带式烧结机偶数齿星轮齿型的设计

摘 要：带式烧结机奇数齿星轮和偶数齿星轮是常见的两种齿型，各具优点和缺点，本文主要对国内外烧结生产中被普遍应用的带式烧结机偶数齿星轮齿型的设计做了分析，以供同仁参考！

关键词：带式烧结机；偶数；星轮齿型

中图分类号：F416.42

一、前言

在现代钢铁生产过程中，烧结作为给炼铁高炉提供原料的重要环节，有着不可替代的作用。目前国内外烧结生产中被普遍应用的烧结设备是带式烧结机，它的主要作用是为钢铁生产中的高炉提供原料[1]。带式烧结机运行速度极低，所需的驱动转矩极大，现场多粉尘，工作环境非常恶劣。因此其星轮与台车之间采用齿轮-销齿条啮合传动形式来实现运动和动力的传递。目前星轮有奇数齿和偶数齿两种，它们的齿型不同，然而都存在着不同程度的缺陷。这种问题的存在会造成台车起拱，从而使烧结机负荷增大，电耗升高，易造成烧结机跳闸。更大危害是漏风引起耗能大，影响经济效益，所以必须找出现有设计方法中的欠缺，以设计出理想的齿型。由于篇幅有限，本文重点对偶数齿星轮齿型设计方法进行了分析。

二、偶数齿星轮齿形的设计

为了使台车之间的作用力在整体台车运行的全过程中保持为一个常数，则要求星轮的齿廓曲线形状应尽可能地满足台车至始至终地保持匀速直线运动状态，且能够使进入水平轨道刚刚摆平的台车在追赶上台车列之后，立即变为追赶运动。由此便产生了一种新的设计构思即偶数齿星轮：将星轮齿分成两类，一类齿型实现推动台车列匀速运动，另一类齿专门实现单辆台车的追赶运动，且两类齿间隔排列。

1、匀速齿齿廓曲线公式的推导

如图1所示，采用反转法建立坐标系，将固定坐标系建立在机架上，将动坐标系建立在星轮上，设星轮的转动角速度为ω，在机架上加一个大小相等、方向相反的ω。R 为星轮节圆半径，为常数；oy′为极轴；θ为极角；ρ为极径；H 点是星轮与卡轮的啮合点；H 点运动所描绘的曲线为星轮齿的齿廓曲线。

因为是匀速运动，所以令HE=x=v0t，式中t为时间，v0 为匀速运动的速度，这样H 点的运动所描绘的轨迹由v0t 给出，所形成的齿型必定是匀速运动的齿廓曲线方程，而所加工的齿廓定会使台车列实现匀速运动。

H 点的轨迹参数方程为 ，φ 为星轮转角。

该式即为匀速齿齿廓曲线方程，这种齿型就作为星轮的匀速齿齿型，由该方程加工的齿定义为星轮的匀速齿。根据所给方程由计算机绘制出齿型图如图2所示。

2.2 加速齿齿廓曲线公式的推导

如图3所示，仍采用反转法建立坐标系，将固定坐标系建立在机架上，将动坐标系建立在星轮上，设星轮的转动角速度为ω，在机架上加一个大小相等、方向相反的ω。因为是加速运动，设加速度为a，则可令：

3 总结

星轮的齿型对烧结机传动性能起着重要的作用。偶数齿星轮的齿型设计没有从轮齿啮合重复率尽量减少，力求磨损均匀角度考虑齿型设计，所以星轮的强度会受到影响；台车经过拉缝转弯，做匀加速直线追赶运动的台车在完成对前部台车列的追赶成为台车列最后一辆台车的瞬时会对前部台车产生一定的冲击，对设备寿命会造成一定影响；带式烧结机星轮齿型设计理论中显然还存在一定的问题，因此，须对理论进行进一步的研究。星轮对台车的运动性能起到重要的作用，所以星轮的齿型设计还有待更深入更全面的研究。

参考文献

【1】董书岐，李传收，谷华，张子元，亓荣才. 带式烧结机台车起拱及其改进[J]. 烧结球团，2005，30（2）：39-41.

【2】成大先. 机械设计手册（第四版）[M]. 北京：化学工业出版社，2002.

【3】梁宏志，白明华. 带式烧结机的传动、力学分析和仿真[J]. 机械工程学报，2006，42：196-200.