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帶壓開孔齒輪軸改進(jìn)方案簡(jiǎn)析

欄目:帶壓開孔工程 發(fā)布時(shí)間:2022-03-30 作者: 先鋒管道 來(lái)源: 原創(chuàng) 瀏覽量: 682
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帶壓開孔機(jī)看似不起眼的傳動(dòng)部件,經(jīng)歷了多次的實(shí)驗(yàn)、檢測(cè)等數(shù)據(jù)來(lái)確保帶壓開孔機(jī)的正常作業(yè),因此并不是隨便一個(gè)仿造的鑄件就能解決的。它是帶壓開孔設(shè)備在帶壓開孔作業(yè)中順利開孔的保障,也是安全作業(yè)的前提。

帶壓開孔機(jī)變速箱齒輪軸裝置(即動(dòng)力傳動(dòng)部件),是在帶壓開孔機(jī)液壓馬達(dá)起動(dòng)后和停機(jī)前對(duì)帶壓開孔鉆鉆桿及帶壓開孔刀提供切削動(dòng)力而外加的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)部件。使用變速箱齒輪的的目的是使液壓泵站傳動(dòng)的液壓能量由帶壓開孔機(jī)上的液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械動(dòng)力后經(jīng)變速箱將扭矩增大并帶動(dòng)鉆桿及帶壓開孔刀轉(zhuǎn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)管道的切削目的。在液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)變速箱時(shí),帶壓開孔刀及鉆桿、變速箱大齒輪均未轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下,此時(shí)齒輪軸所承受的扭力是最大的,一方面要承受來(lái)自液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力另一方面還要承受來(lái)自帶壓開孔刀、鉆桿等受力后的反作用力。


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為了防止變速箱齒輪軸在液壓馬達(dá)啟動(dòng)和停止時(shí)能夠有效地使齒輪與齒輪軸之間受力均勻并且能夠承受2.5倍承力,在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中要考慮的問(wèn)題。

液壓馬達(dá)輸出軸帶動(dòng)主齒輪旋轉(zhuǎn),通過(guò)齒輪軸帶動(dòng)從齒輪組,從齒輪組帶動(dòng)鉆桿,鉆桿帶動(dòng)帶壓開孔刀,要經(jīng)過(guò)3級(jí)齒輪減速,最終實(shí)現(xiàn)帶壓開孔刀切削裝置以100-180r/min的速度來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)。

主傳動(dòng)齒輪副是帶壓開孔設(shè)備中的重要傳動(dòng)零件,前期試驗(yàn)的20CrMnMoH材料的主傳動(dòng)齒輪副在試驗(yàn)中曾出現(xiàn)齒輪軸斷裂失效現(xiàn)象,經(jīng)分析失效的主要原因是齒根抗彎強(qiáng)度明顯不足和中心孔位承壓不足而導(dǎo)致失效斷裂。

為提高帶壓開孔機(jī)變速箱齒輪軸的齒根部位強(qiáng)度,延長(zhǎng)使用壽命,先鋒管道專家團(tuán)隊(duì)將主傳動(dòng)齒輪副材料調(diào)整配方并進(jìn)行更新驗(yàn)證。在對(duì)新使用的材料熱處理工藝及加工工藝掌握不夠,缺乏基本的熱處理及加工工藝數(shù)據(jù),在主傳動(dòng)齒輪軸經(jīng)滲碳淬火、回火,轉(zhuǎn)機(jī)加磨削后放置37天后組裝試機(jī)。

試機(jī)發(fā)現(xiàn)齒輪在經(jīng)較大口徑帶壓開孔機(jī)開孔后檢查發(fā)現(xiàn)齒輪軸滲碳淬火后放置中縱向開裂。經(jīng)過(guò)對(duì)帶壓開孔機(jī)變速箱齒輪軸裂紋部件進(jìn)行分析,裂紋起源于齒部,沿軸向擴(kuò)展,裂紋表面無(wú)舊痕及其他明顯的材料宏觀缺陷。齒輪箱主動(dòng)齒輪軸原材料的化學(xué)成分、低倍組織等均合格,但鍛件正火后組織不均勻,有明顯混晶存在。



這種情況下,是因?yàn)閹洪_孔機(jī)采用的新工藝材料中的殘留奧氏體量過(guò)多,主要是因?yàn)殇撝泻辖鹪囟?,材料中同時(shí)存在含有比原來(lái)合金中較多的CrNi、Mo元素,而Cr、Mo是碳化物形成元素,這些元素在鋼材料中與碳元素形成晶格復(fù)雜、穩(wěn)定性差的碳化物,在滲碳加熱時(shí)溶入奧氏體中,增加了鋼材料中奧氏體的穩(wěn)定性。Ni是非碳化物形成元素,在鋼中不能與碳形成碳化物,但它卻是開啟γ相區(qū)的合金元素,能與γ-Fe形成無(wú)限固溶體,同樣也增強(qiáng)了奧氏體的穩(wěn)定性,使得淬火后發(fā)生了殘留奧氏體量增較多的情況。

為盡可能地減少殘留奧氏體量,專家組采取了“滲碳+加熱淬火+回火“的方案,滲碳后高溫回火的目的是為了使?jié)B碳層中的高碳高合金度的馬氏體和殘留奧氏體發(fā)生分解,析出合金碳化物,用以減少淬火后殘留奧氏體量。

帶壓開孔機(jī)齒輪軸加工工藝方法也同樣做了改進(jìn),尤其是對(duì)于工程機(jī)械硬齒面變速箱的齒輪軸,需要在滲碳、淬火等熱處理后進(jìn)行精加工。由于齒輪軸精加工是采用“兩頂尖”裝夾方式,因而無(wú)論是齒輪軸的外圓加工還是最終的齒部加工,均需要高精度的中心孔作為加工基準(zhǔn)。



實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),因前道熱處理工序造成的熱變形,使得原有的中心孔發(fā)生形狀變形及位置偏移,因此不能再作為后序的精加工基準(zhǔn),需要重新進(jìn)行中心孔的修正處理。

重新修正加工后的齒輪軸經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)和實(shí)際檢驗(yàn)均符合了帶壓開孔機(jī)的機(jī)械性能要求和強(qiáng)度要求。

帶壓開孔機(jī)看似不起眼的傳動(dòng)部件,經(jīng)歷了多次的實(shí)驗(yàn)、檢測(cè)等數(shù)據(jù)來(lái)確保帶壓開孔機(jī)的正常作業(yè),因此并不是隨便一個(gè)仿造的鑄件就能解決的。它是帶壓開孔設(shè)備在帶壓開孔作業(yè)中順利開孔的保障,也是安全作業(yè)的前提。因此,在帶壓開孔機(jī)配件銷售中,為了保證關(guān)鍵部件質(zhì)量過(guò)硬,價(jià)格也就沒(méi)有等級(jí),顯現(xiàn)出與其它仿制品價(jià)格不太靈活的表象。