齿轮减速装置近代发展过程

巨炮万岁

注：本文原载于多炮塔神殿
************************************************
齿轮减速装置近代发展过程
（以下内容均引自《舰船减速齿轮装置的加工与设计》一书）
1889年美国DE LAVAL公司研制成功世界上第一套船舶推进用减速齿轮装置，这套装置被用于一台15马力的气轮机上，它采用人字齿轮、二级减速，输入转速每分钟16000转输出转速每分钟330转，通过该装置能够实现汽轮机与螺旋桨转速的优化配置。
随后，DE LAVAL公司制造出高质量的滚齿机用以进行齿轮加工，在其它相关制造商相继加入到该产品的生产行列后，高精度齿轮装置开始被大规模地制造。
1910年PARSONS（帕森斯）船用汽轮机公司将第一套大型高速齿轮装置安装到S.S.VESPANIAN号船上。
在20世纪10-20年代，齿轮传动是令人生畏的难题。产生问题的主要原因在于齿轮加工精度不高，而且质量不稳定，加之装船后对中不良，导致常常发生点蚀、齿面磨损、胶合、啮合和轮齿折断等严重问题。查尔斯爵士认为插齿机分度盘的周期性误差会在斜齿轮齿面产生“高点”（或“突起”），并沿啮合线向齿顶倾斜，这种状况最容易产生啮合噪声，其扰动频率与分度盘上的齿数相关。
滚刀倾斜一个角度，使其导程线与被加工齿轮的螺旋线平行，滚刀采用渐开线蜗旋蜗杆形式，蜗杆开槽以保证保证切削刃，其表面为部分渐开线螺旋面。滚刀按适当的切削速度旋转，齿胚转动的速度应保证加工好的齿轮能与以滚齿速度转动的涡杆啮合。
剃齿过程中，如果有必要可进行小的调整，根据齿面接触情况确定最终调整量。齿轮加工刀具轴带有制动器时，只可在齿轮的一个齿侧进行剔齿加工。
PARSONS公司据此创建了校正滚齿机的“高点校正表”。通过校正来重新分布由于滚齿机蜗轮-蜗杆机构的周期性误差引起的高点，这些高点在被加工的齿面上呈螺旋分布。然而，仅仅分散这些误差是不够的，必须将他们消除或者减小。
1914-1918年，滚齿机的发展受到了影响。然而，在美国仍有少数几家企业（如DE LAVAL、GE、WEST HOUS）能够采用高精度滚齿机制造二级减速齿轮装置。其他大多数制造商仍然未能解决两级减速齿轮装置的加工难题，他们的设计局限于一级齿轮减速装置。在当时以气轮机驱动的舰船上，两级减速齿轮装置为分置联接设计（既可以在第一级，也可以在第二级传动齿轮上采用功率间隔分置）。
除齿轮误差外，由螺旋桨、轴系、齿轮箱和汽轮机所构成的系统的扭转振动亦是很棘手的问题。在某些情况下，可以通过调整上述系统使齿轮箱成为一个振动节点，这样至少可以消除“齿轮锤击”。为了减少因齿轮啮合而产生的问题，开始采用全齿顶高（AA）和VBB（VICKERS-BOSTOCK-BRAMLEY）齿形设计，但齿轮加工精度的问题仍然未得到解决。当时齿轮的累计基节误差要求的量级是5×10^-3in（125μm），现在则要求小于5×10^-4in（12.5μm）。这些进展对船用气轮机工业产生了巨大的影响，对此戴维斯博士于1974年在其纪念PARSONS公司的商业演讲中十分生动地进行了描述。
到1939年，美国海军采用了“功率分支闭锁结构”设计的人字齿轮以增加减速齿轮装置的功率/质量比，这必须采用能够保证齿轮表面加工精度的高质量滚齿机才能做到。随后，英国海军部提出了齿轮精度目标，并写入英国标准B.S.1498“用于加工气轮机及类似驱动机械齿轮的滚齿机”和B.S.1807。拥有相关研究设施的大型汽轮机公司和齿轮公司与国家物理实验室测量部联合共同攻关，提高齿轮加工精度。
利用这些有益的研究成果，研制成功了具有更多齿数（500-1000齿）的主蜗轮/蜗杆机构，使工作台转动更稳定，而且滚刀连续切削时产生的高点由于周期误差的大大减小而减小，同时也减少了由于高点带来的不良影响。高精度螺杆的采用，有效提高滚刀台架线性往复运动和滚刀转动的精确性。因此，随着随着滚刀切削刃的增加及工件每转时滚刀进给量的更加精确，加工齿轮时产生的形状与理论齿廓之间的偏差可以达到忽略不计的程度，齿轮表面的加工精度也更高了。
齿轮加工设备的进步为齿轮传动装置的相关技术取得重大发展提供了保障，通过提供所需的最高加工精度，确保了齿轮在传递更高负荷的同时，具有更好的可靠性、更低的噪声。

       

不在眷恋

LZ想说的是船用减速机么？