带压开孔推进绿色低碳转型，减重和增加扭矩是重点

在日常的带压开孔作业施工中，机械设备保持优良性能最关键的一点就是加强设备的保养和排障。变速箱齿轮作为最常用、最重要的带压开孔作业中传递扭的部件在带压开孔设备中被广泛的应用。它的重量占设备重量的五分之一左右，因此带压开孔机变速箱的新型材料及减重的重新设计是整体工作的重点。它是由液压马达驱动变速箱并将扭矩通过钻杆的转动来进行传递，机械传动中主要起传递扭矩，还有分度、定位作用。

在变速箱齿轮的加工过程中，主要采用的成形方法有滚齿、插齿和铣齿，对于大模数（通常指模数大于或等于10）的齿轮的加工主要采用的铣齿加工。齿轮铣刀在大模数齿轮加工中有着极为广泛的应用，尤其在人字齿等物殊的大型齿轮加工中，更有着不可代替的用途。

随着管道带压开孔的技术不断成熟并随着制造科技的不断进步，以及工程施工过程中对施工的需求的呈现出了多样化、复杂化。因此，对带压开孔机械设备的加工精度要求也越来越高。带压开孔机变速箱内的齿轮作为一个精密传动的零件，它的加工质量和加工精度影响着系统的稳定性和精确性。对于DN1200-DN2000带压开孔机变速箱大模数的齿轮而言，由于其直径大，只能使用传统的滚齿加工，并且效率较低。尤其是部分产品中的人字齿轮和渐开线球齿轮，使用齿轮铣刀加工目前还是其唯一的选择。

带压开孔机变速箱外壳使用铝合金及锻造合金钢，既有效减轻了重量也加强了外壳的强度，从目前国内带压开孔设备的现状来看，变速箱的设计和生产并未实现产业化。带压开孔机齿轮的设计工作主要还是延续成熟产品套用附加手工计算的原始设计方式，其计算过程比较复杂，许多参数都是查表或根据设计者的经验选择，如果不能满足要求还要重新选择并重新计算，同时参数的选择过程中还要考虑各种参数的优化问题，计算工作量较大。

而带压开孔机的使用者对于不同的液压泵站等动力源不经专业人员计算，强用于带压开孔设备，造成动力不匹配，使带压开孔机变速箱齿轮及带压开孔刀在带压开孔机作业中承受过大的扭矩和过高的速度从而降低了设备的使用寿命。

带压开孔机在进行管道切削时，不仅要求带压开孔机要更换不同的带压开孔刀以外，切削的速度应当满足不同的管道材质应有的不同，这就给管道开孔提出了较为艰难的变速要求。因此，当带压开孔机变速箱齿轮比恒定时，减少进刀量或减小液压马达转速并提高扭矩成为有效的方法。

带压开孔机齿轮的加工普遍采用的方法是根据渐开线基本方程按等径方法水求出任意点处的坐标点，根据渐开线半径的不同在渐开线上取对应的坐标点，但是这样的坐标有其缺陷，随着渐开线点的变化，其曲率也在不断的变化。造成带压开孔机齿轮间咬合和齿根部吻合不紧密，出现较大的噪间和切齿的风险。

因此使用先进的方法来进行带压开孔机齿轮的设计和生产是非常必要的。可采取按齿形表面等距曲线的方法来指导，即在齿形表面上等距取点，可以做到齿形表面基本保持一致。同时，齿根过渡圆角也是指齿轮的齿形的一个重要组成部分，过去认为过渡曲线不参与齿轮的啮合，只要不妨碍齿轮运动就可以了，可是实际上过渡圆角对齿根强度有重大的影响，对齿根过渡部分曲线可做适当延伸和加强。

渐开线指形铣刀在进行带压开孔机变速箱齿轮生产时，有几个重要的参数，即：基圆半径Rb和基圆处齿厚中心半角Wb,根圆压角af，齿顶圆压力角aa，任意点半径rm。

在极坐标下任意一点M的渐开线方程具体表达为：

极半径：rm=rb/cosam

极角度：wm=wb+θm=wb+invam

其中，invam=tanam-am

在直角坐标下，对于给定模数m,齿数，变为系数等参数，任一点M的直角坐标为

Xm=rm*sin(wm)

Ym=rm*coa(wm)

齿根圆半径rf和基圆半径rb的大小决定着过度曲线的最终形式，当rF>rb时，过渡曲线由圆角组成。圆角和齿根圆、圆角、斜线、渐开线组成了有效的带压开孔机齿轮的齿廓曲线。

但是，无论是哪一种形式，过渡曲线与渐开线的切点，即渐开线的起点必须低于极限啮合点。