題主給出的條件實際上是不足以確定起動機齒數的,如果題主沒提到的其他條件都是已經充分考慮並校核過,柴油機110齒,起動機可以選11、12、13、14齒。
當然其實可以選更多的齒數,起動機齒數越大,起動效能越好,但起動機需求的功率越大,佔用的空間越大,成本也越高。實際上在國內市場,可供選擇的起動機驅動齒輪的齒數一般是9-14齒,沒有更多的選擇。一般情況下,我們不試圖重新設計一個超過這一範圍的起動機,這一來是互換性的需求,二來全新的專用件增加了成本。
所以題主真正問的是,怎麼在已知柴油機齒圈齒數的情況下,選擇匹配的起動機。然而實際情況是,我們還需要更多的資料條件,才可以選到匹配的起動機,而這些資料條件中,題主給出的齒數110,是個次要資料(lll¬ω¬)。
下面分別闡述,需要哪些條件,才能做到起動機和飛輪齒圈匹配。
1. 傳動比選擇
發動機需要起動成功,必須保證起動機拖動曲軸的轉速,達到發動機的最低起動轉速,這個轉速差,就是傳動比,因為起動機與飛輪齒圈是齒輪齧合的關係,所以,傳動比也等於飛輪齒數與起動機齒數的比值,即,
傳動比i=n_max起/n_min發=n飛輪齒數/n起動機齒數
根據這個公式,且根據機械設計手冊,柴油機的傳動比i,一般取8~10,可計算出,起動機齒數為大於等於11的,因量產的起動機均在14齒以內,所以題主可選的起動機在11-14齒。
但是隻根據這個資料來匹配起動機是不行的,確定傳動比,需要同時校核起動機的起動轉矩M_max起,是否大於發動機起動阻矩M_阻,即,
M_max起≥M_阻/ρ
其中ρ為從起動機到發動機曲軸的傳動效率,一般直接取0.85
而M_max起,是起動機功率和起動機驅動齒輪大小決定的,所以如果選了一個齒數,就要校核下起動機起動轉矩,如此反覆權衡。
2. 齒輪模數選擇
我們已經知道了起動機齒輪齒數可以選擇的範圍(如上),但需要確認齒輪的強度是否足夠支撐多頻次的起動需求,這個齒輪強度,由模數決定。模數越大,齒輪強度越大。然模數/齒數又跟齒輪的直徑相互制約,考慮互換性和經驗資料,起動機模數和齒數,有行業推薦的資料,如下圖
所以,根據條件1校核的齒數範圍,需要同時按上表,選對應的模數。
題主沒有給出飛輪齒圈的模數(跟起動機必須一致),根據”柴油機“這一關鍵詞,且齒數110,推斷此柴油機並非超大型(齒輪外徑為齒數+2的值與模數的乘積),一般商用車柴油機模數為3(大多數),少量有使用英制徑節制齒輪換算來的,可能為2.5,可以在上表確認齒數。當然還有非常規的採用3.5(如玉柴部分產品),需要更細緻的校核計算來權衡。
3. 齒輪壓力角
目前國內的起動機驅動齒輪壓力角有20° 、15°和14°30′三種,大部分採用20°,但也有特殊,需要根據飛輪引數確定
4. 齧合端倒角
起動機一般採取45°倒角,但需要根據飛輪端齒形倒角確認匹配。
5. 兩齒輪配合位置相關引數選擇
除起動機齒輪和飛輪齒圈的選型確認外,還需要注意其配合的其他引數選擇,這對於起動機和飛輪齒圈的壽命非常重要,通常,需要確認1)重合度(一對齒輪齧合線段與法向齒距的比值),重合度太高不利於齒輪旋入旋出,太低則不利於傳動。2)側隙與頂隙,側隙過大噪聲越大,過小則影響齧合和壽命;頂隙過小則引起根切。
綜合以上,題主提出的柴油機110齒飛輪可以選擇的起動機齒數廣泛,但需要綜合判斷各種條件來最終選型。
題主給出的條件實際上是不足以確定起動機齒數的,如果題主沒提到的其他條件都是已經充分考慮並校核過,柴油機110齒,起動機可以選11、12、13、14齒。
當然其實可以選更多的齒數,起動機齒數越大,起動效能越好,但起動機需求的功率越大,佔用的空間越大,成本也越高。實際上在國內市場,可供選擇的起動機驅動齒輪的齒數一般是9-14齒,沒有更多的選擇。一般情況下,我們不試圖重新設計一個超過這一範圍的起動機,這一來是互換性的需求,二來全新的專用件增加了成本。
所以題主真正問的是,怎麼在已知柴油機齒圈齒數的情況下,選擇匹配的起動機。然而實際情況是,我們還需要更多的資料條件,才可以選到匹配的起動機,而這些資料條件中,題主給出的齒數110,是個次要資料(lll¬ω¬)。
下面分別闡述,需要哪些條件,才能做到起動機和飛輪齒圈匹配。
1. 傳動比選擇
發動機需要起動成功,必須保證起動機拖動曲軸的轉速,達到發動機的最低起動轉速,這個轉速差,就是傳動比,因為起動機與飛輪齒圈是齒輪齧合的關係,所以,傳動比也等於飛輪齒數與起動機齒數的比值,即,
傳動比i=n_max起/n_min發=n飛輪齒數/n起動機齒數
根據這個公式,且根據機械設計手冊,柴油機的傳動比i,一般取8~10,可計算出,起動機齒數為大於等於11的,因量產的起動機均在14齒以內,所以題主可選的起動機在11-14齒。
但是隻根據這個資料來匹配起動機是不行的,確定傳動比,需要同時校核起動機的起動轉矩M_max起,是否大於發動機起動阻矩M_阻,即,
M_max起≥M_阻/ρ
其中ρ為從起動機到發動機曲軸的傳動效率,一般直接取0.85
而M_max起,是起動機功率和起動機驅動齒輪大小決定的,所以如果選了一個齒數,就要校核下起動機起動轉矩,如此反覆權衡。
2. 齒輪模數選擇
我們已經知道了起動機齒輪齒數可以選擇的範圍(如上),但需要確認齒輪的強度是否足夠支撐多頻次的起動需求,這個齒輪強度,由模數決定。模數越大,齒輪強度越大。然模數/齒數又跟齒輪的直徑相互制約,考慮互換性和經驗資料,起動機模數和齒數,有行業推薦的資料,如下圖
所以,根據條件1校核的齒數範圍,需要同時按上表,選對應的模數。
題主沒有給出飛輪齒圈的模數(跟起動機必須一致),根據”柴油機“這一關鍵詞,且齒數110,推斷此柴油機並非超大型(齒輪外徑為齒數+2的值與模數的乘積),一般商用車柴油機模數為3(大多數),少量有使用英制徑節制齒輪換算來的,可能為2.5,可以在上表確認齒數。當然還有非常規的採用3.5(如玉柴部分產品),需要更細緻的校核計算來權衡。
3. 齒輪壓力角
目前國內的起動機驅動齒輪壓力角有20° 、15°和14°30′三種,大部分採用20°,但也有特殊,需要根據飛輪引數確定
4. 齧合端倒角
起動機一般採取45°倒角,但需要根據飛輪端齒形倒角確認匹配。
5. 兩齒輪配合位置相關引數選擇
除起動機齒輪和飛輪齒圈的選型確認外,還需要注意其配合的其他引數選擇,這對於起動機和飛輪齒圈的壽命非常重要,通常,需要確認1)重合度(一對齒輪齧合線段與法向齒距的比值),重合度太高不利於齒輪旋入旋出,太低則不利於傳動。2)側隙與頂隙,側隙過大噪聲越大,過小則影響齧合和壽命;頂隙過小則引起根切。
綜合以上,題主提出的柴油機110齒飛輪可以選擇的起動機齒數廣泛,但需要綜合判斷各種條件來最終選型。