Способ восстановления крупномодульных зубчатых колес

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ОПВ 23 Р д 4 В 21,13ИЙЯОТИА ЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт проблем надежности идолговечности машин АН БССР(54)(57) 1. СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯКРУПНОМОДУЛЬНЫХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС, прикотором в зубьях на всю их длину выполняют пазы глубиной, соответствующей высоте зубьев, и осуществляют раздачу их по ширине и заполнение дополнительным металлом, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что с целью увеличения долговечности путем повышения податливости зубьев, в качестве дополнительного материала используют металлический порошок, причем после заполнения им пазов зубчатый венец нагревают до температуры спекания порошка и формируют обжатием исходный профиль, обеспечивая при этом пористость-порошка после спекания 0,1 - 0,25,Р255253ния долговечности путем увеличения иэгибной прочности, пазы выполняют со смещением относительно оси симметрии зуба на величину 1 , определяемую из соотношения(08 - Б(Т- Т2(Т+ Т,) 7 7 -ПЬпк н 3.щий1 0 13 Ь - Б Т - Т) 2(Т+ Т ) 12. Способ по п,1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что в каждый паз перед засыпкой порошка помещают металлическую пластину с температурой плавления ниже температуры спекания порошка, причем объем пластины выбирают из соотношения где 7 - объем паза после раздачи и Формирования исходного профиля;- глубина паза;высота порошкового слоя, пропитанного легкоплавким металлом;- пористость порошка послеформирования исходного профиляСпособ по п.1, о т л и ч а ю - с я тем, что, с целью повышеФИзобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при восстановлении изношенных зубчатых колес, преимущественно крупномодульных.Целью изобретения является увеличение долговечности восстановленных зубчатых колес путем повышения их податливости и изгибной прочности.На фиг,1 показан зуб после раздачи; на фиг.2 - то же, со смещенным пазом; на фиг.3 - то же, с пазом, выполненным под углом; на фиг.4 - то же, с легкоплавкой металлической пластиной и порошком, помещенным в паэ; на фиг.5 - то же, в момент обжатия; на фиг .6 - то же,после восстановления; на фиг.7 - паэ зуба.Способ восстановления осуществляется в следующей последовательности,Зубчатое колесо с изношенными зубьями 1 (фиг,1) после промывки и дефектовки устанавливают в приспособление и на отрезном станке с помощью вулканитового круга по осям симметрии зубьев на всю их длину выполняют пазы 2 шириной Б, и глугде Е - толщина зуба по окружности впадин;Б - ширина паза после раздачи;Т и Т, - окружные усилия, действующие на одну и другую стороны зуба при вращении колеса в соответствующую сторону4, Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что паз выполняют под углом= - к плоскости симмет 2рии зуба, где сс - угол профиля восстанавливаемого колеса. Эбиной Ь, соответствующей высотезубьев.В связи с тем, что окружные усилия Ти Т , действующие на зуб при 5 вращении колеса в одну и другую стороны будут различны, следовательно,будут различны и напряжения в корнезуба. Для повышения иэгибной прочности пазы 2 выполняют со смещением в 10 менее нагруженную сторону относительно оси симметрии зуба на величину 1 , определяемую из соотношения Для этой же цели пазы могут бытьвыполнены под углом р =2 20 После выполнения пазов венец зубчатого колеса нагревают до температуры 1000 - 1050 С, помещают колесов штамп и разцают зубья до требуемой 25толщины, причем величину паза Бккоторую необходимо получить послераздачи, выбирают иэ соотношения1Б Б +2 й +26 +2 ьо ИдН нЕкПОРЧ = Ч:- ПЬгл П ЬЧ =Ч - -Плл и 1 фК У реверсивной зубчатой передачи максимальные окружные усилия, дейст-. вующие на боковые стороны зуба при вращении в одну и другую стороны, обозначаем соответственно Т и Т1 х Рассматриваем наиболее распростра- .- ненный случай, когда ТТ . Дляе повышения изгибной прочности зуба паз необходимо сместить в направлении менее нагруженной стороны,тогда можно записать: 10 где Ч объем паза после раздачии формирования профилязуба;высота слоя, пропитанного 5легкоплавким металлом;глубина паза;пористость порошкового материала после формирования профиля зуба,20 е, тдТ,Снова нагревают зубчатый венец до температуры 1000 - 1050 С, при этом металлическая пластина плавится и пропитывает некоторый требуемый объем 5 порошка (фиг.5). Производят обжатие зуба в штампе силами Р. После обжатия и спекания порошка материал паза (фиг,6) имеет переменный состав. Так верхняя часть 6 имеет требуемую пористость 0,1 - 0,25, в то врем как нижняя часть 7 после пропитки порошка легкоплавким металлом становится беспористой и по своим физико-механическим свойствам близка к основному материалу. 35На заключительном этапе зубчатое колесо обрабатывают на зубопротяжном станке и упрочняют химикотермической обработкой.Вывод выражения для определения 40 объема легкоплавкой пластины: пусть Ч. - объем паза после раздачи и формирования исходного профиля зуба; Ь и Ь. - соответственно глубина пазаки высота порошкового слоя пропитан- д 5 ного легкоплавким металлом; Ч объем легкоплавкой пластины; П - пористость порошкового материала после формирования исходного профиля зуба. 50Тогда можно записать следующееЬ Чсоотношение: - = - П (1)Ь Чк м(3) где 1, и 1 - соответственно расстояние от оси симметрии выполненного паза до осей симметрии пазовв крайних положениях; Т и Т - окружные усилия, действующие на боковые стороны зуба при вращении коле.са в одну и другую стороны,Для предотвращения сколов экспериментально установлено, что крайпаза не должен выходить на эволь-,вентную поверхность зуба и долженотстоять от нее не менее, чем на0,1 Ь, где Ь - толщина зуба по окружности выступов, Таким образом,25 О(6) Соотношение (1) написано в пред положении, что в результате пропитки порошка металлом легкоплавкой пластины исключается пористость(7) 3 1255253 4Затем в паз 2 зуба 1 (фиг.4) по- порошкового материала, находящегося мещают металлическую пластину 3 и в нижней части паза. засыпают порошком 4, причем темпера- Иэ выражения (1) получаем искотура плавления пластины ниже темпе- мую формулу ратуры спекания порошка, при этомобъем пластины Ч выбирают иэлсоотношения+ мЕх12552П р и м е р, Предлагаемый способвосстановления осуществляется намеханическом участке при восстановлении шестерни редуктора очистногокомбайна 1 К 1 01(деталь 1 К 1 01,01 .282,5в=12, 2=26, В=100 мм, материал -сталь 20 Х 2 Н 4 А),Способ осуществляется в следующей последовательности,Изношенный венец отжигают с цельюснижения твердости перед механической обработкой.На отрезном станке с помощью вулканического круга в зубьях колесана всю их длину прорезают пазы глубиной 26 мм и шириной 1,6 мм. Пазывыполняют со смещением= 0,52 мм,Величину смещения паза определяютиз выражения (7) Венец зубчатого колеса нагревают с помощью кольцевого индуктора ТВЧ до температуры 1000 - 1050 С, помещают колесо в штамп и на кривошипном30 прессе раздают пазы на величинуЬ= 2,8 мм.Величина раздачи определяется следующим образом: пусть Б, - ширина паза до раздачи; Б - ширина паза после раздачи; л - величина раздачи паза (зуба); О , ц, - плотность порошка до и после обжатия;, Ь - вечу, личина максимального износа зуба;6 - величина припуска на механимекческую обработку; 1 - величинапоРусадки порошка при спеканииТогда имеем соотношение После некоторого преобразованияполучаем Б.- (- -- 1) ( +Лног ИНн Тогда й получаем нз выражения (9) Б=Б, +2 й+2 ь +2 Б = 1,6 + 1 + 0,6 + 1,2 = 4,4 й=Б - Б .=44 - 16=28оЭ Э В пазы зубчатого колеса, находящегося в штампе, помещают медныепластины (по одной в каждый паэ) изасыпают порошок ПЖ, 2 М, с помощьюкольцевого индуктора ТВЧ разогревают зубчатый венец до температуры1000 - 1050 С, обжимают в штампезубья и спекают порошок. Во времяразогрева венца медные пластинкирасплавляются и пропитывают требуемый объем порошка в пазах. Объеммедной пластины определяют иэ выражения (2);7 =Ч -П:11 к1 О О 2Ь 2 6э=0,085 смНа зубопротяжном станке модели525 получают требуемый профиль зубьев,Зубчатые колеса, восстановленныепо предлагаемому и известному способам испытываются на иэгибную прочность и виброакустическую активность,Испытываются по три образца. Испытания на иэгибную прочность проводятся на гидропульсаторе с нагружением окружной силой 48 10 кН. Виброактивность измеряется на стенде сзамкнутым силовым контуром СИ 3 посредством датчиков Д 14, устанавливаемых на испытательных коробках, икомплекта виброизмерительной аппаратуры фирмы 1 ФГ. Оценка виброактивности проводится при нагружениимоментом 2000 Нм, частоте вращенияведущего вала 151 с, смазке масломНТ.Полученные результаты приведеныв таблице.Восстановление зубчатых колеспо предлагаемому способу позволяетповысить долговечность восстановленных колес по изгибной прочностизубьев в 1,33 раза и снизить виброактивность на 3,3 дБ по сравнению свосстановленными. колесами по иэвестному способу.112 ягз Обший ОбраЧисло цикСреднеечисло лов до разрушениязубьев уровеньвиброактивзецзубчатого циловнаработки ности колености са Известный способ 1,9 0 102 1,6 10 102,3 2,4 10 100 Предлагаемый способ 99 100 97 иг. Г иг.,У Х 2,23" 0 2,7102,9310 1,97О 104 2,62 10 100 Среднийуровеньвиброактив1255253 Составитель В,МукТехред М.Коданич Корректор Л. Пилипен актор Г.Волкова каз 4748/ о о о к оизводственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород ул.Проектная,4 Тира ВНИИПИ Госуд по делам и 035, Москва655 ственного бретений -35, Рауш Подпитета СССРрытийнаб д,4/