粉末冶金齿轮提升消防车取力器传动效率研究

粉末冶金齿轮提升消防车取力器传动效率研究

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粉末冶金齿轮提升消防车取力器传动效率研究

2021-05-27
摘要: 消防车用取力器是一种驱动消防泵、消防云梯、抢险救援随车吊等消防装置的齿轮装置。粉末冶金温压斜齿轮制造成本低,既具有优异的力学性能,又具有良好的耐磨、耐高温和耐蚀性。该文将粉末冶金齿轮应用于取力器,分析了影响传动效率的因素,进行了传动效率试验,证明粉末冶金齿轮传动效率高,使用寿命长,制造成本低,具有广阔的应用前景。


引言

消防车是消防部队灭火抗灾、抢险救援的主要作战装备。罐类消防车消防泵的驱动、举高类消防车支腿的展开与臂架的举升,都须通过取力器将发动机的输出动力传递到消防装置。消防泵的性能优劣决定了消防车的性能。粉末冶金齿轮较之普通合金齿轮制造成本低、精度更高、耐磨性更好、抗疲劳性更强,具有良好的耐高温和耐蚀性。


该文将粉末冶金齿轮应用在消防车取力器上,分析了影响传动齿轮的效率,并做了粉末冶金温压斜齿轮和合金斜齿轮传动效率对比试验,试验结果表明: 粉末冶金温压斜齿轮综合性能比合金斜齿轮更为优越,更适合取力器传动,具有广阔的应用前景。


1、消防车取力器结构形式

取力器是通过齿轮传动传递动力的装置。根据安装位置和作用的不同,消防车用取力器的取力方式大体分为 5 类: 变速器上盖取力、变速器副轴取力、全功率取力、传动轴取力和侧取力。


工作原理: 从变速器轴上直接取力,输出主动力至车辆变速器,通过中间轴的齿轮驱动输出轴旋转而输出第二动力源到消防装置。这种形式的取力器润滑方便,全功率输出,因而传输功率大,传递效率高,性能可靠,易于实现消防车的双动功能,可以实现边行驶边喷水,适用于大吨位的罐类消防车和联用类消防车等。


在取力器结构中,齿轮是传动系统中最关键的部件。取力器传动功率大,高负载,发热量大,采用合理的齿轮设计,能提高传动性能,增加使用寿命,降低使用成本。

该文采用粉末冶金温压斜齿轮传动,其良好的性能完全能满足取力器的性能要求,并提升使用寿命。


2、粉末冶金温压斜齿轮制造工艺

粉末冶金温压成形技术能以较低的成本制造出高密度的粉末冶金零件,保持了传统粉末冶金工艺无切削加工的特点,与常规锻坯机械加工相比,可减少工序,节约原料; 同时,大大改善粉末冶金材料的力学性能,特别是象齿轮类等轮廓较复杂的粉末冶金结构零件,经济尤显突出。


粉末冶金齿轮与合金钢齿轮的毛坯质量、零件质量和材料利用率对比见表 1。合金钢齿轮的加工余量大,浪费材料,切削加工过程中消耗大量能源; 粉末冶金无切削加工,材料利用率高。由表 1 可以看出粉末冶金齿轮比合金钢齿轮的材料利用率高约 60% ,其机加工费用仅为传统加工方法的 1 /4,总生产成本比合金钢齿轮的生产成本降低 40% 左右。


3、取力器齿轮系统传动效率试验研究

齿轮传动装置的功耗有两个重要的来源,即啮合损失、轴承及油封等处的功率损失,而其中具有决定性的当然是啮合损失。在当今机械工业各领域中,都非常重视对齿轮传动效率的研究,如能将齿轮传动装置的效率提高哪怕 1% ,也具有十分重要的意义。


对在消防车取力器中的粉末冶金温压斜齿轮的传动效率特性的研究,分析啮合过程中的动态性能,指导设计高效的齿轮传动装置,具有重要的意义。该文拟进行 38CrMoAl 合金斜齿轮与粉末冶金温压斜齿轮传动效率对比试验,找出材料因素在传动效率上的影响。



4、结论

1)消防车取力器整体性能取决于齿轮传动性能,传动效率是非常重要的性能指标。粉末冶金温压斜齿轮材料的孔隙可以用作储存润滑油的容池,在摩擦过程中,储存在一定孔隙中的润滑油始终保证了摩擦副之间润滑膜的形成,改善了摩擦副的润滑状况,减轻黏着磨损,起到自润滑作用,摩擦系数比 38CrMoAl 材料的要低,粉末冶金斜齿轮具有很高的传动效率。


2)传动效率试验证明了粉末冶金斜齿轮是一种性能优良的齿轮。在相同的工况下,粉末冶金温压斜齿轮的传动效率比合金斜齿轮要高1% ~4% 。

来源:爱学术

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