梳齒機(jī)交換齒輪修復(fù)和過(guò)載保護(hù)改進(jìn)

石家莊煤礦機(jī)械有限責(zé)任公司 （河北 050031） 賈巍超

SH100/140梳齒機(jī)承擔(dān)曲軸齒輪齒面淬火后的刮削齒面工序。在加工過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)機(jī)床交換齒輪齒面折斷的故障，嚴(yán)重影響了公司的正常生產(chǎn)。

1.存在的問(wèn)題

曲軸齒輪的基本參數(shù)m=10，z=108， β=13°18′，工件和胎具總重量1.2t（機(jī)床最大承重3t）。當(dāng)工作臺(tái)做快速展成運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)換向的瞬間，分齒機(jī)構(gòu)中齒數(shù)最少的交換齒輪經(jīng)常發(fā)生齒面折斷故障，而在傳動(dòng)系統(tǒng)中，位于帶輪上的安全銷并未折斷。在正常刮齒時(shí)未發(fā)生齒面折斷故障。交換齒輪材質(zhì)為HT300，工作臺(tái)展成運(yùn)動(dòng)85r/m in。主電動(dòng)機(jī)功率P=8.82kW， n=1420r/min。

2.問(wèn)題的分析

（1）交換齒輪的修復(fù) 交換齒輪的測(cè)繪（注：下列數(shù)值為五次測(cè)繪數(shù)值平均值，部分計(jì)算略）。

基本條件：z=49，h=5.95m m（注：以內(nèi)孔為基準(zhǔn)，測(cè)量齒頂和齒根差值即得齒全高），Wk=5=34.83mm。機(jī)床背景：該機(jī)床于1972年從瑞士馬格公司（Maag Group）購(gòu)進(jìn)。

法向節(jié)距pb=πmcosα=7.57mm；m=h/（2ha?+c?）

根據(jù)機(jī)床背景，參考1950～1970年的國(guó)外相應(yīng)的齒形制造標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)附表）。

齒形制造標(biāo)準(zhǔn)表

經(jīng)驗(yàn)證，m=2.5，α=15°或p=2.54m m，α=14.5°最為接近。我們選擇了瑞士Maag制m=2.5，α=15°，ha?=1， c?=0.4，沒(méi)有變位。

交換齒輪的加工：由于Maag制切齒刀具少見(jiàn)，若專門為此購(gòu)買Ma a g制刀具不經(jīng)濟(jì)，而且制造刀具時(shí)間也來(lái)不及，故采用具有展成法的磨齒機(jī)M7131加工 Maag齒形，即先用標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀滾切齒輪，再用磨齒機(jī)磨出Ma a g制齒形。①計(jì)算所修配齒輪的法向節(jié)距pb=πm cosα。選用適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)滾齒刀，盡量使?jié)L刀的法向節(jié)距pb與修配的齒輪法向節(jié)距相近，減少磨齒余量。②計(jì)算磨齒時(shí)，修配齒輪的滾動(dòng)直徑d滾=d cos α/ cos α砂。③計(jì)算出磨齒機(jī)的滾動(dòng)交換齒輪比i滾=k/d滾=0.47465，即可磨出齒形（注：α砂為砂輪齒形角，k為磨齒機(jī)的機(jī)床定數(shù)，M7131的 k=59.7686，對(duì)于精度更高的修配齒輪可以修整砂輪齒形角，保證滾輪比更為精確）。齒輪如圖1所示。

圖1

（2）傳動(dòng)鏈的分析 當(dāng)工作臺(tái)快速展成換向時(shí)，齒輪受力面換向接觸，由齒側(cè)系數(shù)、加工誤差和安裝交換齒輪引起的間隙消除，工作臺(tái)帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生力矩，而鑄鐵抗彎疲勞強(qiáng)度差，受到的力矩來(lái)不及傳遞到安全銷卸荷，就已經(jīng)齒面折斷，所以安全銷未折斷，沒(méi)有起到保護(hù)作用。

3.問(wèn)題的解決

改進(jìn)如圖2所示，增加了多片式摩擦離合器。交換齒輪輸出軸與機(jī)床箱體固連。改造后的交換齒輪內(nèi)裝有一組摩擦片組，它的外摩擦片凸齒插入交換齒輪的縱向凹槽內(nèi)，隨交換齒輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，其內(nèi)孔不與任何零件接觸。交換齒輪上內(nèi)摩擦片的外緣不與任何零件接觸，而內(nèi)孔內(nèi)十字槽裝入交換齒輪輸出軸上的縱向凸起十字鍵上，這樣，就有兩組形狀不同的摩擦片交錯(cuò)相間疊合。通過(guò)雙背母M36×1.5mm將端蓋I、II和摩擦片組壓緊在交換齒輪輸出軸的臺(tái)階面上，調(diào)節(jié)預(yù)緊力，保證交換齒輪過(guò)載卸荷，也避免了二次對(duì)刀找正，同時(shí)將工件和胎具的重量降到了0.9t。

圖2

4.機(jī)床安全操作

要求操作者根據(jù)機(jī)床卸荷系數(shù)合理選擇齒數(shù)交換齒輪和齒距交換齒輪，合理安排吃刀量，在加工外齒輪時(shí)，注意合理操作控制手柄，避免換向卡死。