Características y precauciones de los engranajes templados
Como todos sabemos, el diseño resistente de los engranajes se realiza desde dos aspectos: la presión de la superficie del diente y la resistencia de la raíz del diente considerando las condiciones de lubricación. Con el desarrollo de la tecnología y la aplicación de las computadoras, el desarrollo de la tecnología de transmisión en el mundo tiende a adoptar superficies dentales duras. Según las estadísticas, el uso de engranajes con superficie de dientes duros ha promovido en gran medida el peso ligero, la miniaturización y la mejora del rendimiento de la calidad de la máquina, lo que ha aumentado la velocidad de trabajo de la máquina en un nivel. Por ejemplo, la velocidad de laminación de los laminadores de alambrón de alta velocidad ha aumentado de menos de 30 m/s en el pasado a 90-120 m/s. El uso de transmisión de engranajes con superficie de dientes duros reduce en gran medida el volumen del dispositivo de transmisión, lo que puede reducir los costos de fabricación. Tome como ejemplo el reductor principal de un determinado laminador:
Distancia entre centros, área de superficie. , peso, velocidad de laminación, dureza
Engranaje templado y revenido 2400 100 100 30 m/s HB360
Engranaje de superficie de dientes duros 1695 34 60 90-120 m/s HRC57 4
Superficie de diente duro de nitruro en superficie de diente duro, debido a que la profundidad de la capa de nitruración es muy poco profunda, no es adecuada para transmisiones de engranajes vulgares de servicio pesado y el costo del proceso de nitruración en sí es relativamente costoso, por lo que es raramente usado.
La interfaz de transición entre la capa endurecida y la capa no endurecida en el enfriamiento de superficies (como el enfriamiento de alta, media frecuencia o llama) es obvia, la distribución de la dureza es demasiado nítida y la calidad del endurecimiento es desigual. , lo que dificulta el endurecimiento de la raíz del diente, es fácil generar grietas en la superficie y la dureza de la superficie del diente es baja (aproximadamente HRC55), por lo que su aplicación se reduce gradualmente.
Engranajes endurecidos de alta precisión con carburación profunda, enfriamiento y rectificado, alta precisión, alta dureza superficial (HRC58 4), capa uniforme de endurecimiento de la superficie del diente y muchas otras ventajas, especialmente adecuados para baja velocidad y cargas pesadas. transmisión. Su dureza superficial es alta, su fuerza de contacto es exponencialmente mayor que la de los engranajes templados y su resistencia a la flexión es aproximadamente 50 veces mayor que la de los engranajes templados. Por tanto, FALK, (LUS), Ferrante, Citroën Messiaen-Duran, etc. utilizan todos ellos engranajes de cementación-templado-rectificado profundo. Los engranajes endurecidos de alta precisión representan la dirección de desarrollo de las transmisiones de engranajes industriales y marinos. Para mejorar la capacidad de carga del engranaje, se utiliza una computadora para optimizar los parámetros geométricos y el coeficiente de desplazamiento del engranaje. Debido a la adopción de la tecnología de endurecimiento de la superficie, la capacidad de carga de los engranajes ha mejorado a través de muchos años de práctica de producción, LUS cree que para el cálculo de la tensión superficial de los dientes de los engranajes, para engranajes pequeños, la fórmula de tensión hertziana es aceptable. que se basa en la compresión superficial máxima del área de contacto de la superficie del diente. Para engranajes con módulo grande y diámetro grande, el uso de la fórmula de Hertz para calcular la intensidad de la tensión de compresión de la superficie del diente no puede reflejar verdaderamente la tensión real del engranaje. Porque a medida que aumenta el módulo, aumentan la altura de los dientes y el radio de contacto actual del engranaje, el punto peligroso de tensión ya no está en la capa superficial de la capa endurecida del engranaje, sino a una cierta profundidad en el interior. Por ejemplo: el engranaje grande de la caja de cambios con una distancia entre centros A=1000 (mm), I=3, la distribución de la tensión y el cálculo de la fuerza debajo de la superficie del diente de la tensión peligrosa, se propone la "teoría de la tensión de tres vías": la tensión de tres vías debajo de la superficie del diente El efecto de tensión combinado compuesto de tensiones individuales y la curva de distribución de tensión de la sección del diente, incluida la tensión de la superficie del diente, se obtiene aplicando la hipótesis de extensión principal. Puede reflejar con precisión el estado de tensión durante el engranaje de la superficie del diente.
Para calcular la tensión de la raíz del diente, se consideran principalmente la resistencia a la flexión, la tensión de compresión, la tensión de corte, el efecto del tratamiento térmico del engranaje y la tensión interna generada durante el montaje.
Utilice una computadora para calcular la tensión sintética de la superficie y la raíz del diente, considere exhaustivamente la resistencia de contacto y la resistencia a la fatiga por flexión y determine los parámetros geométricos, los materiales, la resistencia a la fatiga permitida del engranaje y la dureza. curva del engranaje y el endurecimiento de la profundidad de la capa de la superficie del diente. Para mejorar la resistencia a la flexión del engranaje, se selecciona acero aleado de alta calidad. Estos materiales fueron sometidos a pruebas comparativas mediante LUS y materiales de Alemania Occidental procesados en el mismo horno. Los resultados demuestran que sus propiedades mecánicas, templabilidad, estructura metalográfica de la capa endurecida, dureza, distribución de profundidad de la capa potencial de carbono y otras propiedades son relativamente altas.
Utilizando este material, el engranaje de prueba se fabricó mediante cementación, enfriamiento y rectificado de engranajes utilizando el proceso de tratamiento térmico actual, y la prueba de resistencia a la fatiga por contacto se realizó en la máquina de prueba de engranajes.
La precisión del engranaje probado es 6HK (JB179-83). El trabajo de verificación de prueba se lleva a cabo bajo las condiciones estándar especificadas en GB3480-83. Según el método de elevación, se mide el límite de fatiga del material. el valor de selección de diseño recomendado es 1450-1550N/, estandarización internacional El documento ISO268 de la organización recomienda que el rango límite de resistencia a la fatiga por contacto de los materiales de engranajes endurecidos sea 1300-1650kg/, y este material de engranaje de prueba está en el límite superior del bloque recomendado por ISO268 diagrama.
Durante la prueba, la fuerza circunferencial por unidad de ancho de diente y módulo unitario del engranaje fue de 171,62 N/, y el coeficiente K de fuerza de contacto del engranaje fue de 156 kg/cm. Después de 5 × 107 ciclos, todos los engranajes probados. No se produjeron dientes rotos ni corrosión por picaduras. Entre los métodos de endurecimiento de superficies, la nitruración limita la capacidad de carga del engranaje debido a la fina capa endurecida. Es difícil obtener una distribución ideal de la capa endurecida con enfriamiento de alta frecuencia. Cuando se templan engranajes de módulo grande, la profundidad de enfriamiento del engranaje es demasiado poco profunda o no hay enfriamiento, lo que resulta en una distribución desigual de la tensión y reduce la resistencia a la flexión del engranaje.
La carburación y el enfriamiento con gas pueden obtener la capa endurecida requerida y tener una tensión residual ideal después del tratamiento térmico. Se puede utilizar la última tecnología para controlar con precisión el potencial de carbono para obtener el valor de dureza óptimo, mejorando así la fuerza de contacto y la resistencia a la flexión del engranaje. Es un buen método de tratamiento de superficies para fabricar engranajes grandes y resistentes. Por esta razón, nuestra fábrica introdujo el horno de cementación GSRU190×250 de la empresa Degaosha de Alemania Occidental. Chugai Furnace Co., Ltd. de Japón introdujo un horno de cementación de 3.000 yenes.
El horno utiliza una sonda de oxígeno o un analizador de gas CO2 por infrarrojos para medir el potencial de carbono del gas del horno. El proceso de tratamiento térmico se controla oportunamente a través de dos sistemas de control automático independientes, un microprocesador y una computadora analógica. El potencial de carbono está controlado. Desviación ±0,05. El uso de enfriamiento con sal de nitrato junto con este horno puede estabilizar la temperatura del medio de enfriamiento, reducir la deformación de la pieza de trabajo y mejorar la templabilidad de la pieza de trabajo. Utilice un probador de dureza tipo micrómetro normal común para probar la dureza desde la parte superior del diente hasta la raíz del diente, y la diferencia de dureza es muy pequeña.
El contenido de austenita residual en la superficie del diente y en la superficie de la raíz del diente del engranaje después de la carburación y el enfriamiento se midió utilizando el método del rodillo y el método X-20 en el analizador de tensión de rayos X MSF-2M. La tensión de compresión residual de la raíz del diente está en el rango de 490-588 N/. El límite de flexión continua de la raíz del diente recomendado en la norma nacional es 400-440 N/, lo que mejora en gran medida la resistencia a la fatiga por flexión de la austenita residual. El contenido está en el rango de 5,8-20. Los principios de selección de la precisión del engranaje son la velocidad de la línea de trabajo, la capacidad de carga requerida y las posibilidades del equipo de la empresa. Para engranajes con superficies de dientes duras, la precisión del engranaje después del rectificado es generalmente de grado 6. Cuando la velocidad lineal sea particularmente alta, elija el nivel 4-5. Cuando existan requisitos especiales de vibración y ruido, la precisión actualmente puede alcanzar hasta el nivel 3.
Después de aumentar el módulo del engranaje de superficie de diente duro, o aumentar el diámetro del engranaje templado y revenido, si no se mejora la precisión del engranaje, el aumento de la resistencia provocado por el aumento del módulo y el diámetro aumentará el Carga pasiva. Gran desplazamiento. En este sentido, la experiencia previa y las lecciones aprendidas de la falla de los dispositivos de transmisión de engranajes templados y revenidos domésticos en las industrias cementera y metalúrgica pueden demostrar la necesidad de mejorar la precisión del procesamiento de engranajes.
Para garantizar la precisión del procesamiento de los engranajes y la implementación de estándares internacionales avanzados, las rectificadoras de engranajes de la serie MAAG, las rectificadoras de engranajes ZST0.31m~2.5m, las rectificadoras de engranajes de alta precisión Hoefler4000mm y NOVA1000CNC pueden proceso 4000 de diámetro, módulo de 32 mm, la mayor precisión del engranaje alcanza el nivel DIN3. Los equipos de alta precisión se calibran mediante detectores de alta precisión. Para ello, la empresa está equipada con MAAGSP-60, el instrumento de inspección de engranajes grandes de Klingberg de Alemania, el TPF40/1000 de Hoefler, el instrumento de inspección de engranajes EVTM/MAC2T y el portal GMM303010 de Leits. La máquina de medición de coordenadas tridimensionales puede detectar engranajes con un diámetro de 4000 mm y una precisión de nivel DIN3. La Figura 7 muestra la curva de medición.
Después de que aumenta el diámetro del engranaje, debido al efecto de volumen de la pieza de trabajo después del tratamiento térmico, la dureza de la superficie del diente desde la parte superior hasta la raíz del diente es desigual, alcanzando la diferencia máxima de dureza 20HB. Para controlar estrictamente la calidad de la fabricación de engranajes, se introdujo un probador de dureza de la superficie del diente desde Alemania y los engranajes grandes con módulos grandes se templaron con sal de nitrato para mejorar la templabilidad de la pieza de trabajo.
Recorte de la punta del diente y la dirección del diente
El diente del engranaje es un cuerpo elástico, que inevitablemente se doblará y deformará después de ser estresado durante el trabajo. Aunque la forma original se restaura una vez completado el engrane, la deformación durante el engrane tendrá el efecto de un error de paso de la base, lo que provocará que la parte superior y la raíz del diente del siguiente par de dientes interfieran, lo que puede producir un gran impacto y provocar ruido de engrane. .
El coeficiente K permitido para los engranajes templados y cementados en la superficie es aproximadamente 4-5 veces mayor que el de los engranajes templados y templados. La influencia de la deformación de los dientes de los engranajes es mucho mayor que la de los engranajes templados. Para evitar el impacto del engrane, mejorar la lubricación de la superficie del diente y reducir el ruido del engrane, es necesario recortar la parte superior del diente y la dirección del diente del engranaje. La cantidad inicial de recorte se determina calculando la deformación del engranaje, la flexión del eje del engranaje y la deformación torsional en función de la carga del engranaje. Para engranajes cementados y templados con alta capacidad de carga y superficies de dientes de alta dureza, la tecnología de acabado de la punta del diente y la dirección del diente son condiciones indispensables para garantizar el rendimiento del producto. Cuando se utiliza una fresa con palpador para cortar dientes, la selección del coeficiente de desplazamiento es muy importante. La distancia entre centros estándar y el coeficiente de desplazamiento son demasiado grandes, lo que generalmente no es adecuado para cortes profundos de dientes con una fresa con palpador. porque provocará una grave involución de la parte de la raíz del diente. Además, para ayudar a mejorar la capacidad de carga del par de engranajes y maximizar el uso de materiales, en realidad es un desperdicio invisible no utilizar engranajes de desplazamiento.
Todos los engranajes producidos por la empresa son engranajes de desplazamiento Primero, la suma de los coeficientes de desplazamiento de los engranajes grandes y pequeños se calcula en función de las condiciones geométricas, y luego la computadora los distribuye según la distribución. Principio establecido por la empresa para garantizar que el par de engranajes tenga el mejor rendimiento. Si la caja de cambios puede funcionar de manera segura y confiable, además de la selección correcta de materiales, el diseño avanzado y razonable, la fabricación de alta precisión, el ensamblaje y las garantías integrales de pruebas de rendimiento, la instalación y alineación correctas también son importantes para garantizar la larga vida útil de la caja de cambios y Operación segura y confiable. En este enlace, cuando se entregue la caja de cambios de la empresa, le proporcionaremos al usuario una especificación de instalación y alineación. Esta especificación se incluye en las instrucciones de funcionamiento de la caja de cambios. Para tipos más grandes de transmisiones de engranajes especiales, la fábrica proporcionará especificaciones de alineación por separado.
La especificación de alineación de la caja de cambios se basa en los muchos años de experiencia de LUS y está formulada de acuerdo con la norma VD2725. El objetivo es que, en circunstancias normales, los ejes conectados entre sí del motor primario, la caja de cambios y la maquinaria de trabajo sean concéntricos con precisión y funcionen sin problemas en todas las condiciones de funcionamiento (no durante la instalación). Por lo tanto, durante la alineación, el desplazamiento del eje debe corregirse de acuerdo con las tres curvas siguientes.
1. Curva característica de temperatura a plena carga del desplazamiento del eje de la caja de cambios (eje de entrada y salida).
2. Curva característica de temperatura a plena carga del desplazamiento del eje del motor primario.
3. Curva característica de temperatura a plena carga del desplazamiento del eje de la máquina de trabajo.
Al calcular y dibujar la curva característica de temperatura a plena carga del desplazamiento del eje de la caja de cambios, se tendrán en cuenta los siguientes factores.
Expansión térmica del bastidor de la caja de cambios;
Expansión térmica de la carcasa de la caja de cambios;
Expansión térmica del eje de la caja de cambios;
Durante operación Deformación elástica del bastidor de la caja de cambios;
Deformación elástica de la carcasa de la caja de cambios durante la operación;
Cambios en la posición del eje causados por la holgura del rodamiento, la fuerza de engrane de los engranajes y la película de aceite durante la operación.
Descentramiento de la cara final y descentramiento radial de la brida.
La influencia del motor primario y la maquinaria de trabajo.
Se utiliza cada vez más en la defensa nacional y en el transporte marítimo.