Способ изготовления и восстановления зубчатых колес и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении и восстановлении биметаллических и порошковых зубчатых колес. Цель изобретения - повышение точности изготовления и надежности. Формирование нагретой зубчатой рейки осуществляют из порошковой ленты, предварительно спеченной при температуре T=(0,6-0,8)T<SB POS="POST">пл</SB>, с остаточной пористостью 15-30%. При этом толщину ленты выбирают из соотношения 1,2δ+1,5M≤H≤1,27δ+1,6M, где M - модуль зубьев

H - толщина ленты

δ - толщина зубчатого венца от впадин зубьев до среднего диаметра периодического профиля на наружной поверхности ступицы. В процессе накатывания рейки на обод остаточную пористость материала рейки доводят до 2-5% с одновременным окончательным спеканием порошкового материала венца и стыка концов рейки. Устройство для осуществления способа дополнительно содержит средство для создания окружного нагружения при калибровании зубьев. При этом синхронизирующая шестерня установлена с возможностью поворота в окружном направлении относительно оправки, а дополнительный источник нагрева установлен после накатки для соединения зубчатой рейки с ободом колеса. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А2 (19> (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬ(ТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (á1) 1235604 (21) 4393015/31-27 (22) 11.01.88 (46) 15.11.90.Бюл.¹ 42 (71) Белорусский политехнический институт (72) В.Ф.Горошко, В.Л.Басинюк, A.A.Êîò и В.А.Кот (53) 621.771.6.67 (088.8) (56) Авто;,ское свидетел ство СССР № 1235604, кл. В 21 Н 5 00, 1986. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ КО.:1ЕС И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) Изорретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготозлении и но становлении биметаллических и пор».»шковых зубчатых колс.с "ель изобретения — повышение точности изготовления и надежности.

Формг =:-зание нагретой "- тбчатой рейки осуществляют из л-.рошк:вой ленты, предварительно печ,:нной при темпера"

Изсбретение относится к машинос-;оению может быть т..спользовано гри изгото>зленли и восстановлении бимета»ялическчх и порошсовых зубчатых колес и являе".ся усовершенствованием известного способа пс основному авт.св. - 1235604.

Цель .;зобретения — повышение точнос :-и иьготовлсния и надежности порошковых зубчатых колес.

Способ o(vii(Bc i:. :QT cliBp jKI!!(HM образом. (1) В 21 Н 5/00, В 23 P 6/00

2 туре Т= (0,6-0,8) Т „„, с остаточной пористостью 15-30%. При этом толщину ленты выбирают из соотношения 1,28 +

+ 1, Sm « h 1,27 8! + 1,6m, где m — модуль зубьев; Ь. — толщина ленты; 0 толщина зубчатого венца от впадин зубьев до среднего диаметра периодического профиля наружной поверхности ступицы. В процессе накатывания рейки на обод остаточную пористость материала рейки доводят до 2-5% с одновременным окончательным спеканием порошкового материала венца и стыка концов рейки. Устройство для осуществления способа дополнительно содержит средство для создания окружного нагружения при калибровании зубьев.

При этом синхронизирующая шестерня установлена с возможностью поворота в окружном направлении относительно оправки, а дополнительный источник нагрева установлен после накатника для соединения зубчатой рейки с ободом колеса. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Согласно способу изготовления и восстановления зубчатых колес зубчатую рейку формируют из порошковой ленты, предварительно спеченной при температуре Т =(0.6-0,8) Тп„, где

Т и„ вЂ” температура плавления метал ла ленты, с остаточной пористостью

15-30%, при этом толщину ленты выбирают из соотношения

1,23+ 1,5 mph 1,27k+ 1,6 ш, 1Ь06247 где h — толщина ленты; толщина зубчатого венца от впадин зубьев до среднего диаметра периодического про- 5 филя наружной поверхности обода;

m -- модуль зубьев, а в процессе накатывания рейки на обод остаточную пористость материала рейки доводят до 2-57, с одновременным окончательным спеканием порошкового материала зубчатого венца и стыка концов рейки при температуре (О. 90-0,95) Т „„. 15

Рейку накатывают на периодический профиль, выполненный в виде чередующихся выступов и впадин, с высотой выступов 0.,1-0,4 модуля. (Температура предварительногс спекания (Т) принята равной (0,60.8) Т ц (Т „д — температура плавления металла порошка)„ исходя из того, 25 что при меньшей температуре зубья рейки имеют недостаточно высокие механические характеристики и снижаются при накатке рейки на обод, а при большей температуре предвари- 30 тельного спекания возрастают усилия накатки рейки на обод, что приводит к снижению точности формируемого на ободе зубчатого профиля. Температура окончательного спекания накатанной на обод зубчатои рейки(Т) приня= та равной (0,9-0,,95) Т „„, что испючает последующую объемную терморбработку и, как следствие, коробление зубьев после их калибрования. Пористость исходной ленты 15-30% принята исходя гз того, что при остаточной пористости большей 30Ж зубья рейки яме от низкую изгибную прочность, что приводи к возрастанию дефектов 45 (трещин и т.п.) при накатке рейки на обод при остаточной пористости меньше 157. запас пористости уплотняемого объема материала рейки оказывается недостаточным для обеспечения высокой надежности стыков копцов рейки и рейки = ободом. Кроме того, погрешности в толщинах рейки приводят к повышенной нестабильности усилий накат ки рейки на обод и снижению точности зубчатого профиля колеса. Так55 же не обеспечивае=ся формирование зубчатого профиля рейки исключитель" нс за счет ее уплотнения.

При окончательной пористости зубчатого венца более 57 понижена надежность зубьев из-за снижения их изгибной прочности, а для достижения остаточной пористости менее 2Х необходииы значительные усилия при накатке рейки на обод и калибровании зубьев. что приводит к снижению точности зубчатого профиля.

Высота выступов периодического профиля на наружной поврехнссти обода определяется следующим образом. При высоте выступов менее 0,1 модуля недостаточна надежность сцепления зубчатого венца с ободом в окружном направлении, а при высот= выступов более 0,4 модуля требуются значительные усилия закатывания материала рейки во впадины обода, что приводит к сниженя а точности обработки.

На фиг.1 показана схема устройства: на фиг.2 — сечение А-А на фиг.1.

Устройство состоит из гладкого валка 1 с ребсрдаии и накатника 2 для предварительного профилирования зубчатой рейки, установленных с постоянным межцентровым расстоянием между ними, накатника 3 для соединения зубчатой рейки с ободом колеса,. установленного на неподвижной оси, сихронизирующей шестерни 4, установ-ленкой с возможностью зацепления с накатником 3, оправки 5 для установки обода 6, реборды 7 для создания замкнутогс калибра Е3 зоне взаимодействия синхронизирующей шестерни с канатником 3. дополнительного источника ь..8 индукционного нагрева выполненного в виде сектора и установленного за накатником 3 вокруг наматываемого на обод 6 зубчатого венца 9, средства 10 для создания скружногс нагружения при калибровке зубьев., Устройство работает следующим образсм, Пагретая источ иком 11 предварительно спеченная лента 12 подается в замкнутый калибр между валком 1 и накатником 2. При этом из ленты 12 профилируется зубчатая рейка 9., которая подается ь. зону взаимодействия наEGTIIHKB а с си :.хр они зир ующая шес те;-)ней 4 à HB.катник 5 инхро - из рук щач шестерня А и реборда 7 образуют замкнутый калибр,. Рейка 9 при взаимодействяи с накатником 3 наматывается

IIa обод 6, имеющий на наружной поверх1606247 кай 9 она уплотняется до паристасти

2 — 5%, причем в процессе взаимадейст5 вия пр едвар ит ель но фар мир уе т с я несколько отличный or рейки профиль зубчатого венца. При накатке конца рейки 9 на обод 6 уплотняется стык концов рейки 9. Вращение накатников

2 и 3 осуществляется ат отдельного привода (не показан). После накатки рейки 9 на обод 6 она спекается от источника 8 индукционного нагрева, Одновременно спекаются кочцы рейки.

Получаемые в этом случае механические характеристики стыка идентичны механическим характеристикам остальной части зубчатого венца. При спе- 20 кании рейка 9 неразъемна соединяется с ободом 6. Па окончании процесса спекания зубчатого венца 9 размыка-. ют силовую связь между оправкой 5 и синхранизирующей шестерней 4 посредством муфты 14, аздают окружной тормозной момент и калибруют зубья с их одновременным охлаждением. Пластическое дефармирование поверхностных эвальвент..ых слоев зуб ев венца обес- 30 печивается за счет проворота на подшипнике 5 синхрани FIp ующей шестерни 4 относительно оправки 5 и напрессаваннога на ней обода 6.

Пример . Кзгатав. ивают шестерни из порошкового а-,.сриала на основе 4 железного порагка П1к4- 2,ГОСТ 9849-74), у которых числа зубье:: (з, равно 20, модуль (m) — 3 мм,,;:.и=рина зубчатого венца (В) — i5 5мм

4О

В процессе изготовления заготовка

6 (фиг,1 и 2), боковая : †; ерхность которой имеет IIс„:над н:.Сский профиль с ВысОтОЙ ВыстjI. оВ 0,.6-0,.65 мм> уста навливается на оправке 5, на которой также распОлажена с11нхранизирующая шестерня 4. Одновременно в профили":.-ащее устройство, сбразаванное валкам 1 и на -атникам 2, падается спеченная пр:-, 950 С голоса l? c остаточВ результате получено колесо, точность которого выше точности колеса, полученного по известному способу.

45 где 11 — толщина зубчатого венца от вгадин зубьев до среднего диаметра периодического профиля наружной поверхности

50 и обода;

m — модуль зубьев;

11 — толщина ленты, а в процессе накатывания рейки на обод остаточную пористость материала

55 рейки доводят до 2-5% с одновременным окончательным спеканием порошкового материала зубчатого венца и стыка концов рейки при температуре (0,90-0,95) Т on ности периадическии трафиль 13 в виде чередующихся выступов и впадин.

Пои взаимодействии накатника 3 с рейнай паристастью 18-20%„ На входе полоса разогрева:-тс.- индуктарам 11, подключен1ъм к генератору ТВЧ (не:пока.зан). Вследствие того, -та спеченная при стнасительна 1п.з сих температурах о1ента имеет низкие физика-механичес к. е и прочностные свойств; формообразова:H2 зубчатага:.. ь:зье1Я Рейки происходит искл!очит::льна := счет уп лотнения порошков 2го материала. Это обеспечивает даста, очно высокую стабильность свойств материала рейки, чта в конечном счете создает предпосылки стабильности свойств и полученного венца шестерни. Зубчатая рейка подается в закрытый калибр и накат-. ником 3 накатывается на поверхность заготовки. При этом рейка разогревается до температуры окончательного спео кания порошка 1300-1320 С с помощью индукта12а ТВЧ 8. Накатка осуществляется при постоянном окружном нагружении обеспечивающем уплотнение матеУ о риала рейки до плотности 96-97 (пористость 4-3%).

Далее осуществляется калибрование венца с одновременным его охлаждением до 250-280 С. о

Формула изобретения

1. Способ изготовления и восстановления зубчатых колес па авт. С.в, Р 1235604, отличающийся тем, чта, с целью повышения точности изготовления и надежности порошковых зубчатых колес, зубчатую рейку формируют из порошковой ленты, предварительна спеченной при температуре

T = (О. 6-0,8) Т on (где Т и, — температура плавления металла ленты) из порошковых материалов на основе меь талла с остаточной пористостью

15-30% при этом толщину ленты выбирают из соотношения

1,20 + 1,5 mp h 1,270 + 1,6m, 7

160624?

Составитель А.Сушкин

Редактор М.Петрова Техред Л.Олийнык

Корректор А.Осауленко

k «« » \ЮС Ф

Заказ 3514 Тираж 466 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагар "на„101

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что калибрование зубьев осуществляют при постоянном окружном„нагружении.

3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что рейку накатывают на периодический профиль, выполненный в виде чередующихся выступов и впадин с высотой выступов 0,10,4 модуля.

4. Устройство для изготовления и восстановления зубчатых колес по авт.св. Р 1235604, о т л и ч а ю —, щ е е с я тем, что дополнительный ивточник нагрева установлен после на-: катника для соединения зубчатой рейки с ободом колеса, при этом устройство снабжено средством для создания окружного нагружения при калибровании зубьев, а синхронизирующая шестерня установлена с возможностью поворота в окружном направлении относительно оправки для крепления обода.

l !