CN108754078A - 一种起重叉车专用齿轮淬火质量管控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起重叉车专用齿轮淬火质量管控装置，包括底座以及位于底座上的用于固定齿轮的齿轮定位装置，所述齿轮定位装置的一侧设置有齿轮调姿装置，所述齿轮调姿装置包括固定座以及设置在固定座上可移动的调节臂机构，所述调节臂机构与齿轮淬火设备连接，所述齿轮淬火设备包括与齿轮的轮齿负载面相配合的加热装置和喷油冷却装置，所述加热装置和喷油冷却装置通过控制器与淬火质量管控装置连接。本发明智能化程度较高，设计新颖、安装方便、操作简单、能够用于加热淬火较为复杂的齿轮轮齿负载面，且具有加工成本低以及生产效率高等优点。

Description

一种起重叉车专用齿轮淬火质量管控装置

技术领域

本发明涉及齿轮淬火领域，尤其涉及一种起重叉车专用齿轮淬火质量管控装置 。

背景技术

众所周知，齿轮是机械设备中关键的零部件，它广泛的用于汽车、飞机、坦克、 轮船等工业领域。它具有传动准确、结构紧凑使用寿命长等优点。齿轮传动是近代机器中最常见的一种机械振动是传递机械动力和运动的一种重要形式、是机械产品重要 基础零件。它与带、链、摩擦、液压等机械相比具有功率范围大，传动效率高、圆周 速度高、传动比准确、使用寿命长、尺寸结构小等一系列优点。因此它已成为许多机 械产品不可缺少的传动部件，也是机器中所占比例最大的传动形式。由于齿轮在工业 发展中的突出地位，使齿轮被公认为工业化的一种象征。

淬火是把合金加热到固溶体溶解曲线上，保温一段时间，然后以大于临界冷却速度急速冷却，从而得到过饱和固溶体的热处理方法，淬火的目的：强化钢件，充分发挥钢材性能的潜力.如:提高钢件的机械性能，诸如 硬度、耐磨性、弹性极限、疲劳强度等，改善某些特殊钢的物理或者化学性能，如增 强磁钢的铁磁性，提高不锈钢的耐蚀性等。

淬火是提高材料的强度和硬度，就是材料抗弯曲扭曲变形的能力和抗划痕的能力，可淬火后材料内部有很高的内应力，容易降低材料的疲劳强度（就是材料抵抗中高频率轻微震动产生裂纹的能力），回火可以有效的去处材料的内应力一般根据具体应用 不同可以分为淬火+高温回火（就是调质处理）。

减小齿轮热处理变形，提高其加工精度，不仅可以减小齿轮传动系统运行时的噪声及振动，还能有效提高齿轮的使用寿命，齿轮在热处理过程中产生变形是不可避免的，关键是变形要有规律。如果热处理变形数据分散、没有规律、变形波动大，要控制变形就无从下手。

通常齿轮在转动时，实际的齿轮负载是不同的，往往是单向磨损为主，齿轮起耐磨作用的是其淬火层的深度，淬火层厚，然后齿轮耐磨，但是，淬火层太厚容易脆裂。众所周知，齿轮的淬火层深过浅对接触和弯曲承载能力都不利。但淬火层也不是越深越好，最佳或适当的硬化层深度，可使齿面和齿根都具有较高的强度（承载能力）。

齿轮的齿一面是受力重载面，另一面很少在反转的情况下重载，另外，齿轮在一个方向安装后很少反向安装，属于轻载面，现有的加工方法是不管是受力重载面还是轻载面均一起加热，一起淬火，虽然满足了淬火的工艺要求，但是降低了齿轮的质量，锯齿的受力重载面在后续的加工作业中更容易受到磨损，使用寿命减短。

专利号CN201210243890.X 公开了一种回转支承齿轮淬火的工艺方法，该发明通过对中频感应器与齿沟之间的耦合间隙、电流透入深度、齿沟线速度、淬火液的温度和浓度等工艺参数的设定和调整，提高了淬火质量，但是该发明对齿轮所有的齿进行淬火加工，一定程度上影响了齿轮的寿命。

本发明的淬火装置主要是在齿轮轮齿的负载面进行淬火，使淬火后的负载面在轮齿上形成硬化层以及在硬化层的表面形成高硬表面层，高硬表面层的厚度设置在0.05mm至0.2mm，而硬化层的厚度设置在轮齿厚度的1/5至1/3。

本发明通过淬火设备单侧淬火或不均匀淬火达成上述齿轮结构。

基于此，有必要研究一种起重叉车专用齿轮淬火质量管控装置 。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种起重叉车专用齿轮淬火质量管控装置，本发明智能化程度较高，设计新颖、安装方便、操作简单、能够用于加热淬火较为复杂的齿轮轮齿负载面，且具有加工成本低以及生产效率高等优点。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种起重叉车专用齿轮淬火质量管控装置，包括底座以及位于底座上的用于固定齿轮的齿轮定位装置，所述齿轮定位装置的一侧设置有齿轮调姿装置，所述齿轮调姿装置包括固定座以及设置在固定座上可移动的调节臂机构，所述调节臂机构与齿轮淬火设备连接，所述齿轮淬火设备包括与齿轮的轮齿负载面相配合的加热装置和喷油冷却装置， 所述加热装置和喷油冷却装置通过控制器与淬火质量管控装置连接，所述齿轮定位装置固定齿轮的位置，所述齿轮调姿装置调节齿轮淬火设备与待加工齿轮的齿槽的间隙，所述齿轮淬火设备对待加工齿轮进行单侧淬火或不均匀淬火，所述淬火质量管控装置管控加工后齿轮的质量是否达到淬火要求。

作为优选，所述齿轮定位装置包括设置在底座上的支架以及设置在支架上固定齿轮的轴杆，所述轴杆通过驱动装置转动，所述驱动装置与控制器连接。

作为优选，所述驱动装置包括与控制器连接的步进电机以及设置在步进电机转轴上的驱动齿轮，所述驱动齿轮与轴杆上的从动齿轮连接，所述轴杆一端与支架连接，另一端与齿轮的轴心连接。

作为优选，所述调节臂机构包括调节臂和调节杆，所述调节杆上设有沿调节杆轴向设置的滑槽，所述滑槽两侧的侧壁上设有若干呈间隙设置的卡齿，相邻卡齿之间设置有间隙，两侧相对应的卡齿之间形成滑道，所述调节臂上设有滑块，所述滑块由弹性材料制成且可嵌设滑道内来回滑移，所述调节臂上设有位置传感器，所述位置传感器计算调节臂上的滑块每滑移过相对应的两个卡齿的距离。

作为优选，所述加热装置包括连接齿轮轮齿负载面的感应加热器以及驱动感应加热器与齿轮轮齿负载面连接的驱动机构，所述驱动机构和感应加热器与控制器连接。

作为优选，所述喷油冷却装置包括位于底座一侧的储液仓和油泵，所述油泵的一端通过管道与储液仓内的淬火液连接，另一端通过管道与调节杆上的喷嘴连接。

作为优选，所述淬火质量管控装置包括设置在调节杆上的摄像机/X光和设置在齿轮上的硬度计，所述硬度计位于齿轮任一位置的凹槽内，所述凹槽的淬火深度和齿轮的轮齿的淬火深度一致，所述摄像机/X光和硬度计与控制器电连接。

作为优选，所述控制器包括控制电路板以及与控制电路板连接的操作面板，所述控制电路板内设置有齿轮淬火加工程序，存储有齿轮加工工艺参数和齿轮的标准3D模型。

作为优选，所述齿轮在加工过程中，所述摄像机/X光扫描齿轮的实际模型，并将所得的实际模型的工艺参数和实时状态反馈至控制器，所述控制器将反馈的结果与存储在控制器内的齿轮加工工艺参数和标准3D模型进行对比，确认齿轮是否达到要求，所述的硬度计检测所述齿轮的轮齿的硬度。

作为优选，所述轮齿负载面与感应加热器之间的距离设置在1.5mm至2mm。

本发明的有益效果是：

1. 该装置生产自动化程度较高，能够精确控制齿轮淬火温度以及齿轮淬火深度，显著提高成品的质量与产量；

2.齿轮定位装置防止淬火加热和冷却时剧烈摆动引起变形，起固定作用；

3. 提高齿轮表面淬火质量，消除齿轮工件内部微裂变，使齿轮淬硬层与基体间组织过渡平缓，减少组织与硬度突变，尽量减少引发裂纹萌生和扩展的薄弱区和应力区；

4.提高齿面接触精度，防止出现偏载受力作用引起的局部应力集中，可明显减缓裂纹扩展和齿轮断裂危险；

5.轮齿的强度高、耐磨性好及寿命长，承载力高；

6. 有效防止齿的硬化层变形量过大，使得高硬表面层发生剥层情况以及淬火层发生脱落断裂情况；

7.无损检测齿轮的轮齿淬火质量，产品质量可靠。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明涉及的结构示意图；

图2为本发明涉及的齿轮结构示意图；

图3为本发明涉及的调节臂机构402结构图。

图中标号说明：底座1，齿轮2，齿槽201，轮齿202，负载面203，轴心204，齿轮定位装置3，支架301，轴杆302，步进电机303，驱动齿轮304，从动齿轮305，齿轮调姿装置4，固定座401，调节臂机构402，调节臂4021，调节杆4022，滑槽4023，卡齿4024，滑块4025，位置传感器4026，齿轮淬火设备5，加热装置501，感应加热器5011，喷油冷却装置502，储液仓5021，油泵5022，管道5023，淬火液5024，淬火质量管控装置6，控制器7。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述：

参照图1至图3 所示，一种起重叉车专用齿轮淬火质量管控装置，包括底座1以及位于底座1上的用于固定齿轮2的齿轮定位装置3，所述齿轮定位装置的一侧设置有齿轮调姿装置4，所述齿轮调姿装置4包括固定座401以及设置在固定座401上可移动的调节臂机构402，所述调节臂机构402与齿轮淬火设备5连接，所述齿轮淬火设备5包括与齿轮2的轮齿202负载面203相配合的加热装置501和喷油冷却装置502， 所述加热装置501和喷油冷却装置502通过控制器7与淬火质量管控装置6连接，所述齿轮定位装置3固定齿轮的位置，所述齿轮调姿装置4调节齿轮淬火设备5与待加工齿轮2的齿槽201的间隙，所述齿轮淬火设备5对待加工齿轮进行单侧淬火或不均匀淬火，所述淬火质量管控装置6管控加工后齿轮的质量是否达到淬火要求。

作为优选，所述齿轮定位装置3包括设置在底座上的支架301以及设置在支架301上固定齿轮2的轴杆302，所述轴杆302通过驱动装置转动，所述驱动装置与控制器7连接。

作为优选，所述驱动装置包括与控制器7连接的步进电机303以及设置在步进电机303转轴上的驱动齿轮304，所述驱动齿轮304与轴杆302上的从动齿轮305连接，所述轴杆302一端与支架301连接，另一端与齿轮2的轴心204连接。

作为优选，所述调节臂机构402包括调节臂4021和调节杆4022，所述调节杆4022上设有沿调节杆4022轴向设置的滑槽4023，所述滑槽4023两侧的侧壁上设有若干呈间隙设置的卡齿4024，相邻卡齿之间设置有间隙，两侧相对应的卡齿4024之间形成滑道，所述调节臂4021上设有滑块4025，所述滑块4025由弹性材料制成且可嵌设滑道内来回滑移，所述调节臂4021上设有位置传感器4026，所述位置传感器4026计算调节臂4021上的滑块4025每滑移过相对应的两个卡齿的距离。

作为优选，所述加热装置501包括连接齿轮2轮齿202负载面203的感应加热器5011以及驱动感应加热器5011与齿轮2轮齿202负载面203连接的驱动机构，所述驱动机构和感应加热器5011与控制器7连接。

在本发明实施例中，所述感应加热器5011设置为电感线圈。

作为优选，所述喷油冷却装置502包括位于底座1一侧的储液仓5021和油泵5022，所述油泵5022的一端通过管道5023与储液仓5021内的淬火液5024连接，另一端通过管道5023与调节杆4022上的喷嘴5025连接。

作为优选，所述淬火质量管控装置6包括设置在调节杆4022上的摄像机/X光和设置在齿轮2上的硬度计，所述硬度计位于齿轮2任一位置的凹槽内，所述凹槽的淬火深度和齿轮2的轮齿202的淬火深度一致，所述摄像机/X光和硬度计与控制器电连接。

作为优选，所述控制器7包括控制电路板以及与控制电路板连接的操作面板，所述控制电路板内设置有齿轮淬火加工程序，存储有齿轮加工工艺参数和齿轮的标准3D模型。

在本发明实施例中，控制器还控制感应加热器5011的感应频率及电压、电流输出参数，感应加热器5011的工作频率取决于淬火深度，取的电流透入深度是淬火层深度的2倍，该控制器能够控制感应加热器5011的启动、关闭和加热温度。

作为优选，所述齿轮2在加工过程中，所述摄像机/X光扫描齿轮2的实际模型，并将所得的实际模型的工艺参数和实时状态反馈至控制器，所述控制器将反馈的结果与存储在控制器内的齿轮加工工艺参数和标准3D模型进行对比，确认齿轮2是否达到要求，所述的硬度计检测所述齿轮2的轮齿202的硬度。

在本发明实施例中，轮齿202负载面203与感应加热器5011之间的距离设置在1.5mm至2mm，方便感应加热器5011与轮齿202的倾斜角度、旋向、张口大小、齿轮齿形大小相匹配。

具体实施例：

在实际使用中，将齿轮2安装固定在轴杆302上，用户通过控制器和操作面板设定齿轮2的参数，例如齿轮的直径、齿轮的轮齿数量以及淬火的加热温度，加工工艺等，然后用户手动调整调节杆4022上升或下降的高度，调节臂4021上设置的位置传感器4026感应调节杆4022上的加热装置501与齿轮2的齿槽201的间隙，使加热装置501上的感应加热器5011与齿轮2轮齿202的负载面203连接，感应加热器5011的加热时间和加热次数以及感应加热器5011的感应频率及电压、电流输出参数根据实际淬火需求设定，控制器7控制感应加热器5011对齿轮2轮齿202的负载面203加热，加热完毕，进行冷却淬火，油泵5022控制储液仓5021内的淬火液5024通过调节杆4022上的喷嘴5025喷洒，以此类推，控制器7控制感应加热器5011依次循环对齿轮2的下一个轮齿负载面203进行加热和喷洒淬火液，直至整个齿轮2的所有轮齿负载面203淬火完毕。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种起重叉车专用齿轮淬火质量管控装置，其特征在于：包括底座（1）以及位于底座（1）上的用于固定齿轮（2）的齿轮定位装置（3），所述齿轮定位装置的一侧设置有齿轮调姿装置（4），所述齿轮调姿装置（4）包括固定座（401）以及设置在固定座（401）上可移动的调节臂机构（402），所述调节臂机构（402）与齿轮淬火设备（5）连接，所述齿轮淬火设备（5）包括与齿轮（2）的轮齿（202）负载面（203）相配合的加热装置（501）和喷油冷却装置（502）， 所述加热装置（501）和喷油冷却装置（502）通过控制器（7）与淬火质量管控装置（6）连接，所述齿轮定位装置（3）固定齿轮的位置，所述齿轮调姿装置（4）调节齿轮淬火设备（5）与待加工齿轮（2）的齿槽（201）的间隙，所述齿轮淬火设备（5）对待加工齿轮进行单侧淬火或不均匀淬火，所述淬火质量管控装置（6）管控加工后齿轮的质量是否达到淬火要求。

2.根据权利要求1所述的一种起重叉车专用齿轮淬火质量管控装置，其特征在于：所述齿轮定位装置（3）包括设置在底座上的支架（301）以及设置在支架（301）上固定齿轮（2）的轴杆（302），所述轴杆（302）通过驱动装置转动，所述驱动装置与控制器（7）连接。

3.根据权利要求2所述的一种起重叉车专用齿轮淬火质量管控装置，其特征在于：所述驱动装置包括与控制器（7）连接的步进电机（303）以及设置在步进电机（303）转轴上的驱动齿轮（304），所述驱动齿轮（304）与轴杆（302）上的从动齿轮（305）连接，所述轴杆（302）一端与支架（301）连接，另一端与齿轮（2）的轴心（204）连接。

4.根据权利要求1所述的一种起重叉车专用齿轮淬火质量管控装置，其特征在于：所述调节臂机构（402）包括调节臂（4021）和调节杆（4022），所述调节杆（4022）上设有沿调节杆（4022）轴向设置的滑槽，所述滑槽两侧的侧壁上设有若干呈间隙设置的卡齿，相邻卡齿之间设置有间隙，两侧相对应的卡齿之间形成滑道，所述调节臂上设有滑块，所述滑块由弹性材料制成且可嵌设滑道内来回滑移，所述调节臂上设有位置传感器，所述位置传感器计算调节臂上的滑块每滑移过相对应的两个卡齿的距离。

5.根据权利要求1所述的一种起重叉车专用齿轮淬火质量管控装置，其特征在于：所述加热装置（501）包括连接齿轮（2）轮齿（202）负载面（203）的感应加热器（5011）以及驱动感应加热器（5011）与齿轮（2）轮齿（202）负载面（203）连接的驱动机构，所述驱动机构和感应加热器（5011）与控制器（7）连接。

6.根据权利要求1所述的一种起重叉车专用齿轮淬火质量管控装置，其特征在于：所述喷油冷却装置（502）包括位于底座（1）一侧的储液仓（5021）和油泵（5022），所述油泵（5022）的一端通过管道（5023）与储液仓（5021）内的淬火液（5024）连接，另一端通过管道（5023）与调节杆（4022）上的喷嘴（5025）连接。

7.根据权利要求1所述的一种起重叉车专用齿轮淬火质量管控装置，其特征在于：所述淬火质量管控装置（6）包括设置在调节杆（4022）上的摄像机/X光和设置在齿轮（2）上的硬度计，所述硬度计位于齿轮（2）任一位置的凹槽内，所述凹槽的淬火深度和齿轮（2）的轮齿（202）的淬火深度一致，所述摄像机/X光和硬度计与控制器电连接。

8.根据权利要求1所述的一种起重叉车专用齿轮淬火质量管控装置，其特征在于：所述控制器（7）包括控制电路板以及与控制电路板连接的操作面板，所述控制电路板内设置有齿轮淬火加工程序，存储有齿轮加工工艺参数和齿轮的标准3D模型。

9.根据权利要求7所述的一种起重叉车专用齿轮淬火质量管控装置，其特征在于：所述齿轮（2）在加工过程中，所述摄像机/X光扫描齿轮（2）的实际模型，并将所得的实际模型的工艺参数和实时状态反馈至控制器，所述控制器将反馈的结果与存储在控制器内的齿轮加工工艺参数和标准3D模型进行对比，确认齿轮（2）是否达到要求，所述的硬度计检测所述齿轮（2）的轮齿（202）的硬度。

10.根据权利要求5所述的一种起重叉车专用齿轮淬火质量管控装置，其特征在于：所述轮齿（202）负载面（203）与感应加热器（5011）之间的距离设置在1.5mm至2mm。