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了解购买经济实用齿轮箱的关键 在一段高速路上，一台小型挖掘机正努力将一条30英尺长的小艇拖上一个陡坡。驾驶室里的车主责骂自己：他攒钱租赁了一台小型挖掘机，但是现在看来他确实需要一台适合这项工作的更大更贵的机器。 在工业生产中，一个购买齿轮箱的人每天都面临这样的情况：他必须根据使用要求来权衡一台设备的价格，他也需要避免上面挖掘机车主的错误。他所选择机器的使用时间将比三年的租赁期更长，因此他必须仔细考虑长期使用的需要。为了做出成功的选择以公平的价格购买大的齿轮箱，买主需要在提供报价之前花时间准备齿轮箱的完整和详细的说明书。 各个贸易和技术协会已经对齿轮箱的应用作了详尽的说明。如果一个人购买的设备必须符合API，AGMA，AISI或相似的标准的话，他将发现大多数困难的工作已经被完成了。而且如果他没有看这些标准的目前版本的话，那么他就会感到惊讶：目前新标准那里会是或不是什么呢！技术上、规则上和法律上的要求随着时间的变化而改变太快，以至于买者发现“它们和过去不一样了”都已经晚了。 如果没有第三方的确定的说明书，买主必须根据使用情况确定对齿轮箱的要求并把它们向可能的卖主说明。对于要求严格的设备，买主可以雇佣一个熟悉该行业的咨询工程师，请他制定一份专用的说明书，确定合适的卖主和评价他们的反应。 不管一个买主怎么制定说明书，它都应提出下面的问题：1. 使用场合是什么?2. 主要动力是什么?3. 工作（负载）循环是多少?4. 外部连接设备是什么?5. 要求使用寿命是多少?6. 工作环境是什么?7. 供货商使用什么样的质量保证系统? 这些问题和它们的答案将决定用于一项特定工程的齿轮箱的具体要求。购买合适的齿轮箱不仅要满足使用对象，比如，由于某些原因，特定类型的齿轮箱只能适用于特定的场合，但是对于某些齿轮箱的另一个买主来说情况不是如此明显。 一个买主需要知道并能详细描述齿轮箱的使用场合。一些关键因素能使齿轮箱正确使用，一些建议似乎有点不一般，他需要提供一个能确定这些关键因素和评估这些建议的总体框架。举一个非传统齿轮箱不适用场合的很好的例子：从70年代晚期到80年代初期在泵用起重机上使用渗碳淬火齿轮箱最初都失败了。对泵用起重机的要求越来越多，这些要求可以通过加工渗碳双斜齿人字齿轮得到尽可能尽快的满足。然而买主以前是需要如此多的齿轮箱以至于他们必须寻找能满足供给压力的新的货源。一个欧洲公司乐意提供经过修改的使用非常成功的渗碳平行轴齿轮减速器。这个“新的”减速器能容易地满足多年来形成的使用更小、更轻和成本更低的包装的要求。“旧型号的齿轮箱大小和办公桌差不多，而它们的替代品的体积更接近特别大的抽屉。不幸的是新的减速器不能适应象摇摆木马似的泵用起重机的循环载荷。在一循环载荷下渗碳淬火齿轮装置没有什么固有的“毛病”，然而仔细考虑系统的动力特性本来可以阻止失败并节约大量时间和金钱。淬火齿轮满足了要求齿轮强度更高一点的应用。一旦根据等强度原则选择了渗碳齿轮减速器，它们在泵用起重机中的使用都是成功的。然而新的规范增大了它们的尺寸并使它们总体的成本与传统的齿轮箱更接近。今天，泵用起重机仍旧使用强度很高的淬火齿轮。偶尔改变技术也会使研究一个问题“新的”解决方法是值得的。但是一个买主需要确定创新者能证明他们的齿轮箱能满足特定的使用要求。同样地，买主需要知道和传达给卖主他的公司以新的或不同的方法正在进行一般应用的方面。没有这些知识，买主和他的供货商在选择齿轮箱时就没法进行合适的调整。泵用起重机的例子证明了在确定齿轮箱的用途时的一个关键因素：要合适地选择齿轮箱，必须理解系统动力学和一个转动循环中轮齿上不同位置载荷间的关系。正确选择齿轮箱不仅仅是确定功率/速度/传动比的问题。泵用起重机的工作原理始终将最高极限载荷施加到齿轮表面同一个斑点上。有些设备可能要求位置精度高。还有些设备如多循环泵，在一个转动循环中可能有几个最大极限载荷。成批处理的设备在操作过程中可能有一个随对原材料做的功变化而变化的载荷简图（轮廓图）。买主需要懂得这些系统动力学并向供货商描述它们，以使他们能够根据以往相似设备的经验来选择适应买主使用特性要求的齿轮箱。紧随系统动力学之后的是原动机类型。买主需要懂得用于特定场合的原动机。原动机是定速电动机、变速交流驱动设备还是变速直流驱动设备有很大区别。交流或直流是否由计算机控制也有很大区别。由计算机控制的变速驱动设备的出现使得公司能够很好地调整他们的设备性能达到5年前从未出现过的水平。买主需要确定原动机类型，因为在有计算机控制的驱动设备的情况下，齿轮箱供应者将不得不从他们以前销售非计算机控制的驱动设备的经验中丢掉许多假设。比如，他们不再简单假设200的启动扭矩并转到下一个问题。我们要密切注意计算机控制的驱动设备的扭矩图和加速度曲线以及动力阻尼特性。自从数控装置的应用以来，内燃机驱动的设备的工作特性也有了很大的不同。所以供货商在考虑到齿轮箱的使用情况下不得不重新思考许多很久以来成立的假设。计算机也影响齿轮箱规定的另一个方面：工作循环的定义。工作循环不仅仅是设备一天将运行多少小时或每小时有几次启动。记录设备的精细数据使得在特定的负载和速度下决定运行多少个循环成为可能。这种技术已经在许多应用方面提高了可靠性，最明显的例子如风力透平机齿轮箱。以前甚至比设计极限载荷大很少的载荷都有可能导致大大缩短设备寿命。如果一个公司正着手进行主要的重新设计或是对已有的生产线进行改进，该公司的产品的买主可能想得到用仪器测量的当前设备的试验报告。作为一种选择，他也可以要求一个熟悉相似设备的咨询工程师准备一份包括预测工作循环的齿轮箱说明书。有些情况下，学术论文或贸易协会标准中已经有了典型的工作循环。供货商可以根据负载的循环信息对齿轮进行“矿工的规则”的计算来估计它们的预期寿命。相似的计算方法应用到L-10轴承寿命的计算中。买主需要知道他们的系统的外部连接的情况，其中轴承是一个关键原因。不同类型的连接器以不同的方式向转轴传递偏心力。一些轴承布置，尤其是高速驱动设备中的滑动轴承或巴氏合金轴承，对由外部原因引起的偏心很敏感。在系统中一些连接器被设计成能减弱扭矩波动，这样对齿轮和轴承有好处。还有些连接器能减少启动时候的峰值载荷。在某些情况下，估计轴承寿命时必须考虑连接器自身的重量。市场上销售的连接器有许多种不同的类型并且每种连接器对齿轮箱的影响特性是唯一的。因此买主需要根据他的齿轮箱选择连接器或者知道他需要什么样的影响，并且他认为他的供货商不能提供特殊类型的连接器。寿命是每个齿轮箱设计的一个关键因素但是在制造商的目录中很少被提及。三十年前，齿轮承载能力是根据齿轮循环一千万次以后的不变许用应力来计算的。这比一个转速为1750rpm的轴一年的转动次数还少。最近几年齿轮行业已经对长期使用了解了许多，并且AGMA寿命曲线不再是平坦的了。大多数新的封闭式驱动设备在工作条件系数是1.0下的设计寿命大约是10000小时。这对一般工业使用是个相当合理的寿命值，但对于要使用40到50年的非常大的驱动设备来说就不够安全。因此，对于大多数传统的驱动设备买主只要确定20000小时的设计寿命就可以，而对于非常大的要用水泥浆固定的驱动设备就要确定100000小时的设计寿命。这个问题的另一方面是众所周知的齿轮箱很短时间的使用：断断续续地使用或是经常被代替。因为尺寸、重量和成本受到限制，所以设计短期寿命的齿轮箱与其说是要使得设备能维持运行还不如说是一项更具挑战性的任务。然而不管是什么应用，买主都要能确定设计寿命是多少。他也应该问问供货商什么样的选择最适合设备的操作环境。除了周围环境温度范围之外（环境温度将会影响齿轮箱的热容量并导致附件损坏），买主应该知道他购买的齿轮箱所处的自然环境，包括：灰尘、日光和化学蒸气。对设备进行日常维护比如更换油和过滤器或检查齿轮也是很重要的。当设备被设计成进行改进是昂贵的情况下，增加专门的油漆处理，密封材料，密封布置或润滑系统部件相对来说是不贵的。因为买主可能会发现一些供货商坚持包括一定的选择权而另一些仅包括说明书中所要求的东西，所以在估价竞标时选择也是一个关键内容。如果当订单下了或设备交付之后不得不进行改变，那么最初节约的成本也迅速抵消了。比如，一个采购员给他的工厂一次买了几台齿轮箱。为了适应设备自动化监测，这几台齿轮箱被按照要求严格安装。在几条生产线上，每个齿轮箱都装有一个油位太低了就阻止启动的传感器。旁边生产线上的一个齿轮箱没有这样的传感器。可以预见，这是唯一的一台在生产中会烧毁的齿轮箱。在齿轮箱烧毁的当天，维修部经理非常生气并下了一份急单购买油位传感器。对于机动车辆来说，可以通过标准的多样性来判断齿轮箱的质量。尺寸精度、材料纯度、热处理硬度和零件的粗壮称度对于长期运行来说是关键的。采购员应该根据制造商的生产能力询问他们的质量系统和他们会接受什么样的测试，除非供货商正好没有他想购买的齿轮箱。如果投标人遵从的是ISO9000质量系统，一些采购员对此感到舒服。另一些更喜欢实践的方法并想亲眼目睹最后的测试。如果一项工程有专门的质量要求（比如材质证书、载荷测试或空转检查），这些要求能大大影响成本和交付时间。为了避