CN107267714A - 一种防止开式大齿轮变形的方法 - Google Patents

Abstract

一种防止开式大齿轮变形的方法，通过利用起吊拉筋进行辅助，起吊拉筋减少了因拉筋和内腹板高温下自重下垂带来的缩口和锥口变形。只需对现有工装进行简单改造，可以适应不同规格的大齿圈，操作简单，安全可靠。

Description

一种防止开式大齿轮变形的方法

技术领域

本发明涉及一种防止变形的方法，尤其是涉及一种防止开式大齿轮变形的方法。

背景技术

开式大齿圈作为大型回转窑、磨机等设备中的最关键的传动部件之一，负荷大，工作条件复杂，其质量的好坏，直接关系到整套产品的质量。开式大齿圈种类繁多，结构复杂，通常整圆分为两个半齿圈进行热处理。按照传统工艺，半齿圈采用的是正火热处理工艺，但正火处理硬度低，大模数齿圈难以满足设计的要求，为解决上述问题，可采用调质热处理工艺，调质技术具有生产周期短、效率高、提升材料性能（减轻齿轮重量）、改善齿圈硬度衰减、增加装炉量等多项优势。

开式大齿圈的调质工艺并不成熟，调质过程需要利用工装辅具起吊，大齿圈在高温状态下起吊易造成齿圈变形；另外大齿圈入冷却介质后不同截面处冷速差别大，同样会引起变形。变形一般分为锥口、缩口、张口及翘曲四种方式，变形后会导致齿圈轮缘壁厚减薄、内腹板偏心、结合面连接孔错位及外圆面不够加工等质量问题，变形后矫正难度较大，且严重影响生产周期及产品质量。

为了减少返修焊补和后续热处理过程中的变形，半齿圈通常放置拉筋，增加拉筋后半齿圈张口与翘曲变形得到有效控制，但缩口及锥口变形依然严重。对生产的84台份的半齿圈进行了数据跟踪，热处理后未去除拉筋时对半齿圈的开口尺寸进行测量，其平均缩口量（上下端面缩口量的平均值）及锥口量，随着半齿圈外圆直径的增加，其锥口、缩口量均呈增大趋势；其中6500mm-8000mm的齿圈锥、缩口量一般在5mm左右，最大可达到15mm以上；而大于8000mm的齿圈，其锥、缩口量都在10mm左右，最大达到近30mm。

对发生缩口与锥口变形的半齿圈拉筋的平直度进行测量发现，其拉筋呈弧形下弯趋势，该问题主要由2种原因导致，第1种原因：拉筋的尺寸通常为200mm×200mm的结构，在高温起吊过程中自重下垂会导致齿圈缩口与锥口变形；另外加热与冷却过程中，拉筋4面传热。在调质加热过程中，相对于半齿圈的内腹板与轮缘处，拉筋受其它部位影响少，温度升高的快，膨胀量大，由于受到轮缘的拘束，在一定条件下发生塑形变形；冷却过程中，由于拉筋散热要比轮缘快的多，因而在拉筋快速冷却收缩时，轮缘还处于温度较高的状态，温度高而强度低，在拉筋的拉力下发生塑形变形，从而形成缩口趋势。第2种原因：由于半齿圈起吊时支撑点在外轮缘，而在入油前零件温度在800℃以上，自身强度比较低，内腹板存在的自重使得外轮缘面发生倾斜，上端面向里倒，下端面向外倒，通常8000mm以上的齿圈拱顶附近倾斜量在5-12mm。

上述2种原因导致热处理后半齿圈拱顶附近轮缘壁厚减薄或者非加工面偏离中心线，其中起吊过程中的拉筋自重导致的锥缩口变形是开式大齿圈变形的超差的主要因素。针对上述问题，本发明提供一种防止开式大齿圈热处理变形的方法。

发明内容

本发明的目的是为解决现有热处理后半齿圈拱顶附近轮缘壁厚减薄或者非加工面偏离中心线的问题，提供一种防止开式大齿轮变形的方法。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：

一种防止开式大齿轮变形的方法，包括如下步骤：

步骤一、将待加工的开式大齿轮分为两瓣并叠放在一起，在叠放后的开式大齿轮轮缘上确定N个吊点，N个吊点中靠近结合面的两端各设置一个吊点，剩余N-2个吊点均匀分布在轮缘上，吊点处均连接有吊钩，吊钩对开式大齿轮施加竖直方向作用力，具体来讲就是吊点位置可以根据大齿圈尺寸进行调整，保证吊钩尽量竖直，减少水平分力带来的变形；

步骤二、对步骤一中叠放在一起的开式大齿轮的拉筋设置至少一个吊点，每个吊点处对应一个吊钩，吊钩对拉筋施加竖直方向的作用力，且所有吊钩对拉筋施加的总作用力不大于拉筋的重力，一般采用两个电葫芦对拉筋进行辅吊，根据拉筋的长短，可选择使用一个吊钩或者两个吊钩对拉筋进行辅助起吊；

步骤三、先对步骤一中设置的靠近结合面的两端的两个吊点处的吊钩提升，当两个吊钩与轮缘接触后停止提升并保持吊钩位置部变，对步骤二中设置的拉筋的吊点处的吊钩进行提升，调整起吊后吊钩总作用力为1-2吨对应重力时停止，然后将步骤一中设置的其余N-2个吊点处的吊钩提升，当N-2个吊钩均与轮缘接触后停止提升，然后控制所有吊钩同时提升，吊起开式大齿轮进入加热轮进行加热；

步骤四、加热完成后重复步骤三中的起吊步骤，将开式大齿轮吊出，进行淬火处理，淬火完毕，处理完成可进行后续加工。

本发明的有益效果是：本发明起吊拉筋减少了因拉筋和内腹板高温下自重下垂带来的缩口和锥口变形。只需对现有工装进行简单改造，可以适应不同规格的大齿圈，操作简单，安全可靠。

具体实施方式

具体实施方式如下：

大齿圈材质为ZG40CrNi2Mo,高度h=900mm，设计外径为8435.13mm，径向留量为45mm，分为2瓣加工，即开口处外圆直径为8480.13mm，采用调质工艺热处理。淬火后（油冷），A瓣上端面7001，下端面7014，B瓣上端面为7002，下端面为7015，装炉方式是A在上，B在下，二者叠加加热淬火。回火时，温度为620℃，装炉叠放方式不变。

装炉时，两瓣摞放，外轮缘上5点均匀支垫，拉筋之间、拉筋与垫铁之间相同位置支垫3点，各支垫处塞实。根据齿圈尺寸调整好工装各吊钩位置，进行冷态试吊。试吊通过后正常点炉加热，保温结束后出炉淬火，淬火起吊时先提升天车大钩，工装靠近结合面的2个吊钩与零件接触后提升电葫芦，电葫芦承载约2吨重量时，提升天车小钩，使所有吊钩与零件接触，然后同时提升所有吊钩，入油淬火。回火后在冷态下进行测量，A瓣上端面8478，下端面8485；B瓣上端面8479，下端面8483。锥口和缩口幅度非常小，可以按工艺正常加工。

本发明所列举的技术方案和实施方式并非是限制，与本发明所列举的技术方案和实施方式等同或者效果相同方案都在本发明所保护的范围内。

Claims (1)

1.一种防止开式大齿轮变形的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、将待加工的开式大齿轮分为两瓣并叠放在一起，在叠放后的开式大齿轮轮缘上确定N个吊点，N个吊点中靠近结合面的两端各设置一个吊点，剩余N-2个吊点均匀分布在轮缘上，吊点处均连接有吊钩，吊钩对开式大齿轮施加竖直方向作用力；

步骤二、对步骤一中叠放在一起的开式大齿轮的拉筋设置至少一个吊点，每个吊点处对应一个吊钩，吊钩对拉筋施加竖直方向的作用力，且所有吊钩对拉筋施加的总作用力不大于拉筋的重力；

步骤三、先对步骤一中设置的靠近结合面的两端的两个吊点处的吊钩提升，当两个吊钩与轮缘接触后停止提升并保持吊钩位置部变，对步骤二中设置的拉筋的吊点处的吊钩进行提升，调整起吊后吊钩总作用力为1-2吨对应重力时停止，然后将步骤一中设置的其余N-2个吊点处的吊钩提升，当N-2个吊钩均与轮缘接触后停止提升，然后控制所有吊钩同时提升，吊起开式大齿轮进入加热轮进行加热；

步骤四、加热完成后重复步骤三中的起吊步骤，将开式大齿轮吊出，进行淬火处理，淬火完毕处理完成。