ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕНИЯ ВПАДИН ЗУБЬЕВ КРУПНОМОДУЛЬНЫХ КОЛЕС ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ Российский патент 2001 года по МПК C21D7/04 B24B39/00 

Изобретение относится к области технологии машиностроения и может быть использовано для упрочнения деталей с чередующимися выступами и впадинами зубчатых колес, реек и т.д.

Данный инструмент предназначен для пластического деформирования впадин ППД (выкружки) между зубьями зубчатых колес большого модуля (7-10).

Известен способ для поверхностного упрочнения изделий типа зубьев зубчатых колес, в котором раскрыт инструмент для упрочнения, содержащий нагружатель с усилителем для приложения давления по впадине зуба (SU 556187, МПК 7 C 21 D 7/00, 20.05.1988).

Известен станок для упрочнения зубчатых колес, содержащий станину, установочное приспособление, привод возвратно- поступательного перемещения роликовых головок, контактирующих с двумя различными впадинами упрочняющего колеса (см. SU 221010, МПК 7 C 21 D 7/04, 18.09.1968, Прогрессивные направления в зубообработке цилиндрических и конических колес. ЦНИИТЭИИтракторасельхозмаш. - М. , 1974, с. 30, рис. 10a, а также на патент изобретения "Устройство для поверхностного упрочнения зубьев крупномодульных колес (венцов) методом пластического деформирования, N 2137848 от 20.09.1999 г.).

Однако ни в одном из этих аналогов нет технологий и способов упрочнения впадин зубьев, тогда как концентрация напряжений при работе зубчатых передач приходится на основание зубьев.

Разработанный инструмент для упрочнения впадин осуществляет как линейный, так и точечный контакт (фиг. 2). В результате обработки партии колес, используемых в редукторах электровозов, получены следующие данные. Толщина упрочненного поверхностного слоя впадин 2,0- 2,2 мм. Шероховатость начала впадин и самого основания соответствует требованиям ГОСТ 27898-73; -0,38... 0,6 мкм.

Точностные параметры упрочненного слоя находятся в пределах 7 - 8 степени точности по ГОСТ 1643-81.

После ППД напряжения оказались сжимающими, глубина залегания остаточных сжимающих напряжений порядка 2 - 3 мм. Предложенный инструмент, используемый на установке, нами запатентованной (патент N 2137848 от 20.09.1999 г.), радиально повышает работоспособность, значительно снижает появление трещин, изломов. Износостойкость повышается в 1,4 - 1,5 раза, предел выносливости зубьев увеличивается в 1,5 - 1,7 раза. Работа редуктора более стабильна, устранены вибрации, что положительно влияет на все его узлы и соединения. Изломная прочность зубьев не ограничивает нагрузок и позволяет применять их при больших мощностях. Гарантийный пробег больших зубчатых колес после ППД увеличился на 500 тыс. км, т.е. на 41% естественно уменьшается время простоев подвижного состава по вине редукторов, а это увеличение межремонтного пробега, т.е. исключение разработки, ремонта и монтажа.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является известный инструмент для поверхностного упрочнения впадин крупномодульных колес пластическим деформированием, содержащий корпус с отверстием, в котором размещены резиновый амортизатор и пластина, упрочняющая поверхность пластины выполнена в виде сферы и клина, а основание пластины взаимодействует с амортизатором (см. SU 1389918 A1, C 21 D 7/00, 23.04.1988).

Техническим результатом изобретения является увеличение гарантийного пробега после ППД на 500 тыс. км, т.е. на 41%, что исключает время простоев подвижного состава.

Для достижения технического результата в известном инструменте для поверхностного упрочнения впадин крупномодульных колес пластическим деформированием, содержащем корпус с отверстием, в котором размещены резиновый амортизатор и пластина, упрочняющая поверхность пластины выполнена в виде сферы и клина, а основание пластины взаимодействует с амортизатором, инструмент снабжен предохраняющими кольцами для блокирования бокового смещения пластин в процессе упрочнения, корпус выполнен зубчатым, повторяющим форму колеса, отверстие выполнено в каждом зубе в радиальном направлении с образованием створок, корпус имеет возможность ввода зубьев с осевым усилием в беззазорное зацепление с обрабатываемой впадиной зуба колеса и раздвигать створки клиньями пластин для упрочнения всей поверхности впадин, одновременно при вращении колеса инструмент имеет возможность перемещаться вдоль зубьев, что обеспечивает равномерное упрочнение всей поверхности впадин.

На фиг. 1 показан сектор инструмента для упрочнения впадин зубьев крупномодульных колес.

На фиг. 2 - показан вид по стрелке А.

На фиг. 3 показан инструмент во взаимодействии с обрабатываемым колесом его впадиной.

Инструмент представляет собой сборную конструкцию, содержащую корпус 1, выполненный зубчатым, свободно вращающийся на оправке (на черт. не показано). Инструмент во время работы перемещают силовым механизмом (на черт. не показан) в радиальном направлении на обрабатываемое колесо 2.

Деформируемый элемент имеет зубья 3, в которых в радиальном направлении выполнены отверстия 4, в которых установлены пластины 5, которые своими основаниями опираются на резиновые амортизаторы 6, расположенные в отверстиях корпуса 7.

В нерабочем положении - Б пластины под давлением амортизаторов находятся в верхнем положении. Линейное перемещение пластин 1,5- 2 мм. При работе зубья перемещаются в нулевое, беззазорное положение, а пластины, перемещаясь под действием приложенной силы, раздвигают створки 8 зубьев, в результате вся сфера, образованная поверхностями зубьев и пластин, имеет возможность равномерно уплотнять всю поверхность впадин.

При работе инструмент перемещается вдоль впадин зубьев упрочняемого колеса, а возникающее боковое смещение пластин ограничивается опорными кольцами 9, установленными на корпусе с двух сторон.

Пластины съемные, выполнены из твердых сплавов, например ВК6М. Число зубьев инструмента Z = 22, m = 10. Колесо редуктора выполнено из стали 45ХH. Колесо получает вращение от привода станка (на черт. не показано). Скорость вращения упрочняемого колеса 0,3 м/с, число проходов - 2, создаваемое усиление упрочнения 20 кН.

Изобретение относится к области технологии машиностроения и может быть использовано в различных областях машиностроения. Техническим результатом изобретения является увеличение гарантийного прогона после поверхностной пластической деформации на 500 тыс. км, т.е. на 41%, что исключает время простоев подвижного состава. Корпус инструмента выполнен зубчатым, повторяющим форму колеса, в каждом зубе выполнено отверстие. В отверстиях зубьев помещены пластины, упрочняющая поверхность которых выполнена в виде сферы и клина, основание их находится в контакте с резиновыми амортизаторами (гидропластом). Инструмент свободно вращают на оправке. Во время работы он с радиальным усилием вводится в нулевое зацепление с обрабатываемым колесом. Пластины, перемещаясь под действием приложенной силы, раздвигают створки зубьев, в результате вся сфера, образованная поверхностями зубьев и пластин, имеет возможность равномерно упрочнять всю поверхность впадин. При работе инструмент перемещают вдоль впадин зубьев колеса, а возникающее боковое смещение пластин ограничивается опорными кольцами, установленными на корпусе с двух сторон. 3 ил.

Инструмент для поверхностного упрочнения впадин зубьев крупномодульных колес пластическим деформированием, содержащий корпус с отверстием, в котором размещены резиновый амортизатор и пластина, упрочняющая поверхность пластины выполнена в виде сферы и клина, а основание пластины взаимодействует с амортизатором, отличающийся тем, что инструмент снабжен предохраняющими кольцами для блокирования бокового смещения пластин в процессе упрочнения, корпус выполнен зубчатым, повторяющим форму колеса, отверстие выполнено в каждом зубе в радиальном направлении с образованием створок, корпус имеет возможность ввода зубьев с осевым усилием в беззазорное зацепление с обрабатываемой впадиной зуба колеса и раздвигать створки клиньями пластин для упрочнения всей поверхности впадин, одновременно при вращении колеса инструмент имеет возможность перемещаться вдоль зубьев, что обеспечивает равномерное упрочнение всей поверхности впадин.