Способ упрочнения зубчатой пары

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 2101 Е ИЗОБРЕТЕ 0 ИДЕТЕЛЬСТ К АВТОРСКОМ 2путем повышения сопротивления контак" тной усталости их материала. Одновременно с. ла зерным и зл учением воздействуют ультразвуковым полем частоты, резонансной с частотой собственных колебаний зуба, лазерное и ультразвуковое излучения фокусируют на рабочую поверхность зуба в виде прямоугольных полос длиной не менее ширины обрабатываемого зуба, ведомое колесо упрочняют всплошную , а ведущее колесо упрочняют прямоугольными поло" сами с наклоном от вершины зуба на угол о, который поддерживают больше угла трения зубцатой пары и выбирают иэ условий 4 осс 10 . Кроме того, центр первой со стороны вершины зуба сфокусированной прямоугольной полосы располагают в пределах условия О,1(Ь/й0,33, где Ь - высота зуба, Ь - расстояние от вершины зуба до геометрического центра сфокусированной прямоугольной полосы. 2 ил. ЛитССР и Кайводственное Р.В. Мажри) 9/32, о М 61-385опублик. б,УБЧАТОЙ ПАРЫся к термионцентриро-.гии и можетностроениин и зубчатыхь изобретелужбы колес Оптичес лазерного но цилиндр еркало 2, отоков ус зеркала 3 кусированн направленн установлен равляемый ством 8 по сфокусиров ап ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Институт физики АНшядорское районное произобъеди нение(56) Заявка ЕП Мф 0147190кл. С 21 0 1/09,.С 21лик. 1985.Патент Япониикл. С 21 1) 9/32,(54) СПОСОБ УПРОЧНБНИЯ(57) Изобретение относицеской обработке сталиванными истоцниками энебыть использовано в машпри изготовлении шестерколес для тракторов. Цения - увеличение срока Изобретение относится к термицес" кой обработке стали концентрированными источниками энергии и может быть использовано в машиностроении при изготовлении шестерен и зубчатых колес для тракторов.Цель изобретения - увеличение срока службы колес путем повышения сопротивления контактной усталости их материала.На фиг. 1 дана схема упроцнения, на фиг. 2 " расположение полос упроцнения на рабочей поверхности зуба. 507811 А 1 кая система фокусирования излучения 1 содержит опорическое светоотражающее за ним по ходу отражающих тановленные калибрующие и 4. По ходу потока 5 сфоого лазерного излучения, ого на ведущее колесо 6, закрывающий клапан 7, упэлектромагнитным устройстоянного тока. Поток 9 анного лазерного излучения на ведомое колесо 10, Си 1 Я 7811стема создания интенсивного ультразвукового поля содержит пьезовибровозбудитель 11, цилиндрическую акустическую линзу 12 для фокусирова 5ния ультразвукового излучения 13 нарабочие поверхности зубьев колес 6и 10.Сущность изобретения заключаетсяв том, что в известном способе, включающем воздействие лазерным излучением на зубчатые колеса согласно изобретению, одновременно с лазернымизлучением воздействуют ультразву"ковым полем частоты, резонансной счастотой собственных колебаний зуба,лазерное и ультразвуковое излученияфокусируют на рабочую поверхностьзуба в виде прямоугольных полос длиной не менее ширины обрабатываемогозуба, ведомое колесо упрочняют всплошную, а ведущее колесо упрочняют прямоугольными полосами с наклоном отвершины зуба на угол Ы , который поддерживают больше угла трения зубчатой 25о опары и выбирают из условия ч с 10центр первой со стороны вершины зубасфокусирова н ной пря моугол ь ной полосы располагают в пределах условияЬ0,1" 0,33, где Ь - высота зуба , 30Ь - расстояние от вершины зуба до геометрического центра сфокусированнойпрямоугольной полосы,Одновременное воздействие ультра 35звукового поля с лазерным излучениемна рабочую поверхность зуба и совме"щение частоты ультразвука с частотойсобственных колебаний зуба устраняютостаточные механические термонапряже"40ния с 1 натия и растяжения,. образовавшиеся при локальном воздействии лазерного излучения на рабочую поверхностьзуба, позволяют избежать возникновения микротрещин и выкрашивания упрочненных зон, Происходящий искусствен 45но созданный релаксационный процессза счет резонансного возбуждения зубав упрочненных местах не требует дополнительного технологического процессаотжига зубьев после лазерного воздействия. Упрочнение зуба ведущего кокеса прямоугольными косыми полосами,угол с наклона которых поддерживаютбольше угла тоения зубчатой пары йвыбирают из условия чОс с 10 и 55упрочнение зуба ведомого колеса всплошную позволяют достичь максимальнойизносостойкоати зубчатых пар 1 по многочисленным лабораторным и производственным испытаниям). Максимальная износостойкость обеспечивается тем, что. вэксплуатации промежутки между косыми.упрочненными полосами улучшают условия смазки за счет увеличенной фактической площади масляного трущегося контакта при нагрузке. Расположение геометрического центра фокуса лазерного и ультразвукового излучений в центре боковой рабочей поверхностиЬ зуба в пределах условия 0 1 (Ь 0,33 необходимо выдерживать для рационального упрочнения зубьев от вершины к основанию, так как рабочие поверхности зуба при его вершине зна" чительно быстрее изнашиваются, чем при основании. Таким образом, наибольшая глубина упрочненного слоя требуется именно здесь. Соотношение Ь/Ь зависит от модуля зуба, т,е. с увеличением высоты зуба соотношение Ь/Ь увеличивается. П р и м. е р. Упрочняют зубчатую пару коробки передач для трактора ТК. Процесс упрочнения осуществляют путем вращения в отдельности ведущего и ведомого колес с разными угловыми скоростями в одну сторону, затем в другую. Упрочняют с помощью однокиловатного СО лазера с линейной скоростью вращения колес 1 1,2 м/мин. Лазерное излучение с помощью калибрующих цилиндрических от" ражающих зеркал формируют в полосы прямоугольной формы длиной больше ширины обрабатываемого зуба и шири.ной 2-2,5 мм. Одновременно воздействуют сфокусированным ультразвуковым излучением интенсивностью 50-90 Вт/см, возбужденным и ьезовибровоэбудителем, Возбуждаемое от пьезовибровоэбудителя ультразвуковое поле фокусируется при помощи цилиндрической а кусти ческой линзы. Сфокусированные лазерное и ультразвуковое излучения в виде прямоугольных полос направляют на кон" цевые части зубьев. Ведомое колесо упрочняют всплошную. На ведущее колесо сфокусированные излучения в виде прямоугольных полос направляют косо, т.е. под угломер = 6 к вершине зуба. Угол Ы выбирают большим угла трения зубчатой пары и из условия, что 4 ( сЕ10" в зависимости от марки стали15078 3Предлагаемый способ упроцнениязубчатых пар может быть реализованс помощью однокиловатного СО лазера,40и пьезовибровозбудителя. Наиболееудобно и рационально упроцнять одно 5. и условий смазки. Диапазон угла ы . установлен многочисленными лабораторными и производственными опытами и, по-видимому, зто может быть объяснено возникновением дополнитель ных динамических сил в осевом направлении зубчатых пар. Кроме того, геометрический центр первой сфокусированной прямоугольной полосы излучения располагают в середине зуба и на расстоянии Ь=2,2 мм от вершины зуба, т,е. поддерживают условие 0,1 "- Ъ/Ь 0,33Когда Ь/Ь0,1, . упрочнению подвергается верхняя нерабочая кромка зуба. Когда Ъ/Ь ) 0,33 первая полоса упроцнения спускается по эвольвенте зуба, в результате остается неупрочненной рабочая часть зуба. Между упроцненными параллель" 20 ными полосами оставляют неупрочненные промежутки шириной 1-2 мм и это осуществляют с помощью прерывателя лазерного излучения в виде клапана, управляемого электромагнитным уст ройством постоянного тока и установленного по направлению лазерных лучей. Глубина упроцнения рабочих .поверхностей зубчатых колес составляет 0,5-0,9 мм, твердость по Роквеллу НКСГ 62-70 для сталей 5, У 8 А-У 10 А. Наибольшая глубина упрочнения наблюдается у вершины зубьев из-за наи" большей удельной энергии лазерного и ультразвукового излучения на одну и ту же площадь поверхности. 11 6временно оба зубчатых колеса, т.е. зубчатую пару,По сравнению с прототипом предлагаемым способом упроцненные эубцатые пары служат в 5-7 раз дольше иэ-за снижения или полного снятия. релаксационных факторов, т.е. напряжений сжатия и растяжения, как следствие, исключение микротрещин и выкрашивания рабочих поверхностей зубьев.формула и зобр ет енияСпособ упроцнения зубцатой пары,преимущественно состоящей иэ ведомого и ведущего колес, включающий нагрев под закалку рабочей поверхностизубьев колес лазерным излучением,о т л и ц а ю щ и й с я тем, цто, сцелью увеличения срока службы колеспутем повышения сопротивления кон"тактной усталости их материала, одно"временно с лазерным излучением на рабочую поврхность воздействуют сфокусированным ультразвуком на частотеколебаний, резонансной частоте коле-.баний зуба, причем ведомое колесоупроцняют равномерно по всей рабочейповерхности зубьев, а ведущее колесоупрочняют прямоугольными полосамидлиной не менее ширины зуба и имеющими угол наклона от вершины зуба4-10 ,. при этом центр ближайшей состороны вершины зуба прямоугольнойполосы располагают на расстоянии,выбираемом из условия0,1Ь/Ь0,33,где Ь - расстояние от вершины зубадо центра ближайшей полосы,Ь - высота зуба.1507811 тавитель А. Кулеминред Л. Олийнык Корректор Л. Латай иштулинец Редак оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород агарина, 101 Заказ ббб 2 Тираж 530 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, И, Раушская наб., д. 1/5