Способ восстановления зубчатыхколес

Сфвз Советских Сфциавктнческих РвспублинОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ(22) Заявлено 200778 (21) 2646115/22-02с присоединением заявки йо(51) М. Кл. С 21 0 1/78 Государственимй комитет СССР яе аслам изобретений и открытия(72) Авторы изобретения В.К. Дубовский, О.И, Кузьменкови И.И. Янков 54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ КО том, жетов,Изобретение относится к методам восстановления зубчатых колес, прошедших при изготовленИи процесс химико-термической и термической обработки и имеющих наработку 40-50 расчетного ресурса выносливости.Известен способ восстановления зубчатых колес, по которому в зубьях зубчатых колес в процессе наработки на границе диффузионного слоя и прилегающего к нему материала сердцевины зуба зубчатого колеса происходит зарождение подповерхностных усталостных трещин 1,Недостаток способа состоит в что накопление усталостных напря ний приводит к образованию дефек а в дальнейшем и к разрушениям в виде подповерхностных усталостных трещин.20Известен способ восстановления деталей, включающий химико-термическую обработку поверхности или ее пластическое деформированиеОднако этот способ не цозволяетполучить требуемую структуру и эксплуатационные свойства.Известен также способ восстановления зубчатых колес, включающий цементацию и термическую обработку и 3 применяемый для обработки при изготовлении зубчатых колес.Этот способ также не позволяет восстановить требуемые эксплуатационные свойства зубчатых колес, прошедших определенный ресурс наработки.Цель изобретения - повышение долговечности зубчатых колес.ЦеЛь достигается тем, что в известном способе восстановления зубчатых колес, включающем химико-термическую и термическую обработку, перед химико-термической обработкой производят отжиг при 750-900 оС и горячую пластическую деформацию, при этом восстановление зубчатых колес повторяют через 40-55 расчетного ресурса выносливости.При наработке зубчатым колесом 40-50 расчетного ресурса выносливости происходит накопление усталостных напряжений, но они еще не достигают критической величины и не приводят к образованию дефектов. Именно в этот период проводится предложенная последовательность операций.При проведении отжига снимаются накопленные усталостные напряжения, кроме того, снижается твердость поверхностного слоя зуба (начальная800211 Образцы деталей, изготовленных на ГАЗе 7500 8000 7800 6500 6900 7200 6600 6800 7400 7180 Образцы деталей, иэготов;ленных на ОТРЗ 6500 5500 6000 6200 5700 6400 6100 6500 5800 6070 Образцы деталей, прошедших предлагаемый процесс термомеханической обра- ботки 8300 8000 7800 8400 8100 8000 7600 7900 8200 8030 твердость порядка НКС 58-62), Это создает благоприятные условия: для проведения дальнейшей операции поверхностного пластического деформирования, снижается усилие, необходимое для обкатывания зубьев.Накопленные усталостные напряжения распределяются в структуре материала и достигают максимума в наиболее благоприятных для образования дефектов направлениях.Проведение поверхностной пластической деформации нарушает благоприятные для образования дефектов микро- области, 1 залечивает" их.Проведение последующей химико-термической обработки несколько увеличивает глубину диффузионного слоя, тем самым смещается граница диффу" зионный слой - сердцевина в новую зону материала зуба зубчатого колеса,Проведением закалки с последующим отпуском достигается необходимая твердость поверхностного слоя зубьев зубчатых колес.Способ осуществляется следующим образом.Обработке повергают вал-шестерни питч А = 7, число зубьев Е = 17, материал - сталь 40 Х. Отжиг производят с помощью ТВЧ мощностью 50 квт в кольцевоминдукторе 6-7 с до 890- 900 С. Затем на этой же установке проводят поверхностный наклеп ножки и впадины между зубьев обкатыванием Применение предлагаемого способа термомеханической обработки позволит увеличить долговечность вал-шестерни КПП ГАЗна 30-40.Процесс обработки зубчатых колес повторяется при наработке, составляющей 40-55 Ъ от расчетной выносливости зубчатого колеса, что соответствует. (для наиболее нагруженных зубчатым накатником, нагретым до840-860 фС зубчатого венца. Зубчатыйнакатник имеет питч Р = 7, числозубьев 2 = 75, число оборотов деталипри обкатывании и = 315 об/мин, время обкатывания З"= 60 с, охлаждениедетали происходит на воздухе,Химико-термическая обработка (нитроцементация) производится в шахтнойпечи в среде триэтанола при 830+10 С100 мин с последующей закалкой в масле и отпуском 200 С, при этом дости 6гается твердость НКС 58-62.Проведены сравнительные испытанияна статическую прочность зубьев. валшестерен, изготовленных на Горьковском автомобильном заводе (ГАЗ), Оршанском трактороремонтном заводе(ОТРЗ) по известному процессу и валшестерен, прошедших предлагаемый процесс термомеханической обработки.26Испытания проводят на 10-титонной универсальной разрывной машине20 И 10/51 в специальном приспособлении. Отбирают по три образца каждо го вида деталей и на каждом зубчатомвенце на изгибную прочность испытывают по три зуба. В результате покаждому виду деталей получено по девять показаний величин нагрузок, являющихся предельными и вызывающихизлом зуба венца.Полученные данные сведены в таблицу. зубчатых передач КПП автомобилей)межремонтному пробегу.Периодичность обработки зубчатых Щ колес предлагаеьим способом принятана основании результатов испытанийзубчатой пары конечной передачи трактора ИТЗ. Испытаниям подвергаютшестерни, изготовленные иэ стали20 ХНР (ГОСТ 4543-61) а = 6,5; Е13800211 в паре с сопряженными колесами, изготовленными из стали 20 ХНР, в6,5; 2 = 69. Термообработка шестерен:цементация на глубину 1,2-1,7 мм,твердость поверхности зубьев НЕС 56"63, сердцевины зубьев НКС 30-45. Испытания проводят в форсированном режиме. Зубчатую пару нагружают крутящим моментом, равным 250. кг/м. Шестерню М 3 испытывают 122 ч, что.составляет 310 циклов. Начало питтии 8га через 1,22105 циклов. Испытания фзакончены вследствие прогрессирующего выкрашивания с потерей работоспособности передачи. Шестерню 9 12 испытывают 178 ч, что составляет 4,3 ф.х 10 циклов. Начало образования питтинга наблюдалось через 1,61106 циклов. Испытания прекращают вследствиепрогрессирующего выкрашивания и усталостного излома зуба. Шестерню9 11 испытывают в течение 160 ч, что Щсоставляет 3,910 циклов, Началообразования питтинга через 1,0210циклов. Испытания прекращены вследствие прогрессирующего выкрашиванияи потери работоспособности передачи.Средняя долговечность шестерен порезультатам испытанийЬ + Н 2 + "33(1,22 + 1,6 + 1 02)105 1. Костецкий Б.Н. Поверхностнаяпрочность материалов при трении,Киев, "Наукова умка", 1976.2. Упрочнение и восстановлениедеталей металлургического оборудования. Экспресс-информация, серия 17,вып. 4, 1976,3. Шубин Р.П. и др. Нитроцементация деталей машин, М., "Машинострое 45 ние", 1975,. с. 128-155. Составитель Р. КлыковаТехред И Асталош Корректор Е. Папп Редактор И. КовальчукЪ Тираж 629, Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делаМ изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 10318/26 филиал ППП "Патент",г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Среднее число циклов до начала появления питтинга 1,26 10 цикл.Наработка до.появления питтннга составляет1,2610ф = ъ 40Ф от общей наработки в условиях ускоренных испытаний и при коэффициенте концентрации нагрузки, составляющем 9 =. 1,14. Для нормальных условий эксплуатации, исходя из вышеизложенного, наработка до зарождения питтинга составит Ф 6 К40 1,141,2 = 54,7,где К - коэффициент, учитывающий форсированный режим испытаний,Таким образом, периодичность повторной обработки зубчатых колеспредлагаемым способом составляет 40-.55% от расчетной выносливости зубчатого колеса,1. Способ восстановления зубчатых колес, включающий химико-термическую и термическую обработку, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повыаения их.долговечности, перед химико-термической обработкой производят отжиг при 750-900 оС и горячую пластическую деформацию.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что восстановление зубчатых колес повторяют через 40- 55 расчетного ресурса выносливости. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе