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      超大分體齒輪加工典型工藝的研制

      2017-02-18 16:50韓振偉
      科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2017年3期

      韓振偉

      摘 要:文章主要論述了大型臂式斗輪堆取料機,?準90m以上回轉(zhuǎn)機構(gòu)中,超大分體齒輪,典型加工工藝的研制過程。回轉(zhuǎn)機構(gòu)做為臂式斗輪堆取料機核心部分,是由回轉(zhuǎn)支承和回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置、雙排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承、座圈、齒輪、齒輪罩、緊固件等組成?;剞D(zhuǎn)驅(qū)動裝置由電機、減速器、制動器、限距聯(lián)軸器、機座、罩子等組成?;剞D(zhuǎn)機構(gòu)安裝在門座與轉(zhuǎn)臺之間。下座圈下部固定在門座上,下座圈上部與帶外齒的回轉(zhuǎn)支承外圈相聯(lián);上座圈上部支承轉(zhuǎn)臺,上座圈下部與回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈相聯(lián)?;剞D(zhuǎn)驅(qū)動裝置安裝在轉(zhuǎn)臺尾部,減速器輸出軸上的驅(qū)動齒輪與回轉(zhuǎn)支承的外齒相嚙合,通過電動機的動力傳動,從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺相對于門座的回轉(zhuǎn),進而完成主機的回轉(zhuǎn)。

      關(guān)鍵詞:超大分體齒輪;變形規(guī)律;齒輪的精度

      1 概述

      此大型臂式斗輪堆取料機,是針對海外市場開發(fā)與研制的新型堆取料設(shè)備,它廣泛用于水泥、煤炭、冶金等行業(yè)的散料混勻裝卸,以達到原料品位的均勻穩(wěn)定。此設(shè)備在長料場中,利用行走,俯仰,回轉(zhuǎn)三大運動,旋轉(zhuǎn)斗輪裝置,來實現(xiàn)物料的堆、取散料混勻裝卸工作。設(shè)備高29631mm、回轉(zhuǎn)直徑96238mm。

      回轉(zhuǎn)機構(gòu)做為設(shè)備核心部分,回轉(zhuǎn)機構(gòu)安裝在門座與轉(zhuǎn)臺之間。通過電機的動力傳動,從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺相對于門座的回轉(zhuǎn),進而完成主機的回轉(zhuǎn)。

      規(guī)格較小設(shè)備,回轉(zhuǎn)支承大齒輪為整體結(jié)構(gòu),此設(shè)備由于其結(jié)構(gòu)尺寸增大,國內(nèi)生產(chǎn)廠家都無法滿足。所以,設(shè)備的回轉(zhuǎn)支承大齒輪采用分體結(jié)構(gòu),將大齒輪分成四部分,固定在門座環(huán)形梁上。此回轉(zhuǎn)支承,具有結(jié)構(gòu)新穎、設(shè)計巧妙、承載能力大、旋轉(zhuǎn)阻力小、壽命長等特點?;剞D(zhuǎn)驅(qū)動裝置采用交流變頻電機驅(qū)動,立式行星減速機輸出軸的小齒輪與固定在門座體上回轉(zhuǎn)支承大齒輪嚙合,從而完成堆取料過程中的回轉(zhuǎn)運動。

      2 超大分體齒輪的主要結(jié)構(gòu)和參數(shù)

      模數(shù)M=28mm、齒數(shù)Z=256、齒寬B=220、齒頂圓直徑d=?準7250 mm、分度圓直徑d=?準7168mm、壓力角α=20°、齒頂高系數(shù)X=+0.5。精度等級10GK GB/T10095-88.結(jié)構(gòu)為四等分分體結(jié)構(gòu),每段之間2~4mm連接間隙,材料ZG42CrMo,熱處理要求鑄件需經(jīng)退火處理,調(diào)質(zhì)硬度HB207~241。

      3 超大分體齒輪加工典型工藝研制的主要內(nèi)容

      (1)加工設(shè)備的選擇;(2)研究加工工序和熱處理工序變形規(guī)律;(3)在此基礎(chǔ)之上熱處理工序和加工工序工裝研制,充分消除大齒輪熱處理和加工變形;(4)總體裝配精度的保證方法;(5)最后,研究如何降低制造成本,縮短生產(chǎn)制造周期。以上,既大型臂式斗輪堆取料機回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置中,超大分體齒輪加工典型工藝,是亟待解決的課題。

      4 大齒輪的加工與制造典型工藝研制目的

      此回轉(zhuǎn)支承大齒輪加工與制造典型工藝研制目的,在于使其具備設(shè)備的選擇的通用化、齒輪制造精度的穩(wěn)定化、熱處理工序變形加工留量的科學化、齒輪工裝設(shè)計的簡單和通用化、齒輪總體安裝精度的可靠化。(1)確保齒輪的設(shè)計精度要求,提高其加工效率,實現(xiàn)整機現(xiàn)場平穩(wěn)運行,延長回轉(zhuǎn)軸承使用壽命的目標。(2)要求工藝的科學先進性、齒輪工裝設(shè)計的使用安全性、大齒輪加工精度可靠性和產(chǎn)品應(yīng)用的通用性等特點。

      5 回轉(zhuǎn)支承超大分體齒輪的加工與制造典型工藝內(nèi)容

      (1)鋼:鑄造;(2)熱處理:退火(降低鋼件硬度,消除鋼件內(nèi)應(yīng)力,使鋼的組織成分均勻化);(3)劃線:劃粗糙度12.5各加工面尺寸加工線;(4)立車:車內(nèi)孔、外圓尺寸留量20~22mm,各端面尺寸留量10~12mm由于齒輪四段合起來大于正圓,需兩段分別加工;(5)劃線:劃齒輪分體結(jié)合面尺寸加工線;(6)鏜:鏜結(jié)合面尺寸留量4~5mm;(7)熱處理:調(diào)質(zhì)HB207~241(使齒輪獲得穩(wěn)定細致、組織均勻,使其具有良好的綜合機械性能);(8)劃線:劃結(jié)合面尺寸加工線;(9)鏜:鏜結(jié)合面尺寸留量1~2mm,此工序目的是分體齒輪間有4毫米間隙,因結(jié)合面尺寸留量1~2m。才能保證四段分體齒輪合成一個整體圓,實現(xiàn)整體加工;(10)立車:a.車:車齒輪與工裝非配合尺寸留量2 mm,齒輪與工裝配合尺寸其端面留量5mm;b.裝配:劃工裝尺寸中心線,利用工裝與齒輪配合尺寸裝配,按齒輪定位尺寸和工裝定位尺寸定位,將大齒輪四部分按線安裝點焊并焊吊裝及固定拉筋;c.鏜:劃線:劃大齒輪定位尺寸中心線;鏜:按大齒輪定位尺寸中心線找正卡緊。鏜齒輪與滾齒工裝聯(lián)接孔(20-φ38孔,φ38 H9按φ30 H9加工,是由于下步熱處理時效工序會產(chǎn)生微小變形,為精加工時的修正量);d.裝配:大齒輪與齒輪粗滾齒工裝安裝螺栓;e.車:車齒輪內(nèi)孔、外圓尺寸留量7~9mm,各端面留量4~5mm;(11)滾齒:粗滾齒公法線留量8~10mm;(12)熱處理:時效處理(消除內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定尺寸。加熱溫度Ac1以下100~200℃,保溫后爐冷到200~300℃出爐。);(13)劃線:劃結(jié)合面尺寸加工線;(14)鏜:鏜結(jié)合面尺寸成;(15)立車:a.精車:精車齒輪與工裝配合尺寸成,其余尺寸整體加工;b.裝配:劃大齒輪與精滾齒工裝尺寸中心線(需參考慮10序中b.大齒輪裝配定位孔尺寸和位置變形需在下序校正),按齒輪定位尺寸和工裝定位尺寸定位,將大齒輪四部分按線安裝點焊并焊吊裝及固定拉筋;c.鏜:劃線:大齒輪定位、安裝尺寸中心線;鏜:按大齒輪定位、安裝尺寸中心線找正卡緊,鏜齒輪定位孔、聯(lián)接孔成;d.裝配:大齒輪與工裝安裝螺栓;e.精車:精車大齒輪各部尺寸成,并刻V型基準線。(16)滾齒:精滾齒成;(17)檢:檢測齒輪各項精度指標均達到設(shè)計要求;(18)裝配:a.將大齒輪與工裝拆開;b.將大齒輪與門座組裝;c.檢測確定齒輪各項精度指標;d.打標記;e.涂漆、包裝。注意:跟蹤b.序檢測大齒輪與門座組裝的齒輪精度指標。

      齒輪滾齒、熱處理工裝及工裝結(jié)構(gòu):

      齒輪滾齒工裝,由于門座機構(gòu)與齒輪聯(lián)接后,已超滾齒機滾齒加工范圍,需制作滾齒工裝才能解決滾齒問題。齒輪滾齒工裝采用大齒輪與門座實際工作狀態(tài)一致的要求。工裝為焊接結(jié)構(gòu),其外圓直徑?準6920H8分四段,整體加工上、下端面平行度要求小于0.05mm,每一段分別與兩段齒輪配合聯(lián)接,形成整體圓。每段弦長2847.7mm,弦高517.9。其作用就是分段齒輪與分段齒輪滾齒工聯(lián)接成為整體,與實際工作狀態(tài)相一致。分粗滾齒和精滾齒兩套工裝,下圖為齒輪與滾齒工裝裝配圖。

      熱處理工裝相對較簡單,每序熱處理前在分體齒輪弦長內(nèi)側(cè),上、下各焊一個防變形拉筋,即可有效的控制分體齒輪熱處理變形。

      6 經(jīng)濟技術(shù)分析與展望

      大型堆取料機產(chǎn)品回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置中超大分體齒輪加工典型工藝,不僅達到了國際同類產(chǎn)品現(xiàn)有水平,還填補了國內(nèi)同類產(chǎn)品空白,具有國際先進,國內(nèi)領(lǐng)先。

      每臺?準90m大型堆取料機產(chǎn)品,其回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置價值105萬元,配套可立足國內(nèi),可為國家節(jié)約大量外匯。證明我們的產(chǎn)品,已達到國外先進國家同類產(chǎn)品的性能及要求。

      參考文獻

      [1]鄭修本,江獻學.機械制造工藝學[M].機械工業(yè)出版社,1999.

      [2]楊可楨.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].高等教育出版,2006.

      [3]張秉榮.工程技術(shù)力學[M].機械工業(yè)出版社出版,2008.

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