CS226495B1 - Zařízení pro indukční mezerové kalení zubů ozubených kol - Google Patents

Description

Vynélez se týké zařízeni pro indukční mezerové kalení zubů ozubených kol, kterým se zuby ozubených kol s modulem zubů 8 mm a větším po postupném mezerovém ohřevu induktorem povrchově kalí tlakovým vzduchem vycházejícím z kalicí trysky induktoru.

V současné době se u ozubených kol zuby po postupném indukčním mezerovém ohřevu povrchově kalí různými kapalnými prostředky nebo směsí různých kapalných prostředků nebo jejich mlhou. Při tomto mezerovém kalení zubů se induktor nalézé v zubní mezeře a ohřívá proti sobě ležící boky dvou sousedních zubů a patu zubu spojující tyto dva zubní boky. Induktor, který musí být vůči zubní mezeře správně vytvarovaný a vhodně nastavený, se posouvá plynule zdola nahoru v kalené zubní mezeře a při vhodně nastaveném regulátoru výkonu a posuvu, indukčního zařízení pro kalení ozubených kol, rovnoměrně ohřívá na austeniti začni teplotu několik milimetrů úzký proužek zubní mezery.

Kalicí tryska přivádějící kalicí médium je umístěna pod induktorem, je s ním spojena a na svých svislých stěnách je opatřena otvory, kterými se přivádí na takto ohřátý povrch zubní mezery kapalné médium.

Nevýhodou tohoto způsobu kalení zubů ozubených kol je reálné nebezpečí vzniku trhlin ve ztvrzené vrstvě zubu.

Nedostatky nebezpečí vzniku trhlin ve ztvrzené vrstvě zubu kola odstraňuje zařízení podle tohoto vynélezu, .jehož podstata spočívá v tom, že sestává z induktoru zdola spojeného s kalicí tryskou opatřenou řadami otvorů vytvořených ve vzájemně odděleném horním a dolním prostoru, přičemž každý z těchto prostorů je napojen na samostatný přívod automaticky regulovaného množství tlakového vzduchu.

Při Indukčním mezerovém kalení zubů ozubených kol tlakovým vzduchem, kterýžto způsob je v současné době z důvodů až dosud nepoznaných předností nevyužíván, i když je nejvýznamňější metodou povrchového ztvrzovéní zubů kol, bylo při konstrukci induktoru a kalicí trysky podle tohoto vynélezu nutné vychézeti z několika dřívějších základních poznatků, mezi které patří volba vhodného materiálu pro ozubené kole, který mé potřebnou prokalitelnost,. déle pak správné kalicí rychlost v oblasti perlitického nosu a v teplotním intervalu M_s aí Mf.

Využití těohto základních poznatků u ozubených kol, kaleným zařízením podle tohoto vynélezu, bylo tedy podmíněno použitím takového materiálu ozubených kol, jehož legovací báze zajišluje u ocele optimální kritickou rychlost ochlazování, potřebnou pro vznik martensitůj že ocel vzhledem k požadavku zakalení jen několika milimetrů silných povrchových vrstev zubů, nevyžaduje vysoký ochlezovací účinek kalicího média, jímž je v daném případě kalicí vzduch, a déle pak podmíněno zajištěním dříve zjištěného poznatku, kterým je dodržení takové ochlazovacl rychlosti tlakovým vzduchem, při kterém je při kalení zubní mezery ozubeného kola dodržen v oblasti perlitického nosu, tj. v teplotním intervalu 750 až 600 °C, pokles teploty asi o 70 až 100 °C/sec, a v intervalu martensitické přeměny, tj. v rozmezí teplot 300 ež 200 °C, dodrženo ochlazení s poklesem teploty asi o 10 až 30 °C/sec. Požadavek správného poklesu teploty v těohto oblastech, který je zajištěn řešením podle tohoto vynélezu, jak bude uvedeno déle, bylo nutno doplnit splněním dalších nových základních poznatků, které vyplynuly z následujícího rozboru.

Při indukčním kalení zubů ozubených kol tlakovým vzduchem je potřebný pokles teploty v oblasti perlitického nosu zajištován ochlazujícím účinkem určitého množství tlakového vzduchu fi, vycházejícího z horního prostoru kalicí trysky induktoru a v teplotním intervalu M_g až M*. zajištován ochlazujícím účinkem určitého množství tlakového vzduchu fi, , vycházejícího z dolního prostoru kalicí trysky induktoru.

Při ohřevu zubní mezery induktorem např. na teplotu asi 880 °C je tedy pro zakalení zubní mezery tlakovým vzduchem zapotřebí ochlazovat zubní mezeru takovým množstvím tlakového vzduchu fi, vystupujícím po dobu T sekund z horního prostoru kalicí trysky induktoru, kterým se při požadované rychlosti poklesu teploty vrstvy o 70 až 100 °C/sec sníží teplota zubní mezery na cca 450 °C, při které lze kalení zubní mezery považovat za ukončené.

Vzhledem k tomu, že jednoho a téhož Induktoru s kalicí tryskou se u ozubených kol se stejným modulem zubů používá pro různé tvary zubních mezer, které jsou odvislé od počtu zubů ozubeného kole a od korekce zubů, je i potřebné množství tlakového vzduchu fi různé a musí proto býti řízeno a kontrolováno, aby se zajistila reprodukovatelnost procesu u zubů stejných kol a aby se dosáhlo stejných funkčních vlastností takto kalených kol.

Jelikož je kalicí tryska pod induktorem uspořádána v určité vzdálenosti, které umožňuje během posuvu induktoru zubní mezerou určité vyrovnání rozdílů teplot v jednotlivých částech povrchu zubní mezery ohřáté induktorem na austeniti začni teplotu, dojde před vlastním kalením takto ohřáté povrchové vrstvy zubní mezery tlakovým vzduchem k určitému poklesu její teploty, např. na hodnotu asi 810 °C, což je odvislé od vzdálenosti kalicí trysky od Induktoru.

Jelikož se induktor posunuje v zubní mezeře určitou rychlostí χ v mm/sec,, je třeba, aby množstvím tlakového vzduchu fi, vystupujícím z horního prostoru kalicí trysky, byla přímo kalena takové Induktorem ohřété výška H zubní mezery po dobu T sekund, které je rovna součinu H = T . v. Doba T sekund, po kterou mé množství tlakového vzduchu fi, potřebného pro dosažení průměrné kalicí rychlosti asi 80 °C/sec, vycházet z horního prostoru kalicí trysky induktoru, je tedy rovna hodnotě (810-450)°C

T = — ¹ _ « 4,5 sec.

°C/sec

Pohybuje-li se induktor v zubní mezeře např. rychlostí χ = 6 mm/sec, přemístí se za dobu T = 4,5 sec o výšku Η = T . v = 27 mm, jež je rovna výšce horního prostoru kalicí ' trysky induktoru. Tlakový vzduch vystupující z horního prostoru kalicí trysky induktoru, ohřátý kalením z austenitizované vrstvy zubní mezery, neprovádí při svém výstupu ze zubní mezery dochlazení zakalené zubní mezery až do teploty martensitické přeměny. V této oblasti není použitelný vysoký ochlazující účinek tlakového vzduchu, způsobený kolmým výstupem vzduchu na zubní mezeru. Dochlazování zubní mezery na tepl.otu 200 °C je třeba v rozsahu teplot 300 až 200 °C provádět rychlostí poklesu teploty 10 až 30 °C/sec, aby byl zamezen vznik trhlin v kalené vsrtvě zubu kola. I při maximálně přípustné oohlazovacl rychlosti 30 °C/sec, by dochlazení zubní mezery z teploty 450 °C na 200 °C proběhlo přibližně za dobu Tj = 8,3 s a při použití takového provedení trysky, u kterého by tlakový vzduch vycházel opět z otvorů provedených ve svislých stěnách kalicí trysky, jako je tomu u horního prostoru kalicí trysky, by bylo třeba, aby dolní část trysky byla provedena o výšce H₁ = T, . v = 8,3.6 = = 50 mm. Přitom by nebylo možno stanovit podíl ochlazujícího účinku tlakového vzduchu vystupujícího v množství z této části trysky.

Kromě toho by induktorem s kalicí tryskou o celkové výšce H + = 77 mm nebylo možné kalit ozubená kola se šikmými zuby. Dochlazování zubní mezery v oblasti teplot M_g až nelze tedy provádět výstupem tlakového vzduchu z jednoho prostoru kalicí trysky a s otvory provedenými ve svislých stěnách kalicí trysky. Proto je podle vynálezu kalicí tryska rozdělena na dva prostory a každý z obou prostorů je spojen se samostatným přívodem tlakového vzduchu, vystupujícího z trysky v potřebně regulovaném množství.

Horní prostor mé řady otvorů provedeny ve svislých stěnách kalicí trysky, zatímco spodní prostor má řady otvorů provedeny ve spodní stěně kalicí trysky. Tímto uspořádáním otvorů ve spodní stěně kalicí trysky je dosaženo požadovaného sníženého ochlazovacího účinku tlakového vzduchu, který vystupuje šikmo podél zubní mezery v množství, které je bdvislé od celkové plochy otvorů a tlaku vzduchu, přičemž tlak vzduchu v přívodním potrubí je potřebným způsobem automaticky regulován jehlovým ventilem.

Vzhledem k tomu, že celkové objemové množství tlakového vzduchu Ja , přiváděného na povrch vytvrzované zubní mezery, musí být průběžně u všech zubů téhož ozubeného kola udržováno na určité výši, provádí se podle vynálezu jeho řízení a kontrola regulací regulačního obvodu počítače.

Počítačem, kterým v tomto případě je kapesní programovatelná kalkulačka, je přitom podle předem stanoveného programu automaticky řízen kompaktní regulátor, jehož působením se provádí potřebné elektronické ustavení jehlového regulačního ventilu, zařazeného do potrubí přivádějícího tlakový vzduch do horního i dolního prostoru kalicí trysky induktoru.

Způsob kontroly teploty zubní mezery ohřáté induktorem na austenitlzačni teplotu a způsob kontroly ochlazovací rychlosti zubní mezery v oblasti Vperlitického nosu a martensitické přeměny, jakož i zařízení umožňující tuto kontrolu, není předmětem tohoto vynálezu a není zde proto popisováno, nebol pokrok dosažený tímto vynálezem spočívá v použití automatické regulace množství tlakového vzduchu až dosud nevytvořeným zařízením, které u povrchového vytvrzování zubů ozubených kol umožňuje kontrolovat množství kalicího a dochlazovacího vzduchu a z rozboru vlastností kalené vrstvy zubu kola, jakožto jediného ukazatele správnosti vytvrzení dovoluje získávat poznatky o účinku kalicího média na prováděné kalení, čímž je vytvořena reálná možnost na správné využívání tohoto významného procesu, jimž je indukční kalení zubů kol po ohřevu, kalených z austeniti začni teploty tlakovým vzduchem, kteréžto metoda zamezuje nesoučasnosti strukturních přeměn austenitu v indukčně ohřáté vrstvě, které mají rozhodující vliv na vznik pnulových trhlin ve vytvrzené vrstvě zubu kola.

Zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněno na obr. 1 až 4. Obr. 1 znázorňuje blokové schéma automatické regulace množství tlakového vzduchu použitého jakožto kalicího a dochlazovacího média pro indukční mezerové kalení zubů ozubených kol. Obr. 2 až 4 znázorňují středofrekvenční induktor s kalicí tryskou.

•w»

Podle obr. 1 je hodnota množství tlakového vzduchu sníména průtokoměrem £, jehož výstupní signál je veden jednak jako měřené veličina do kompaktního regulátoru £, jednak jako informace okamžité hodnoty regulované veličiny do pneumaticko-elektrického převaděče £ a přes analogovo-číslicový převodník £ do počítače £. Kompaktní regulátor £ umožňuje dále elektronické řízení hodnoty množství tlakového vzduchu £ a Q, speciálním jehlovým regulačním ventilem 6 od počítače £ elektropneumetickým převaděčem £. Vnější ruční nastaveni hodnoty množství tlakového vzduchu £ a se provádí z panelu £.

Při tomto zapojení je možno volit řízení množství tlakového vzduchu fi a přiváděného z přívodů 14 a 15 do kalicí trysky £ induktoru 8. Provedení induktoru £ a kalicí trysky £ je vyobrazeno na obr. 2 až 4. Přitom obr. 4 znázorňuje řez ve směru A-A. Jak je patrno z obr. 2 až 4, je induktor 8 zdola spojen s kalicí tryskou £. Kalicí tryska £ je opatřena řadami otvorů 12 a 13 v horním a dolním prostoru 10 a 11. které jsou od sebe odděleny a z kterých vystupuje tlakový vzduch zajištující povrchové kalení a dochlazovéní mezery shora popsaným způsobem.

Ozubené kola se zuby povrchově tvrzenými tlakovým vzduchem jaou prakticky využívána řadu let v převodovkách pracujících bezporuchově v podmínkách nejtěžělho provozu, tj. v převodovkách pro pohony válcovacích stolic, cementérenských mlýnů, velkorypadel a pasové dopravy pro povrchové uhelné doly. V provozu je tisíce těchto kol různých velikostí až do průměru 3 metry s různě velkými moduly zubů od modulu m = 8 mm do m = 25 mm.

Claims (1)

1. Zařízení pro indukční mezerové kalení zubů ozubených kol, vyznačující se tím, že sestává z induktoru (8) zdola spojeného s kalicí tryskou (9) opatřenou řadami otvorů (12, 13) vytvořených ve vzájemně odděleném horním a dolním prostoru (10, 11), přičemž každý z těchto prostorů (10, 11) je napojen na samostatný přívod (14, 15) automaticky regulovaného množství tlakového vzduchu.