Способ восстановления крупномодульных зубчатых колес

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в ремонтном производстве при восстановлении крупномодульных зубчатых колес. Целью изобретения является обеспечение возможности восстановления тонкостенных зубчатых колес. Способ предусматривает внедрение конических инденторов,имеющих угол конусности 8 . СР с 1 2 ,непосредственно в зубья со стороны обо их торцов на высоте внедрения h « (l,0-l,2)m с образованием на торцах отверстий диаметром d (0,7 - - 0,9)m и полостей, разделенных между собой перемычкой толщиной S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (S1)S В 23 Р 6/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С ь

Ж сС

Сл:

Сл:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4677738/27 (22) 11.04.89 (46) 07.04.91. Бюл. У 13 (71) Институт проблем надежности и долговечности машин AH БССР (72) О.И.Кузьменков, Н.К.Кривенко, В.Л.Басинюк, С.H.Руденко, Н.Г.Янкевич, Н.С.Янкевич, Г.Б.Гудиевский и Т.П.Пряникова (53) 621 .797 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 1 299691, кл. В 21 Н 5/00, 1985. (54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КРУПНОМОДУЛЬНЫХ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в ремонтном производстве при восстановлении крупномодульИзобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть исп оль з ов ано в ремонтно м и роизводстве при восстановлении крупномодульных зубчатых колес.

Целью изобретения является обеспечение возможности восстановления тонкостенных зубчатых колес.

На фиг.1 показаны зуб шестерни с односторонним износом и направления деформаций материала от внедрения индентора; на фиг.2 — геометрические характеристики восстанавливаемого зуба; на фиг.3 — зуб колеса после его восстановления, разрез.

Способ осуществляется следующим образом.

2 ных зубчатых колес. Целью изобретения является обеспечение возможности восстановления тонкостенных зубчатых колес. Способ предусматривает внедрение конических инденторов,имеюо о щих угол конусности 8 ((,Р а 12,непосредственно в зубья со стороны обо" их торцов на высоте внедрения h(1, 0-1, 2)ш с образованием на торцах отверстий диаметром d = (0,7— — 0,9)ш и полостей, разделенных меж- ду собой перемычкой толщиной S = (0,1-0,2)В, где  — длина зуба.

Способ позволяет не только восстанавливать профиль зубьев крупномодульных тонкостенных зубчатых колес, но и на 15-20% повышает их долговеч ность. 3 ил., 2 табл.

После нагрева зубчатого колеса производят перемещение в закрытом штампе части его материала в зону восстановления посредством внедрения в венец конических инденторов и последующего их извлечения из полученных отверстий. Внедрение конических инденторов осуществляют непосредственно в зубья со стороны обоих тор" цов на диаметре dz, расположенном на расстоянии h от диаметра d0(фиг.2), с образованием на торцах зубьев отверстий d с углом конусности (1" (фиг.3).

Оптимальные размеры выдавливаемого отверстия выбираются из условия обеспечения требуемого приращения

1639933 для компенсации износа по боковым сторонам зубьев (фиг ° 1) и обеспечения требуемой податливости. При этом полученные полости не должны снижать прочность зубьев.

Для исследования напряженного состояния в галтелях разработана модель зуба, основанная на методе. конечных элементов. Расчет выполнен в плоскос- 10 ти опасного сечения при действии изгибающего момента. При этом диаметр

d отверстия варьировался в пределах (0,2-0,9)m, а расстояние h от окружности впадин до центра отверстия выбиралось в пределах (Π— 1,65)m.Óñтановлено, что при расстоянии h = (1-1,2)m наблюдается снижение напряжений в галтельных переходах, т,е. в опасном сечении зуба, на 2 — 14X.

Таким образом, отверстие диаметром менее 0,9m не вызывает повышения напряжений в опасном сечении. Кроме того, при правильном выборе места. внедРения отверстия наблюдается перераспределение напряжений в опасном сечении в сторону уменьшения, т.е ° является деконцентратором. При диаметре d менее 0,7ш на зубьях появляются черноты из-за недостаточного объема выдавливаемого металла.

Экспериментально установлено,что при увеличении угла конусности / более 1 2 на восстановленных зубьях после обработки остаются черноты, т.е. количество вытесненного металла недостаточио для компенсации износа, 7

При уменьшении угла конусности / менее 3 улучшается самоустановка вЕнца, т,е. положительный эффект от повышения податливости прослеживается весьма слабо и резко снижается долговечность инденторов.

Увеличение толщины перемычки $ > 0,2 В (фиг.3) значительно снижает 45 податливость восстановленного колеса, и появляются черноты на зубьях.При уменьшении толщины перемычки Я (0,1В значительно возрастает усилие обработки.

Виды дефектов после механической обработки приведены в табл,1.

Зависимость долговечности зуба от параметров индентора представлена в табл.?.

Таким образом, конические инденторы выполняют с диаметрами d = (0,7о о

-0,9)m и углами конусности 8 egc12

Инденторы внедряются в тело зуба так,, чтобы их оси размещались в плоскости симметрии восстанавливаемых зубьев на расстоянии h (1-1,2)m. Внедрение инденторов осуществляется соосно с образованием перемычки. S (0,1 — 0,2)В.

Пример. Восстановление шестерни редуктора очистного комбайна

1 К 101 (деталь — шес терня

1К 101.01.292, m = 12 мм, Z = 26, В = 1 00 мм, материал — сталь 20Х2Н4А) осуществляется в следующей последовательности.

Отжиг изношенного венца. Нагрев венца с помощью индуктора ТВЧ до температуры 1000 — 1050 С, раздача зубьев в штампе с образованием полостей с параметрами: диаметр отверстия на торце d = 9,6 мм; глубина отверстия h = 43 мм, угол конусности- Cg = о

) 2 . Протяжка зуба на станке для получения требуемого профиля зубьев.

Химико-термическая обработка зубчатого венца, перед цементацией отверстия в зубьях закрывают пробками.

Предлагаемый способ позволяет не только восстанавливать изношенный в результате эксплуатации профиль зубьев крупномодульных тонкостенных зубчатых колес, но и на 15-20 повысить их долговечность.

Формула изобретения

Способ восстановления крупномодульных зубчатых колес, включающий нагрев зубчатого колеса и перемеще— ние инденторами в закрытом калибре части его материала в зону восстановления, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности восстановления зубчатых колес с тонкостенным ободом, внедрение конических инденторов осуществляют в торцы зубьев в зоне делительной окружности вдоль оси зубьев с образованием в них полостей, разделенных между собой перемычкой минимальной толщины с соблюдением следующих соотношений параметров„

Й = (0,7 — 0,9)m, h = (1 — 1,2)m, 8 (с <12, s = (0,1-0,2)В, где d — диаметр индентора;

m — модуль зацепления;

h — высота внедрения инденторов;

CP — угол конусности инденторов;

s — размер перемычки;

 — длина зуба.

1639933

Таблица1

Виды дефектов после механической обработки

Диаметр индентора

Х 1

Угол конусности о

О, 7m 0,8m О, 9ш 1,0m

0,6m

Отдельные черноты на зубьях

То же

Отдельные черноты

Отдельные черноты

О тд ел ьные черноты

Отдельные черно".гы

9

Нет

Нет

Нет

Нет

Чернот а практически вдоль всей поверхности

То же!

tt !!

1.1

12

Черноты

Черноты

Черно ты

Т а блица 2

Долговечность

Диаметр индентора

Угол

Колесо циклов до разрушения, "х 10

Ф конусо ности, верстия !!

2,6

2,21

2,43

3

2

4

2

4

2

4

8

8

12

12

12

12

Без от0,7m

0,8m

0,9m

1,0m

0,7ш

0,8m

0,9m

1,0m

0,7ш

0,8m

0,9ш

1,0m

2 49 Разрушение

2,37 по отверстию

2,69

1,83

2,46 Разрушение по

2, 39 отверстию

3,2

1,8

3,3 Разрушение по

2,79 отверстию

3,41

2,3

2,25

1639933

Фиг. 2

Составитель А.Синельников

Редактор О.Юрковецкая Техред C.öù.уиова Корректор C- вверни

Заказ 986 Тираж 478 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. Гагарина, 101