超大分體齒輪加工典型工藝的研制

韓振偉

摘 要：文章主要論述了大型臂式斗輪堆取料機，？準90m以上回轉(zhuǎn)機構(gòu)中，超大分體齒輪，典型加工工藝的研制過程。回轉(zhuǎn)機構(gòu)做為臂式斗輪堆取料機核心部分，是由回轉(zhuǎn)支承和回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置、雙排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承、座圈、齒輪、齒輪罩、緊固件等組成?；剞D(zhuǎn)驅(qū)動裝置由電機、減速器、制動器、限距聯(lián)軸器、機座、罩子等組成?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)安裝在門座與轉(zhuǎn)臺之間。下座圈下部固定在門座上，下座圈上部與帶外齒的回轉(zhuǎn)支承外圈相聯(lián)；上座圈上部支承轉(zhuǎn)臺，上座圈下部與回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈相聯(lián)?；剞D(zhuǎn)驅(qū)動裝置安裝在轉(zhuǎn)臺尾部，減速器輸出軸上的驅(qū)動齒輪與回轉(zhuǎn)支承的外齒相嚙合，通過電動機的動力傳動，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺相對于門座的回轉(zhuǎn)，進而完成主機的回轉(zhuǎn)。

關(guān)鍵詞：超大分體齒輪；變形規(guī)律；齒輪的精度

1 概述

此大型臂式斗輪堆取料機，是針對海外市場開發(fā)與研制的新型堆取料設(shè)備，它廣泛用于水泥、煤炭、冶金等行業(yè)的散料混勻裝卸，以達到原料品位的均勻穩(wěn)定。此設(shè)備在長料場中，利用行走，俯仰，回轉(zhuǎn)三大運動，旋轉(zhuǎn)斗輪裝置，來實現(xiàn)物料的堆、取散料混勻裝卸工作。設(shè)備高29631mm、回轉(zhuǎn)直徑96238mm。

回轉(zhuǎn)機構(gòu)做為設(shè)備核心部分，回轉(zhuǎn)機構(gòu)安裝在門座與轉(zhuǎn)臺之間。通過電機的動力傳動，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺相對于門座的回轉(zhuǎn)，進而完成主機的回轉(zhuǎn)。

規(guī)格較小設(shè)備，回轉(zhuǎn)支承大齒輪為整體結(jié)構(gòu)，此設(shè)備由于其結(jié)構(gòu)尺寸增大，國內(nèi)生產(chǎn)廠家都無法滿足。所以，設(shè)備的回轉(zhuǎn)支承大齒輪采用分體結(jié)構(gòu)，將大齒輪分成四部分，固定在門座環(huán)形梁上。此回轉(zhuǎn)支承，具有結(jié)構(gòu)新穎、設(shè)計巧妙、承載能力大、旋轉(zhuǎn)阻力小、壽命長等特點?；剞D(zhuǎn)驅(qū)動裝置采用交流變頻電機驅(qū)動，立式行星減速機輸出軸的小齒輪與固定在門座體上回轉(zhuǎn)支承大齒輪嚙合，從而完成堆取料過程中的回轉(zhuǎn)運動。

2 超大分體齒輪的主要結(jié)構(gòu)和參數(shù)

模數(shù)M=28mm、齒數(shù)Z=256、齒寬B=220、齒頂圓直徑d=？準7250 mm、分度圓直徑d=？準7168mm、壓力角α=20°、齒頂高系數(shù)X=+0.5。精度等級10GK GB/T10095-88.結(jié)構(gòu)為四等分分體結(jié)構(gòu)，每段之間2～4mm連接間隙，材料ZG42CrMo，熱處理要求鑄件需經(jīng)退火處理，調(diào)質(zhì)硬度HB207～241。

3 超大分體齒輪加工典型工藝研制的主要內(nèi)容

（1）加工設(shè)備的選擇；（2）研究加工工序和熱處理工序變形規(guī)律；（3）在此基礎(chǔ)之上熱處理工序和加工工序工裝研制，充分消除大齒輪熱處理和加工變形；（4）總體裝配精度的保證方法；（5）最后，研究如何降低制造成本，縮短生產(chǎn)制造周期。以上，既大型臂式斗輪堆取料機回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置中，超大分體齒輪加工典型工藝，是亟待解決的課題。

4 大齒輪的加工與制造典型工藝研制目的

此回轉(zhuǎn)支承大齒輪加工與制造典型工藝研制目的，在于使其具備設(shè)備的選擇的通用化、齒輪制造精度的穩(wěn)定化、熱處理工序變形加工留量的科學化、齒輪工裝設(shè)計的簡單和通用化、齒輪總體安裝精度的可靠化。（1）確保齒輪的設(shè)計精度要求，提高其加工效率，實現(xiàn)整機現(xiàn)場平穩(wěn)運行，延長回轉(zhuǎn)軸承使用壽命的目標。（2）要求工藝的科學先進性、齒輪工裝設(shè)計的使用安全性、大齒輪加工精度可靠性和產(chǎn)品應(yīng)用的通用性等特點。

5 回轉(zhuǎn)支承超大分體齒輪的加工與制造典型工藝內(nèi)容

（1）鋼：鑄造；（2）熱處理：退火（降低鋼件硬度，消除鋼件內(nèi)應(yīng)力，使鋼的組織成分均勻化）；（3）劃線：劃粗糙度12.5各加工面尺寸加工線；（4）立車：車內(nèi)孔、外圓尺寸留量20～22mm，各端面尺寸留量10～12mm由于齒輪四段合起來大于正圓，需兩段分別加工；（5）劃線：劃齒輪分體結(jié)合面尺寸加工線；（6）鏜：鏜結(jié)合面尺寸留量4～5mm；（7）熱處理：調(diào)質(zhì)HB207～241（使齒輪獲得穩(wěn)定細致、組織均勻，使其具有良好的綜合機械性能）；（8）劃線：劃結(jié)合面尺寸加工線；（9）鏜：鏜結(jié)合面尺寸留量1～2mm，此工序目的是分體齒輪間有4毫米間隙，因結(jié)合面尺寸留量1～2m。才能保證四段分體齒輪合成一個整體圓，實現(xiàn)整體加工；（10）立車：a.車：車齒輪與工裝非配合尺寸留量2 mm，齒輪與工裝配合尺寸其端面留量5mm；b.裝配：劃工裝尺寸中心線，利用工裝與齒輪配合尺寸裝配，按齒輪定位尺寸和工裝定位尺寸定位，將大齒輪四部分按線安裝點焊并焊吊裝及固定拉筋；c.鏜：劃線：劃大齒輪定位尺寸中心線；鏜：按大齒輪定位尺寸中心線找正卡緊。鏜齒輪與滾齒工裝聯(lián)接孔（20-φ38孔，φ38 H9按φ30 H9加工，是由于下步熱處理時效工序會產(chǎn)生微小變形，為精加工時的修正量）；d.裝配：大齒輪與齒輪粗滾齒工裝安裝螺栓；e.車：車齒輪內(nèi)孔、外圓尺寸留量7～9mm，各端面留量4～5mm；（11）滾齒：粗滾齒公法線留量8～10mm；（12）熱處理：時效處理（消除內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定尺寸。加熱溫度Ac1以下100～200℃，保溫后爐冷到200～300℃出爐。）；（13）劃線：劃結(jié)合面尺寸加工線；（14）鏜：鏜結(jié)合面尺寸成；（15）立車：a.精車：精車齒輪與工裝配合尺寸成，其余尺寸整體加工；b.裝配：劃大齒輪與精滾齒工裝尺寸中心線（需參考慮10序中b.大齒輪裝配定位孔尺寸和位置變形需在下序校正），按齒輪定位尺寸和工裝定位尺寸定位，將大齒輪四部分按線安裝點焊并焊吊裝及固定拉筋；c.鏜：劃線：大齒輪定位、安裝尺寸中心線；鏜：按大齒輪定位、安裝尺寸中心線找正卡緊，鏜齒輪定位孔、聯(lián)接孔成；d.裝配：大齒輪與工裝安裝螺栓；e.精車：精車大齒輪各部尺寸成，并刻V型基準線。（16）滾齒：精滾齒成；（17）檢：檢測齒輪各項精度指標均達到設(shè)計要求；（18）裝配：a.將大齒輪與工裝拆開；b.將大齒輪與門座組裝；c.檢測確定齒輪各項精度指標；d.打標記；e.涂漆、包裝。注意：跟蹤b.序檢測大齒輪與門座組裝的齒輪精度指標。

齒輪滾齒、熱處理工裝及工裝結(jié)構(gòu)：

齒輪滾齒工裝，由于門座機構(gòu)與齒輪聯(lián)接后，已超滾齒機滾齒加工范圍，需制作滾齒工裝才能解決滾齒問題。齒輪滾齒工裝采用大齒輪與門座實際工作狀態(tài)一致的要求。工裝為焊接結(jié)構(gòu)，其外圓直徑？準6920H8分四段，整體加工上、下端面平行度要求小于0.05mm，每一段分別與兩段齒輪配合聯(lián)接，形成整體圓。每段弦長2847.7mm，弦高517.9。其作用就是分段齒輪與分段齒輪滾齒工聯(lián)接成為整體，與實際工作狀態(tài)相一致。分粗滾齒和精滾齒兩套工裝，下圖為齒輪與滾齒工裝裝配圖。

熱處理工裝相對較簡單，每序熱處理前在分體齒輪弦長內(nèi)側(cè)，上、下各焊一個防變形拉筋，即可有效的控制分體齒輪熱處理變形。

6 經(jīng)濟技術(shù)分析與展望

大型堆取料機產(chǎn)品回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置中超大分體齒輪加工典型工藝，不僅達到了國際同類產(chǎn)品現(xiàn)有水平，還填補了國內(nèi)同類產(chǎn)品空白，具有國際先進，國內(nèi)領(lǐng)先。

每臺？準90m大型堆取料機產(chǎn)品，其回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置價值105萬元，配套可立足國內(nèi)，可為國家節(jié)約大量外匯。證明我們的產(chǎn)品，已達到國外先進國家同類產(chǎn)品的性能及要求。

參考文獻

[1]鄭修本，江獻學.機械制造工藝學[M].機械工業(yè)出版社，1999.

[2]楊可楨.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].高等教育出版，2006.

[3]張秉榮.工程技術(shù)力學[M].機械工業(yè)出版社出版，2008.