1 问题的提出与解决方案

　　许多水泥厂对立窑进行扩径改造后，原配套的驱动装置寿命缩短，制约窑产量的提高。本文介绍卸料驱动装置开式齿轮的计算方法。

　　开式齿轮传动外形尺寸变化灵活，一般没有标准化产品供改造后立窑选用，因此需自行设计，然而齿轮的强度设计较繁琐，难以精确计算。为了简化计算，我们以Φ3m标准窑卸料装置开式齿轮参数为基础，只考虑改造后的窑径与Φ3m窑径的比值D_改/D₃，然后根据我们已推算出的公式，方便、准确、快捷地计算出改造后的齿轮参数。改造后齿轮寿命与改造前完全相等，并且与前级减速器匹配，适应原安装基础。

2 常用的改造方法与计算

2.1 常用的4种方法

　　1)只加大从动齿轮直径，相应增加其齿数、速比和中心距，其余不变。这种方法兼有减轻前级减速器负荷的作用，应用较普遍，由于卸料盘转速减慢，应考虑调速的范围。

　　2)按原速比同时加大主动、从动齿轮直径，相应增加齿数和中心距，其余不变。

　　3)按原尺寸选用更好的齿轮材料，相应增大齿轮模数和减少齿数，其余不变。这种改造方法安装最简便，直接利用原有底座。但齿轮的材料费和加工费(包括热处理)太高。

　　4)用适应低速重载的圆弧齿形代替渐开线齿形。这种方法安装同第3种方法一样简单，并且不需用较好的材料，改造费用最低。但圆弧齿螺旋角较大，产生较大的轴向力，必须对轴承结构改造，实际应用较少。计算得出：单圆弧齿轮可用于扩径比1.15的立窑，双圆弧齿轮可达1.2左右。

2.2 计算式的推导和计算实例

2.2.1 扩径后齿轮的计算

　　窑径增加后，所需驱动转矩和窑径的关系：

因此，改造后窑的从动齿轮直径和Φ3m窑从动齿轮直径分别为：

      窑径增加后，所需驱动转矩和窑径的关系：

                                                  （1）

一般外啮合从动齿轮分度圆直径为：

式中：

    T_从——从动齿轮转矩，N·m；

    d_从——从动齿轮分度圆直径，mm；

    K——载荷系数，一般取1.2～2；

    u——齿数比，从动齿轮与主动齿轮齿数比值；

    b——齿宽，mm；

    σ——许用接触应力，N／mm²。

    因此，改造后窑的从动齿轮直径和Ф3m窑从动齿轮直径分别为：

                                 (2)

                    （3）

此处，只针对第1种方法进行推导，即只加大从动齿轮直径、相应的齿数、速比和中心距发生变化，其余不变。由式(2)除以式(3)，再把式(1)代入，即得改造后从动齿轮直径计算公式：

       （4）

    由于u₃和d₃从是已知的，所以根据改造前后窑径的变化，很容易用式(4)计算出改造后窑的从动齿轮分度圆直径d_改从。

另外，在加大从动齿轮直径后，对主动齿轮受到的影响问题进行了探讨。主动齿轮直径：

          （5）

故改造前后主动齿轮许用接触应力为：                                            （6）

                                           （7）

因改造前后主动小齿轮尺寸没有变化，由(4)、(6)和(7)式，可得出：

    计算结果表明，改造前后主动齿轮许用接触应力不变，因此改造后不需增加主动齿轮的强度，原主动齿轮仍适用改造后的窑。

    也可以通过对式(2)、(3)的变化，求出驱动装置其他改造方法的参数。

2．2．2  计算实例

    例如，Ф3m窑改造后的窑径为Ф3．3m，已知原开式齿轮参数：模数m=22mm，主动齿轮齿数14，从动齿轮齿数98，齿数比u=7。分别计算：①第1种方法改造后从动齿轮齿数；②第2种方法改造后主、从动齿轮齿数；③第3种方法改造后2个齿轮材料强度。

    1)只加大从动齿轮直径相应增加齿数

将已知参数代人式(4)，得：

改造后从动齿轮齿数Z改从=98×1.293≈127

2)速比不变，计算主动、从动齿轮齿数由公式(1)、(2)、(3)得：

    (8)

Z_改从 = Z_主u =16×7=112

3)改造后主从动齿轮分度圆直径不变，计算其强度的变化，由公式(1)、(2)、(3)得：