应用变位切削及镶圈换齿方法修复大型齿轮技术

本发明专利技术提供了一种将报废大型齿轮，化费少量代价，应用变位切削及镶圈换齿方法进行修复，使其再生使用。其修复方法是：将大齿轮外圆按要求车削去一圈后重新对刀滚齿，得出一个直径缩小了而齿数、模数不变的新齿轮；将小齿轮的牙齿沿轴头齐根车掉，得到一根新轴，再重新加工一个齿圈，用热装法套在轴上，即可得到一根新的齿轴。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属冶金机械及水泥机械领域。目前，冶金及水泥行业，尤其是轧钢机械，广泛地应用大型齿轮，其制造时间长，造价高。而在使用时，齿轮只是因为齿面点蚀、磨损、剥落，其余部位均完好无损的情况下，即予报废。这种情况普遍存在，实在是巨大的浪费。本专利技术的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种将报废大型齿轮，化费少量代价，应用变位切削及镶圈换齿方法进行修复，使其再生使用。本专利技术的目的可以通过以下措施来达到一种应用变位切削及镶圈换齿修复大型齿轮的方法，其特征是a、将大齿轮外圆按要求车削去一圈后重新对刀滚齿，得出一个直径缩小了而齿数、模数不变的新齿轮；b、将小齿轮的牙齿沿轴头齐根车掉，得到一根新轴，再重新加工一个齿圈，用热装法套在轴上，即可得到一根新的齿轴。本专利技术相比现有技术具有如下优点1、节省加工费用轧钢机齿轮造价少则数万元，多则十几万至几十万元，用此法修复齿轮及齿轴，可正常使用，而造价可节省一半左右；2、缩短加工周期大型齿轮加工周期一般需一年以上，用此法修复可免除或减少木模、造型、铸造、热处理、金加工等工艺过程，加工周期可缩短三分之二；3、延长使用寿命由于小齿轮采用正移距，其啮合参数得到改善，并且由于改为镶圈结构，可选用更优材质，改善了热处理性，使用寿命大大延长。实践证明，可提高使用寿命一倍以上。附图说明图1是本专利技术大齿轮修复方法示意2是本专利技术齿轮轴修复前示意图。图3是本专利技术齿轮轴修复后示意图。图4是本专利技术干涉计算示意图。图5是本专利技术滑动比验算示意图。图6是本专利技术滑动比示意图。图7是本专利技术压强比验算示意图。图8是本专利技术小齿轮端面变化示意图。图9是本专利技术大齿轮端面变化示意图。图1中1′是原齿轮之外圆，2′是原齿轮之齿廓，3′是原齿轮之齿根，1是新齿轮之外圆，2是新齿轮之齿廓，3是新齿轮之齿根，图3中4是齿圈，5是齿轮轴。下面结合附图对本专利技术作进一步描述一、关于疲劳问题的阐述大齿轮用变位原理修复，固然可行，但该齿轮已使用了多年，是否已产生金属疲劳，即使能用，寿命如何？关于这个问题，我们作如下阐述金属材料在对称弯曲应力作用下，经受一定应力循环次数而仍不发生疲劳断裂时所能承受的最大应力叫做疲劳极限。对钢来说，如应力循环数达106～107次仍不发生疲劳断裂时，则可认为，随着应力循环次数的增加，将不再发生疲劳断裂。该齿轮材质为铸钢，上述理论对它是适用的。该齿轮承受过的应力循环数已大大超过106～107次。因此可以认为，该齿轮过去使用时，其实际应力值低于疲劳极限，否则早就断了，过去没断，即使应力循环次数增加，也不会断齿。所以，对于弯曲疲劳破坏问题，是不必担心的。齿轮除了承受弯曲载荷以外，齿面上还承受接触剪应力和接触压应力。在此应力的长期作用下，齿面逐渐产生细微裂纹，在润滑油渗透及齿面压力作用下，此细微裂纹渐渐扩展而形成点状小坑，这就是疲劳点蚀。这种现象在该齿轮承载一、二个月后即出现，且不断发展，几年以后就不能使用了。只要我们将点蚀层切削掉，接触疲劳问题就不存在，这正是搞齿轮变位修复的目的。我们曾对该齿轮的170对牙齿进行着色及磁粉探伤，在齿的根部均未发现疲劳裂纹。对齿面点蚀层用砂轮打磨后检查，发现疲劳层深一般在点蚀下0.2～0.3mm。所以，只要将切削深度选择得当，接触疲劳是可以消除的。二、变位系数的选择变位系数ξ的选择，应首先满足修复的目的，即变位后能削去点蚀磨损层，恢复渐开线齿廓。有关资料介绍采用下式确定变位系数-ξ2=L02-L2″+ΔL22·m·sinα0]]>式中L02——非变位公法线长；L2″——齿轮磨损后实际公法线长；ΔL2——恢复齿廓需要的减薄量；但是，此式在齿轮塑性变形严重或齿宽b＜L02·sinβf，无法测出实际公法线长度L2″时，不能应用。我们要修复的齿轮就是这种情况。所以，只好根据直接测量出的点蚀深度(该齿轮点蚀深约2～3mm)，确定减薄量，算出变位系数。因变位后齿厚单边增减量ΔS＝ξn·mn·tgαn，所以 故初步选取ξn2＝-0.5。另一方面，由于这对齿轮的速比较大(i＝6.071)，小齿轮接触强度、弯曲强度及负荷循环数均较大齿轮相差很多，所以还想通过变位修正，改善小齿轮的啮合性能，从这一原则出发，选择最佳变位系数。据有关资料介绍1、从使小齿轮获得等弯曲强度并提高接触强度的质量指标出发，选取ξn1＝0.42ξn2＝-0.422、从提高耐磨损及抗胶合性能出发ξn1＝0.39ξn2＝-0.393、从提高弯曲强度出发ξn＝±0.52。4、根据英国曼特利变位制，为使Z1＞20的小齿轮获得等弯强度并改善齿廓曲率，选取ξ1=0.5×[1-Z1Z2]]]>=0.5×(1-28170)=0.418]]>综合以上考虑，我们取ξn1＝0.5；ξn2＝-0.5。三、对所取之变位系数进行验算齿轮变位后，引起一系列啮合性能的变化，这些变化，有有利的一面，也有不利的一面，而此齿轮，对生产关系重大，必须认真加以验算1、齿轮干涉的验算图4所示为滚刀切制齿轮的情况，当刀具的齿顶线恰好通过啮合极点N1点时，则基圆以外的齿廓均为渐开线；如刀具的齿顶线在N1点以下，设其与啮合线相交于B21则齿廓B21K为渐开线，而B2以内部分，则为齿顶圆B21切出的非渐开线齿廓，称为过渡曲线。一对齿轮传动时，如一齿轮的齿顶渐开线与另一齿轮齿根的过渡曲线接触，则将产生过渡曲线干涉，要设计变位齿轮时，应对此进行验算，避免发生这种情况。要使齿轮不发生过渡曲线干涉，条件是齿廓工作段起始点应在齿廓的渐开线部分，也就是齿廓工作段起始点的压力角应大于或等于齿廓渐开线起始点的压力角。1)小齿轮不发生过渡曲线干涉的检验式tgαs′-Z2Z1(tgαas2-tgαs1)]]>≥tgαs-4(fs-ξs1)Z1·sin2αs----(1)]]>式中αs″一端面传动啮合角，对于高变位传动 αs一端面分度圆啮合角；Z2(大齿轮齿数)＝170；Z1(小齿轮齿数)＝28；fs(端面齿高系数)＝0.88；ξs1(端面变位系数)＝0.44；αas2——大齿轮顶圆端面压力角 ＝23.173°因(1)式左端＝0.3259，(1)式右端＝0.3246，所以左端＞右端，故小齿轮不发生过渡曲线干涉。2)大齿轮不发生过渡曲线干涉的检验式tgαs′-Z1Z2(tgαas1-tgαs′)]]>≥tgαs-4(fs-ξs2)Z2sin2αs----(2)]]>式中 αs′、αs、Z1、Z2、f2同上；ξs2＝0.44； ＝32.386°因(2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用变位切削及镶圈换齿修复大型齿轮的方法，其特征是：ａ、将大齿轮外圆按要求车削去一圈后重新对刀滚齿，得出一个直径缩小了而齿数、模数不变的新齿轮；ｂ、将小齿轮的牙齿沿轴头齐根车掉，得到一根新轴，再重新加工一个齿圈，用热装法套在轴上 ，即可得到一根新的齿轴。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郦建平，郦虹，康庄，姜文韬，李跃章，
申请(专利权)人：郦建平，郦虹，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]