帶壓開孔推進(jìn)綠色低碳轉(zhuǎn)型，減重和增加扭矩是重點(diǎn)

在日常的帶壓開孔作業(yè)施工中，機(jī)械設(shè)備保持優(yōu)良性能最關(guān)鍵的一點(diǎn)就是加強(qiáng)設(shè)備的保養(yǎng)和排障。變速箱齒輪作為最常用、最重要的帶壓開孔作業(yè)中傳遞扭的部件在帶壓開孔設(shè)備中被廣泛的應(yīng)用。它的重量占設(shè)備重量的五分之一左右，因此帶壓開孔機(jī)變速箱的新型材料及減重的重新設(shè)計是整體工作的重點(diǎn)。它是由液壓馬達(dá)驅(qū)動變速箱并將扭矩通過鉆桿的轉(zhuǎn)動來進(jìn)行傳遞，機(jī)械傳動中主要起傳遞扭矩，還有分度、定位作用。

在變速箱齒輪的加工過程中，主要采用的成形方法有滾齒、插齒和銑齒，對于大模數(shù)（通常指模數(shù)大于或等于10）的齒輪的加工主要采用的銑齒加工。齒輪銑刀在大模數(shù)齒輪加工中有著極為廣泛的應(yīng)用，尤其在人字齒等物殊的大型齒輪加工中，更有著不可代替的用途。

隨著管道帶壓開孔的技術(shù)不斷成熟并隨著制造科技的不斷進(jìn)步，以及工程施工過程中對施工的需求的呈現(xiàn)出了多樣化、復(fù)雜化。因此，對帶壓開孔機(jī)械設(shè)備的加工精度要求也越來越高。帶壓開孔機(jī)變速箱內(nèi)的齒輪作為一個精密傳動的零件，它的加工質(zhì)量和加工精度影響著系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性。對于DN1200-DN2000帶壓開孔機(jī)變速箱大模數(shù)的齒輪而言，由于其直徑大，只能使用傳統(tǒng)的滾齒加工，并且效率較低。尤其是部分產(chǎn)品中的人字齒輪和漸開線球齒輪，使用齒輪銑刀加工目前還是其唯一的選擇。

帶壓開孔機(jī)變速箱外殼使用鋁合金及鍛造合金鋼，既有效減輕了重量也加強(qiáng)了外殼的強(qiáng)度，從目前國內(nèi)帶壓開孔設(shè)備的現(xiàn)狀來看，變速箱的設(shè)計和生產(chǎn)并未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。帶壓開孔機(jī)齒輪的設(shè)計工作主要還是延續(xù)成熟產(chǎn)品套用附加手工計算的原始設(shè)計方式，其計算過程比較復(fù)雜，許多參數(shù)都是查表或根據(jù)設(shè)計者的經(jīng)驗(yàn)選擇，如果不能滿足要求還要重新選擇并重新計算，同時參數(shù)的選擇過程中還要考慮各種參數(shù)的優(yōu)化問題，計算工作量較大。

而帶壓開孔機(jī)的使用者對于不同的液壓泵站等動力源不經(jīng)專業(yè)人員計算，強(qiáng)用于帶壓開孔設(shè)備，造成動力不匹配，使帶壓開孔機(jī)變速箱齒輪及帶壓開孔刀在帶壓開孔機(jī)作業(yè)中承受過大的扭矩和過高的速度從而降低了設(shè)備的使用壽命。

帶壓開孔機(jī)在進(jìn)行管道切削時，不僅要求帶壓開孔機(jī)要更換不同的帶壓開孔刀以外，切削的速度應(yīng)當(dāng)滿足不同的管道材質(zhì)應(yīng)有的不同，這就給管道開孔提出了較為艱難的變速要求。因此，當(dāng)帶壓開孔機(jī)變速箱齒輪比恒定時，減少進(jìn)刀量或減小液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速并提高扭矩成為有效的方法。

帶壓開孔機(jī)齒輪的加工普遍采用的方法是根據(jù)漸開線基本方程按等徑方法水求出任意點(diǎn)處的坐標(biāo)點(diǎn)，根據(jù)漸開線半徑的不同在漸開線上取對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，但是這樣的坐標(biāo)有其缺陷，隨著漸開線點(diǎn)的變化，其曲率也在不斷的變化。造成帶壓開孔機(jī)齒輪間咬合和齒根部吻合不緊密，出現(xiàn)較大的噪間和切齒的風(fēng)險。

因此使用先進(jìn)的方法來進(jìn)行帶壓開孔機(jī)齒輪的設(shè)計和生產(chǎn)是非常必要的?？刹扇“待X形表面等距曲線的方法來指導(dǎo)，即在齒形表面上等距取點(diǎn)，可以做到齒形表面基本保持一致。同時，齒根過渡圓角也是指齒輪的齒形的一個重要組成部分，過去認(rèn)為過渡曲線不參與齒輪的嚙合，只要不妨礙齒輪運(yùn)動就可以了，可是實(shí)際上過渡圓角對齒根強(qiáng)度有重大的影響，對齒根過渡部分曲線可做適當(dāng)延伸和加強(qiáng)。

漸開線指形銑刀在進(jìn)行帶壓開孔機(jī)變速箱齒輪生產(chǎn)時，有幾個重要的參數(shù)，即：基圓半徑Rb和基圓處齒厚中心半角Wb,根圓壓角af，齒頂圓壓力角aa，任意點(diǎn)半徑rm。

在極坐標(biāo)下任意一點(diǎn)M的漸開線方程具體表達(dá)為：

極半徑：rm=rb/cosam

極角度：wm=wb+θm=wb+invam

其中，invam=tanam-am

在直角坐標(biāo)下，對于給定模數(shù)m,齒數(shù)，變?yōu)橄禂?shù)等參數(shù)，任一點(diǎn)M的直角坐標(biāo)為

Xm=rm*sin(wm)

Ym=rm*coa(wm)

齒根圓半徑rf和基圓半徑rb的大小決定著過度曲線的最終形式，當(dāng)rF>rb時，過渡曲線由圓角組成。圓角和齒根圓、圓角、斜線、漸開線組成了有效的帶壓開孔機(jī)齒輪的齒廓曲線。

但是，無論是哪一種形式，過渡曲線與漸開線的切點(diǎn)，即漸開線的起點(diǎn)必須低于極限嚙合點(diǎn)。