CN102364164A - 一种大功率弧齿伞齿轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大功率弧齿伞齿轮，包括弧齿伞齿轮和花键轴，所述弧齿伞齿轮的模数Mn=25。而其按下列步骤进行：设计-选材-锻造-毛坯热处理-粗加工-精加工-铣齿-抛光-渗碳淬火-磨齿-检测。本发明涉及的齿轮具有寿命长，精度高和硬度强等特点。

Description

一种大功率弧齿伞齿轮

技术领域

本发明涉及一种齿轮，具体地说是一种大功率弧齿伞齿轮。

背景技术

弧齿伞齿轮是一种可以按稳定传动比平稳、低噪音传动的传动零件，在不同的地区有不同的名字，又叫弧齿伞齿轮、弧齿伞齿轮、螺旋锥齿轮、圆弧锥齿轮、螺旋伞齿轮等。弧齿伞齿轮传动效率高，传动比稳定，圆弧重叠系数大，承载能力高，传动平稳平顺，工作可靠，结构紧凑，节能省料，节省空间，耐磨损，寿命长，噪音小。在各种机械传动中，以弧齿伞齿轮的传动效率为最高，对各类传动尤其是大功率传动具有很大的经济效益；传递同等扭矩时需要的传动件传动副最省空间，比皮带、链传动所需的空间尺寸小；弧齿伞齿轮传动比永久稳定，传动比稳定往往是各类机械设备的传动中对传动性能的基本要求；弧齿伞齿轮工作可靠，寿命长。弧齿伞齿轮广泛地用于下列设备中，例如：矿山机械系列、拉丝机系列、水泥立磨机、油田钻机系列、DCY、DBY减速机万能铣头、轧钢机械系列、装载机前后桥系列、侧向搅拌机系列、离心式选粉机系列、立式磨煤机系列、纺织机械系列、立式磨煤机系列。但是，弧齿锥齿轮的几何特性与啮合过程非常复杂，机床结构和加工调整也非常复杂，同时加工刀具、机床调整、加载变形和装配误差等各种因素都会引起其啮合、承载及振动性能的改变，因此在设计和制造中对弧齿锥齿轮质量和性能进行控制十分困难。传统的加工方法是通过多次试切，多次调整机床，以实现轮齿具有较好的接触区，但是试切调整对操作人员的要求较高，且加工周期也较长。TCA(Tooth Contact Analysis,)齿轮接触分析是利用计算机技术对齿轮啮合过程中的齿面接触情况及传动误差进行分析，从而可在实际切齿前对轮齿的啮合情况进行预控，以减少试切时间。对大功率弧齿伞齿轮的加工方法来说，如何保证齿轮齿面的精度和硬度是机械加工的不断的追求。

发明内容

本发明一种大功率弧齿伞齿轮，解决保证齿轮齿面的精度和硬度的问题。

本发明的具体的实施方案是，设计-选材-锻造-毛坯热处理-粗加工-精加工-铣齿-抛光-渗碳淬火-磨齿-检测。采用17CrNiMo6优质合金钢，正火温度900~960°C，调质硬度要求达到HB230～260，铣齿单面余磨量控制在0.3～0.5mm，渗碳层3~3.5mm深度，淬火齿表面硬度HRC58～62°,芯部硬度HRC35～42°，校正基准断面及基准孔精磨定心孔及定位面，要求跳动不大于0.01 mm。

本发明是提供一种适用于大功率弧齿伞齿轮的加工方法，基于该伞形齿轮的模数Mn从14加大到25。

为了使一种大功率弧齿伞齿轮达到预定的使用寿命，必须从设计、选材、加工等方面入手，进行精心地选择才能达到要求。

所述设计，是根据选取的基本参数进行齿面接触疲劳强度及弯曲疲劳强度计算和验算，还包括利用计算机技术对齿轮啮合过程中的齿面接触情况及传动误差进行分析，从而可在实际切齿前对轮齿的啮合情况进行预控，以减少试切时间。

所述选材，是根据设计和加工要求选取材料；所选齿轮材质是17CrNiMo6优质合金钢。

所述加工，包括毛坯成型、热处理、粗加工、精加工及齿形加工和表面处理等全部加工过程。由于齿轮基本参数的变化，必然引起加工工艺的变化。本发明着重说明热处理、粗加工、精加工方面的工艺过程，换言之，传动机构具有承受功率大、运转平稳，也要求伞形齿轮精度高、齿面硬。

为解决上述技术问题，本发明采用这样的一种制造方法，该方法按照以下步骤进行：锻造毛坯、毛坯热处理、齿坯加工、齿形加工、齿端加工、齿面热处理、精基准修正及齿形精加工。

所述锻造毛坯，是利用圆柱合金钢在加热炉中加热并在锻压机上锻打，锻打成齿坯，其外轮廓留加工余量3~5毫米。

所述毛坯热处理包括正火、调质；所述锻件正火，是将锻打成型的齿坯放入加热炉中加热，然后缓慢冷却，以去除内应力和细化晶粒。

所述齿坯加工包括粗加工和精加工；

所述齿形加工包括铣齿；

所述齿面热处理包括渗氮、表面淬火、回火；

所述精基准修正包括端面和中心孔的修正。

所述齿形精加工包括磨齿、抛光。

附图说明

图1、该图是一种大功率弧齿伞齿轮的简图，其中有弧齿伞齿轮1、花键轴2。

具体实施方式

下面给合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

以下对用于水泥造船及大型减速机大功率弧齿锥齿轮，承载能力4300千瓦，模数Mn=25。

一种大功率弧齿伞齿轮的制造方法，做更详细的说明：

所述毛坯热处理包括正火、调质，其正火温度是900°~960°℃, 高温回火步骤在通常的回火炉中进行，回火温度为670～700℃，以消除内应力及细化晶粒。

所述粗加工，是将经过正火的齿坯进行粗车，留较少的加工余量粗车外圆及端面，留余量1.5～2mm，钻镗花键底孔至尺寸。

所述探伤，是将粗车的齿坯进行无损探伤，检查有无裂纹、夹砂等缺陷。

所述精加工，是将经过探伤的齿坯进行精加工达到精度要求。

所述铣齿，是将经过探伤的齿坯并进行精加工达到精度要求的齿坯，在铣床上铣出齿型。

铣齿单面余磨量控制在0.3～0.5mm；其刀盘切削面是一个圆锥面，加工出齿轮节线是圆的一部分，形成弧齿锥齿轮齿面，一般采用收缩齿，因而具有较好的强度性能。

所述渗氮，是将齿轮放入渗氮炉中与氮气共热，在齿轮齿的表面形成渗氮层，渗氮层的有效厚度是3~3.5mm。

所述表面淬火-回火，是将已形成渗氮层的齿轮齿的表面进行淬火并接着回火，以形成硬齿面；淬火温度优选为980~1030℃，淬火齿表面硬度HRC58～62°,芯部硬度HRC35～42°。

在本发明中，所述的两次高温回火步骤在通常的回火炉中进行，第一次回火温度为670～700℃，，采用水基淬火液作为～冷却介质；第二次回火温度为580～620℃，采用空气冷却。

所述磨齿，是磨到设计的粗糙度Ra 0.5～0.8um，并不是越光滑越好，太光滑的齿面润滑油膜不易形成，会使齿轮早期损坏。

所述抛光，是利用柔性砂轮对齿面进行磨擦以消除磨损伤痕。抛光步骤采用抛光机完成；通过抛光机对齿面进行粗抛、半精抛、精抛三工序并采用砂圈轮进行抛光，所述砂圈对应于粗抛、半精抛、精抛三工序的砂粒度分别为120号、240号以及360号或用柔性织物。采用这样的方法后，能使表面粗糙度达到Ra 0.4um，甚至更低，而且没有螺旋印痕和振痕。

所述检测是采用综合量规和精美仪器仪表检测齿轮精度，符合GB11365-89-6级。

本发明所提供的大功率弧齿伞齿轮经过使用，各项质量指标均达到了要求，适合了的整体要求，取得了良好的效果。

Claims (2)

1.一种大功率弧齿伞齿轮，其特征在于：包括弧齿伞齿轮和花键轴，所述弧齿伞齿轮的模数Mn=25。

2.根据权利要求1所述的一种大功率弧齿伞齿轮，其特征在于：所述弧齿伞齿轮选用材料是17CrNiMo6优质合金钢。

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