合金斜齒輪傳動效率對比試驗，試驗結(jié)果表明: 粉末冶金溫壓斜齒輪綜合性能比合金斜齒輪更為優(yōu)越，更適合取力器傳動，具有廣闊的應(yīng)用前景。


1、消防車取力器結(jié)構(gòu)形式

取力器是通過齒輪傳動傳遞動力的裝置。根據(jù)安裝位置和作用的不同，消防車用取力器的取力方式大體分為 5 類: 變速器上蓋取力、變速器副軸取力、全功率取力、傳動軸取力和側(cè)取力。

工作原理: 從變速器軸上直接取力，輸出主動力至車輛變速器，通過中間軸的齒輪驅(qū)動輸出軸旋轉(zhuǎn)而輸出第二動力源到消防裝置。這種形式的取力器潤滑方便，全功率輸出，因而傳輸功率大，傳遞效率高，性能可靠，易于實現(xiàn)消防車的雙動功能，可以實現(xiàn)邊行駛邊噴水，適用于大噸位的罐類消防車和聯(lián)用類消防車等。


在取力器結(jié)構(gòu)中，齒輪是傳動系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部件。取力器傳動功率大，高負(fù)載，發(fā)熱量大，采用合理的齒輪設(shè)計，能提高傳動性能，增加使用壽命，降低使用成本。

該文采用粉末冶金溫壓斜齒輪傳動，其良好的性能完全能滿足取力器的性能要求，并提升使用壽命。

2、粉末冶金溫壓斜齒輪制造工藝

粉末冶金溫壓成形技術(shù)能以較低的成本制造出高密度的粉末冶金零件，保持了傳統(tǒng)粉末冶金工藝無切削加工的特點，與常規(guī)鍛坯機械加工相比，可減少工序，節(jié)約原料; 同時，大大改善粉末冶金材料的力學(xué)性能，特別是象齒輪類等輪廓較復(fù)雜的粉末冶金結(jié)構(gòu)零件，經(jīng)濟(jì)尤顯突出。

粉末冶金齒輪與合金鋼齒輪的毛坯質(zhì)量、零件質(zhì)量和材料利用率對比見表 1。合金鋼齒輪的加工余量大，浪費材料，切削加工過程中消耗大量能源; 粉末冶金無切削加工，材料利用率高。由表 1 可以看出粉末冶金齒輪比合金鋼齒輪的材料利用率高約 60% ，其機加工費用僅為傳統(tǒng)加工方法的 1 /4，總生產(chǎn)成本比合金鋼齒輪的生產(chǎn)成本降低 40% 左右。


3、取力器齒輪系統(tǒng)傳動效率試驗研究

齒輪傳動裝置的功耗有兩個重要的來源，即嚙合損失、軸承及油封等處的功率損失，而其中具有決定性的當(dāng)然是嚙合損失。在當(dāng)今機械工業(yè)各領(lǐng)域中，都非常重視對齒輪傳動效率的研究，如能將齒輪傳動裝置的效率提高哪怕 1% ，也具有十分重要的意義。

對在消防車取力器中的粉末冶金溫壓斜齒輪的傳動效率特性的研究，分析嚙合過程中的動態(tài)性能，指導(dǎo)設(shè)計高效的齒輪傳動裝置，具有重要的意義。該文擬進(jìn)行 38CrMoAl 合金斜齒輪與粉末冶金溫壓斜齒輪傳動效率對比試驗，找出材料因素在傳動效率上的影響。



4、結(jié)論

1）消防車取力器整體性能取決于齒輪傳動性能，傳動效率是非常重要的性能指標(biāo)。粉末冶金溫壓斜齒輪材料的孔隙可以用作儲存潤滑油的容池，在摩擦過程中，儲存在一定孔隙中的潤滑油始終保證了摩擦副之間潤滑膜的形成，改善了摩擦副的潤滑狀況，減輕黏著磨損，起到自潤滑作用，摩擦系數(shù)比 38CrMoAl 材料的要低，粉末冶金斜齒輪具有很高的傳動效率。

2）傳動效率試驗證明了粉末冶金斜齒輪是一種性能優(yōu)良的齒輪。在相同的工況下，粉末冶金溫壓斜齒輪的傳動效率比合金斜齒輪要高1% ～4% 。

來源：愛學(xué)術(shù)

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