漸變硬度齒輪式迴轉支承及其齒輪淬火加工工藝的製作方法

2023-05-08 04:36:41 2

專利名稱：漸變硬度齒輪式迴轉支承及其齒輪淬火加工工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種迴轉支承結構設計及其齒輪淬火加工工藝。
背景技術：
迴轉支承(也稱轉盤軸承)作為工程機械和建築機械的重要基礎元件，是一切兩部分之間需作相對迴轉、又需要同時承受軸向力、徑向力、傾覆力矩的機械所必需的重要傳力元件，除為挖掘機、塔吊、汽車吊及各類起重機配套外，還廣泛應用於輕工機械、港口機械、冶金機械、醫療機械、工業機器人、隧道掘進機、堆取料機、遊藝設備、飛彈發射架、雷達天線等。90%以上的迴轉支承為齒輪傳動方式，其中50%的齒輪式迴轉支承需進行齒輪淬火，現有的迴轉支承齒輪的淬火形式為全齒面淬火，淬火加工工藝是加熱時以勻速連續上部，並用噴水器進行噴液冷卻淬火使齒輪達到的上中下部均勻的硬度和淬硬層，淬火硬度 為53±3HRC，迴轉支承遊隙為O. 008倍的鋼球直徑。斷齒是經淬火後的齒輪式迴轉支承失效主要原因之一，且主要集中在靠近非安裝面的齒輪上部。經有關資料分析造成斷齒的主要原因是在傾覆力矩的作用下，迴轉支承會產生變形，加上迴轉支承本身存在遊隙，懸臂安裝的小齒輪對迴轉支承的齒輪上部進行擠壓造成迴轉支承早期斷齒。因此需要對迴轉支承結構及工藝進行改進以降低斷齒的發生率。

發明內容
本發明目的是提供一種漸變硬度齒輪式迴轉支承及其齒輪淬火加工工藝。該漸變硬度齒輪式迴轉支承通過對齒輪式迴轉支承的結構及加工工藝方面改進，可顯著降低斷齒的發生率。本發明的漸變硬度齒輪式迴轉支承由外圈(或外齒圈)、鋼球、隔離件、內齒圈(或內圈)、密封皮組成，內、外圈組裝後的遊隙控制在鋼球直徑的O. 004倍以內，齒輪表面硬度為漸變硬度，從靠近非安裝面的齒輪上部開始分為軟帶區、過渡區、正常硬度區，硬度分別為25-40HRC、40-50HRC、5(T56HRC，軟帶區寬度為全齒寬的O. 2 O. 3倍，過渡區寬度為全齒寬的O. 2^0. 3倍，正常硬度區寬度為全齒寬的O. 4^0. 6倍。本發明漸變硬度齒輪式迴轉支承的齒輪淬火加工工藝是這樣設計的在齒輪進行感應淬火時，將齒輪加熱區段分成正常硬度區、過渡區和軟帶區三段，用數控程序將正常硬度區、過渡區和軟帶區分別設定三段不同的線速度，過渡區和軟帶區為1-3倍正常線速度，具體線速度值根據齒輪模數大小確定；加熱停止後，減少淬火液噴水器持續噴液時間，使齒輪的上端保持高溫狀態，對齒輪中部由上至下進行高溫自回火。本發明的有益效果是(1)漸變硬度齒輪能提高齒輪上部的抗擠壓能力，(2)漸變硬度齒輪在加工過程中的自回火使工件內應力得到更加充分的釋放，工件的整體變形量得到控制；實驗結果表明此發明能有效解決迴轉支承的擠壓斷齒問題。


圖I是漸變硬度齒輪式迴轉支承的示意圖。圖2是本發明漸變硬度齒輪淬火層示意圖。圖中1、迴轉支承外圈；2、鋼球；3、隔離塊；4、迴轉支承內齒圈；5、密封皮；7、軟軟帶；8、過渡區；9、正常硬度區。
具體實施例方式從圖I可以看出，本發明的漸變硬度齒輪式迴轉支承由外圈I、鋼球2、隔離塊3、內齒圈4、密封皮5組成，內、外圈組裝後的遊隙控制在鋼球2直徑的O. 004倍以內，齒輪表面硬度為漸變硬度，從靠近非安裝面的齒輪上部開始分為軟帶區7、過渡區8、正常硬度區9，硬度分別為25-40HRC、40-50HRC、5(T56HRC，軟帶區7寬度為全齒寬的O. 2 O. 3倍，過渡區8寬度為全齒寬的O. 2^0. 3倍，正常硬度區9寬度為全齒寬的O. 4^0. 6倍。上述漸變硬度齒輪式迴轉支承的齒輪淬火加工工藝是這樣設計的在齒輪進行感 應淬火時，將齒輪加熱區段分成正常硬度區9、過渡區8和軟帶區7三段，用數控程序將正常硬度區、過渡區和軟帶區分別設定三段不同的線速度，過渡區和軟帶區為1-3倍正常線速度，具體線速度值根據齒輪模數大小確定；加熱停止後，減少淬火液噴水器持續噴液時間，使齒輪的上端保持高溫狀態，對齒輪中部由上至下進行高溫自回火。例如，加工某型號迴轉支承鋼球直徑為40mm，遊隙< O. 16mm，齒輪模數14，壓力角20度，齒輪高度120mm。漸變硬度齒輪式迴轉支承的加工工藝與普通迴轉支承加工工藝的主要區別為齒輪熱處理方面的改進，其餘方面的加工相同。具體工藝改進如下
由圖2和表I可知，將齒輪加熱區段分成正常硬度區9、過渡區8和軟帶區7三段，正常硬度區9為50mm，過渡區8和軟帶區7為35mm，用數控程序將正常硬度區9、過渡區8和軟帶區7的加熱線速度分別設定成3. 5mm/s、4. 0mm/s、4. 5mm/s。加熱停止後,減少淬火液噴水器持續噴液時間，使齒輪的上端保持高溫狀態，對齒輪中部由上至下進行高溫自回火。檢驗結果軟帶區35mm處的硬度為HRC25-40，過渡區35mm處為HRC40-50，正常硬度區50mm處為HRC50以上，達到漸變硬度效果。表I :工藝及程序參數表
I工3RS加熱爾ftS熱
I電流賴 功率酵
丨淨設定BK BfiiISfg
I的一半
數簾 125Α 3 0￥ 45m 9560HZ. Umia !抄
!SB 齒 ft
工2及S 正常硬正常區過渡區輟帶區持疾
過渡區軟苗區K Sifg11-l.g ....... 線慧噴水時間
!Xmm35mm 4,Dmr^ 35mm 4JG 秒
III 1權利要求
1.一種漸變硬度齒輪式迴轉支承，所述漸變硬度齒輪式迴轉支承由外圈(或外齒圈)、鋼球、隔離件、內齒圈(或內圈)、密封皮組成，其特徵是所述漸變硬度齒輪式迴轉支承的齒輪表面硬度為漸變硬度，從靠近非安裝面的齒輪上部開始分為軟帶區、過渡區、正常硬度區，硬度分別為25-40HRC、40-50HRC、5(T56HRC，軟帶區寬度為全齒寬的O. 2 O. 3倍，過渡區寬度為全齒寬的O. 2^0. 3倍，正常硬度區寬度為全齒寬的O. 4^0. 6倍。
2.根據權利要求I所述的漸變硬度齒輪式迴轉支承，其特徵是內、外圈組裝後遊隙控制在鋼球直徑的O. 004倍以內。
3.根據權利要求I所述的漸變硬度齒輪式迴轉支承齒輪淬火加工工藝，其特徵是在齒輪進行感應淬火時，將齒輪加熱區段分成正常硬度區、過渡區和軟帶區三段，用數控程序將正常硬度區、過渡區和軟帶區分別設定三段不同的線速度，過渡區和軟帶區的線速度為正常硬度區的1-3倍；加熱停止後，減少淬火液噴水器持續噴液時間，使齒輪的上端保持高溫狀態，對齒輪中部由上至下進行高溫自回火。
全文摘要
本發明公開了一種漸變硬度齒輪式迴轉支承及其齒輪淬火加工工藝，其特點是在齒輪進行感應淬火時，將齒輪加熱區段分成正常硬度區、過渡區和軟帶區三段，用數控程序將正常硬度區、過渡區和軟帶區分別設定三段不同的線速度，過渡區和軟帶區的線速度為正常硬度區的1-3倍；加熱停止後，減少淬火液噴水器持續噴液時間，使齒輪的上端保持高溫狀態，對齒輪中部由上至下進行高溫自回火。本發明漸變硬度齒輪式迴轉支承及其齒輪淬火加工工藝能提高齒輪上部的抗擠壓能力，可有效解決迴轉支承的擠壓斷齒問題。
文檔編號F16C33/64GK102878197SQ20121033595
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月12日 優先權日2012年9月12日
發明者侯寧, 胡恆強, 肖磊, 陶洪愚, 張峰, 陳晨 申請人:馬鞍山統力迴轉支承有限公司