Способ профилактики контактно-усталостного разрушения зубчатых колес

 

Использование: изобретение может применяться при эксплуатации любых машин во всех отраслях народного хозяйства. Сущность изобретения: зубчатые колеса узлов машин без разборки узла отпускают путем нагрева в атмосфере пара многократно через период, составляющий 50 ... 70% от среднестатического периода до начала контактно-усталостного разрушения.

Изобретение относится к эксплуатации машин во всех отраслях народного хозяйства.

Целью изобретения является снижение трудоемкости обработки. Это достигается тем, что низкий отпуск колес осуществляют в атмосфере пара без разбора узла, причем осуществляют его неоднократно через период работы, составляющий не более 70% среднестатистического периода до начала контактно-усталостного разрушения.

В технике известно использование низкого отпуска для восстановления различных деталей, проводимых в интервале температур 180-210^оС с выдержкой 1,5-2 ч, но проведение низкого отпуска в атмосфере пара при повышении контактной выносливости зубчатых колес неизвестно, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "существенные отличия".

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

После отработки машиной от 50 до 70% среднестатистического наблюдаемого периода времени до разрушения данного типа колес машину (трактор, автомобиль) устанавливают вблизи источника пара нужной температуры. Открыв пробку на редукторе в отверстие вставляют гибкий паропровод, подают пар. Расход пара устанавливают опытным путем: он должен быть минимальным, но достаточным для поддержания температуры внутри узла 180-210^оС. После двухчасовой выдержки пар отключают. До уровня температуры окружающего воздуха температура узла вместе с зубчатыми колесами снижается естественным образом. Скорость охлаждения никакого влияния на процесс не оказывает.

Например, исследовались зубчатые колеса из стали 16ХГТ с цементацией и закалкой до твердости 58 ± 0,5 НRCэ. После испытаний на стенде, в результате которых на активной поверхности зубьев создавалось переупрочнение верхнего слоя, остаточные напряжения сжатия составляли 1600 МПа. Затем колеса подвергались низкому отпуску при температуре 200^оС в течение 2 ч. В результате остаточные напряжения снизились до 600 МПа. После этого испытания продолжались и показали увеличение срока службы более чем в 2 раза по сравнению с работой колес без низкого отпуска.

Такая обработка обеспечивает снижение плотности дислокаций в деформированном слое, снятие значительной части внутренних остаточных напряжений сжатия, возникших в процессе работы, и получение более устойчивого структурного состояния материала. Эти благоприятные изменения обусловливают увеличение ресурса зубчатых колес по контактной выносливости. По своей сути предлагаемый метод имеет профилактический характер, может применяться неоднократно в течение всего периода работы колес, обладает относительно низкой стоимостью за счет снижения трудоемкости, поскольку не требует разборки и сборки узла.

Например, в сельском хозяйстве при эксплуатации тракторов наблюдается выход из строя зубчатых колес силовых передач. Обнаруживается это при разборке трактора на капитальный ремонт через 3-4 года эксплуатации (4000-6000 моточасов), т. е. когда степень повреждения поверхностей зубьев чрезмерно велика. Разбирать трактор в межремонтный период не принято, поскольку это связано с затратами времени и средств и, кроме того, приводит к нарушению сопряжений. Тракторный парк сельскохозяйственных тракторов в стране составляет 3 млн.шт. Ежегодно на их ремонт расходуется около 10 млн. зубчатых колес. Третья часть всех колес выходит из строя из-за контактно-усталостного разрушения.

Увеличение срока службы колес в 2 раза позволяет соответственно снизить и расход запчастей.

Формула изобретения

СПОСОБ ПРОФИЛАКТИКИ КОНТАКТНО-УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС узлов машин, включающий нагрев и охлаждение колес без разборки узла, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса путем равномерного распределения тепла по всему рабочему пространству узла, нагрев ведут до температуры низкого отпуска в атмосфере пара, при этом низкий отпуск проводят периодически по истечении 50 - 70% времени работы до начала контактно-усталостного разрушения.