由此可见,齿轮齿条模组作为工业自动化的核心传动部件,其性能的高低直接决定了设备的运行的稳定性和使用的寿命。通过对多组的实测数据的工艺的对比从齿形的设计、材料的工艺、传动的特性等三个方面对进口的与国产的齿轮齿条模组的性能的差异性作了比较的分析为设备的选型提供了技术的参考。
一、齿形设计:应力分布与啮合平稳性对比
其齿形的合理的设计就直接关系到齿轮齿条的承载能力与传动的平稳性.。借助对进口与国产的齿形在三种典型的工况下的应力分布的对比表明:采用了进口的齿形其齿根处都采用了更大的圆角设计,相应的其弯曲的更大应力都较国产的齿形降低15%-22%。可见国产的齿形在啮合初期的应力波动幅度都高于进口的齿形30%以上,尤其在过渡的工况(如更大节距、更小的中心距的组合)下,进口的齿形都能保持一种比较平稳的应力曲线,而国产的齿形则易出现应力突增的现象。
由其设计的理念所体现的就有了明显的区别,进口的齿形多采用了优化的渐开线的变位设计,通过对齿廓的各个参数的调整就能更好地平衡了齿的接触应力与其所承的弯曲应力,极大的提高了其传动的整体的传动效率,而国产的齿形则更侧重于对标准的渐开线的结构的采用虽能满足一般的基础的传动的需求但其在复杂的工况下的适应性就相对较弱了。
二、材料工艺:热处理与加工精度差异
其核心的竞争力就体现为了其所具有的优良的材料性能。由此引入了较高的成品质量,尤其是对其后续的热处理提供了更为稳定的基材,使得国内的成品质量大大得到了提高。而通过对进口的同类产品的热处理环节的专项对比,进口的厂商通过真空的渗碳技术都能实现0.1mm的硬化层的控制,而国产的设备大多都是采用气体的渗碳工艺,其硬化层的深度的波动都在±0.3mm以内。

但国产的进口齿轮齿条的加工精度也都能达到DIN6级的标准,就长的行程的拼接来说,国产的齿距的误差的累积的效应就更明显了,比如说国产的齿距的累积的误差都可控制在0.02mm/m以内的,齿面粗糙度也都能达Ra0.4μm以上。可见进口的齿条端面精度远高于国产的,尤其在12米的长程的拼接测试中,进口的齿条的端面的跳动误差都控制在0.05mm以内,而国产的齿条的跳动值可达0.12mm,这就直接影响了传动系统的振动的水平.。
三、传动特性:负载能力与寿命表现
但令人瞩目的却是,在经历了20000Nm的极大扭矩的重载测试中,我们的进口齿轮齿条模组都能保持稳定的高效的传动,而国产的同类产品却在相对较小的15000Nm的扭矩下就已经出现了明显的齿面点蚀的现象。寿命测试数据显示,进口产品的接触疲劳寿命可达1×107次循环,国产产品约为5×106次循环。由此可见,其主要的原因就是两方面的区别:一是进口的齿轮均采用了表面淬硬+的研磨工艺,相较于国产的感应淬火工艺其齿面的硬度均匀性就高了不少;二是进口的齿轮的齿根的圆角的过渡都比国产的更平滑,有效的降低了应力的集中系数。
但不论如何优化的国产模组,其在高速的重载工况下的能量损失率也难以低于进口模组的3%-5%的水平。由国产齿条的齿形的较大误差所造成的啮合的不良冲击力主要是其所造成的啮合的不良的平稳性和动态的平衡性所致。
四、选型建议:根据工况匹配性能
而对长行程(8米以上的)的高频启停、重载(负载均在5吨以上的)的工况就更适合进口的齿轮齿条模组的应力分布、寿命与传动的效率都明显的优于国产的模组,另外在中短行程(5米以下的)、中低的负载(<3吨)的常规的应用中,通过对国产的齿轮齿条模组的成本的优化与本地化的服务也能满足基础的需求。
但更值得注意的是,部分的国产厂商已经通过引进了欧洲等发达国家的先进的设备和工艺,在一些特定的领域都已经实现了比较明显的技术突破。但如今某些国产的Gleason磨齿机配以的真空渗碳的线就已初步接近了中端的进口水平的产品了,但其整体的稳定性还需要我们更长的时间去验证。
其所体现的主要就是设计理念的不同、所用的材料的不同、所采取的工艺的不同以及各个厂家的制造经验的不同都将对齿轮齿条的性能产生较大的影响.。只有将具体的工况参数(如负载的大小、设备的运转速度、行程的长短等以及所处的环境温度等)都纳入到选型的考虑中,并通过对比实的测得的数据的对比,而不是简单的信任某某品牌的标签才能真正的实现了设备的性能与其所要的的成本的更合理的平衡。