蜗杆的磨损及改进

1、分析 所用蜗杆传动为普通圆柱蜗杆传动，在啮合处有很大的相对滑动，工作条件不 够良好时，就会产生较严重的摩擦和磨损，进而引起过分发热，使润滑情况恶 化，造成进一步磨损.但对于蜗轮仅仅使用几个月便因磨损严重而失效，换上的 新蜗轮后又因磨损而很快的失效的原因，需作以分析：要使蜗杆传动良好，其必须满足正确啮合条件，即在中间平面上(图3), 蜗杆的轴面模数ma1及压力角Aa1应与蜗轮的端面模数m t2、压力角At2相等， 蜗杆导程角K,应与蜗轮螺旋角。相等.为了保证蜗杆与配对蜗轮的正确啮合， 常用与蜗杆具有同样尺寸的蜗轮滚刀加工其配对的蜗轮.实例中蜗轮的尺寸， 是通过测绘已磨损蜗轮的尺寸获得的.实测大蜗

2、轮齿数Z5 = 26,齿顶圆直径d a5 = 175mm ,计算其模数m5=6.25 mm;小蜗轮齿数Z6 = 20,齿顶圆直径d a6 =138mm ,计算其模数m6=6.27mm;大小蜗轮螺旋角B5 = B6 = 11 ;大蜗轮与蜗杆安装孔中心距a45 = 113. 27 mm;小蜗轮与蜗杆 安装孔中心距a46 = 94. 62 mm.取模数m = 6. 3mm ,蜗杆直径系数q = 10的 滚刀加工蜗轮.拆下蜗杆测量，发现蜗杆齿数Z4 = 2,齿顶圆直径d a4 = 74mm , 导程角K4 = 10. 5 ,经计算其模数m 4 = 5. 78mm.显然蜗轮与蜗杆 不能正确啮合，使蜗杆传

3、动失效.图1传动系统示意图图2 胳损情况1,7 电机；2 联轴器；3,11 减速器；4 蜗杆;5,6 蜗轮及搅拌轴;8 带传动；9 二级齿轮传动；10 丝杠蜗轮先于蜗杆磨损属正常现象.在蜗杆传动中，由于材料和结构上的原因， 蜗杆的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，所以失效常发生在蜗轮轮齿上.正因为 如此，蜗轮材料的选取也很重要.据分析，本例中蜗轮材料为ZCuSnPb5Zn5, 适用于滑动速度v s 12m .s的蜗杆传动场合.为了防止变形，常对蜗轮进行 时效处理，但本例没有注意到这一点.蜗杆回转轴线偏移是造成蜗杆传动失效的另一原因.从拆下的蜗杆及其轴 承来看，一端轴承保持架破损，滚动体有裂痕，造成蜗

4、杆回转轴偏心；测量蜗杆 直线度，发现蜗杆也有变形，造成蜗杆偏离中间平面.另外，从图2可以看出 蜗杆悬臂安装，其刚度差，易变形；一个蜗杆同时与两个蜗轮啮合，安装精度 不高时，将引起蜗杆传动不良；小蜗轮轴不直，造成其磨损不均(图2 (b).润滑油的使用也影响到蜗杆传动的好坏.润滑对蜗杆传动来说，具有特别 重要的意义.因为当润滑不良时，传动效率显著降低，并且带来剧烈的磨损， 甚至产生胶合破坏.在新设备开始使用时，减速器中的蜗轮蜗杆传动正常，润 滑油(采用进口润滑油)能起到润滑、散热等作用.但在蜗杆传动中齿面间相对 滑动速度较大，蜗轮容易磨损，因此传动时间一长，润滑油失效，使得蜗轮剧 烈磨损.即使更换

5、上新的蜗轮、新的润滑油，蜗杆传动过程中，仍然会有蜗轮蜗杆摩擦加剧，油温上升，润滑油失效，加剧蜗轮磨损和胶合，使整个 传动失效.此外，过载也会造成蜗轮磨损.3措施由于原蜗杆传动机构已经失效，必须重新更换一套新加工的蜗轮蜗杆.为了满 足正确啮合条件，应保证其中心距与原配孔中心距一致，并不改变总传动比.保证正常传动，还对更换机构采用了如下措施：新加工的蜗杆蜗轮副，必须经过精心跑合.因为蜗轮滚刀不可能做到和工 作蜗杆绝对相同，故其共轭齿形的最后形成，有赖于润滑在跑合和受载运转中 实现.选择蜗杆在工作转速和额定载荷下跑合15 h,用矿物油润滑.仔细观 察齿面粗糙度的变化状况和接触斑点的分布情况，达到理想

6、情况后全部清洗矿 物油，将润滑油换成新油.检查蜗杆蜗轮轴承孔，使其符合安装要求.安装调整时应使接触区偏向齿 面的啮出侧(图4)以利于在啮入口处造成油楔空间，容易形成油膜润滑.因受 载后油在尚未带入齿面中间以前无法形成油膜润滑，易使蜗轮蜗杆磨损和胶合， 故切忌使接触区偏向啮入侧.采用人工油涵结构，改善润滑条件，扩大实际接 触面积.更换轴承.蜗杆传动过程中会产生轴向力，故选用国产圆锥滚子轴承；在 蜗杆另一端加支撑，提高蜗杆刚度，并校直蜗轮轴.原减速器中使用进口 90#Mob il齿轮油.按照本例蜗轮蜗杆传动的条件， 蜗杆蜗轮齿面间相对滑动速度v s = 0. 8 m .s ,现改用国产100#齿轮

7、油效果 良好.依强度计算，蜗轮材料选用ZCuSn10Pb1可满足使用要求.试车时，在额定载荷下先空载运转，测轴承温升和密封泄漏情况；然后逐 步加载全额定载荷，观察齿面及箱体温升情况.4结束语通过采取以上措施，使设备重新运转，将近一年未发现蜗杆传动出现异常.由 于采用恰当的措施，使企业生产效率提高7%;国产润滑油和国产轴承的使用， 使维修费用降低15%.但是，从传动系统图1来看，减速箱11中，蜗杆副4与 二级齿轮9在传动上没有关系.即使普通圆柱蜗杆传动经过良好的加工和正确 安装，也只能延长其使用时间，而磨损的特性不会改变.磨损过后的磨削落入油箱又影响齿轮9的传动.若改用直廓环面蜗杆传动，情况会好

8、一些.因为直廓环面蜗杆传动与圆柱蜗杆 传动相比有许多优点：齿面瞬时接触与相对速度方向夹角接近90 ,有利于形 成油膜；共轭齿廓接触点处诱导曲率半径大，有利于降低齿面接触应力；蜗杆 蜗轮相互包围，同时参加啮合齿数多，降低单齿载荷；蜗杆螺旋面修形，早期形 成稳定的啮合面.但因其不能轴向安装，箱体结构需作较大传动才能满足安装 要求.参考文献：1 濮良贵.机械设计M .北京：高等教育出版社，1996.2 叶克明，石凤山，许洪基，等.齿轮手册(上册)M .北京：机械工业 出版社，1990.Wear and tear analys is on the worm tran sm iss ionin practice and its improvemen tL I J ing , CU I W an2m ing ， J IN G J ing et al(M echanic