法国雪铁龙公司磨用减速器的轮系特点和齿轮几何尺寸计算

江旭昌，王艳丽

法国雪铁龙公司磨用减速器的轮系特点和齿轮几何尺寸计算

江旭昌1，王艳丽2

天津振兴水泥有限公司一号线预分解窑水泥生产线设计生产能力为2 000t/d熟料，原设计配套一台φ 4.6m×7.5m+3.5m中卸烘干生料磨和两台φ3.8m×13m水泥磨，三台磨机均采用中心传动，公司为此购买了三台法国雪铁龙公司生产的CH3C1190-JC26型三级双分路磨用减速器，传动功率均为2 500kW。由于我国水泥生产预分解技术的成熟，φ4m×60m水泥回转窑生产线的生产能力一般都能达到2 500t/d熟料或更高，若继续采用φ4.6m×7.5m+3.5m中卸烘干生料磨，其粉磨能力就显不足，因此，必须将磨机改为φ4.6m× 8.5m+3.5m。可三台磨用减速器已经订货，不能更改。2 500kW的磨用减速器能否承担加长1m粉磨仓的生料磨，就使该公司特别担心。为做到确有把握或做到胸中有数，该公司对法国雪铁龙公司提供的减速器设计计算资料进行核算。然而核算结果显示，连齿轮的几何尺寸与法国提供的数据都无法匹配。为此公司请对大型减速器较有研究的西安某研究所对这三台减速器的齿轮进行核算并希望做出评价。可是，研究所提出的计算数据与法国提供的齿轮几何尺寸数据同样也无法匹配，出入较大。为找出其中的原因，该公司又找到笔者帮助核算，并提出看法。经过笔者研究计算后，所得的齿轮几何尺寸与法国提供的设计计算数据完全一致，解决了该公司的这一难题。

天津振兴水泥有限公司一号线2 000t/d水泥生产线于1998年投产，迄今这三台磨用减速器已运转了17年，应验了笔者当年的预估。现拟公开发表，对我国的齿轮研发、齿轮标准的制定和磨用减速器的选用等都有重要参考价值。

1　法国雪铁龙磨用减速器的轮系结构及特点

图1　CH3C1190-JC26型磨用减速器轮系简图

法国雪铁龙磨用减速器的轮系结构，如图1所示。由图1可见，这是一种双路对称式三级减速器，进轴转数n1=990r/min，出轴转数n4=15.1r/ min，总速比i=i1i2i3=3.722 2×4.294 1× 4.105 3=65.617 1，共有14个滚动轴承支承，要求配用电动机功率2 800kW，减速器设计功率为2 500kW，实际安装功率2 800kW，转数均为990r/min。

由图1可见，进轴的轴头直径为φ140mm，在进轴上安装有两个小齿轮Z1和Z2，分别与I级两个大齿轮Z3和Z4相啮合，I级齿轮传动的速比为i1=3.722 2。一级两个大齿轮与两个Ⅱ级小齿轮Z5和Z6分别安装在两路对称的轴上，以同转数转动。两个Ⅱ级小齿轮Z5和Z6分别于两侧的Ⅱ级大齿轮Z7和Z8相啮合，Ⅱ级齿轮传动的速比为i2=4.294 1。Ⅱ级两个大齿轮Z7和Z8分别与安装在两侧对称轴上的两个Ⅲ级小齿轮Z9和Z10以同转数转动。两个Ⅲ级小齿轮Z9和Z10分别与安装在出轴上的一个大齿轮Z11相啮合，出轴轴头直径为φ600mm，Ⅲ级齿轮传动的速比为i3=4.105 3。显然，这是一种双分路的磨用减速器，总速比为i=i1i2i3=3.722× 4.294 1×4.105 3=65.617 1。当进轴转数为n1=990r/min时，则出轴转数为n4=n1/i=990/65.617 1=15.09≈15.1r/ min，与磨机要求的转数相一致。

图2　其他双路磨用减速器Ⅰ级传动齿轮的布置

表1　第Ⅲ级齿轮传动的齿轮已知参数

表2　Ⅲ级齿轮副齿轮几何尺寸的计算

对于多路磨用减速器来说，其均载率的高低特别重要。均载率是靠均载装置或均载机构实现的，法国雪铁龙双路磨用减速器的均载机构采用Ⅰ级安装在同一轴上的两个旋向相反构成一个人字齿的小齿轮，靠其轴向的自行微动使其两路均载。其他型式的双路减速器，Ⅰ级斜齿小齿轮都是一个与两个斜齿大齿轮相啮合，如图2所示。这种结构没有均载作用，所以必须另设均载机构，才能保持减速器在运转时两路载荷的均衡。

表3　法国给出的径向间隙系数与我国的径向间隙系数值的比较

表3　法国给出的径向间隙系数与我国的径向间隙系数值的比较

国家法国中国法国/中国C※nF/C※n项目径向间隙系数C※nF径向间隙系数C※nⅠ小齿轮0.504 0 0.25 2.016大齿轮0.504 5 0.25 2.018Ⅱ小齿轮0.473 5 0.25 1.894大齿轮0.473 2 0.25 1.893Ⅲ小齿轮0.450 2 0.25 1.801大齿轮0.450 3 0.25 1.801备注各不相同全部相同1.801～2.018

表4　第Ⅲ级齿轮两种标准计算结果的比较

2　减速器齿轮几何尺寸的计算

由图1可知，这种磨用减速器是三级双路减速器，共有10或11个齿轮。但是只要计算出一级，就可知道法国雪铁龙公司的计算方法。现以第三级齿轮传动为例进行计算，便可看出其计算方法，并掌握他们的计算规律。

2.1第Ⅲ级齿轮传动齿轮几何尺寸的计算

2.1.1第Ⅲ级齿轮的已知数据如表1。

由表1可知，这是一对变位斜齿轮传动或称螺旋齿轮传动。与我国所不同的是，其变位系数给出两种数据，一种是齿轮几何尺寸设计计算的法向变位系数xn，另一种是法向切削变位系数或称加工法向变位系数在齿轮几何计算中，法国雪铁龙公司均采用前者，后者在加工计算时使用。

2.1.2齿轮几何尺寸计算

根据表1所列第Ⅲ级齿轮的基础参数，便可计算出齿轮副的几何尺寸，计算值见表2。

3　某研究所计算结果与法国雪铁龙公司不一致的原因分析

某研究所完全是按照我国的齿轮标准进行计算的，而法国雪铁龙公司所采用的计算标准与我国不同。在变位齿轮几何尺寸的计算中，主要有两点不同：一是我国对变位齿轮几何尺寸的计算只给设计的变位系数，不考虑加工或称“切削变位系数”，这两种的变位系数的数值不同，后者比前者都要小4.8%～16.2%；二是顶隙系数或称径向间隙系数不同。我国在设计时，径向间隙系数一律采用端面顶隙系数cosβ，而法国雪铁龙公司所采用的径向间隙系数都要比我国的大近一倍，而且对每个齿轮都是不同的，详见表3所列。这样，在对齿轮几何尺寸进行计算时，与径向间隙系数有关的项其结果肯定不会相同。

4　法国雪铁龙公司与我国某研究所对齿轮几何尺寸计算结果的比较

为了更清晰地看出法国雪铁龙公司与我国某研究所对齿轮几何尺寸计算的差异，现将其分别列入表4中。

5　结语

（1）由表3可以看出，由于法国雪铁龙公司所采用的径向间隙系数与我国的齿轮标准不同，所以导致与其有关的几何尺寸齿根高hf、全齿高h和齿根圆直径df都不相同。除此而外，其他几何尺寸则完全相同。

（5）某研究所的计算之所以与法国雪铁龙公司提供的齿轮几何尺寸计算资料不匹配，就是因为径向间隙系数完全按我国齿轮标准=0.25进行计算的结果，忽略了法国雪铁龙公司所采用的径向间隙系数值与我国齿轮标准不同。

（6）按照本文的计算程序，对其他Ⅰ级和Ⅱ级齿轮传动几何尺寸进行的计算，得出的结果与法国雪铁龙公司提供的完全一致。为节省篇幅，对其他两级齿轮几何尺寸的计算省略。

（7）从三台雪铁龙公司磨用减速器的使用情况看，生料磨的实际运转功率为2 600～2 650kW，两台水泥磨的实际运转功率为2 300～2 350kW。生料磨的减速器一年就得大修一次，已经换过四次齿轮，失效的主要原因是齿面的点蚀和剥落；水泥磨两台减速器需2～3年大修一次，齿轮也换过，但不像生料磨那样严重。由此可见，齿轮的使用寿命与其负荷密切相关。这种情况与当时笔者的预估完全符合，主要是这种双路磨用减速器的均载机构不很理想和与磨机相连接的传动轴刚性太大所致，不适应磨机尤其是管磨机运转时的特点要求。这种均载机构不如丹麦史密斯公司等双路磨用减速器的均载机构性能优越。

（8）一般来说，滚动轴承要求的润滑油粘度较小为好，齿轮要求的润滑油粘度较大为好。在同一台减速器中，齿轮如果采用一般的滚动轴承支承，对润滑油粘度的要求是矛盾的。为此一般多选用320号极压齿轮油，采用460号极压齿轮油都很少。法国雪铁龙公司对这三台磨用减速器均要求使用630号极压齿轮油，这是较少见的。这也是这种磨用减速器的又一特点。显然，这是法国雪铁龙公司为提高齿轮的负荷能力所采用的两项措施：一是提高润滑油的粘度；二是为适应润滑油粘度的加大而采用加大径向间隙系数的技术措施。虽然这两项技术措施对提高齿轮的负荷能力具有一定作用，但都不及改善均载率的作用大，导致法国雪铁龙公司磨用减速器的可靠度是令人担忧的，所以在选用磨用减速器时，必须慎之又慎，因为其价格特别昂贵。

（9）从天津振兴水泥有限公司的使用情况来看，若φ4.6m×8.5m+ 3.5m生料磨超载（2 500kW）运行，则对其可靠度产生影响，可两台水泥磨均未超载（2 500kW），也只能运行2～3年，时间也不足。

（10）原来对一台φ4.6m×8.5m+ 3.5m生料磨和两台φ3.8m×13m水泥磨的实需功率都核算过，与现在运行的实际功率完全相符。由于篇幅所限，在本文中将这部分内容省略。

Reducer Gear Train Characteristic and Gear Geometry Size Calculation for Mills of Citroen Company

TH 132.46文献标识码：A文章编号：1001-6171（2016）03-0019-04

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2016-01-28；编辑：吕光