Newcatle圆柱齿轮接触疲劳试验器

秘密Page1of17TECHNICALSPECIFICATIONOFCYLINDRICALGEARCONTACTFATIGUETESTRIG(160mmCENTERDISTANCE)圆柱齿轮接触疲劳试验器（160mm中心距）技术规格书中机生产力促进中心制造工程研究所2012-11秘密Page2of17FOREWORD前言Sincethecomplexityofthegearshape,therawmaterialpropertytestedbybarscan’trepresentthematerialpropertyofgears.Thewayofmanufacturingofgearsuchascutting,heattreatmentandfinalprocesswhichaffectgearsurface,thelubricationoilusedforthegearsetc.makeagreatdifferencetothegearmaterialproperties.Asresult,ithasbecomecommonpracticethatthegearfatiguelifearetestedthroughspecificallydesignedandmanufacturedgearstogetherwiththeactualoilonspecifictestrigsfollowingspecificprocedures.Itisusedtoevaluategearmanufacturingprocessbytestinggearsmanufacturedbydifferentway.由于齿轮形状的复杂性，原材料试棒的试验性能并不能代表齿轮的材料特性。齿轮加工工艺不同和使用条件的不同，对齿轮的强度和寿命的影响很大。不同的机加工工艺、不同的热处理条件、使用不同的润滑油，都会使得齿轮的材料特性产生很大的差异。因此，对专门设计和制造的齿轮，使用实际的润滑油，在专用的试验台架上按规定的流程进行齿轮强度和寿命测试，得到普遍的应用。通过对不同加工工艺制造完成的齿轮进行疲劳强度测试，可以评价齿轮加工工艺的优劣和工艺参数的合理性。1TECHNICALDESCRIPTION技术描述1.1Background背景TestrigsdesignedbyDesignUnitofTheUniversityofNewcastleuponTynehavebeendevelopedinthepasttwentyyearsinordertocarryoutresearchintocontactfatigueandbendingfatiguestrengthofgears.Therigsweredesignedtoremedytheshortcomingsofthetestrigswhichwereatthattimecommerciallyavailable.Overtheyearsthetestrigshavebeenimprovedbasedonpracticalexperienceoftheiruse.英国纽卡斯尔大学齿轮技术中心设计的试验器是在过去的20年间开发出来的，用以研究齿轮接触疲劳和弯曲疲劳强度。此试验器可以弥补商业化试验器的不足。经过这么多年，在长期使用经验基础上，试验器不断完善。1.2GeneralDescriptionofGearContactFatigueS-NCurveTestRig(160mmcenterdistance)Thecylindricalgearcontactfatiguetestrigs(160mmcenterdistance)operatedwithbacktoback(powerre-circulating)arehighperformancegeartestrigscapableofoperatingathighspeedandtorquewithhightestpower(‘re-circulating’power).Theyareusedforcontactfatiguetesting(pittingandmicropitting),forbendingfatigueandscuffingtests.Theyhavebeendesignedforgoodreliabilityandlonglifeandcontinuous,24hourperdayunattendedoperation.秘密Page3of17圆柱齿轮接触疲劳试验器（160mm中心距）是拥有高转速，高扭矩以及高功率（再循环功率）的高性能齿轮试验器，用于齿轮的接触疲劳（包括点蚀和微观点蚀）和齿根弯曲疲劳以及胶合的试验，设计目的就是为了实现高可靠性，长寿命以及每天24小时无人看守持续工作的能力。AgeneralviewofthetestrigsisshowninPhoto1below.Theseareofabacktobackconfiguration,withtwoidenticaltestgearboxesjoinedbytorsionbarstoprovidetorsionalcomplianceandtodecouplethegearvibrationsineachgearbox.Aservohydraulictorqueactuatorisfittedinoneshaftlinewhichcontrolsthetorqueappliedtothegears.Theservohydraulictorqueactuatorallowsthetestrigandgearstoberunatzeroorlowtorqueuntilastableoperatingtemperaturehasbeenreached,andenablesthetorquetobechangedwhilethegearboxisrunning.Thetestrigisarrangedasacompactunitwithasubstantialframeontopofwhicharemountedtwotestgearboxesandtheservohydraulictorqueactuator.Belowthegearboxesarepositionedindividuallubricanttanks,coolersandlubricationsystemsforeachtestgearbox,aswellastheservohydraulicsystemforgeneratingthetesttorque.试验器的外观如照片1，是背靠背布置的。试验器包括两个被扭力杆连接的同样的齿轮箱，扭力杆可以提供扭转柔度以及降低每个齿轮箱中齿轮的振动。液压扭矩加载器安装在齿轮箱轴上，用来控制齿轮的实际承载扭矩。扭矩加载器在齿轮箱油温恒定之前保持齿轮和试验器的零或低扭矩，当齿轮箱正常运转后可以改变承载扭矩。试验器布局紧凑，机架牢固稳定，机架上安装有两个测试齿轮箱以及液压伺服扭矩加载器。齿轮箱下部是独立的润滑油箱，冷却器以及每个齿轮箱的润滑系统及产生试验扭矩的液压系统。秘密Page4of17Figure1:Generalviewofthe160mmtestrigs.160mm中心距试验台总体图TestRig–GeneralMachineSpecification试验器-设备规格CenterDistance(mm)中心距160OptionalRatio可选速比1～1.5（recommend1～1.1）FaceWidth(mm)齿宽10～60Module(mm)模数2～10(spur)4～8(helix)WorkingSpeed(rpm)工作转速0～4500Max.TestTorque(Nm)最大测试扭矩6000MaximumContinuousMotorPower(kW)最大持续电机功率55Maximum(forupto30min)MotorPower(kW)最大（最多30分钟）电机功率75AccuracyofTorqueControl扭矩控制精度±1.5%FSHelixAngle螺旋角0～30°AreaofEquipmentMainMachine主机占地面积(mm)ControlCabinet控制柜占地面积(mm)2800×12302000×600Performance:性能6000Nm,continuous6000Nm时持续运转（1000～3000）rpm4500rpm,continuous4500rpm时持续运转（500～3750）Nm4500rpm,forupto30minutes,4500rpm时持续运转30分钟4200NmMax.TestPower(kW)最大试验功率(kW)20001.3TheTestGearBoxes试验齿轮箱Thetestgearboxesareveryrigidwithasubstantialmaincasingwhichisboltedtothemachineframebyasystemofflexurestogivecomplianceandavoidaxialover-constraintbetweenthetwogearboxes.Aspecialfeatureofthetestboxisthedesignofthemovinghalfofthecasingwhichismountedonapivotingarmandgivesverygoodaccesstothegearsformountingandvisualinspection.ThisisshowninPhoto2.试验齿轮箱刚性非常好，其固定式的箱体通过缓冲系统连接在机架上，避免两个齿轮箱过约束。试验齿轮箱的一个设计特色是将箱体的一半安装在旋转臂上并可移动，更方便齿轮的固定以及试验过程中的人员观测。如图2所示。秘密Page5of17Figure2：TestGearbox试验齿轮箱ThegearshaftandbearingarrangementisshowninFig.3.Thisconsistsofcylindricalrollerandfourpointbearingsinthemaincasingandcylindricalrollerbearingsinthemovingcasing.Eachbearingisseparatelylubricated.Theshaftsarefittedwithstandardlipsealswheretheypassthroughthecasings.ThegearsaretypicallydimensionedasshowninFig.4.齿轮轴以及轴承的布置如图3，固定箱体由滚柱轴承和四点轴承支撑，活动箱体由滚柱轴承支撑。每一个轴承采用独立润滑。轴穿过箱体的部分采用标准的唇密封方式，齿轮典型的尺寸如图4。Fig.3SectionofTestGearbox图3试验齿轮箱剖面图秘密Page6of17Fig.4TypicalTestGear图4.典型试验齿轮Theyarefittedtothegearshaftsbya1:30(diameter)taper,withhighpressureoilinjectionformountinganddemounting.(SpecialtoolingisprovidedforfittingthegearsbytheSupplier1).Thisgivesgoodconcentricityandhightorquecapacity.Gearlubricationisbyoilspraydirectedatthegearniponboththeingoingandoutgoingsidesofthegears.Thetestgearscanberuninbothdirecti