CN118088649A - 一种组合式齿圈结构及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种组合式齿圈结构及其装配方法，包括多段弧形齿轮段和若干法兰板，多段弧形齿轮段端对端通过法兰板和紧固件连接形成整个齿圈。本发明的齿圈结构，啮合载荷从轮齿传递至轮缘，由于在法兰板与轮缘内壁之间设置有应变间隙，轮缘能够相对于腹板弯曲以适应施加在轮齿上的负载；轮缘的弯曲带动轮齿的弯曲，抑制了齿圈由于重的局部接触而经历的波动应力，且轮齿向接触点的运动打开了接触面的其余部分，从而增加了轮齿之间的接触面，降低了轮齿上的整体应力；达到了齿圈自我校准的效果，在降低点蚀、疲劳和断裂失效风险的同时，以更高的效率传递更高的扭矩。

Description

一种组合式齿圈结构及其装配方法

技术领域

本发明涉及齿轮结构技术领域，特别涉及一种组合式齿圈结构及其装配方法。

背景技术

齿圈多用于驱动大型回转类设备，如磨机、回转窑；大型齿圈通常在结构上设计成多段，通过传统法兰上布置的螺栓连接在一起，以便于运输、拆卸和安装；最常见的两种齿圈是斜齿和直齿，其中斜齿齿轮的轮齿加工时，被切割时，与旋转轴成一定夹角，而直齿齿轮的轮齿与旋转轴平行；由于一对斜齿齿圈相互啮合时，相比同样规格的直齿轮有更多的轮齿参与啮合，所以斜齿轮可以传输更高的载荷；任何齿圈结构的最大应力区域都位于靠近结合面处，即配合节段连接的地方；因此，接合面区域和接合面本身是齿圈最常见的结构失效区域；为了将该区域的应力降至最低，结合面设计必须与相配合的齿轮段有精确对齐；这是通过为齿轮段提供一个连接法兰来实现的，该连接法兰与相邻部分的连接法兰相匹配，使用穿过两个连接法兰的多个螺栓固定在一起；每个连接法兰都通过焊缝固定在齿轮段的轮缘和腹板上；实际上，这消除了法兰相对于齿轮段上除了法兰以外的任何点的任何运动，从而在每个齿轮节段的末端创建了高刚度区域；为了加强每个齿轮段末端之间的区域，采用多个筋板在齿轮段端部之间间隔开。

类似于法兰，每个筋板通过焊接固定到齿轮段的轮缘和腹板；传统有支撑筋板大齿圈的一个缺点是，由于它们的刚性，齿轮不能弯曲以适应系统内的不准确性，如与其他齿轮的错位；这导致了与配对齿轮之间的局部接触严重，进一步导致由于表面点蚀恶化和疲劳而导致的过早失效，以及在不可避免的失效之前无法有效地传递高扭矩；筋板之间的区域提供了灵活的区域，这与每个齿轮段和筋板附近的高刚度区域形成对比；在旋转过程中，由于这些区域的刚度变化，齿圈经历循环加载和卸载；波动载荷导致轮齿侧面接触不一致，导致局部应力、疲劳和错位，这进一步加剧了齿轮的磨损。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种组合式齿圈结构及其装配方法，提高组装圈中固有的弯曲程度，抑制齿圈由于严重的局部接触而经历的波动应力。

本发明所采用的技术方案是：

一种组合式齿圈结构，包括多段弧形齿轮段和若干法兰板，多段弧形齿轮段端对端通过法兰板和紧固件连接形成整个齿圈；

所述弧形齿轮段包括带轮齿的轮缘和垂直设置在轮缘内壁中部的腹板，弧形齿轮段端面为轮缘端面和腹板端面形成的T形，弧形齿轮段端面位于与齿圈轮齿角度一致的平面内，轮缘两侧圆周面上对应设置有密封槽，各段弧形齿轮段上的密封槽位于同一圆周上；弧形齿轮段两端面上对应两侧密封槽位置处分别设置结合孔槽，两对接的弧形齿轮段的结合孔槽相对应组成完整结合孔，结合孔轴线与齿圈的旋转轴平行；

法兰板为长方形板件，法兰板通过长度方向的侧边相对焊接设置在弧形齿轮段两端部的腹板两侧，法兰板板面与弧形齿轮段端面平齐设置，法兰板与轮缘内壁相邻的侧边与轮缘内壁之间设置有应变间隙。

具体的，所述的腹板与轮缘连接处的两侧设置有倒角焊缝，法兰板与倒角焊缝对应处设置有避让倒角。

具体的，所述的腹板内圈设置有厚度小于腹板厚度的台阶内圈法兰，法兰板不超出台阶内圈法兰的台阶设置。

一种组合式齿圈结构的装配方法，具体步骤为：

S1:将相对接的两段弧形齿轮段端对端设置，两弧形齿轮段的结合孔槽相对应组成完整结合孔，两段弧形齿轮段端面上的法兰板板面两两相贴合，利用紧固件螺栓穿过法兰板上相对应的孔对弧形齿轮段进行预紧固，然后再按照相同的方法依次将其余对接端连接；

S2: 在轮缘两侧的结合孔内分别插入销钉，验证两段弧形齿轮段是否正确对齐，确保齿圈能够以与非分割齿圈相同/相似的方式起作用；检查合格后，拧紧所有螺栓完成整个齿圈的组装。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

本发明的齿圈结构，啮合载荷从轮齿传递至轮缘，由于在法兰板与轮缘内壁之间设置有应变间隙，轮缘能够相对于腹板弯曲以适应施加在轮齿上的负载；轮缘的弯曲带动轮齿的弯曲，抑制了齿圈由于重的局部接触而经历的波动应力，且轮齿向接触点的运动打开了接触面的其余部分，从而增加了轮齿之间的接触面，降低了轮齿上的整体应力；达到了齿圈自我校准的效果，在降低点蚀、疲劳和断裂失效风险的同时，以更高的效率传递更高的扭矩。

附图说明

图1是本发明的齿圈整体的示意图。

图2是本发明的弧形齿轮段的示意图。

图3是本发明的弧形齿轮段的端面示意图。

图4是本发明的弧形齿轮段对接处的局部放大图。

图5是本发明的斜齿的弧形齿轮段对接的端部示意图。

图中：1-弧形齿轮段，2-轮缘，21-密封槽，22-结合孔槽，23-结合孔，3-腹板，31-倒角焊缝，32-台阶内圈法兰，4-法兰板，41-应变间隙，42-避让倒角。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步解释说明，不能以此限定本发明的保护范围，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。

结合附图所示的一种组合式齿圈结构，如图1和2所示，包括两段弧形齿轮段1和若干法兰板4，两段弧形齿轮段1端对端通过法兰板4和紧固件连接形成整个齿圈。

弧形齿轮段1包括带轮齿的轮缘2和垂直设置在轮缘2内壁中部的腹板3，弧形齿轮段1端面为轮缘2端面和腹板3端面形成的T形，弧形齿轮段1端面位于与齿圈轮齿角度一致的平面内，即如图5所示，当轮齿为斜齿时，轮齿角度与齿圈中心轴呈一定角度，弧形齿轮段1端面为与斜齿方向一致的斜面；若齿圈为直齿时，轮齿角度与齿圈中心轴为零，弧形齿轮段1端面为与直齿一致的直面；轮缘2两侧圆周面上对应设置有密封槽21，各段弧形齿轮段1上的密封槽21位于同一圆周上；弧形齿轮段1两端面上在两侧密封槽21位置处分别设置结合孔槽22，两对接的弧形齿轮段1的结合孔槽22相对应组成完整结合孔23，结合孔23轴线与齿圈的中心轴平行。

如图3所示，法兰板4为长方形板件，法兰板4通过长度方向的侧边相对焊接设置在弧形齿轮段1两端部的腹板3两侧，法兰板4板面与弧形齿轮段1端面平齐设置，法兰板4与轮缘2内壁相邻的上侧边与轮缘2内壁之间设置有应变间隙41；腹板3与轮缘2连接处的两侧设置有倒角焊缝31，法兰板4与倒角焊缝31对应处设置有避让倒角42。

优选的，所述的腹板3内圈设置有厚度小于腹板3厚度的台阶内圈法兰32，法兰板4下侧边不超出台阶内圈法兰32的台阶设置。

一种组合式齿圈结构的装配方法，具体步骤为：

S1:将相对接的两段弧形齿轮段1端对端设置，两弧形齿轮段1的结合孔槽22相对应组成完整结合孔23，两段弧形齿轮段1端面上的法兰板4板面两两相贴合，利用紧固件螺栓穿过法兰板4上相对应的孔对弧形齿轮段1进行预紧固，然后再按照相同的方法依次将其余对接端连接；

S2: 在轮缘2两侧的结合孔23内分别插入销钉，验证两段弧形齿轮段1是否正确对齐，确保齿圈能够以与非分割齿圈相同/相似的方式起作用；检查合格后，拧紧所有螺栓完成整个齿圈的组装。

本发明未详述部分为现有技术。

为了公开本发明的发明目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。。

Claims (4)

1.一种组合式齿圈结构，其特征在于：包括多段弧形齿轮段和若干法兰板，多段弧形齿轮段端对端通过法兰板和紧固件连接形成整个齿圈；

所述弧形齿轮段包括带轮齿的轮缘和垂直设置在轮缘内壁中部的腹板，弧形齿轮段端面为轮缘端面和腹板端面形成的T形，弧形齿轮段端面位于与齿圈轮齿角度一致的平面内，轮缘两侧圆周面上对应设置有密封槽，各段弧形齿轮段上的密封槽位于同一圆周上；弧形齿轮段两端面上对应两侧密封槽位置处分别设置结合孔槽，两对接的弧形齿轮段的结合孔槽相对应组成完整结合孔，结合孔轴线与齿圈的旋转轴平行；

法兰板为长方形板件，法兰板通过长度方向的侧边相对焊接设置在弧形齿轮段两端部的腹板两侧，法兰板板面与弧形齿轮段端面平齐设置，法兰板与轮缘内壁相邻的侧边与轮缘内壁之间设置有应变间隙。

2.根据权利要求1所述的组合式齿圈结构，其特征在于：所述的腹板与轮缘连接处的两侧设置有倒角焊缝，法兰板与倒角焊缝对应处设置有避让倒角。

3.根据权利要求1所述的组合式齿圈结构，其特征在于：所述的腹板内圈设置有厚度小于腹板厚度的台阶内圈法兰，法兰板不超出台阶内圈法兰的台阶设置。

4.根据权利要求1-3任一项所述的组合式齿圈结构的装配方法，其特征在于：具体步骤为：

S1:将相对接的两段弧形齿轮段端对端设置，两弧形齿轮段的结合孔槽相对应组成完整结合孔，两段弧形齿轮段端面上的法兰板板面两两相贴合，利用紧固件螺栓穿过法兰板上相对应的孔对弧形齿轮段进行预紧固，然后再按照相同的方法依次将其余对接端连接；

S2: 在轮缘两侧的结合孔内分别插入销钉，验证两段弧形齿轮段是否正确对齐，确保齿圈能够以与非分割齿圈相同/相似的方式起作用；检查合格后，拧紧所有螺栓完成整个齿圈的组装。